Моделювання впливу агрометеорологічних умов на формування продуктивності топінамбуру в Україні

Размещено на http://www.allbest.ru

ОДЕСЬКИЙ ГІДРОМЕТЕОРОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата географічних наук

Моделювання впливу агрометеорологічних умов на формування продуктивності топінамбуру в Україні

Одеса -1999



Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Одеському гідрометеорологічному інституті, Міносвіти України.

Науковий керівник: доктор географічних наук, професор ПОЛЬОВИЙ

АНАТОЛІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, Одеський гідрометеорологічний

інститут, завідувач кафедрою агрометеорологіїї та

агрометеорологічних прогнозів.

Офіційні опоненти:

доктор географічних наук, професор ХМЕЛЕВСЬКИЙ КОНСТЯНТИН КИРИЛОВИЧ, Одеський сільськогосподарський інститут, професор кафедри ботаніки;

доктор біологічних наук, ЛЯШОК АНАТОЛІЙ

КИРИЛОВИЧ, Одеський селекційно-генетичний інститут ААН

України, завідувач відділом.

Провідна установа: Національний аграрний університет, м. Київ.

Захист відбудеться “15” квітня 1999 р. о 10 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41. 090. 01 при Одеському гідрометеорологічному іституті

(270016 Одеса, вул. Львівська, 15, ОГМІ)

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського гідрометеорологічного інституту, м. Одеса, вул. Львівська, 15, ОГМІ

Автореферат розісланий “ 6 “ березня 1999 р

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Лобода Н.С.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У зв'язку з наслідками аварії на Чорнобильській АЕС та забрудненням навколишнього середовища для населення України особливе значення має вживання в їжу продуктів дієтичного та профілактичного призначення, вміщуючих інулін. Основною сировиною для одержання продуктів, що вміщують інулін, є органи запасу таких видів рослин, як топінамбур, цикорій, жоржина, часник та інші. Найбільш перспективним джерелом фруктозанів є бульби топінамбуру, у яких зміст поліцукориду інуліну досягає 16 - 20% та більш (на сиру масу).

Актуальність роботи полягає у тому, що науково обгрунтована інтродукция топінамбуру до сільськогосподарського виробництва потребує встановлення закономірності впливу агрометеорологічних умов на розмір та якість врожаю, оцінки агрокліматичних ресурсів України стосовно вирощування топінамбуру.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота пов'язана з виконанням наукових досліджень, що до проблем вирощування топінамбуру в Україні. Номера Держреєстрації тем: 0189073525 (1989-1991рр.); 01910037221 (1991-1993рр.); 0193U002201 (1993-1995рр.); 0195006504 (1995р.); 096U002184 (1996р.); 0197U000129 (1997-1998рр.).

Мета та задачі дослідження. Встановити закономірності впливу агрометеорологічних умов на продуктивність топінамбуру, розробити динамічну модель формування врожайності культури та використати її для вирішування практичних задач у сільскому господарстві України.

Для обгрунтування і реалізації цієї мети необхідно було вирішити такі задачі:

виконати експериментальні дослідження впливу факторів зовнішнього середовища на продуційний процес та якість врожаю топінамбуру;

розробити динамічну модель впливу агрометеорологічних умов на формування продуктивності топінамбуру;

встановити закономірності просторового розподілення агроекологічних категорій та оцінок врожайності топінамбуру сорту “Интерес” в областях України; топінамбур врожай агроекологічний продуктивність

дати оцінку агрокліматичних ресурсів України стосовно вирощування топінамбуру.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в Україні:

встановлено закономірності впливу факторів зовнішнього середовища на продуційний процес топінамбуру (ріст рослин, формування асиміляційного апарату, продуктивність фотосинтезу, ростові функції бадилля та бульб топінамбуру, абсолютна та відносна швидкість росту бадилля та бульб);

розроблена модель формування продуктивності топінамбуру “Клімат-врожай (топінамбур)”, яка враховує особливості вегетативного та репродуктивного розвитку культури;

одержано оцінки впливу факторів зовнішнього середовища на формування продуктивності топінамбуру, визначено розміри агроекологічних категорій врожайності;

здійснена оцінка агрокліматичних ресурсів України стосовно вирощування топінамбуру.

