4.1.4 Оцінка впливу погодних та кліматичних умов  на врожай соняшника

4.1.4.1 Оцінка впливу погодних умов на середню по району врожайність соняшника

Е.К. Зоїдзе (Польовий А.М., Божко Л.Ю. Довгострокові агрометеорологічні прогнози, стор. 211 – 230) встановлено, що найбільший вплив на середній врожай соняшника по району мають опади за період з вересня минулого року до дат  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:

                (4.7)

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. 4.5 оцінюється міра сприятливості погодних умов для формування врожаю.

Таблиця 4.5 – Шкала оцінки сприятливості погодних умов для формування середнього по району врожаю соняшника

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

Для оцінки продуктивності соняшнику використана прикладна динамічна модель (детальніше Польовий А.М. Моделювання гідрометеорологічного режиму та продуктивності агроекосистем, 2007), яка призначена для агрометеорологічних розрахунків і описує процесів фотосинтезу, дихання, росту.

Модель містить п'ять блоків (рис. 4.5).

Рисунок 4.5 – Блок-схема математичної моделі водно-теплового режиму та продуктивності соняшнику.

Блок вихідної інформації. Для розрахунків за моделлю формуються метеорологічні та агрометеорологічні дані: географічна широта місця, кількість годин сонячного сяйва, середня температура повітря, кількість опадів, середній декадний дефіцит насичення повітря водяною парою, дата сходів соняшнику, запаси продуктивної вологи в 100см-му шарі ґрунту на дату сходів, найменша вологоємність в 100см-му шарі ґрунту, що виписуються з агрометеорологічних щорічників, або з агрокліматичних довідників;  параметри для культури соняшника.

Блок радіаційного і водно-теплового режимів включає рівняння за допомогою яких розраховуються сумарна сонячна радіація (формула Сівкова), потік ФАР на верхню межу посіву, поглинання посівом фотосинтетичної активної радіації. Вплив на інтенсивність фотосинтезу температури повітря описується в моделі так званою «температурною кривою фотосинтезу». Для розрахунку водного режиму та вологозабезпеченості посівів соняшнику використовуються  рівняння водного балансу, формули розрахунку випарності (вологопотреби) і сумарного випаровування (вологоспоживання).

Блок фотосинтезу. Нагадуємо, що в процесі фотосинтезу рослини створюють органічну речовину у вигляді асимілятів. Інтенсивність процесу фотосинтезу залежить від інтенсивності фотосинтетично активної радіації (ФАР), водного і температурного режимів, швидкості вітру, концентрації СО2 в повітрі, родючості ґрунту та видових особливостей рослин. В моделі сумарний фотосинтез посіву на одиницю площі посіву за світлий час доби визначається за формулою, що ураховує інтенсивність фотосинтезу одиниці площі листя в реальних умовах середи (водно-температурного режиму). Для кількісного опису залежності фотосинтезу не тільки від щільності потоку ФАР, але і від вмісту СО₂ в атмосфері використовується функція концентрації СО₂

Блок дихання. Дихання – забезпечує енергією різні біохімічні процеси синтезу, які пов’язані з ростом, будовою нових структурних елементів рослин і транспортом речовин, а також підтримки живих структур органів рослин. Інтенсивність дихання рослин в моделі розраховується з урахуванням цих особливостей впродовж всієї вегетації.

Блок росту. Ріст – це основна складова продуктивного процесу, який

супроводжується збільшенням маси і розмірів органів, органелл і живого організму в цілому. В моделі приріст біомаси посіву визначається остатком між сумарним фотосинтезом посіву та витратами на дихання

                                                                                         (4.8)

Ріст окремих органів рослин протягом  вегетаційного періоду описується системою рівнянь:

                     ,                             (4.9)

де  - суха біомаса  i-го органу рослин, г/м²;   -  ростова функція вегетаційного періоду, що характеризує розподіл «свіжих» асимілятів, безрозмірна ;    -  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.

На  рис. 4.6 наведена динаміка росту загальної сухої біомаси соняшнику по природно-кліматичних зонах України.

Рисунок 4.6 – Динаміка загальної біомаси соняшнику за середньо багаторічними даними (1986 – 2005рр.). Україна. 

Динаміка площі асимілюючої поверхні визначається з рівнянь [9] і наведена на рис

                ,                     при   >0,           (4.10)

              ,                     при           (4.11)

де  - питома поверхнева площа листя, г/ м ²;  - параметр, що характеризує частку життєдіяльних структур в загальній біомасі листя, безрозмірний.

На рис. 4.7 наведено формування площі листової поверхні соняшнику протягом вегетації  в природно-кліматичних зонах України. 

Рисунок 4.7 – Динаміка площі листя соняшнику за середньо багаторічними даними (1986 – 2005рр.). Україна. 

За допомогою моделі отримані агрокліматичні показники для росту, розвитку та формування врожаю соняшнику в Лісостеповій та Степовій зонах України [7].

Встановлено, що сума ефективних температур за період вегетації від сходів до достигання (табл. 4.6) для соняшнику становить в Лісостепу 1307 °С, а в Степу вона дорівнює 1349 °С, розраховані суми температур по основним періодам вегетації.

Таблиця 4.6 – Агрокліматичні показники температурного режиму та теплозабезпеченості соняшнику по періодам вегетації. Україна

З табл.4.7 видно, що волого-тепловий режим в Степу створює вологозабезпеченість соняшнику, яка оцінюється як задовільна
(0,64 від. од.), не набагато краща вона й в Лісостепу України.

Таблиця 4.7 – Агрокліматичні показники режиму зволоження та вологозабезпеченості соняшнику по періодах вегетації. Україна

Таким чином, агрокліматичні умови Степової зони в середньому за досліджуваний кліматичний період сприятимуть формуванню врожаю насіння соняшника   15 ц/га, а в Лісостеповій –18 ц/га (табл. 4.8)

Таблиця 4.8 – 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.