Фотосинтетическая деятельность и продуктивность виноградника - Биомасса, структура урожая винограда и КПД ФАР

IV.2.3. БИОМАССА, СТРУКТУРА УРОЖАЯ И КПД ФАР
Накопление биомассы растений отражает суммарный эффект многих факторов — как внешних, так и обусловленных природой самого растения. К числу последних относятся такие, как сила роста куста, плодоносность побегов, нагрузка побегами и гроздями и др.
Данные табл. 17 показывают, что в расчете на один ряд более высокую биологическую продуктивность имеют насаждения с кордонными формировками. За ними следуют насаждения с веерной формировкой кустов в порядке, обратном количеству кустов в ряду: уменьшение площади питания при одновременном увеличении числа растений в ряду ведет к снижению продуктивности одного ряда. В пересчете на 1 га при увеличении числа рядов биологическая продуктивность насаждения с относительно густой посадкой кустов повышается до уровня продуктивности насаждения с редкой посадкой (Шабаш) или даже может превысить ее (Рислинг).
Таким образом, хотя относительно густые посадки имеют на 1 га более высокий листовой потенциал, в результате снижения ЧПФ фотосинтетическая мощность этих насаждений реализуется не в полной мере, что проявляется в относительном снижении Убиол. Следовательно, для повышения биологической продуктивности и полного использования потенциала насаждений с относительно густой посадкой необходимы мероприятия, направленные на повышение ЧПФ. Напротив, рост биологической продуктивности насаждений с редкой посадкой может идти за счет увеличения ФП при условии сохранения ЧПФ на достаточно высоком уровне или во всяком случае без существенного его снижения. Значения КПД падающей ФАР за период вегетации, равные 0,28—0,66%, характеризуют исследованные виноградники как агроценозы относительно низкой продуктивности.

Таблица 18
Фактические уровни использования падающей ФАР виноградниками в разных зонах страны

Примечание. Убиол и КПД ФАР рассчитаны нами.

В табл. 18 приведены рассчитанные нами фактические КПД падающей ФАР виноградников в разных зонах виноградарства страны. В основу расчетов положены данные сырого урожая гроздей, полученные разными авторами. Биологические урожаи определены при следующих условиях: содержание сухого вещества в ягодах — 25%, Кхоз = 0,5, средняя величина падающей ФАР за период вегетации для Европейской территории страны— 4 млрд. ккал/га, для Азиатской — 5,5 млрд. ккал/га.
Сопоставление фактических КПД с теоретически возможными показывает, что даже при очень высоких урожаях, приближающихся к рекордным (26 и 35 т/га), уровни КПД характеризуют виноградники как РП низкой продуктивности. Обращают на себя внимание относительно малые размеры листовой поверхности виноградников во всех зонах (исключая Среднюю Азию) даже в условиях орошения.
Причины относительно низких КПД ФАР виноградников становятся понятны, если рассмотреть во взаимосвязи климатические и агробиологические факторы формирования урожая винограда. Для подавляющей части зон виноградарства страны это касается прежде всего естественной влагообеспеченности. Применительно к условиям Крыма такой анализ дает следующую картину.
При обычно наблюдаемых уровнях использования на фотосинтез поглощенной ФАР (около 1%) ТК имеют величину порядка 600—700 [261]. Средняя многолетняя годовая норма осадков в степном Крыму и на Южном берегу Крыма соответственно 440 и 557 мм (4400 и 5570 м³/га). Если даже допустить, что вся эта влага используется растениями на транспирацию (что далеко не соответствует действительности), то за счет осадков может быть получено около 6 и 8 т сухой биомассы, в которой аккумулированно 24 --32 млн. ккал энергии. Приход ФАР на широте Крыма за потенциальный период вегетации, ограниченный средней суточной температурой воздуха выше 10° С, составляет около 4,6 млрд. ккал/га. При этих условиях КПД падающей ФАР составляет 0,5—0,7%. Таким образом, одной из причин низких КПД ФАР в рассматриваемых природных зонах является несоответствие между высокими абсолютными приходами ФАР и уровнем обеспеченности насаждений влагой.
Немаловажное значение имеет также возможность использования энергии солнечной радиации растениями на протяжении вегетационного периода. Из рис. 33 видно, что лучшая естественная влагообеспеченность приходится на начало вегетации, когда происходит еще рост площади листьев. Максимального развития площадь листьев достигает только в конце июля, поступление же ФАР к этому времени от момента начала вегетации составляет около половины общего количества ФАР, приходящей, за период, вегетации. В результате часть поступающей ФАР остается неиспользованной. Последующие периоды вегетации характеризуются относительно высокими уровнями приходов ФАР, однако возможности увеличения площади листьев ограничиваются запасами продуктивной влаги, которые в этот период резко уменьшаются.

Рис. 33. Условия использования энергии ФАР виноградниками за потенциальный период вегетации на Южном берегу Крыма tii и в степной зоне Крыма п2.
1 — рост площади листьев (тыс. м²/га), 2— месячные приходы ФАР на Южном берегу Крыма (млн. ккал/га), 3 — то же для степной зоны, 4 — запасы продуктивной шаги в метровом слое почвой W (мм) на Южном берегу Крыма (Ялта, средине на 1954—1971 гг.), о — то же для степной зоны (Джанкой, средние за 1957— 1970 гг.). Сорта: а — раннего, Л — среднего, в — позднего, ii -- очень позднего срока созревания.