Теоретичне та практичне значення одержаних результатів. За допомогою розробленої динамічної моделі “Клімат-врожай (топінамбур)” виконано теоретичні дослідження впливу факторів навколишнього середовища на формування продуктивності топінамбуру через кількісні та якісні показники. Динамічна модель продуктивності топінамбуру використана для оцінки агроекологічного потенціалу території України стосовно вирощування топінамбуру, що поширює науково-методичну базу агрометеорологічного забезпечення сільського господарства.

Особистий внесок здобувача. Виконання польових та лабораторних експериментальних досліджень, обробка та аналіз експериментальних та багаторічних кліматичних і агрометеорологічних даних, розробка динамічної моделі “Клімат-врожай (топінамбур)” та оцінка агрокліматичних ресурсів України стосовно вирощування топінамбуру. Частка участі автора у одержанні експериментальних даних, надрукованих у спільних публікаціях відповідає вимогам. Посилання на ці роботи є в дисертації.

Апробація результатів дисертації. Основні результати наукових розробок автора доповідалися на 10 міжнародних, всесоюзних та республіканських конференціях: на Третій Всесоюзній науково-виробничій конференції “Топінамбур і топінсоняшник - проблеми вирощування та використання” (Одеса, 1992), на Четвертому Європейському сімпозиумі “Нові культури та продукти” (Франція, Реймс, 1996), на П'ятому Міжнародному конгресі “Leaf Pro-96” (Росія, Ростов-на-Дону, 1996), на Другому Міжнародному симпозіумі “Нові та нетрадиційні рослини і перспективи їх практичного використання” (Росія, Пущіно, 1996), на Міжнародній конференції “Утримуюче сільське господарство” (Німеччина, Брауншвайг, 1997), на Шостому та Сьомому семінарах по інуліну (Німеччина, Брауншвайг, 1996, Бельгія, Левен, 1998), на Міжнародній конференції по використанню інуліну в медицині (Київ, 1997), на Другому Міжнародному з'їзді “Актуальні проблеми утворення нових лікувальних препаратів природного походження (С.-Пітербург, 1998), на Міжнародній конференції “Дні діабету в Україні” (Дніпропетровськ, 1998).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 16 робіт, у тому числі: 3 статті у наукових журналах, які рекомендовані ВАК України, 13 - матеріали міжнародних конференцій.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків та додатка. Обсяг дисертації 176 сторінок машинописного тексту в тому числі: 26 таблиць, 31 рисунків, 203 використаних літературних джерел, та додатка на 3 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовується актуальність теми дисертації, сформульовані основні положення, які складають наукову новизну та предмет захисту.

У першому розділі висвітлюються існуючі сучасні фізико-статистичні та динамічні моделі впливу агрометеорологічних умов на формування врожаїв картоплі та соняшника, які за біологічними особливостями близькі до топінамбуру. Подано опис морфологічних та біологічних особливостей об'єкту досліджень - топінамбуру.

У другому розділі наведені результати експериментальних досліджень впливу факторів навколишнього середовища та віку рослин на продуктивність топінамбуру.

Польові дослідження продуктивності топінамбуру здійснювалися у 1988 - 1998рр. на дослідних полях гідрометеорологічного інституту в Іванівському районі Одеської області. Грунти дослідних ділянок і переважні грунти зони - чорноземи звичайні низькопотужні низькогумусні. Дослідження виконувались над топінамбуром середньостиглого сорту “Интерес”, районованому в Україні. Площа живлення рослин 70 х 50 см. Повторність - чотирьохкратна. Площа дослідної ділянки - 200 м 2 .

Встановлено, що висота топінамбуру є коректною характеристикою вегетативного росту і показники її відображують реакцію рослин на умови зовнішнього середовища, в першу чергу, лімітуючого на Півдні Ураїни фактору - умов зволоження.У всі роки досліджень при пізньому зволоженні спосперігається тісна пряма лінійна залежність висоти топінамбуру від сум опадів: коефіцієнти кореляції становлять у посушливі роки r=0,91+0,01; у роки з задовільним зволоженням r=0,96+0,01; у роки з добрим зволоженням r=0,98+0,01.

