Радиационные факторы и транспирационный расход виноградника - Транспирационный расход виноградника

VI.3. ТРАНСПИРАЦИОННЫЙ РАСХОД ВИНОГРАДНИКА
При обсуждении материалов по радиационному режиму виноградника было показано, что из двух ориентации рядов (С—Ю и 3—В) при одинаковых параметрах кроны радиации поглощается меньше в насаждениях, где ряды ориентированы с запада на восток. Рассматривая транспирацию в качестве водного эквивалента поглощенной радиации, можно заключить, что при ориентации рядов 3—В при прочих равных условиях транспирационные расходы также будут меньше.
Вторая группа вопросов касается транспирационных расходов виноградника в зависимости от фазы развития растения, формы кроны и густоты посадки.
Представление о биологической потребности винограда во влаге по фазам вегетации дает величина среднесуточной транспирации в период вегетации.
С момента начала вегетации транспирация резко возрастает и достигает максимума в июле — в начале августа (рис. 48), когда крона кустов достигает полного развития, а приходы радиации наибольшие. Этот период совпадает с фазой роста ягод и началом фазы созревания. Снижение транспирации в сентябре обусловлено главным образом уменьшением приходов радиации и количества поглощенной радиации. В течение всего периода формирования урожая больше всего воды расходуют ряды, где крона размещена на Т-образной шпалере. На вертикальной шпалере по сравнению с Т-образной транспирационные расходы во всех случаях меньше, причем они закономерно снижаются по мере уменьшения площади питания куста и параметров кроны.
В расчете на 1 га общая динамика транспирации аналогична транспирации отдельного ряда с той разницей, что уровень ее выше в насаждениях, имеющих на 1 га больше рядов. Высокими транспирационными расходами характеризуются насаждения с Т-образной шпалерой. У сорта Шабаш величина 27" таких виноградников лишь на 18—26% меньше, чем виноградников с густой посадкой, хотя число рядов на 1 га вдвое меньше.
Для исследованных виноградников с веерными формировками зависимость (тыс. м³) от максимальной площади листьев виноградника (тыс. м²) описывается уравнением
2Т(Лмакс)=-1,28 + 0,8бЛ-0,024Л2   (6<Л<20),   (VI.5)

Следовательно, при Лмакс, равной 10, 15 и 20 тыс. м², расход воды 1 м² площади листьев за вегетацию составит соответственно 0,49, 0,41 и 0,32 м³. По мере увеличения площади листьев насаждения расход воды единицей листовой площади снижается.

Рис. 48. Среднесуточные транспирационные расходы одного ряда (а) и 1 га виноградника (б) в зависимости от формы кроны и густоты посадки (1970 г.).
Слева — сорт Шабаш, справа — сорт Рислинг. Усл. обозначения кривых— варианты в табл. 26,

Как известно, эффективность использования воды на образование единицы сухой биомассы растения характеризуется величиной транспирационного коэффициента   (ТК). По данным Бравдо с сотр. [416], в лизиметрическом опыте сорта Жемчуг Саба и Перлет на 1 г сухого вещества расходовали соответственно 493 и 329 г воды. Фрегони [429] для расчета суммарного водопотребления в зависимости от величины урожая в разных районах Италии использовал соотношение 500 л воды на 1 кг сухого вещества.
По нашим данным, на протяжении вегетации ТК варьируют в большом интервале — от 290 до 3700 без какой-либо закономерности по годам или по вариантам. Еще большую изменчивость ТК наблюдал в своих опытах Устенко [380]. В посевах кукурузы в разные периоды вегетации этот коэффициент изменялся от 98 до 6340.
Анализ средних за продукционный период значений ТК показывает, что они также варьируют по годам и вариантам (табл. 34), однако здесь в пределах года прослеживается закономерность: ТК повышается по мере увеличения густоты посадки виноградника.

Таблица 34
Суммарные транспирационные расходы виноградника 2Г и средние за вегетацию транспирационные коэффициенты

В главе V при рассмотрении данных о КПД поглощенной ФАР виноградников было показано, что увеличение густоты посадки ведет к снижению аТ)ф. Поскольку между ТК и лЩ существует зависимость [261], представляло интерес найти количественное выражение этой зависимости для исследованных виноградников.

Обработка данных показала, что между ТК и дщ, обнаруживается тесная обратная зависимость (рис. 49), которая описывается линейным уравнением

Рис. 49. Характер связи между транспирациониыми коэффициентами   ТК и КПД поглощенной ФАР виноградника лТф.

