Біологічні основи рослинництва (фотосинтез).
Фотосинтетична активна радіація (ФАР). Рівень поглинання ФАР посівами польових культур.
Посіви польових культур – могутні фото синтезуючі системи, які за здатністю поглинати сонячну енергію набагато (у 2-5 разів) перевищують природні угіддя, в тому числі луки, пасовища і лісові насадження.
Листя, як відомо, є основним органом фотосинтезу, хоч частково цю роль виконують також зелені стебла, суцвіття на початку їх утворення і навіть корені (наприклад, опорні корені у кукурудзи).
Фотосинтез – основне джерело формування біомаси рослин. Він також забезпечує енергією всі процеси росту, обміну енергії. Сонячна радіація забезпечує, крім того, тепловий і водний баланс у всій біосфері.
Велике значення для продуктивної роботи посіву як фото синтезуючої системи має оптимізація теплового, водного, повітряного та поживного режимів.
Площа листкової поверхні посіву.Для оптимального проходження фотосинтезу посів повинен мати певну площу листкової поверхні.Рівень поглинання сонячної радіації залежить від будови листка, його орієнтації відносно сонячного проміння. Оптимальна площа листкової поверхні (40-60 тис м2/га) має припадати на період активної вегетації рослин (початок генеративного періоду до утворення плодів, наливу зерна, молочної стиглості, залежно від виду культури). Цей період короткий у багаторічних і однорічних трав, озимих і ярих зернових; триваліший у кукурудзи, гречки, гороху, сої; досить тривалий у коренеплодів і особливо у баштанних, у яких паралельно відбуваються цвітіння і утворення плодів. Це характерно також для гречки, буркуну та інших культур.
Продуктивність фотосинтезу, фотосинтетичний потенціал посіву.Показником оптимального проходження фотосинтезу є кількість пластичних речовин на одиницю листкової поверхні, що їх нагромаджує посів. Вважається оптимальним, коли на 1 м2 площі листків у зернових, коренеплодів, картоплі та інших культур асимілюється 4-6 г органічної речовини на добу. У загущених посівах цих та інших культур чиста продуктивність фотосинтезу (ЧПФ) буде нижчою (3-4 г), але завдяки збільшенню густоти стояння рослин на одиницю площі посіву буде асимільовано більше органічних речовин.
Загущення посіву, засвоєння ФАР, продуктивність культури.В посівах багатьох кормових культур урожай – це листостеблова маса. Чим більше в ній листя, тим цінніший корм. В сильно загущеному посіві при достатньому фонові мінерального живлення значна частина нижніх листків буде частково затінена верхніми ярусами, проте, як показують спостереження, навіть за цієї умови велике загущення рослин сприяє інтенсивному нагромадженню вегетативної маси і сухих речовин на одиницю площі посіву. Отже, достатній рівень живлення рослин і оптимальне зволоження – важливі фактори інтенсивного фотосинтезу при одержанні листостеблової маси на корм. При цьому сонячного освітлення в умовах України цілком достатньо для отримання за вегетаційний період культури високого врожаю кормової маси. Узагальнюючи показником продуктивності різних культур є вихід сухої речовини господарсько цінної маси врожаю рослин (листя+стебла+зерно, корені+гичка та ін). для умов України добрими показниками продуктивності польових культур є 70-80, високими – 100-120, дуже високими – 140-160 ц/га сухої речовини.
Виділення кисню посівами у процесі фотосинтезу.
Високопродуктивні фото синтезуючі системи, які забезпечують високі врожаї, економічно вигідні: чим більший урожай біомаси, тим більше використано вуглекислоти (СО2), якої в повітрі буває надлишок. Разом з тим з такого посіву виділяється і більше кисню.
За показниками виділення кисню польові фотосинтезуючі системи, зокрема, цукрових буряків, кукурудзи, пшениці набагато перевищують природні, в тому числі й ліси, оскільки на 1 га посіву формується за вегетаційний період у 2-3 рази більша біомаса порівняно з біомасою лісу.
Вплив різних факторів на фотосинтез посіву.Для створення оптимальних умов фотосинтезу велике значення має просторове і кількісне розміщення рослин на площі, яке забезпечується способом сівби і нормою висіву насіння.Кращі умови для фотосинтезу створюються при наближенні площі живлення рослин до квадратної. Для цього слід якомога більше розосередити рослини на площі. В широкорядних посівах цього досягають, висіваючи рослини в рядку через відповідний інтервал, застосовуючи пунктирну сівбу сівалками точного висіву, а також, по можливості, звужуючи міжряддя.
Отже, для формування посіву як фото синтезуючої системи слід враховувати багато факторів, серед яких важливе значення має сорт (гібрид), його екологія і біологія, комплекс агротехнічних заходів.
Фотосинтез відіграє вирішальну рол у формуванні урожаю. Урожай біомаси на 90-95% формується в процесі фотосинтезу.
Підвищити ефективність фотосинтезу можна різними заходами:
Збільшити коефіцієнт використання сонячної енергії завдяки рівномірному розміщенню рослин на полі, оптимальній густоті стояння;
Збільшити розміри листків і освітлену площу листкової поверхні
Покращити умови проходження фотосинтезу – забезпеченість водою, вуглекислим газом, мінеральними речовинами
Впровадження сортів з інтенсивними ростовими процесами та високою адаптивною здатністю.
Коефіцієнт поглинання ФАР істотно залежить від розміру листкової поверхні, що мають посіви сільськогосподарських культур.
Методи програмування урожайності за факторами ФАР, бонітету та вологості ґрунту.
Програмування врожаю сприяє оптимізації мов вирощування культури. Його завданням є теоретичне обґрунтування і практична реалізація можливого рівня використання сонячної енергії, грунтово-кліматичних ресурсів, генетичного потенціалу районованих і перспективних сортів з метою одержання високих врожаїв сільськогосподарських культур з мінімальними матеріальними, грошовими і енергетичними витратами.
Основою програмування є ефективне використання сонячної енергії (ФАР), ресурсів тепла, вологи, вуглекислоти повітря, мінеральних речовин грунту та добрив, створення необхідних біологічних, агроекологічних, організаційно-господарських та енергетичних передумов одержання високих врожаїв з мінімальними витратами на одиницю продукції.
Процес програмування поділяють на декілька етапів:
Визначення рівнів врожайності культури та їх реально можливої величини в конкретних грунтово-кліматичних та матеріально-технічних умовах господарства;
Складання оптимального агрокомплексу стосовно конкретного сорту й агроекологічних умов поля;
розробка прогностичної програми продукційного процесу (моделі формування врожаю), програми коригування та ін.
ФАР – це частина інтегральної радіації з довжиною хвилі від 380 до 720 нм, яка спричинює фотохімічні реакції в зелених