Радиационный режим виноградника - Структура радиационного режима виноградника

III.3. СТРУКТУРА РАДИАЦИОННОГО РЕЖИМА ВИНОГРАДНИКА
Формирование радиационного режима РП связано с переносом лучистой энергии в биологической среде, состоящей из расположенных определенным образом элементов растений с известными геометрическими и оптическими свойствами [306].
Среди различных типов РП посевы сельскохозяйственных культур наиболее изучены как с точки зрения архитектуры, так и радиационного режима [67, 92, 100, 123. 176, 206, 247, 287, 304, 305, 307, 360, 400, 477, 484, 489, 495]. Обширный экспериментальный материал накоплен по радиационному режиму лесных сообществ [3, 59, 66, 74, 82, 298, 313, 388, 389]. Ряд работ посвящен радиационному режиму насаждений плодовых культур [87, 94, 104, 190, 314, 480, 494]. Состояние изученности проблемы в целом рассматривается в обзоре Росса [307].
В настоящей главе рассмотрим некоторые характеристики радиационного режима виноградника, которые мы условно отнесли к категории «качественных» характеристик, такие, как поступление солнечной радиации на разные стороны кроны куста, пропускание радиации внутрь кроны, радиационный режим внутри кроны и т. д. В отдельную главу выделены материалы, характеризующие радиационный режим виноградника «количественно»: радиационный баланс виноградника, поглощение солнечной радиации виноградом, а также связь поглощенной радиации с архитектурой растений и их фотосинтетической деятельностью.
Как отмечалось в главе II, решающую роль в формировании радиационного режима виноградника играет его структура и архитектура кустов.

Рис. 13. Интенсивность ФАР в разных частях кроны винограда на вертикальной шпалере, 14 июля 1975 г.
1 — южная сторона, 2 — северная, 3 — внутри кроны, 4 — на уровне 10 см над почвой (по [499]).
Рис. 14. Схематическое представление пространственного размещения кроны винограда в ряду; вид спереди (шпалера на рисунках не показана).
1 — на вертикальной шпалере, 2 — на Т-образной, 3 — на шпалере с козырьком, 4 — на двухплоскостиой шпалере.

Исследования показывают, что ряды виноградника, ориентированные с севера на юг, получают за день с восточной и западной стороны примерно одинаковое количество солнечной радиации [73]. Летом при безоблачном небе на широте Крыма освещенность солнечной стороны достигает 60 тыс. лк; на теневой стороне освещенность значительно ниже (до 3,4 тыс. лк); внутри кроны в полдень освещенность не превышает 400 лк. При размещении рядов с запада на восток освещенность южной стороны в течение всего дня значительно выше северной.
По данным Вереша [499], на южную сторону в околополуденные часы поступает до 0,5 кал/(см²• мин) ФАР; интенсивность ФАР на северной стороне в эти часы достигает 0,2 кал/(см² мин); значительное ослабление радиации отмечается внутри кроны куста (рис. 13).
В условиях Средней Азии [91] система ведения кустов на шпалере с козырьком и расстилочная система обеспечивали лучшую освещенность, чем вертикальная шпалера (рис. 14).

Наиболее низкие показатели освещенности были у кустов на двухплоскостной шпалере. На маточнике подвойных лоз [57] по количеству поступающей радиации на листовой полог кустов и период максимального развития листовой поверхности системы ведения кустов размещались следующим образом (в убывающем порядке): двухплоскостная, наклонная шпалера, вертикальная шпалера, расстилочная система, Т-образная шпалера, пирамида. На пирамиде внутри связанных пучков побегов освещенность снижалась по сравнению с наружной стороной куста более чем в 80 раз.
Общую картину дневного хода поступления солнечной радиации на разные стороны кроны винограда в безоблачный день дают кривые на рис. 15.
Поступление ИР на верхнюю сторону кроны симметрично относительно истинного полдня и достигает 1,45 кал/(см² X Хмин). Аналогичный ход поступления радиации отмечается на южной стороне с той разницей, что абсолютные значения ИР здесь намного ниже. Приход радиации на восточную сторону быстро растет после восхода Солнца и достигает максимума в 8—9 ч, после чего резко снижается. На западной стороне ход кривой поступления радиации симметричен восточной стороне, а максимум отмечается в 16— 17 ч.

Рис 15. Дневной ход поступления ИР на разные стороны кроны винограда 20 июля 1970 г., восход Солнца — 5 ч 24 мин, заход — 20 ч 20 мин.
1 — верхняя сторона, 2 — восточная, 3 — западная, 4 — южная, 5 —северная.
1 Все данные по радиационному режиму виноградника получены нами стандартным пиранометром Янишевского ПЗХЗ с гальванометром ГСА-1 в степной прибрежной зоне Крыма (географические координаты: 44°52 с. ш., Л=33°42 в. д.).

Рис. 16. Поступление ИР на верхний (7) и нижний (//) ярусы кроны в утренние и послеполуденные часы. Ориентация рядов С—Ю; ширина междурядий: а—1,5 м, б — 2,5 м. Даты определений: 1 — 18 августа, 2—10 сентября 1970 г.

