Агроклиматическая оценка условий произрастания винограда на юге Украины не может быть полной без характеристики потенциально возможного урожая. Эти вопросы особенно интересны в связи с программированием урожайности винограда. Одна из основных задач агрометеорологии в связи с программированием урожаев сельскохозяйственных культур — это установление верхнего предела урожая по приходу фотосинтетически активной радиации (ФАР) и агроклиматическая оценка потенциальных возможностей формирования урожая в отдельных районах. Для решения этих вопросов необходимо рассчитать ФАР, приходящую в различных районах юга Украины; по приходящей ФАР определить потенциальный урожай Упот и действительно возможный урожай Удв в при условии естественного увлажнения, а также потери урожая ∆У из-за дефицита осадков.
В основу расчета ФАР для станций, производящих актинометрические наблюдения, положена методика X. Г. Тооминга [164, 165]. Суммарная ФАР по данным об интегральной прямой и рассеянной радиации, приходящей на горизонтальную поверхность и склоны, рассчитывалась по формуле
(1.3) где С— коэффициент перехода от интегральной прямой солнечной радиации S к прямой ФАР, зависящей от высоты солнца; Cd— коэффициент перехода от интегральной рассеянной радиации Dн к рассеянной ФАР, сd=0,6.
При расчете ФАР использовались фактические значения Sн и Dн при средних условиях облачности, поэтому поправки на количество облаков не вводились (табл. 1.10).
Переходные коэффициенты определялись с помощью графика Тооминга [164] для широты Никитского сада. Коэффициент Cs зависит от высоты солнца, поэтому он вычислялся для среднего значения высоты солнца за дневные сроки актинометрических наблюдений (см. табл. 1.10). Полученные по графику значения сs для средней высоты солнца представлены в табл. 1.10.
Таблица 1.10
Средние значения высоты солнца за дневные сроки актинометрических наблюдений, коэффициента перехода от прямой солнечной радиации к прямой ФАР, суточные суммы интегральной прямой ∑S, рассеянной ∑Dи, отраженной ∑Rи и суммарной ∑Qи радиации (МДж/м), приходящей на горизонтальную поверхность (фактические средние многолетние данные агрометстанции Никитский сад за 1956—1980 гг.)
Для сравнительной оценки ФАР, приходящей в различных районах юга Украины, где не производятся наблюдения за солнечной радиацией, ФАР рассчитывалась по методике Украинского НИИ Госкомгидромета [34, 35, 135] с учетом данных суммарной радиации [55]. Месячные суммы ФАР приведены в приложении 2.
Суммы ФАР за межфазные периоды развития винограда представлены в табл. 1.11. Так как не на всех метеостанциях юга Украины проводятся фенологические наблюдения, то для периода распускание почек—начало созревания принимались суммы ФАР за май—август; для периода распускание почек—техническая зрелость — за май—сентябрь и для периода распускание ночек— листопад — за май—октябрь. Наиболее высокие суммы ФАР за период распускание почек—начало листопада (май—октябрь) наблюдаются в Крыму в районе Стерегущего, Черноморского, Евпатории и на крайнем юге Херсонской области (Хорлы) и составляют 1300—1330 МДж/м2; несколько меньше суммы — 1280— 1300 МДж/м2 — в районе Севастополя, Керчи, Мысового, Стрелкового и наименьшие— 1220—1240 МДж/м2 — отмечены в Крыму в центральных степных и некоторых предгорных районах (Белогорск, Голубинка, Нижнегорск, Хлопковое, Кленшншо). Относительно высокие суммы ФАР в прибрежной части Тарханкутского полуострова можно объяснить тем, что в этом районе отмечаются минимальная облачность и большое число ясных дней. В Одесской области наиболее высокие суммы ФАР (1240—1260 МДж/м2) за этот межфазный период наблюдаются в приморских районах.
Таблица 1.11
Суммы ФАР (МДж/м) за межфазные периоды развития винограда, потенциальный урожай Упот сухой биомассы и сырых гроздей Ус (т/га) при коэффициенте использования ФАР η=1 %
Примерно такие же суммы отмечаются в центральных районах Херсонской области. В остальных районах Одесской, Херсонской и Николаевской областей суммы ФАР не превышают 1160— 1200 МДж/м2.
Из сравнения данных о ФАР, приходящей на горизонтальную поверхность за период вегетации винограда в таких виноградарских зонах, как западная и восточная части Южного берега Крыма, видно, что в восточной части (Судак, Карадаг), где выпадает меньше осадков, выше прозрачность атмосферы и больше ясных дней, суммы QФАР примерно на 30—60 МДж/м2 больше, чем в западной (район Ялты). Однако в западной части Южного берега виноградники расположены на более крутых южных склонах, обеспечивающих значительно больший приход ФАР за период вегетации и, следовательно, более высокое качество винограда, используемого для приготовления десертных вин.
Потенциальный урожай Упот— это урожай, который обеспечивается суммой ФАР при оптимальном (в течение вегетационного периода) режиме метеорологических факторов. Приближенно величина Упот рассчитывается по формуле
(1.4)
где Упот— потенциальный урожай сухой биомассы, кг/м2; ΣQФАР— сумма ФАР за период вегетации, МДж/м2; η — коэффициент использования ФАР, %; q — массовая теплота сгорания, МДж/кг.
В наших расчетах принято q≈16,67 МДж/кг, η=1 %. Такое значение коэффициента использования ФАР при оптимальных условиях выращивания, согласно опытным данным, обеспечивает на юге Украины хотя и не максимальный, но достаточно высокий урожай.