(VI.6)
Как следует из уравнения, при дт1ф=1% ТК виноградника составит 1250; при дТ)ф = 1,5% ТК=690. Сравнительно высокие ТК виноградников можно объяснить комплексом факторов: высокими абсолютными приходами солнечной радиации в Крыму (86,0 ккал/см² за период вегетации); продолжительным вегетационным периодом винограда (160—180 дней), в течение которого растения практически полностью сохраняют листовой аппарат; высокими коэффициентами поглощения солнечной радиации.
Если известна связь ТК/л^ф, то можно рассчитать величину 2Г в зависимости от планируемого урожая гроздей и КПД ФАР. На рис. 50 показана такая зависимость для условия, когда /\Хоз= 0,5, а содержание сухого вещества в гомогенате ягод равно 20%.
Из рис. 50, в частности, видно, что урожаю гроздей 100 ц/га при аТ)ф=1% соответствует   2 Т = 4800   м³/га:   пои
аГ)ф=1,5% величина 2Г снижается до 2800 м³/га. Полученные таким образом по величине планируемого урожая и лЦф значения 27 могут быть положены в основу расчетов суммарного водопотребления или оптимальных оросительных норм. В свою очередь величина аЧф для конкретного случая может быть рассчитана как отношение КПД приходящей ФАР к средней за вегетацию величине аАф виноградника.
Для получения планируемого урожая винограда, помимо ТК, представляет интерес хозяйственный транспирационный коэффициент ТКхоз, который характеризует транспирационный расход воды на единицу товарной части урожая (в случае винограда — на 1 ц сырого урожая гроздей).

Рис. 50. Зависимость суммарного транспирационного расхода виноградника 27" от величины урожая и КПД поглощенной ФАРлТ)ф.
Данные табл. 34 показывают, что средняя за вегетацию величина ТКхоз изменяется в больших пределах: от 26,5 до 93,7 м³/ц урожая. Анализ этих данных показывает, что в условиях полива основной причиной вариабельности ТКхоз является изменение урожая по годам. Так, например, у сорта Рислинг в течение трех лет (1970—1972 гг.) в варианте 1 величина 27 составляла 3,9, 4,6 и 4,5 тыс. м³/га, а урожай гроздей — 57,3, 118,9 и 134,4 ц/га. В варианте 3 27 были соответственно равны 5,6, 6,5 и 5,2 тыс. м³/га, урожаи — соответственно 70,2, 80,9 и 195,6 ц/га.
Математическая обработка показала, что  между ТКхоз и массой сырого урожая   гроздей Усобнаруживается   тесная зависимость (г = 0,83), которая аналитически аппроксимируется обратной функцией вида

где а = 0,6- 0,00019(F факт = = 0,351<^табл = 2,37)
Суммарные транспирационные расходы виноградника 27, рассчитанные по кривой ТКхоз = = /(<Ус) и соответствующим значениям Ус, удерживаются на уровне 5200—5280 м³/га независимо от размеров урожая (рис. 51).
Из этого следует практический вывод, что для расчета 27 при некотором стационарном состоянии кустов необходимо принимать во внимание уровень урожая, при котором величина ТКхол была получена. Иначе говоря, каждому уровню урожая соответствует свое значение ТКхоз. Для виноградника среднего уровня урожайности значения ТКхоз, полученные в насаждениях с низкой урожайностью, окажутся завышенными; напротив, полученные в насаждениях с высокой продуктивностью—заниженными. В частности, в рассматриваемом случае для планируемого урожая 100 ц/га величина ТКхоз составит 52 м³/ц, для урожая 200 ц/га — 26 м³/ц.
Как известно, продуктивность посевов и насаждений определяется в конечном итоге уровнем поглощения и использования энергии солнечной радиации на фотосинтез. Наибольшей продуктивности соответствует максимальное поглощение радиации и максимальный фотосинтез.

1f — критерий Фишера.