З'ясовано, що площа листової поверхні топінамбуру досягає максимуму у віці 120 - 130 днів. Далі вона зостається на досягнутому рівні до початку зав'ядання надземної маси. Площа листової поверхні посадок топінамбуру на одному гектарі становить в середньому при задовільному зволоженні 37000 - 48000 м2. У роки із сприятливими умовами зволоження частка листя у надземній масі до 40 - 60 діб від початку вегетації досягає максимуму, що становить 60% (1989р.) і навіть 90% (1990р.).

Питома поверхнева щільність листя (ППЩЛ) залежить від віку рослин: із зростанням віку рослин вона пропорційно зменшується.

Дослідження інтенсивності фотосинтезу на протязі вегетаційного періоду свідчать про те, що вона знаходиться на достатньо високому рівні - 26 - 28 г дм-2 год-1. В період створення репродуктивних органів та цвітіння відбувається зниження інтенсивності фотосинтезу до 5г дм-2 год -1.

Аналіз результатів розрахунків величин чистої продуктивності фотосинтезу (ЧПФ) топінамбуру показує, що у зв'язку з різними умовами зволоження вона коливається в значних межах: від 0,1 до 0,8г дм-2доб-1. Одержані дані по динаміці ЧПФ свідчать про те, що на протязі вегетаційного періоду спостерігаються два піки значень ЧПФ: перший пік у віці 40 - 60 діб - 0,6 - 0,8 г дм-2 доб-1. Час другого піку залежить від умов зволоження і спостерігається у віці 100 - 140 діб.

Регресійний аналіз зв'язку ЧПФ і віку рослин з'ясував, що незалежно від умов зволоження має місце наявність зворотньої лінійної залежності, парні коефіцієнти кореляції становлять від r=-0,65+0,02 до r=-0,67+0,08.

Накопичення сирої та сухої маси цілої рослини та окремих її органів залежить від агрометеорологічних умов. На протязі вегетаційного періоду сира маса листя зростає і досягає максимальних значень - 654г наприкінці вересня при задовільних умовах зволоження (табл.1). При недостатньому зволоженні сира маса листя досягає максимума напочатку вересня і досягає лише 216 г. Накопичення маси бульб, на відміну від надземної маси, спостерігається до кінця вегетаційного періоду. При достатньому зволоженні маса бульб модельної рослини досягає 2000 г; при недоліку вологи - лише 400 г. Загальна біомаса рослини, що являє собою сумарну масу бадилля та бульб, при різних умовах зволоження значно відрізняється. При достатньому зволоженні загальна біомаса модельної рослини у кінці вегетаційного періоду складає 3363 г, при недоліку вологи - лише 590 г.

Визначено, що агрометеорологічні фактори значно впливають на накопичення надземної маси рослин, маси бульб та загальної біомаси: множинний коефіцієнт кореляції між масою бульб, надземною та загальною біомасою модельної рослини топінамбуру і комплексом агрометеорологічних факторів становить: R=0,70 + 0,07.

Суха маса листя і бадилля в цілому досягає максимальних значень у першій половині вересня і в умовах достатнього зволоження складає, відповідно, 185 і 528г; при недостатньому зволоженні суха маса бадилля становить лише 135 г, у тому числі, листя 67 г. Суха маса клубнів зростає до кінця вегетаційного періоду і складає у роки з достатнім зволоженням 686 г.

з недостатнім - 140г.

Таблиця 1 - Динаміка продуктивності модельної рослини топінамбуру в цілому та окремих органів в різних умовах зволоження: W - задовільні; D - незадовільні; (сира маса, г)

Органи	Місяць	Червень	Липень	Серпень	Вересень	Жовтень
	Декада	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Листя	W	83	161	196	253	356	457	491	583	583	638	650	654	603	463	308
	D	24	34	56	124	132	147	161	175	189	216	207	198	189	172	86
Бадилля	W	169	28	544	906	990	1061	1127	1189	1250	1461	1695	1471	1248	1187	681
	D		54	130	192	224	256	270	278	314	386	380	396	350	305	152
Бульби	W			46	73	166	224	290	336	528	766	885	1334	1786	2176
	D				18	30	34	60	68	81	108	164	192	228	285	398
Загальна маса	W	169	371	674	979	1156	1285	1417	1525	1778	2227	2580	2805	2582	3363
	D		84	130	210	254	290	330	346	395	494	544	588	578	590	550

Ростові функції надземної маси та бульб топінамбуру становлять собою частку сумарного приросту усієї рослини, яка припадає на і-й орган. Виявлено, що ростова функція надземної маси поступово зростає до середини вегетаційного періоду до 1, потім вона повільно зменшується до кінця вегетаційного періоду до 0. Ростова функція бульб є дзеркальним відображенням ростової функції надземної маси.

