Лекции - Физиологическое обоснование приемов выращивания урожаев

Урожайность сада реальная и потенциальная: разница и её причины

План лекции

1. Фактическая урожайность садов (средние величины для Крыма. Украины и стран Европы; изменения урожайности за период 50-60 лет (на примере яблони).

2. Принципы расчета потенциальной урожайности сада и её величины для разных типов сада:

- по имеющимся фактическим данным рекордных урожаев;

- через продуктивность фотосинтеза и фотосинтетический потенциал.

3. Анализ причин различий реальной и потенциальной урожайности

4. Основные условия, которые нужно выполнить для приближения реальной урожайности к потенциальной

1. Фактическая урожайность садов

В середине прошлого столетия средняя урожайность по странам Западной Европы была на уровне 8-10 т/га, в странах с развитым плодоводством она была несколько выше, 10-12 т/га.

Если учесть, что средняя урожайность по странам ЕС сегодня находится на уровне 25-26 т/га, а в передовых странах она достигает 40 т/га и выше. то за последние 50-60 лет урожайность яблони в Западной Европе возросла более чем вдвое. по отдельным странам и континентам урожайность последние 15-18 лет менялась следующим образом.

Урожайность яблони

 

1991

1993

1995

1997

1999

2001

2003

2005

2008

Германия

14,6

23,5

20,1

24,6

25,2

25,4

26,3

27,6

29,6

Италия

23,6

29,1

28,9

30,3

36,8

36,7

34,3

38,4

40,1

Китай

2,7

4,0

4,7

6,1

8,5

9,7

11,1

13,0

15,8

Украина

-

4,3

2,9

5,5

1,2

2,2

5,1

5,2

3,7

Крым

8,1

0,1

5,6

4,5

3,7

2,8

3,2

2,9

3,8

Из приведенных данных следует, что урожайность во всех странах со стабильной экономикой поступательно возрастает. например, в Германии, находящейся в Центральной Европе, с 1991 по 2008 гг она увеличилась с 14,6 т/га до 29,6 т/га или вдвое. в Италии, находящейся на юге Европы, урожайность яблони увеличилась с 23, 6 т/га до 40, 1 т/га – почти вдвое.

Быстрее всего росла урожайность в Китае: с 2,7 т/га в 1991 до 15, 8 т/га в 2008 г или в 5,8 раза (почти в 6 раз). Надо сказать, что прирост урожайности при освоении уже известных технологий растет быстрее, чем когда они только разрабатывались. Это с одной стороны. С другой стороны, чем ближе урожайность к максимально возможной в данных условиях, тем труднее дается прирост каждой тонны.

Одновременно следует иметь в виду, что потенциальная или расчетная урожайность - величина также динамическая. Она с достижениями науки и практики постоянно увеличивается. Так, если во времена Л. П.Симиренко средняя урожайность яблони по Крыму была на уровне 7-8 т/га и мечтали о 15 т/га, то сегодня такой урожайностью никого не удивишь.

Анализируя причины роста урожайности, можно назвать несколько.

Первая и основная – это конкуренция и желание получить большую прибыль.

Учитывая, что стоимость земли, рабочая сила, удобрения, средства защиты, технические средства дорожают. Чтобы получить прибыль и выдержать конкуренцию нужно повышать урожайность. Ведь чтобы погасить производственные затраты, нужно отдавать определенную часть урожая: в 70-х годах 20-го столетия достаточно было 5-7 т/га, в 90-х годах – 10 т/га, а в настоящее время 15-20 т/га. Ведь если сад дает 10-15 т/га и столько же требуется на погашение производственных затрат, то такой сад не будет давать прибыль и обречен на гибель вместе с садоводом.

Механизмами повышения урожайности можно считать:

- использование новых типов сада и технологий;

- районирование и микрорайонирование сортов;

- эффективная защита сада от повреждений биотическими и абиотическими факторами (град, птицы, вредители и болезни, низкие и высокие температуры);

- оптимизация внешних факторов жизнедеятельности растений в саду (орошение, удобрение).

Учитывая все это, какие же урожаи можно получать? Есть ли предел урожайности?

Из опыта плодоводства Крыма и соседних областей известно, что уже в 80-х годах прошлого столетия добивались урожайности 100-120 т/га. так, на Крымской опытной станции садоводства в 1983 году на сортах Голден Делишес и Ренет Симиренко на площади 10 га был получен урожай 1000 ц/га или 100 т/га. но после этого наступил год неурожайный. когда собрали 18 т/га.

