Эффективность использования солнечной энергии деревьями яблони в интенсивном саду

Вопрос о более рациональном использовании плодородия земли и солнечной энергии садоводы мира решают путем увеличения плотности посадки деревьев на единицу площади сада и улучшения оптико-физических параметров крон, т.е. усовершенствованием всей структуры насаждений. Интенсификация садоводства предусматривает создание садов, рано вступающих в пору промышленного плодоношения, дающих высококачественные плоды и отличающихся высокой и стабильной урожайностью в течение всего периода их эксплуатации в расчете на единицу площади при минимальных затратах труда. Плотность посадки растений является базовым фактором в совершенствовании структуры сада, как оптико-фотосинтезирующей системы.

В продуктивных посевах КПД усвоения ФАР составляет 3-6% (Ничипорович А.А., 1966; Тооминг Х., 1974). В опытах Р.П. Кудрявца и В.В. Хроменко (1978) листья яблони использовали от 0,4 до 3,7% интегральной солнечной радиации за счет оптимизации факторов. В условиях Молдавии в интенсивных садах коэффициент использования ФАР равен 2,3-2,4% при средней урожайности 342-248 ц/га. В перспективе он может быть увеличен до 3% (Рудь Г.Я., Бабук В.И., 1982).

Основываясь на теории продуктивности фотосинтеза, необходимо определить потенциальные возможности растений и пути их реализации, установить отношение хозяйственно-ценной части урожая к общему биологическому и найти приемы, регулирующие этот процесс.

Высокая продуктивность интенсивного безопорного сада яблони на среднерослом подвое

Место, объекты и методика исследований

Исследования проводились в интенсивном саду 2000 года посадки во ВНИИС им. И.В.Мичурина в 2004-2008 гг. Опыты были заложены на сорте яблони Орлик, привитом на слаборослом подвое 62-396. Деревья были высажены по уплотненным схемам, ширина междурядий составила 4,5 м, в ряду расстояние было от 0,75 (2960 дер./га) до 1,5м (1480 дер./га), кроны формировались по веретеновидному типу, была установлена шпалера. В саду разной плотности посадки учитывался урожай, чистая продуктивность фотосинтеза листьев, их площадь на дереве, эффективность использования энергии солнечной радиации в процессе фотосинтеза и распределение сухих веществ.

Чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) за период формирования плодов определяли по вариантам с размещением деревьев на периферии кроны. Метод изучения ЧПФ основан на кольцевании однолетней ветки, несущей плод, с оставлением определенной площади листьев (Овсянников, 1973, 1985). Опыты закладывали через 17-20 дней после цветения, когда завязь достигала 4-5г, в 15 повторностях. Определяли ЧПФ по количеству сухих веществ, накопленных в плодах, побегах и листьях за время формирования урожая.

По данным ЧПФ листьев рассчитывали фотосинтетический потенциал урожайности (?ФП), который показывает, какое количество м² суток требуется для получения единицы массы урожая плодов с учетом содержания в них общих сухих веществ. Удельная хозяйственная потенциальная продуктивность листьев (УПЛпот.) показывает выход урожая с 1м² листьев с учетом содержания общих сухих веществ в плодах при условии полного использования ассимилятов на урожай.

Эффективность использования фотосинтетически активной радиации (КПД ФАР) определялась отношением количества энергии, запасенной в продуктах фотосинтеза или в образовавшейся сухой фитомассе урожая, к количеству использованной радиации. КПД использования ФАР непосредственно в процессе фотосинтеза листьев вычислялся на основе данных по ЧПФ по методике А.С.Овсянникова (1988). Для этого ЧПФ, выраженную в ккал/м² листьев в сутки, делили на среднесуточную величину радиации, падающую за период работы листьев. КПД использования ФАР кронами вычисляли следующим образом. ЧПФ, выраженную в энергии, умножали на листовой индекс кроны и находили среднесуточное накопление энергии в биологическом урожае, которое образуется за счет фотосинтеза листовой поверхности растений в расчете на 1м² проекции кроны, при отношении полученной величины к среднесуточному приходу ФАР на 1м² площади, получаем КПД использования ФАР непосредственно кронами на биологический урожай. КПД использования ФАР на хозяйственно-ценную часть урожая находили отношением энергии в сухой фитомассе хозяйственно-ценной части урожая к суммарному приходу ФАР за вегетационный период на единицу площади.

Интенсивный сад с высокой плотностью размещения деревьев для формирования плодовой стены

Результаты исследований

Наибольший урожай плодов за период исследований был получен у деревьев в контроле, хотя разница между вариантами была не существенна (табл.1). Однако, в пересчете на площадь сада урожайность в более плотных посадках значительно возрастает на 37-70 %. При расчете урожая на проекцию крон также наблюдается тенденция увеличения этого показателя при уплотнении за счет уменьшения их параметров в этих вариантах. .

Таблица 1

Урожайность яблони в интенсивном саду разной плотности посадки
(2000 г.п., подвой 62-396, 2004-2008 гг.)