На абсолютну та відносну швидкість росту маси бадилля та абсолютну швидкість росту маси бульб впливають агрометеорологічні умови: швидкість росту залежить від середньої температури повітря (r=0,73), дефіциту вологості повітря (r=0,58) та фотоперіодичних умов (r=0,60). Множинний коефіцієнт кореляції становить R=0,74+0,08.

Коєфіцієнт господарської ефективності врожаю топінамбуру (Кгосп) являє собою відношення врожаю бульб до врожаю загальної біомаси рос лин. Залежно від агрометеорологічних умов Кгосп змінюється у значних межах: при недоліку вологи він складає 0,54, при умовах достатнього зволоження - 0,89 - 0,95.

Накопичення загальних фруктанів та інуліну у бульбах топінамбуру змінюється під впливом агрометеорологічних умов. Між вмістом загальних фруктанів та температурними показниками існує позитивна кореляція. Для сорту “Интерес” парні коефіцієнти кореляції з середньою та максимальною температурами повітря відповідно становлять r=0,89+0,05 та r=0,90+0,06. При аналізі зв'язку вмісту поліцукориду інуліну з максимальною температурою повітря з'ясовано, що максимальний вміст інуліну становить 15 - 20% і спостерігається при максимальній температурі повітря 25оС. При зниженні максимальної температури повітря до 5 - 10 оС вміст інуліну зменшується у двічі.

Одержана багатофакторна залежність вмісту інуліну в бульбах (In) від комплексу агрометеорологічних умов: середньодекадної температури повітря (tв), суми опадів (?Qjo) і тривалості світлового дня (фдн) має наступний вигляд:

In =- 0,394 ?Qjo+ 0,02 tв+ 0,002 фдн+ 12,339,(1)

R=0,93±0,02; Sy=±1,146%.

У третьому розділі розглядається розробка динамічної моделі продуційного процесу топінамбуру. Теоретичною основою при розробці моделі послужив принцип максимальної продуктивності посівів (Х.Г.Тоомінг, 1984),згідно якому адаптація рослин та фітоценозу спрямована на забезпечення максимально можливого газообміну СО2 в даних умовах середовища:

Fc(L0,t) mах. (2)

Виходячи з цього принципу, Х.Г.Тоомінгом було введено поняття - потенційної врожайності (ПВ). ПВ - це величина врожаю, що забезпечується приходом енергії ФАР при оптимальному на протязі усього вегетаційнного періоду режиму метеорологічних факторів.

Нами приріст ПВ (?ПВj/?t) визначається в залежності від інтенсивності ФАР, ККД та калорійності топінамбуру. При цьому також враховувались онтогенетичні зміни здібності рослин до фотосинтезу на протязі вегетації.

ПВj /t = jф QjФАР /q, (3)

де ф- онтогенетична крива фотосинтезу, безрозмірна;QjФАР - сума ФАР за декаду, МДж см-2 хвил -1; - ККД посадок, відн.од.; q - калорійність посадки, Дж г-1; j - номер розрахункової декади, починаючи від сходів.



На підставі експериментальних даних нами встановлено, що величина ККД для топінамбуру становить 0,18. Калорійність для топінамбуру рівняється 3,11 МДж г -1.

Приріст ММВ (ММВj/t) обмежується впливом режиму вологи та температури:

ММВj/ t = (ПВj/t) FTW2j ,(4)

де FTW2 - узагальнена функція впливу температури повітря та умов зволоження на продуктивність рослин, відн.од. Корекція на поєднання умов вологозабезпеченості та термічного режиму визначається за виразом:

FTW2j = FTW1j [1+(1-? j)(1-e j)] при tb j <t j opt1,

FTW2j = FTW1j при t j opt 1? tb j ? t j opt 2,

FTW2j = FTW1j [1-(1-? j)(1-e j)] при tb j >t j opt 2, (5)

де FTW1 - функція впливу температури повітря та вологозабезпеченості на продуктивність рослин, відн.од.; ? - температурна крива фотосинтезу, відн.од.; e - вологозабезпеченість посадок, відн.од.; tb - температура повітря, оС; topt1 и topt2 - нижня та верхня межі оптимальної температури повітря для фотосинтезу рослин, оС.