По данным В. П.Клочко, в конце 80х годов в течение 3 лет урожайность опытного сада этих же сортов не снижалась менее 100 т/га, при этом стандартная продукция составила 80 % и более.

Из книги «Крымское промышленное плодоводство» Л. П.Симиренко мы узнаем, что урожай отдельных деревьев в промышленных насаждениях достигал 2 т/дерево. Если учесть, что плотность посадки составляла 100 дер./га, то при таком урожае с каждого дерева можно было достичь урожайности 200 т/га.

2. Принципы расчета потенциальной урожайности по физиологическим характеристикам сада как продукционной фотосинтезирующей системы

Урожай плодов как часть ежегодного прироста биомассы плодового дерева, содержит 80-85 % воды и 15-20 % сухого вещества. Сухое вещество плодов на 95 % представлено органическими соединениями (в основном – углеводы и органические кислоты). Все органические вещества в растении образуются из продуктов фотосинтеза, поэтому в основе образования урожая – процесс фотосинтеза. Существует показатель, который характеризует роль органов фотосинтеза листьев в формировании урожая. Этот показетель называется: продуктивность фотосинтеза хозяйственная. Сокращенно обозначается ПФхоз. или ПФх. ПФхоз. показывает, сколько граммов сухого вещества урожая накапливается в течение 1 суток за счет фотосинтеза листьев суммарной площадью 1 м2:

ПФх = прирост (граммы) сухого вещества урожая
                   1 м2 листьев · 1 сутки

Если обеспечить использование всех продуктов фотосинтеза только на формирование плодов (например снять кольцо коры на ветке с плодами и листьями, чтобы прервать транспорт продуктов фотосинтеза по ситовидным трубкам в другие части плодового дерева), то 1 м2 листьев может обеспечить прирост 10 г и более сухого вещества плодов за 1 сутки. В обычных условиях продукты фотосинтеза из листьев поступают во все органы растения и используются не только на их рост, но и на дыхание, которое необходимо для всех клеток и органов. Считается, что 50-60 % пластических веществ, выработанных в листьях, расходуется на дыхание и другие функции жизнедеятельности растения. Поэтому для расчета потенциальной урожайности можно взять величину ПФх = 4 г/м2 сутки – это будет близко к реальности.

Итак, каждый 1 м2 листьев в саду в течение 1 суток увеличивает массу сухого вещества плодов на 4 г, а поскольку сухое вещество в плодах составляет около 20 %, то масса плодов увеличится не на 4 г. а на 20 г, т. е. 1 м2 листьев за каждые сутки дает 20 г прироста урожая.

На 1 га сада размещается не 1 м2 листьев, а значительно больше; плоды растут не 1 сутки, а также 100-150 суток (от цветения до созревания). Следовательно, урожайность сада зависит прямо от ПФх, площади листьев на 1 га сада и продолжительности (количества суток) формирования урожая:

У (т/га) = ПФх · S м2 · nсут. · А/1000000,

где У (т/га) – урожайность плодов, т/га;

ПФх – хозяйственная продуктивность фотосинтеза, г/м2 сут.;

S м2 – средняя площадь листьев на 1 га сада за период от цветения до уборки урожая, м2;

nсут – продолжительность формирования урожая (от цветения до уборки), дней;

А – коэффициент для перевода массы сухого вещества урожая в массу свежих плодов;

1000000 – коэффициент для перевода количества граммов урожая в количество тонн.

В этой формуле величина, определяемая как произведение среднесуточной суммарной площади листьев 1 га сада на количество суток формирования урожая плодов (м2.дней) называется фотосинтетическим потенциалом 1 га сада (ФП).

Продолжительность фенофазы роста плодов определяется свойствами сорта и мало изменяется под влиянием агроприемов ухода за садом. Суммарная площадь листьев в саду (облиственность 1 га сада) в течение периода формирования урожая может значительно изменяться. Известно. что для высокоурожайных садов среднедневная площадь листьев за период формирования урожая (от цветения до созревания) на 1 га сада должна составлять около 50000 м2.

Для расчета потенциальной урожайности сада яблони сорта Р. Симиренко (от цветения до уборки 150 дней) в формулу.

