Основными факторами, с помощью которых достигается повышение продуктивности посевов и насаждений, являются, как известно, удобрения и орошение. У однолетних культур величину ФП, а следовательно, и потенциал его продуктивности можно также изменять в разные годы за счет сроков посева, густоты и способа сева.
В отличие от посевов на винограднике в продолжение его эксплуатации последние факторы не поддаются регуляции. Единственным фактором, с помощью которого можно изменить фотосинтетическую мощность растения и потенциал его хозяйственной продуктивности, является нагрузка побегами. Именно за счет увеличения на кусте количества нормально развитых побегов — элементарных продукционных единиц виноградника — могут быть реализованы мероприятия, направленные на улучшение условий выращивания, растений и повышение продуктивности данного виноградника.
Нагрузка побегами1 является одним из основных агротехнических приемов, с помощью которых регулируется рост и плодоношение винограда. С точки зрения продукционного процесса действие нагрузки побегами проявляется в различных направлениях. В зависимости от количества развившихся, или оставленных на кусте побегов увеличивается или уменьшается их рост, изменяется площадь листьев куста и соотношение между листьями и гроздями, отмечается снижение ЧПФ при увеличении нагрузки побегами (Рыбин, Цурканенко, 1970) и увеличение ЧПФ при увеличении нагрузки гроздями (Мыцу, 1974). Результирующий эффект нагрузки проявляется в изменении числа гроздей на кусте, размера грозди, величины и качества урожая (Негруль, 1930).
1 В ряде случаев нагрузку винограда характеризуют по количеству оставленных после обрезки глазков. Истинной нагрузкой следует считать количество зеленых побегов — плодоносных и бесплодных, оставленных после обрезки и обломки для получения планового урожая, оптимального прироста побегов и сохранения формы куста.
Урожай растений формируется в результате сложного взаимодействия большого числа факторов. Они могут быть разделены на „внешние" (солнечная радиация, вода, минеральное питание и др.) и "внутренние", обусловленные природой самого растения.
При планировании урожая винограда (применительно к задачам программирования) к числу "внутренних" факторов можно отнести две категории показателей, совокупное действие которых проявляется в величине урожая.
Первая из них включает агробиологические показатели, основу которых составляют элементы плодоношения: количество побегов на кусте—нагрузка побегами (N), коэффициент плодоношения (Kпл) и средняя масса грозди (Г). С учетом количества растений (Р), размещенных на гектаре насаждения, эта группа показателей образует структурную формулу урожая винограда: (21)
где Ус —сырая масса урожая гроздей (cwt/ha); 10-5 — для пересчета g в cwt/ha.
В уравнении (21) постоянной (для некоторой структуры виноградника) является величина Р и относительно стабильной (при нормальном развитии растений) — величина Г, представляющая собой ампелографический признак. Числовые характеристики показателей N и Кпл в наибольшей степени варьируют по годам.
Ко второй категории относятся показатели фотосинтетической деятельности, обусловливающие непосредственно получение запланированной органической продукции, составляющей которой является урожай гроздей. Эта категория показателей представляется уравнением (7).
Сопоставление уравнений (7) и (21) показывает, что левые их части идентичны (в первом случае урожай выражен в сухом весе, во втором — в сыром). В правой части уравнения (21), как отмечалось, наиболее вариабельными являются показатели N и Кпл· Следовательно, задача программирования урожая винограда в рамках рассматриваемого звена сводится к установлению количественных связей между агробиологическими показателями и показателями фотосинтетической деятельности и к отысканию на основе этих связей согласованных параметров, отвечающих уровню планируемого урожая.
В качестве примера рассмотрим некоторые из этих связей.
В опыте на сорте Ркацители в условиях орошения (Амирджанов, Кирпичев, 1976) была установлена обратная линейная зависимость (τ=—0,91) между средней длиной побега (l, cm) и нагрузкой побегами (У). Аналитически она представляется уравнением
(22)
Зависимость ЧПФ от совместного действия Кпл и числа побегов (N) описывается уравнением множественной регрессии:
(23)
Значения коэффициентов линейной регрессии при Кпл и N показывают, что изменение ЧПФ в пределах исследованных нагрузок (от 10 до 50 на куст) зависит главным образом от Кпл. Для некоторой стационарной силы куста изменение числа побегов само по себе на величину ЧПФ существенного влияния не оказывало.
Расчетные показатели плодоношения, нагрузки побегами и фотосинтетической деятельности винограда для разных уровней планируемого урожая *
* Средний вес грозди принят равным 150 g; Кхоз=0,5; содержание сухого вещества в гомогенате ягод — 22% при сахаристости сока 18—20%.
Существование тесной связи между ЧПФ и Кпл представляет интерес в том отношении, что планируя уровень плодоносности винограда или определив перед обрезкой фактический уровень плодоносности (Кпл), можно по уравнению связи (23) найти среднюю за вегетацию ЧПФ и затем по уравнению (7) определить необходимый ФП для получения планируемой биомассы.
В табл. 4 приведены данные о планируемом урожае винограда сорта Ркацители. Нагрузка побегами на планируемый урожай рассчитана по формуле (21), величина ЧПФ — по уравнению связи (22), ФП — по уравнению (7), средняя длина побега — по уравнению связи (21).