Величина FTW1 визначається по співвідношенню:

FTW1j = ( j e j) 0,5.(6)

При визначенні величини враховується, що значення оптимальної температури повітря для фотосинтезу змінюється залежно від фази развитку рослин.

Функція вологозабезпеченості посадок топінамбуру визначається як комбінація двох показників зволоження:

e j = [ j (Е j /Е j о)]0,5,(7)

де - функція впливу вологості грунту на продуктивність рослин, відн.од.; Е - сумарне випаровування посадок, мм; Е о - випаруванність, мм.

При визначенні функції враховується нижня та верхня межі оптимальних запасів вологи для продуктивності рослин.

Приріст ДМВ (ДМВ/t) лімітується рівнем природньої родючості грунту:

ДМВj/ t = (ММВj/t) Впл,(8)

де Впл - бал грунтової родючості, відн.од.

Врожай у виробництві (ВВ/t) обмежується багатьма факторами, серед яких у першу чергу відзначається загальний рівень культури землеробства та внесення органічних та мінеральних добрив:

ВВj/ t = (ДМВj/t) kземл F(Добр),(9)

де kземл - коефіцієнт рівня культури землеробства, який склався при вирощуванні топінамбуру, відн.од.;

F(Добр.) - узагальнена функція впливу внесення мінеральных і органічних добрив під культуру, відн.од., яка знаходиться за принципом Лібіха як мінімальна з функцій впливу внеску азотних (kN), фосфорних (kP), калійних (kK) добрив, а також органічних добрив (kорг).

Для розрахунку врожаю бульб використовується показник Kгосп, який характеризує відношення господарсько-корисної частки врожаю до загальної біомаси врожаю.

Оскільки розрахунки в агроекологічних категоріях врожайності біомаси велись в переліку на суху речовину, необхідно врахувати вологість бульб Vбульб при збиранні врожаю. Тоді, величина врожаю бульб усіх категорій врожайності ПВбульб, ММВбульб, ДМВбульб и ВВбульб (т га-1) - буде визначатися за співвідношенням виду:

ПВбульб = ПВ Кгосп (1 + Vбульб)(10)

Нами визначено лабораторно-польовим методом, що значення Кгосп дорівнює 0,50 и Vбульб дорівнює 0,74.

На підставі одержанних величин агроекологічних категорій врожайності були визначені комплексні оцінки грунтово-кліматичних ресурсів стосовно топінамбуру: ступеня сприятливості кліматичних умов вирощування топінамбуру (OZ1); рівня реалізації агроекологічного потенціалу (OZ2); рівня використання агрокліматичних ресурсів (OZ3); оцінка культури землеробства (OZ4) з точки зору ефективності господарчого використання існуючих метеорологічних та грунтових умов.

Поряд з визначенням кількості врожаю у моделі описується процес накопичення інуліну, який визначається рівнем зволоження, температурним режимом та тривалістю світлого часу доби.

Нами визначена структура моделі та виконана ідентифікація її параметрів стосовно вирощування топінамбуру в Україні. Перевірка адекватності моделі виконувалась на матеріалах польових експериментів, проведених в умовах Півдня України. Приймалось, що рівень врожайності, отриманий при проведенні експериментів, відрізняється високим рівнем агротехніки при виконанні усіх агротехнічних заходів та може порівнюватись з рівнем дійсно можливої врожайності бульб.

Порівняння разрахованих та фактичних значень ДМВ середньостиглого сорту топінамбуру “Интерес” за період 1988 - 1997рр. показали, що середня відносна помилка розрахунку не перевищує 20%. Це дає підставу використовувати модель для оцінки грунтово-кліматичних ресурсів України стосовно вирощування культури топінамбуру.

У четвертому розділі дано оцінку агрокліматичних ресурсів основних агрокліматичних зон України.

При розрахунках потенціальної врожайності (ПВ), метеорологічно можливої врожайності (ММВ), дійсно можливої врожайності (ДМВ) та врожаю у виробництві (ВВ) по динамічній моделі “Клімат-врожай (топінамбур)” для території України використовувалась багаторічна інформація метеорологічних та агрометеорологічних станцій Держкомгідромету України.

