4.2.3 Оцінка впливу погодних та кліматичних умов  на врожай соняшника.

4.2.3.1 Оцінка впливу погодних умов на середню по району
      врожайність соняшника

Е.К. Зоїдзе [8] встановлено, що найбільший вплив на середній врожай соняшника по району мають опади за період з вересня минулого року до дати  сівби насіння у поточному році. Крім того, на врожай також впливають запаси продуктивної вологи та середня температура повітря за період від сходів до утворення другої пари листя, а також запаси вологи, сума опадів за період від другої пари листя до цвітіння та нестача насичення повітря вологою за період цвітіння – дозрівання. Рівняння регресії має вигляд:

               (4.13)

де У – середня врожайність соняшнику по району, т/га;  t₁, W₁, X₁ – відповідно середня температура повітря, запаси продуктивної вологи у метровому шарі ґрунту, мм, сума опадів за період сівба – сходи; t2 – середня температура повітря за період сходи – друга пара листя; Х₂ – сума опадів за період друга пара листя – цвітіння; d –  нестача насичення повітря вологою за період цвітіння – дозрівання; Х₃ – сума опадів за період з вересня минулого року до дати сівби у поточному році.
За цим рівнянням у кожному конкретному році розраховується можливий середній по району врожай соняшника, потім по табл. 4.9 оцінюється міра сприятливості погодних умов для формування врожаю.

Таблиця 4.9 – Шкала оцінки сприятливості погодних умов для формування середнього по району врожаю соняшника

4.2.3.2 Оцінка формування продуктивності соняшнику в Україні за допомогою математичного моделювання.

Для оцінки продуктивності соняшнику використана прикладна динамічна модель А.М. Польового, яка призначена для агрометеорологічних розрахунків і описує процеси фотосинтезу, дихання, росту. Модель містить  п'ять  блоків (рис. 4.9): блок вихідної інформації; блок радіаційного і водно-теплового режимів; блок дихання;  блок фотосинтезу; блок росту [9].
Блок радіаційного і водно-теплового режимів.  Поглинання посівом фотосинтетичної активної радіації розраховується за формулою:                                       (4.14) 
- поглинання сонячної радіації , кал/(см2/хв.);  С = 0,5 – емпірична постійна величина; LAI – площа листя, м²/м².
Потік ФАР на верхню межу  посіву визначається за формулою:
(4.15)
де Q – сумарна сонячна радіація, кал/(см/добу).         
Сумарна сонячна радіація розраховується за формулою Сівкова:
                         (4.16)

 де S – тривалість сонячного сяйва , год.; h₀ – полуденна висота Сонця. 
Функція впливу температури повітря на інтенсивність фотосинтезу так звана «температурна крива фотосинтезу» визначається як
(4.17)

Рисунок 4.9 – Блок-схема математичної моделі водно-теплового режиму та

продуктивності соняшнику. 

де   - температурна крива фотосинтезу;  t_n – температура повітря, ⁰С; 
– початкова межа оптимальної температури;  – верхня  межа оптимальної температури;  – нижня  межа оптимальної температури; 
-  максимальна температура процесу фотосинтезу [9]. 
Зміни запасів вологи в ґрунті W по декадах визначається за рівнянням водного балансу: 
            (4.18)
де Q – сума опадів за декаду, мм; X – норма вегетаційного  поливу, мм; V_w    - витрати ґрунтових вод в зону аерації, мм;  E – сумарне випаровування, мм; U_w-  інфільтрація атмосферних опадів, мм.
Випарність визначається за допомогою середнього за декаду дефіциту вологості повітря :
                                    (4.19)

де n – число днів у розрахунковій декаді.
Сумарне випаровування визначається за формулою:

                                        (4.20)

де W _H.B. - найменша вологоємність, мм; W _В.З. - волога в'янення, мм;
n- безрозмірний параметр, що залежить від виду та фази розвитку рослин.
Блок фотосинтезу. Сумарний фотосинтез посіву на одиницю площі посіву за світлий час доби визначається за формулою [9]

                                                                    (4.21)