Приняв в формуле (1.4) η=1 %, получим формулу, которой удобно пользоваться при расчетах Упот (т/га):
где Σ ОФАР — сумма ФАР за период вегетации, МДж/м2.
Зная Упот при η=1 %, легко вычислить потенциальный урожай при любых значениях η. Так, при η=1 % для станции Черноморское Упот=7,95 т/га. Тогда при η=0,5, 1,5, 2,0, 3,0 % Упот будет равно соответственно 4,0, 11,9, 15,9, 23,8 т/га.
Сырой урожай гроздей, согласно (8], можно определить по формуле
(1.5)
Здесь Вс — содержание сухого вещества в гомогенате ягод, %; Кхоз— коэффициент хозяйственно-полезной части урожая.
Для сравнительной оценки урожая сырых гроздей винограда в различных районах его обычно рассчитывают для среднего условного сорта. В работах А. Г. Амирджанова [8] Кхоз принимается равным 0,5, а Вс=20 %; в исследованиях С. Г. Бондаренко [17] Кхоз=0,4, Вс= 25%. Введем эти данные в формулу (1.5). Тогда получим:
(1.6)
(1-7)
Если в формулы (1.6) и (1.7) подставить значение Упот, рассчитанное при η=1 % для станции Черноморское (см, табл. 1.11), то в первом случае урожай сырых гроздей будет равен 19,8 т/га, во втором—12,7 т/га.
Данные потенциального урожая Упот и урожая сырых гроздей винограда Уо на юге Украины при η = 1 % представлены в табл. 1.11. Величина Ус рассчитывалась по формуле (1.7).
Для Южного берега Крыма, кроме этих величин, рассчитан урожай сырых гроздей для южного склона крутизной 10, 20 и 30° (табл. 1.12).
Таблица 1.12
Суммы ФАР, приходящей на южный склон, и рассчитанный потенциальный урожай сухой биомассы Упот и сырых гроздей Ус (т/га) при заданном значении η. Южный берег Крыма
За период распускание почек—начало листопада при η=1 % величина Уо колеблется на юге Украины от 14,4 до 16,2 т/га (см. табл. 1.11), Соответственно суммам ФАР при η = 1 % наиболее высокие значения Ус (16 т/га и более) отмечаются на станциях Стерегущий, Черноморское и Евпатория, наиболее низкие значения Ус (14,4—15,0 т/га) — в северных районах Николаевской и Одесской областей. Распределение ФАР и потенциального урожая сухой биомассы на юге Украины представлено на рис. 1.8.
Рис. 1.8. Распределение ФАР (МДж/м2) за вегетационный период винограда и потенциального урожая сухой биомассы (т/га).
Зоны ФАР: 1 — 1400—1500, 2 — 1500—1600, 3 — 1600—1700 МДж/м3; 4 — границы потенциального урожая, т/га.
На Южном берегу Крыма урожай сырых гроздей при η = 0,5 % составляет 8,0—8,9 т/га, при η=1 % он возрастает вдвое (см, табл. 1.12). Действительно возможный урожай Уд.в, который определяется значением Упот и лимитирующим действием метеорологических факторов в течение периода вегетации, тем больше отличается от Упот, чем больше отличие метеорологических факторов от оптимальных. Основным фактором, лимитирующим урожай винограда на юге Украины, является его влагообеспеченность. Потери урожая из-за дефицита осадков, согласно исследованиям Тооминга [165], равны
(1.8)
Здесь E0—средняя испаряемость виноградника, мм/сут; Е — суммарное испарение, или фактическое водопотребление виноградника, мм. Величину Е можно определить из уравнения водного баланса
где Wни Wк—запасы влаги в почве в начале и конце периода, мм; Н—количество осадков, мм. Значения Е и E0 приведены в приложениях 3—16.
Согласно нашим расчетам (см. табл. 1.13), потери урожая сырых гроздей винограда при η=1,0 % составляют на юге Украины 7,1 —10,2 т/га. Наибольшие потери урожая из-за дефицита осадков наблюдаются на Тарханкутском полуострове, который характеризуется высокими энергетическими ресурсами и низкой влагообеспеченностью.
Для Южного берега Крыма были рассчитаны потери урожая сырых гроздей винограда из-за недостатка осадков за период вегетации (распускание почек — листопад) для склонов различной крутизны. В среднем величины Е и E0 за период вегетации винограда равны соответственно 301 и 1105 мм. Из данных табл. 1.14 следует, что потери урожая сырых гроздей винограда на Южном берегу при η, равном 0,5 и 1,0%, изменяются соответственно от 5,8 до 6,5 и от 11,5 до 13,0 т/га. Если от значения Ус при η=1 % вычесть потери урожая из-за дефицита осадков за весь период вегетации, то получим действительно возможный урожай винограда, равный 4,3—4,8 т/га.
Таблица 1.13
Действительно возможный урожай и потери урожая из-за дефицита осадков за период распускание почек—начало созревания; η=1,0 %
Таблица 1.14
Учитывая, что урожай винограда формируется в основном в период распускание почек—начало созревания, для практической оценки фактического урожая правильнее будет учитывать потери урожая за этот период. В этом случае значение ∆У для ст. Никитский сад при η =1,0 % равно 8,3 т/га (см. табл. 1.13), Ус=11,7 т/га (см. табл. 1.11). Тогда действительный урожай составит 3,4 т/га. Примерно такой урожай винограда без орошения в среднем получают в хозяйствах Южного берега Крыма при соблюдении достаточно высокого уровня агротехники.