У т/га = ПФхS м2·nсут.·А·1000000 подставим значения средних (близких к реальным) величин:

У – 4 г/м2сут. ·50000 м2/га 150 сут. 5/1000000 = 150 т/га

После выполнения арифметических действий получаем величину потенциального урожая плодов Р. Симиренко с 1 га сада = 150 т/га или 1500 ц/га.

Сравним с ранее приведенными данными фактической средней и рекордной урожайности.

Очевидно, что потенциал урожайности сада не реализован.

Обратим внимание: для расчета потенциальной урожайности взяты не самые высокие, а средние показатели. Например, при ПФх = 4 г/м2 сутки 1 м2 листьев Р. Симиренко обеспечивает формирование 3 кг плодов. а проф. Драгавцев А. П. в учебнике «Южное плодоводство» приводит величину до 4 кг плодов на 1 м2 листьев - это на 33 % больше, чем в наших расчетах.

Облиственность сада (в среднем 50000 м2 на 1 га; индекс облиственности = 50000 м2 листьев: 10000 м2 земли под этими листьями = 5) также в реальных условиях может быть выше взятого для примерного расчета.

Возникает вопрос: что обусловливает потери урожайности в реальных условиях? Вопрос не риторический. Ведь ситуация с выращиванием урожая подобна той, когда воду носят в дырявом ведре. Может быть, и наверное, надо поискать и заделать те «дырки», через которые мы теряем урожай?

3. Анализ причин различий реальной и потенциальной урожайности.

Основная формула: У = ПФх · ФП. Она показывает, что урожай прямо и непосредственно зависит от хозяйственной продуктивности фотосинтеза и фотосинтетического потенциала 1 га сада. Всякие потери урожая обусловлены уменьшением величины сомножителей - ПФх или ФП, или и ФП, и ПФх.

В каждом конкретном случае желательно проводить наблюдения – мониторинг этих показателей и совершенно необходимо четко представлять, какие факторы вызывают потери, т. е. уменьшение ПФх и облиственности.

Фотосинтез – процесс образования (синтеза) органических соединений, содержащих запас химической энергии, из СО2 и Н2О за счет использования энергии света. В этом процессе происходит преобразование формы энергии: световая энергия превращается в химическую энергию органических веществ, которая используется для питания и обеспечения потребности организма в энергии для всех процессов жизнедеятельности, в том числе роста всех органов и накопление запасных веществ.

Ход фотосинтеза - интенсивность поглощения СО2 в течение дня изменяется в зависимости от внешних условий и внутренних факторов от 0 до 30 мг и более СО2 в расчете на 1 дм2 листьев в течение 1 часа. От количества поглощенного в фотосинтезе СО2 в течение дня единицей листовой поверхности прямо зависит количество граммов прироста биомассы в плодах и других органах растений.

Отсюда важное заключение: для увеличения суточных приростов органических веществ в растении (повышения продуктивности фотосинтеза) нужно создавать условия для высокоинтенсивного усвоения СО2 в течение всего дня. Это – необходимое условие повышения урожайности, на которое нужно обращать внимание в первую очередь. Как это сделать? Позднее мы рассмотрим принципы и агротехприемы решения задачи.

Образованные в процессе фотосинтеза первичные продукты транспортируются в разные органы растения: вегетативные (корни, растущие побеги, ветви) и генеративные (зачатки, завязи, плоды) и обусловливают их рост, накопление в них органических веществ.

В связи с этим обстоятельством для характеристики фотосинтеза как продукционного процесса недостаточно одного показателя продуктивности фотосинтеза – ПФхоз.; нужно еще знать и общую (или чистую) продуктивность фотосинтеза ПФ чист. (или ПФч.) – суточный прирост сухого вещества биомассы всех органов растения (вегетативных, генеративных).

ПФч = прирост сухого вещества всего растения (г)
                       1 м2 листьев · 1 сутки

Поскольку ПФч показывает суточный прирост сухого вещества биомассы всего растения. а ПФх – прирост только урожая, т. е. хозяйственно ценной части всей биомассы, то ПФх всегда меньше ПФч. Соотношение величин этих показателей (ПФх/ПФч) называют коэффициентом использования продуктов фотосинтеза для формирования урожая или, чаще, - хозяйственным коэффициентом фотосинтеза (Кх).