При анализе продуктивности объема крон деревьев и хозяйственной продуктивности листьев существенных различий между вариантами за данный период не установлено. Необходимо отметить, что с увеличением плотности посадки масса плодов существенно снижается.

Площадь листьев в расчете на площадь сада наибольших значений достигает при схеме 4,5×0,75м (11,3 тыс. м²/га), а деревья в данном варианте сформировали наименьшую ассимиляционную поверхность, всего 3,8м². С увеличением расстояния в ряду между деревьями объем их крон и площадь листьев на них существенно возрастают. При анализе расчётных показателей: площадь листьев в расчете на проекцию и объем крон деревьев, на 1кг плодов существенных различий между вариантами не выявлено.

Интенсивный сад с высокой плотностью размещения деревьев для формирования плодовой стены

В результате изучения чистой продуктивности фотосинтеза (ЧПФ) листьев и других показателей фотосинтетической деятельности яблони была установлена их существенная зависимость от плотности посадки (табл.2). Средняя ЧПФ листьев за годы исследований достигла наибольших значений при схеме посадки 4,5×1,5м и составила 9,3г/м² сутки. Таким образом, при одинаковом расстоянии между рядами уплотнение деревьев в ряду до 0,75м снижало продуктивность листьев на 16% по сравнению с контролем.

Таблица 2

Продуктивность фотосинтеза листьев яблони в интенсивном саду разной плотности посадки
(2000г. п., подвой 62-396. 2004 2008гг.)

Рекомендуемые модели интенсивных садов позволяют наиболее эффективно использовать солнечную энергию на фотосинтез

Деревья при более плотной посадке (0,75м) по сравнению с контролем были существенно выше, но имели значительно меньший диаметр крон (на 15%) и площадь проекции (на 25%), объем их крон также имел тенденцию к уменьшению, но в пределах ошибки.

Складывающийся световой режим в кронах способствовал нормальному протеканию процессов фотосинтеза, т.к. практически отсутствовали зоны с уровнем освещенности ниже 40 % от полной. Различия в освещенности в зависимости от схем посадки проявлялись на высоте 0,5-1м от поверхности почвы. Если в контроле средний уровень освещения крон на высоте 1м составил 73,4%, то при уменьшении расстояния между деревьями до 0,75м данный коэффициент составил всего 55%, на высоте 0,5м эти цифры соответственно составили 50 и 42%. При размещении 4,5×1,5м кроны освещены более равномерно, средний коэффициент пропускания в целом по кроне составил 74,4%, при схеме 4,5×0,75м он равнялся 65,2%.

Фактическая удельная продуктивность листьев (УПЛфакт.) по вариантам не имела существенных различий и составила 2,3-2,7кг/м². Коэффициент хозяйственного использования ассимилятов на урожай (Кхоз) имел более высокие значения при увеличении плотности размещения деревьев и возрастал соответственно от 63 до 72%. Таким образом, основная масса ассимилятов расходовалась на формирование и рост плодов.

Анализ полученных данных по эффективности использования солнечной энергии в саду за 2005-2008 гг. показывает, что КПД ФАР в урожае биологическом (Убиол.) и хозяйственном (Ухоз.) в расчете на общую площадь сада возрастает в более плотных посадках (табл. 3).

Тип интенсивного шпалерно-карликового сада для южной зоны садоводства

Таблица 3

Эффективность использования солнечной энергии в процессе фотосинтеза в саду разной плотности посадки
(2000г.п.. 2005 — 2008 гг.)

КПД ФАР в накоплении общей биомассы в расчете на 1 га изменяется от 1,31 до 2,09% по вариантам, при формировании хозяйственно-ценной продукции его значения снижаются на 25-48% и находятся в пределах от 0,79 до 1,48%. При рассмотрении использования ФАР в процессе фотосинтеза в расчете на площадь сада, занятую проекциями крон деревьев, эти показатели значительно вырастают. Так, на общую фитомассу используется 3,23-3,94%, на хозяйственно полезную часть ее 1,98-2,59%. Исследования по распределению энергии, выработанной в процессе фотосинтеза, показали, что ее большая часть аккумулируется в плодах (53-68%), т. е. в интенсивных садах на слаборослых подвоях более рационально используется энергия солнечной радиации.

Цветение молодого садя яблони на второй год после посадки

Выводы

1. При увеличении плотности посадки (от 1480 до 2960 дер./га) снижается уровень освещенности крон и уменьшается чистая продуктивность фотосинтеза листьев от 9,3 до 7,8 г/м² сутки.
2. Фактическая продуктивность листьев в интенсивном слаборослом саду яблони составила 2,3-2,7 кг/м² и коэффициент хозяйственного использования ассимилятов на урожай достигал 63-72%.
3. В интенсивном саду яблони на слаборослых подвоях на общую фитомассу используется 1,3-2,1% ФАР в расчете на 1 га и 3,2-3,9% в расчете на 1 м² проекции кроны, на хозяйственно полезную ее часть 0,8-1,5% и 2,0-2,6% ФАР соответственно.