де    Ф  ^j  -   сумарний фотосинтез посіву, г м-2 доб-1 ;   -   коефіцієнт для перерахунку в одиниці сухої маси, г мг-1СО2;      - інтенсивність фотосинтезу одиниці площі листя в реальних умовах середи , мгСО2 дм-2 , яка находиться з виразу:
(4.22) 
де  а_ф   -  онтогенетична крива фотосинтезу;  -    температурна крива фотосинтезу;   - вологозабезпеченість, %;       Ф₀- інтенсивність фотосинтезу при оптимальних умовах  тепло - та вологозабезпеченості та реальних умовах   освітленості, мгСО2 дм-2 г-1 .
Онтогенетична крива фотосинтезу – це  одновершинна крива,  що описується виразом:
(4.23)
де параметр а вираховується за формулою:
(4.24)
де ТS₂ – сума ефективних температур наростаючим додаванням;  - сума ефективних температур, при якої спостерігається максимальна інтенсивність фотосинтезу листя;  =0,5 – початкова інтенсивність  фотосинтезу по відношенню до  максимально можливого значення на початок вегетації при TS₂=2. Функції  нормовані й  змінюються від 0 до 1[9].
Інтенсивність фотосинтезу листя описується формулою:

                                                                               (4.25)

де    Ф _max- інтенсивність  фотосинтезу листя при світловому насиченні та нормальної  концентрації СО₂ в атмосфері, мгСО₂/ дм² г;         a_ф-    початковий нахил  світлової  кривої фотосинтезу, мгСО₂/ дм² г1 /(Вт).
Для кількісного опису залежності фотосинтезу не тільки від щільності потоку ФАР, але і від вмісту СО₂ в атмосфері розглядають величину Ф_мах як функцію концентрації СО₂ [9]
                             (4.26)
де  – початковий нахил вуглецевої кривої фотосинтезу;  С_о – концентрація СО₂ в атмосфері.
Блок дихання. Витрати на дихання поділяються на дихання, пов'язане з підтриманням структури тканин і на дихання, пов'язане із зростанням [9]
(4.27)
де  R   - інтенсивність дихання, г/ м₂ доб.; C₁   - коефіцієнт  дихання підтримання, г/ г-1 доб.; C₂ - коефіцієнт ,  що характеризує витрати, які пов'язані з ростом, безрозмірний;       а_R - онтогенетична крива дихання.                                                
Блок росту. Приріст біомаси посіву визначається остатком між сумарним фотосинтезом посіву та витратами на дихання [9]
(4.28)
Ріст окремих  органів рослин протягом  вегетаційного періоду описується системою рівнянь:
           (4.29)
де       m_i- суха біомаса  i-го органу рослин, г/м²;
-  ростова функція вегетаційного періоду, що  характеризує розподіл  «свіжих» асимілятів, безрозмірна  ;
v_i-  ростова функція репродуційного періоду, що визначає перетікання «старих», раніше запасених  асимілятів при старінні рослини з вегетативних органів у репродуктивні, безрозмірна;
  l  - листя,  s - стеблини,   r - коріння,   p - насіння.
Динаміка площі асимілюючої поверхні визначається з рівнянь [9]
         (4.30)
          (4.31)
де       -  питома поверхнева площа листя , г/ м ² ;        k_n - параметр,  що характеризує частку життєдіяльних структур в загальній біомасі листя, безрозмірний. 
За допомогою моделі отримані агрокліматичні показники росту, розвитку та формування врожаю соняшнику в Лісостеповій та Степовій зонах України [4]. 
Встановлено, що сума ефективних температур за період вегетації від сходів до достигання (табл. 4.10) для соняшнику становить в Лісостепу 1307 °С, а в Степу вона дорівнює 1349 °С, розраховані суми температур по основним періодам вегетації.

Таблиця 4.10 – Агрокліматичні показники температурного режиму та теплозабезпеченості  соняшнику по періодам вегетації в Степу та Лісостепу України

З табл.4.11  видно, що волого-тепловий режим в Степу  створює вологозабезпеченість соняшнику, яка оцінюється як задовільна 
(0,64 від. од.), ненабагато краща вона й в Лісостепу України.

Таблиця 4.11 – Агрокліматичні показники  режиму зволоження та вологозабезпеченості  соняшнику по періодах вегетації в Лісостеповій і Степовій зонах України

Таким чином агрокліматичні умови  Степової зони  сприятимуть формуванню врожаю насіння соняшника   15 ц/га, а в Лісостеповій – 
18 ц/га (табл. 4.12)

Таблиця 4.12 – Фотосинтетична продуктивність  соняшнику в Лісостеповій та Степовій зонах України

Агрокліматичні дані були взяті з агрокліматичних довідників Одеської, Миколаївської, Херсонської, Сумської, Кіровоградської, Київської, Харківської, Полтавської, Дніпропетровської, Вінницької, Запорізької, Луганської областей. Формування врожаю соняшнику було розглянуто  з урахуванням агротехніки вирощування, а також сортів і гібридів в період з 1986 по 2005 рр.