Кх = ПФх = накопление массы сухого вещества урожая
        ПФч    накопление массы сухого вещества всего растения

Величина Кхоз зависит от нагрузки деревьев урожаем и может изменяться от 0 (при полном отсутствии плодов) до 0,6 и более (при перегрузке деревьев урожаем и сильном ослаблении приростов вегетативных органов).

Из этого тезиса следует важный вывод: высокая интенсивность фотосинтеза не всегда обусловливает высокую урожайность; нужно еще позаботиться о достаточной нагрузке деревьев урожаем, создать условия для гармоничного сочетания процессов плодоношения и вегетативного роста. Для этого нужно знать внутренние механизмы саморегуляции роста и развития растений и механизм действия агроприемов на рост и плодоношение.

Все плодовые культуры – многолетние растения. В течение года и жизни они могут испытывать более или менее сильное действие неблагоприятных повреждающих факторов, как абиотических (морозы, заморозки, суховеи, град, ветровал и т. п.), так и биотических (вредители, возбудители болезней). К действию этих факторов наиболее чувствительны генеративные органы, т. е. может быть снижен или полностью утрачен урожай. Поэтому нужно знать физиологические механизмы устойчивости растений и механизм действия приемов защиты урожая от повреждений.

Для большинства возделываемых сортов плодовых культур имеет значение не только, а иногда и не столько урожайность плодов, но и их качество. От качества плодов зависит их реализационная цена, а от количества урожая – суммарная выручка и размер прибыли. Эти экономические категории определяют успешность отрасли: чем выше прибыль от сада, тем более весомые аргументы для выделения средств на уход за садом, расширения площадей.

Денежная прибыль определяется как разница суммы денежной выручки от продажи урожая и суммой затрат на производство этого урожая и его продажу.

Плодовод-агроном должен уметь анализировать стоимость проведения агромероприятий по уходу за садом и их экономическую эффективность (через качество плодов, урожайность), выбирать технологии возделывания сада и адаптировать их к местным условиям.

Большинство плодовых пород и особенно некоторые сорта яблони склонны к периодичности плодоношения. Это приводит неизбежно к снижению качества плодов в урожайные годы и уменьшению урожайности сада в среднем за четное количество лет. Здесь также имеется резерв повышения урожайности и уменьшения между потенциальной и фактической урожайностью, поэтому необходимо четко представлять возможность не допускать резкой периодичности плодоношения. Для этого нужно знать основные закономерности физиологических процессов роста и плодоношения, чтобы сознательно и творчески применять на практике известные приемы регуляции этих процессов в плодовом саду.

Краткий курс «Физиологическое обоснование приемов выращивания урожая» имеет цель: углубить теоретические знания по управлению процессами плодоношения плодовых растений через использование агротехнических средств ухода за садом

4. Основные условия приближения реальной урожайности к потенциальной

В современном товарном саду основные приемы ухода сориентированы не на отдельные деревья, а на все их сообщество – агроценоз. При этом эффект агроприемов реализуется через процессы жизнедеятельности в каждом отдельном дереве. Очевидно, что для осознанного и успешного применения технологических приемов и их систем ухода за садом во всяком случае необходимо знать механизмы их действия и прогнозировать направление изменений физиологических процессов и их влияние на урожайность.

Из этого тезиса вытекает условие №1 реализации потенциальной урожайности в конкретных условиях:

- знать основы саморегуляции жизненных процессов плодового дерева и изменения этих процессов под действием внешних условий.

При создании агрофитоценоза осуществляются (по крайней мере – декларируются) требования, которым сад должен отвечать как высокопродуктивная фотосинтезирующая система. Из этого тезиса вытекает условие №2:

- знать основные требования к агроценозам как фотосинтезирующим продукционным системам, которые обеспечивают высокую эффективность использования почвенных и климатических ресурсов и урожайность сада.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

По темам:

История Украины

Культурология

Высшая математика

Информатика

Охотоведение

Статистика

География

Военная наука

Английский язык

Генетика

Разное

Технологиеские темы

Украинский язык

Филология

Философия

Химия

Экология

Социология

Физическое воспитание

Растениевосдство

Педагогика

История

Психология

Религиоведение

Плодоводство

Экономические темы

Бухгалтерские темы

Маркетинг

Иностранные языки

Ветеринарная медицина

Технические темы

Землеустройство

Медицинские темы

Творчество

Лесное и парковое хозяйство

Агрономия

Преподавателям

Юридические темы