Однако, как было отмечено выше, большая часть площади виноградников в нашей стране размещается на территории с недостаточной естественной влагообеспеченностью. Очевидно, для этих условий при культуре без полива наибольшей продуктивности насаждения будет отвечать не максимальное, а некоторое оптимальное поглощение радиации, определяемое из соответствия между водным и радиационным балансом растений. Основной задачей в этом случае является, следовательно, не увеличение поглощения радиации, а создание таких насаждений, структура которых наряду с достаточно высоким потенциалом продуктивности обеспечивала бы относительное снижение транспирации и транспирационных коэффициентов.
Как было показано в главе IV, при культуре винограда на вертикальной шпалере повышение фотосинтетической мощности насаждения достигается за счет увеличения количества рядов. Вместе с тем это ведет к снижению аГ)Ф и, как здесь показано, к повышению транспирационных коэффициентов.
Для условий достаточной влагообеспеченпости снижение лЛФ и соответственно повышение ТК не является обстоятельством критическим. Вопрос о повышении аЩприобретает практическую важность в случаях, когда возможности повышения листового потенциала насаждения ограничиваются условиями водообеспеченности.
Повышение Ащ означает, что на единицу поглощающей (т. е. листовой) поверхности должно производиться больше органической продукции. Однако повышение интенсивности фотосинтеза и ЧПФ растений лимитируется функциональной активностью листового аппарата как фотосинтезирующей системы. Более реальной поэтому представляется возможность использовать для изменения соотношения между количеством поглощенной радиации и получаемой биомассой конструктивные особенности виноградника, в частности параметры кроны куста.

В главе V при рассмотрении закономерностей поглощения солнечной радиации кроной одного ряда было показано, что количество поглощенной радиации относительно падающей за день на горизонтальную поверхность кроны уменьшается, когда при одной и той же высоте увеличивается ширина кроны. Кроме того, для одного и того же объема кроны радиации поглощается меньше, если увеличение объема кроны достигается за счет ширины кроны. Все это дает основание заключить, что для относительного уменьшения количества поглощенной радиации и соответственно транспирационных расходов листовую поверхность (количество побегов) на винограднике следует увеличивать не за счет количества рядов или высоты кроны, а путем увеличения ширины кроны кустов каждого ряда. Эффект можно проследить на следующем примере.
При ширине кроны 40 см, высоте 140 см, длине ряда 100 м, площади листьев ряда 300 м², ЧПФ = 3 г/(м²«сутки) и дневном приходе ФАР, равном 300 кал/см², суточный прирост сухой биомассы составит 0,9 кг, дневное поглощение ФАР Qa$,== 444 тыс. ккал, а аЦф = 0,8\%. При увеличении ширины кроны (количества побегов и площади листьев) вдвое, т. е. до 80 см, и при условии сохранения ЧПФ на прежнем уровне выход биомассы составит 1,8 кг, С2Аф = 540тыс. ккал, а аЩ= 13,4%. В результате, согласно уравнению связи (VI.6), ТК уменьшится с 1444 до 903. Сохранение во втором случае уровня ЧПФ в принципе следует считать возможным, поскольку при увеличении ширины кроны и площади листьев вдвое показатели оптической плотности кроны (ILAIr и Ul) остаются без изменения.
Принимая во внимание сложность взаимодействия факторов в агрофитоценозах, расчетные зависимости ТК от аЩ, естественно, следует рассматривать как приближенные. Однако они объективно отражают общую тенденцию, существующую во взаимосвязях между уровнями продуктивности и энергетическими характеристиками виноградного растения в насаждениях и указывают на принципиальную возможность повышения аЦфи снижения ТК за счет элементов структуры виноградника. Обсуждаемое решение может представлять интерес не только для виноградников, но и для насаждений других культур, геометрическая структура которых аналогична винограднику.
Таким образом, на основании выявленных зависимостей между радиационными факторами, транспирационными расходами и показателями продуктивности виноградника можно сформулировать в общем виде условия, обеспечивающие относительное снижение транспирационных расходов за счет элементов структурной организации виноградника при сохранении на 1 га количества побегов. Условия эти следующие:
— размещение рядов на винограднике в направлении с запада на восток;
— уменьшение количества рядов при одновременном увеличении ширины кроны каждого ряда (при сохранении высоты кроны);
— уменьшение объема кроны за счет повышения ее плотности до оптимального уровня.
Принимая во внимание перечисленные условия, следует признать нерациональными в зоне недостаточного увлажнения (без полива) двухъярусные формировки кустов, где рукава и однолетние побеги размещаются в два яруса один над другим, увеличивая тем самым вертикальный контур фитомассы. Как показывают наблюдения, на таких формировках при дефиците почвенной влаги хуже развиваются побеги, со временем наступает депрессия роста в одном из ярусов и продуктивность кустов снижается.
В условиях дефицита почвенной влаги, когда потенциал пространственного роста кустов ограничен, а также в случаях, когда насаждения представлены слаборослыми сортами, для повышения лТ)Ф и хозяйственной продуктивности насаждения эффективной может оказаться система с двухрядной «ленточной» посадкой кустов. Увеличение потенциала насаждения в этом случае достигается за счет ширины кроны путем сближения двух смежных рядов в «ленту», образующую по длине ряда сплошной сомкнутый контур фитомассы. Такая система применительно к винограду требует еще изучения.