Неполное использование поступающей ФАР виноградником обусловлено еще и тем, что фактический период формирования урожая винограда в рассматриваемых зонах Крыма значительно меньше потенциального периода вегетации. Особенно заметно недоиспользование энергии в осенние месяцы для сортов раннего и среднего периода созревания (рис. 33). Урожай у этой группы сортов созревает соответственно в августе и  в середине сентября, в то время как средняя многолетняя дата перехода средней суточной температуры воздуха через 10° С на Южном берегу Крыма 8 ноября, а в степной зоне — 30 октября. Неиспользованной остается примерно пятая часть поступающей за период вегетации ФАР.
Таким образом, можно выделить следующие «внешние» и «внутренние» факторы, определяющие относительно низкие уровни использования энергии солнечной радиации виноградниками в рассматриваемых зонах Крыма: высокие абсолютные приходы солнечной радиации, несбалансированные с естественной влагообеспеченностью почвы в период вегетации; несоответствие (отставание) хода роста листовой поверхности виноградника приходу солнечной радиации в начале вегетации; несоответствие между фактическим периодом формирования урожая винограда и потенциальным периодом вегетации; малые абсолютные размеры листовой поверхности, обусловленные структурой виноградника.
Для рассматриваемых условий мероприятия, имеющие целью повысить КПД падающей  ФАР, в общем виде могут быть сформулированы следующим образом,
1. Повышение общего уровня водообеспечения растений, особенно во второй половине вегетации. При реализации этого условия следует иметь в виду, что на некотором этапе использование энергии ФАР может лимитироваться не водообеспеченностью или плодородием почвы, а структурой самого насаждения, определяющей возможность увеличения числа побегов на 1 га.
2. Создание структуры насаждения, обеспечивающей увеличение площади листьев на единице площади насаждения и быстрейшее заполнение листьями плоскости шпалеры, особенно в начальный период вегетации. При ограниченных возможностях размещения побегов в вертикальной или продольной плоскости шпалеры увеличение фитомассы может осуществляться за счет более эффективного использования горизонтального пространства насаждения.
3. Более полное использование потенциального периода вегетации за счет подбора сортов с оптимальными параметрами ФД и агробиологическими характеристиками.

На протяжении вегетационного периода использование ФАР виноградником не остается постоянным. График на рис, 34 позволяет судить о процессе продуцирования биомассы винограда во времени.
В начале вегетации КПД низкие (до 0,2%), хотя значения ЧПФ наибольшие (до 9 г/(м²-сутки)). Основным фактором, ограничивающим продуктивность насаждения в этот период, является малая величина листовой поверхности. С увеличением площади листьев виноградника наблюдается почти пропорциональное увеличение декадных приростов биомассы и КПД ФАР. Первый максимум КПД наблюдается в июне (0,95%), когда приходы ФАР сохраняются на уровне 300 ккал/га за декаду, а декадная продуктивность С имеет максимальные значения (8 ц/га). В последующие периоды вегетации при относительно выровненных приходах ФАР (до середины августа) отмечается
падение продуктивности и пропорциональное снижение пф до 0,55%  Во второй половине вегетации значения КПД вновь повышаются, однако причиной этого является не повышение продуктивности виноградника (декадные приросты биомассы удерживаются на уровне 4 ц/га, снижается ЧПФ, уменьшается площадь листьев виноградника), а уменьшение абсолютных приходов ФАР.

Рис. 34. Характер процесса продуцирования биомассы       винограда
в период вегетации. 1 — ЧПФ, 2 — площадь листьев виноградника, 3—накопление биомассы на 1 га, 1— декадные приходы ФАР, 5 — декадные приросты биомассы, 6 — КПД падающей ФАР.

Таким образом, при средних за период вегетации значениях порядка 0,4—0,7% в отдельные периоды вегетации т]ф достигает 1,2% в расчете на продукцию биомассы. Основная причина низких КПД ФАР по периодам вегетации — малые декадные приросты биомассы.
Как известно, растения и ценозы должны не только осуществлять большую фотосинтетическую работу, но и эффективно использовать продукты фотосинтеза на формирование хозяйственной части урожая.

Как уже отмечалось, у винограда структура урожая определяется как внешними факторами (обеспеченность водой, почвенное плодородие и др.), так и факторами, обусловленными природой самого растения: силой роста кустов, плодоносностью и др. Показано, например, что в условиях юга Украины в зависимости от площади питания у сорта Алиготе Кхоз изменяется от 0,45 до 0,57, а у сорта Карабурну — от 0,60 до 0,67 [280]. У сорта Болгар в зависимости от высоты штамба Кхоз варьирует от 0,48 (приземная формировка) до 0,71 (высота штамба 1,5 м) [271] и от 0,56 до 0,66 [39]. У сорта Ркацители в приземной культуре Кхоз составил 0,45, а при штамбовой культуре 0,73 при близких значениях Убиол (1338 и 1382 г/куст) [337].

Таблица 19
Показатели плодоносности и урожая1 (западная степная прибрежная зона Крыма)

1 Данные по урожаям получены совместно с В. Ф. Рыбиным.

В наших исследованиях на Южном берегу Крыма [21] у сортов Пино гри, Мускат белый и Хиндогны средние за пять лет (1966—1970) показатели Кхоз составили соответственно 0,30, 0,47 и 0,36 при минимальных значениях 0,21 (Пино гри) и максимальных — 0,65 (Мускат белый). В насаждениях с веерными формировками по мере уменьшения площади питания куста Кхоз снижается, хотя и не пропорционально уменьшению площади питания (см. табл. 17). Анализ данных показывает (табл. 19), что связано это с уменьшением показателей плодоносности: коэффициента плодоношения Кпп. и средней массы грозди.