Уровень 100 cwt/ha обеспечивается в пределах К от 0,6 до 1,6 при значениях N в интервале от 25 до 9 побегов на куст. Средняя длина побега для всего диапазона нагрузки соответствует критериям полноценного побега1 (126—164 сm). Однако для этого уровня расчетные значения ФП (396—283 м2. дней /куст) уступают максимальным фактическим (547—564 м2. дней), что свидетельствует о неполном использовании потенциала растений. Необходимым условием получения урожая в 100 cwt гроздей является обеспечение водой и минеральным питанием для формирования ФП в 1,26—1,76 млн. м2. дней и получения сухой биомассы в 44 cwt/ha.
Уровень урожая в 150 cwt/ha обеспечивается в диапазоне нагрузки от 37 до 14 побегов на куст, однако при K=0,6 необходимый потенциал куста превышает фактический, т. е. появляется элемент ограничения.
1 Для большинства европейских сортов винограда к "полноценным" (нормально развитым) побегам относятся побеги длиной более 75 cm и диаметром более 5 cm ("Методические рекомендации", 1976).
Рис. 3. Схема оптимизации процесса формирования урожая винограда на участке с подпочвенным орошением с мая по октябрь. Сплошными линиями показаны расчетные характеристики, прерывистыми — фактические показатели (для 1 ha виноградника)
1 — рост площади листьев (тыс. м2); 2 — накопление сухой биомассы (cwt); 3 — рост побегов (cm); NPK — месячные дозы азота, фосфора и калия (кг д.в.); 4 — расход воды на транспирацию по декадам
Средняя длина побега (119—132 cm) при всех нагрузках отвечает критериям полноценного побега. Для этого уровня продуктивности необходимо формировать на гектаре потенциал в 1,88—2,44 млн. м2. дней для получения общей сухой биомассы в 66 cwt/ha.
Уровень урожая в 200 cwt/ha в интервале Кпл от 0,6 до 1,6 обеспечивается нагрузкой от 50 до 18 побегов на куст. Однако с учетом фактического ФП куста требованиям этого уровня удовлетворяет только нагрузка в 18 побегов при Кпл =1,6 и с некоторым допущением нагрузка в 20 побегов при Кпл=1,4
Следует отметить, что в разные годы величина средней массы грозди может отклоняться от „средней ампелографической“. Тем не менее, использование при программировании урожаев винограда показателя „средняя масса грозди“, по нашему мнению, оправдано, так как на данном этапе возможности управления размером грозди в процессе формирования урожая остаются неясными.
При программированном получении урожаев применение различных агротехнических приемов имеет своей целью осуществление технологического цикла, обеспечивающего получение запланированного урожая. С этой точки зрения применительно к фактору "нагрузка побегами" целесообразно использовать понятие "технологического режима нагрузки". Это понятие объединяет агробиологические показатели, показатели фотосинтетической деятельности и качественные характеристики урожая в целостную систему, которая может быть смоделирована графически и математически. Связь урожая гроздей в этой системе с факторами внешней среды осуществляется через величину биологического урожая, получаемую расчетным путем для заданной структуры урожая. Критериями "оптимальной нагрузки побегами" могут служить средняя длина побега и показатель структуры урожая (Кхоз).
Принцип согласования силы куста и плодоносности побегов при определении оптимальной нагрузки является основополагающим в виноградарстве (Болгарев, 1960; Захарова, 1964; Мержаниан, 1951). Как известно, формулы нагрузки на планируемый урожай, предложенные Мержанианом (1951) и Болгаревым (1960), наряду с другими показателями, учитывают именно величину Кпл, определяемую ежегодно перед обрезкой кустов. Подходы, лежащие в основе программированного получения урожаев винограда, не только отчетливо подтверждают этот принцип, но и конкретизируют его, раскрывая физиологическое содержание таких понятий, как "состояние растений", "оптимальная длина побега" и др. Актуальной в связи с этим представляется разработка экспресс-методов определения эмбриональной плодоносности почек винограда, а также организация в хозяйствах службы прогноза плодоносности побегов. Необходимо дальнейшее совершенствование расчетных методов установления "оптимальной нагрузки побегами" на планируемый урожай на основе согласования агробиологических и физиологических аспектов оценки потенциала продуктивности растений. В зависимости от этапа исследований эти методы могут быть разной степени точности и сложности.
На рис. 3 показана общая схема оптимизации процесса формирования урожая винограда на участке с подпочвенным орошением (Амирджанов , 1976).
В своем завершенном виде оптимальное программирование урожаев предполагает использование вычислительной техники и соответствующих математических моделей основных процессов формирования урожая (Иванов с сотр., 1975). Получение заданного урожая обеспечивается наличием трех машинных программ: прогностической, оперативно-текущей и корректирующей. Прогностическая программа определяет предполагаемое или планируемое нарастание биомассы по этапам органогенеза на протяжении продукционного периода. Оперативно-текущая программа представляет фактическое нарастание массы урожая в зависимости от конкретных и складывающихся погодных условий в период вегетации. Корректирующая программа используется для оперативного корректирования (поправок) хода формирования урожая в случае отклонения его от прогностической программы.
Практическая реализация программ достигается путем составления соответствующих технологических карт и сетевых графиков возделывания сельскохозяйственных культур.