Наиболее низкая интенсивность радиации отмечается на северной стороне, куда поступает главным образом рассеянная радиация (с интенсивностями 0,1—0,2 кал/(см²• мин) ИР). Прямая радиация попадает на северную сторону кратковременно сразу же после восхода Солнца и незадолго до его захода. Однако абсолютные значения радиации в эти сроки незначительны и в общем суточном балансе существенной роли не играют.
Таким образом, по максимальным значениям интенсивности поступающей радиации стороны кроны куста располагаются в порядке убывания так: верхняя, восточная и западная, южная, северная. После смыкания крон внутри ряда при ориентации рядов С—Ю из общего баланса поступающей радиации выключаются северная и южная стороны, а при ориентации рядов 3— В—западная и восточная стороны.
При ориентации рядов С — Ю в утренние часы после восхода Солнца и вечером незадолго до его захода наружная сторона кроны освещается по высоте неравномерно. Обусловлено это частичным затенением нижней части кроны кустами соседнего ряда. Различия в облученности верхнего и нижнего ярусов боковой стороны кроны особенно заметны в ранние утренние часы (рис. 16). В последующие после восхода Солнца часы облученность верхнего яруса кроны изменяется сравнительно немного, в то время как в зоне нижнего яруса резко повышается и к 9—10 ч значения Qa для верхнего и нижнего ярусов выравниваются. Обратный описанному ход поступления радиации с резким снижением QH в нижнем ярусе прослеживается в послеполуденные часы вплоть до момента захода Солнца. В облученности боковых сторон кроны соответственно верхнего и нижнего ее ярусов в утренние и вечерние часы в насаждениях с шириной междурядий 2,5 и 1,5 м существенных различий не отмечается.
На рис. 17 показаны суммарные потоки ИР за день [HM(Q,—Ri)],проходящие через единицу поверхности разных сторон кроны на протяжении вегетации. Для всех сторон, кроме южной, хорошо выражено уменьшение потоков по мере снижения дневного прихода радиации на горизонтальную поверхность в период вегетации. На южной стороне величина Za(Q4—#4) обратив h@: поток уменьшается с мая до второй половины июня (летнее солнцестояние), а затем до конца сентября вновь возрастает. Обусловлено это изменением %, и угла падения прямых лучей Солнца на южную сторону куста. На северную сторону кроны падает главным образом рассеянная радиация. Только в первой половине лета, когда азимут Солнца при восходе и заходе меньше 90° (при отсчете азимута с севера на юг от 0 до 180°), через северную сторону проходит до 10—13% радиации от падающей. К концу вегетации поток радиации через северную сторону уменьшается до 1—5% от суммарной.

Qi ккал/(см²-день)

Рис. 17. Суммарные дневные потоки ИР (Qi—Ri), проходящие через единицу поверхности разных сторон кроны винограда в период вегетации.
а — ориентация рядов С—Ю, б— ориентация рядов 3—В. Стороны: 1 — верхняя, 2 — восточная, 3 — западная, 4 — южная, 5 — северная, 6 — приход ИР на горизонтальную поверхность.

Своеобразие радиационного режима виноградника обусловлено еще и тем, что при культуре на вертикальной шпалере общая площадь боковых сторон кроны достигает значительных размеров и суммарное количество радиации, поступающей на эти стороны, может намного превышать дозу радиации, поступающую на верхнюю сторону кроны. Это видно, в частности, из табл. 9, для составления которой использованы данные дневного хода радиации рис. 15.

Таблица 9
Соотношение дневного прихода ИР на разные стороны кроны винограда (20 июля 1970 г.; х = 100 м, y = 0,5 м, z — 1,2 м; 40 рядов/га)

Примечание. Приход ИР за день на 1 га составляет 77,2 млн. ккал.

При ориентации рядов С—Ю в период полного развития кроны и средних ее параметрах (густота посадки 2,5x1,5 м) на все стороны кроны одного ряда поступает за день примерно одинаковое количество радиации. В сумме же боковые стороны получают вдвое больше радиации, чем горизонтальная. При ориентации рядов 3—В дневная доза радиации в солнечный день примерно одинакова для верхней и южной сторон и значительно меньше — для северной (17,6% от суммы сторон). В сумме же и здесь на боковые стороны поступает значительно больше радиации, чем только на верхнюю сторону кроны.
Представляло интерес определить количество радиации, поступающей на все стороны кроны для всего виноградника, по сравнению с ее количеством, приходящим на горизонтальную площадь виноградника. Расчеты показывают (табл. 9), что в зависимости от ориентации рядов это соотношение достигает 50—60%. Это при том условии, что, как отмечалось в главе II, при ширине междурядий 2,5 м фитомасса кустов занимает в среднем 20% площади виноградника. Таким образом, несмотря на потерю для растений части радиации, поступающей на междурядья, поглощающие поверхности боковых сторон кроны в значительной степени компенсируют эту потерю. В то же время столь высокая облученность кустов не может не сказываться на характеристиках поглощения радиации, термического и водного режима растений. Разбору этих вопросов, затрагивающих количественную сторону радиационного режима виноградника, посвящены последующие главы книги.