Продуктивность агроценозов во многом зависит от обеспеченности растений водой и минеральным питанием. Однако эти факторы являются лишь предпосылкой для получения высоких планируемых урожаев. Реализоваться они могут через структуру ценоза и архитектуру растений. Под архитектурой растений в данном случае понимается количество ассимилирующей площади, ее распределение в пространстве, геометрическое строение и внешняя структура растительного объекта (Росс, 1975),
Для оптимального программирования урожая необходимо создать наилучшие условия для проникновения и распределения лучистой энергии внутри кроны куста. Для этого исследуется радиационный режим кроны по ярусам в разные периоды вегетации, и на этой основе определяются оптимальные фитометрические параметры кроны куста и всего ряда.
Для количественного изучения архитектуры ценоза и отдельного растения как оптикобиологической: системы используются различные фотометрические характеристики.
В случае винограда к простым фигометрическим характеристикам могут быть отнесены такие, как число листьев на кусте, длина, ширина и высота кроны, число побегов и др. Для более детальной характеристики используются другие показатели.
Наиболее универсальной фито метрической характеристикой ценозов является относительная площадь листьев, или индекс площади листьев (LAI), представляющий собой отношение односторонней площади листьев к площади земли, которую занимает листовая масса растений (Росс, Тооминг, 1968; Раунер, 1972). На винограднике индекс площади листьев рассчитывается как для всего виноградника (LAI), так и для отдельного растения (ILAI). В последнем случае индексы рассчитываются на площадь горизонтальной (ILAIВ) и вертикальной (ILAI,) проекции кроны.
В качестве другой фитометрической характеристики используется показатель плотности площади листьев (гц.), представляющий собой площадь листьев в единице объема кронового пространства. Величина гц. имеет размерность дм2 /дм3 или м2/м3.
Для моделирования кроны с оптимальной архитектурой важной характеристикой является вертикальное распределение площади листьев отдельного растения — Silai(z). Эта функция характеризует площадь листьев в слое единичной толщины одного растения и измеряется в дм2 /dm. Вертикальная координата (z) может быть представлена как безразмерная;
где z—высота слоя, занятого листьями; h — высота кроны; hz — относительная высота кроны. Величина z меняется от 0 до 1. Для определения площади листьев используется метод послойного срезания листьев (Μоnsi, Sаеki, 1953).
Архитектура растения и внешняя его форма (габитус) являются наследственным свойством и отражают видовые особенности организма. Для многих видов растений характерна центральная, или осевая, симметрия их внешней формы (Синнот, 1963), и это позволяет моделировать отдельные растения геометрическими фигурами.
В отличие от древесных и кустарниковых растений виноград-лиана не имеет осевой симметрии. В условиях лесного сообщества виноградное растение поднимается по стволу и ветвям дерева-опоры; в равнинных условиях виноград свободно стелется по земле. Форма, которую виноград имеет в культуре, определяется типом опоры (шпалеры), структурой многолетних частей куста и размещением однолетних побегов.
Для характеристики радиационных потоков внутри РП в зависимости от размеров листовой поверхности (или LAI) предложены различные формулы (Росс, 1975; Тооминг, 1977; Monsi, Saeki, 1953). Все они отражают закономерности ослабления радиации внутри РП со сплошным размещением фитомассы.
В отличие от посевов со сплошным покровом виноградник представлен рядами шпалер, и размещенная на ней листовая масса со всех сторон подвергается действию солнечных лучей. При этих условиях зависимость коэффициента пропускания ФАР (аТф) от относительной площади листьев куста
(ILAIг) и времени дня (τ) представляется семейством параболических кривых и аппроксимируется полиномом пятой степени вида горизонтальную проекцию кроны; где ILAIг — относительная площадь листьев на τ — целые часы времени между восходом и заходом солнца; Аi, Bi (i=0:5) —постоянные коэффициенты (Амирджанов с сотр., 1976).
(4)
Установление количественных связей aТф/ILA Iг для различных систем ведения кустов и формировок, различающихся по архитектуре кроны, позволит при наличии данных по световым кривым фотосинтеза листьев винограда подойти в конечном итоге к наиболее высокому уровню программирования урожаев — моделированию структур и крон, обеспечивающих максимальную для данных условий интегральную фотосинтетическую продуктивность виноградника.