Результати розрахунків подані в тексті дисертації у вигляді карт обласних значень ПВ, ММВ, ДМВ, ВВ та інших характеристик врожайності топінамбуру по областях України. Потенціальна врожайність культури, забезпечується приходом енергії ФАР при оптимальному на протязі вегетаційного періоду режимі метеорологічних факторів. Просторове розподілення ПВ залежить від розподілення по території України радіаційних ресурсів. Виявилось, що значення потенційної врожайності топінамбуру сорту “ Інтерес” в Україні коливаються в межах 150-200т га-1 в залежності від кількості ФАР; має місце тенденція збільшення ПВ з півночі на південь у всіх зонах. Максимальну величину ПВ, рівну 220т га-1 можливо одержати в Одеській області та в Криму, коли ФАР становить 1972 Мдж м2.

Метеорологічно можлива врожайність - це врожайність, що зумовлена метеорологічними факторами. МВВ - продуційний процес фотосинтезу, який лімітується впливом метеорологічних факторів на кожному часовому кроці. Як найбільш впливові серед них приймаються вологозабезпеченість посадок та температура повітря. Одержані результати свідчать, що величини ММВ нижчі, ніж величини ПВ, в середньому, по Україні на 23%. По території України величини ММВ бульб топінамбуру коливаються від 148 до 156 т га-1.

Дійсно можлива врожайність визначається величинами ММВ та лімітуючим фактором - рівнем природньої родючості грунту, який у динамічній моделі враховується балом грунтової родючості у відносних одиницях. Аналіз одержаних данних свідчить про те, що ДМВ значно менша, ніж ПВ та ММВ і становить, у середньому, 47% від ПУ. У всіх кліматично-грунтових зонах України ДМВ бульб топінамбуру змінюється від 65 до 141 т га-1 та обумовлюється зволоженням та балом родючості грунту. (рис.1) Врожайність топінамбуру у виробництві по території України залежить від сорту та агрокліматичних умов вирощування. Порушення агротехнічних заходів вирощування, відхилення від оптимальних агрометеорологічних умов вирощування топінамбуру ведуть до зниження активності фотосинтетичного апарату, що позначається на ККД рослин і на ВВ. Одержані результати свідчать про те, що, в середньому по Україні, величина ВВ становить 14% від ПВ. У Степу України середній врожай бульб 26т га-1, що становить 13% від ПВ. В Україні максимальне значення ВВ має Вінницька область, завдяки сприятливим агрометеорологічним умовам вирощування культури та дуже високому балу родючості грунту (0,901). Мінімальна величина ВВ визначається у Волинській області, де дуже низький бал родючості грунту (0,47), тут вона становить лише 15т га-1.

На підставі одержаних категорій врожайності (ПВ, ММВ, ДМВ, ВВ) були отримані комплексні оцінки грунтово-кліматичних ресурсів по областях України стосовно культури топінамбуру. По всіх областях України розраховані середні величини оцінок ступеня сприятливості кліматичних умов, рівня реалізації агроекологічного потенціалу, рівня використання агроекологічних ресурсів, оцінки культури землеробства з точки зору ефективності господарського використання існуючих метеорологічних та грунтових умов території.

Аналіз розподілення по території України одержаних величин показує, що середнє значення ступеня сприятливості кліматичних умов (OZ1) становить 0,78, а максимальне та мінімальне, відповідно, 0,94 та 0,51. Рівень реалізації агрокліматичного потенціалу території України стосовно топінамбуру становить у середньому 0,19 (максимальне значення - 0,28; мінімальне - 0,11). Одержані оцінки рівня використання агрокліматичних ресурсів (OZ3) вказують на те, що в середньому по Україні їх значення становлять 0,54 з коливаннями від 0,65 у Волинській області до 0,45 у Криму. Рівень значень оцінки культури землеробства з точки зору ефективності господарського використання існуючих метеорологічних та грунтових умов в середньому по Україні становить 0,56.

Виявлено, що вміст інуліну на 12-ту декаду вегетації по території України змінюється від 12-13% на заході (Львівська, Волинська, Житомирська, Тернопільська, Івано-Франківська та Чернівецька області) до 16-19% у центральних, східних та південних областях.



ВИСНОВКИ

На підставі виконаних у 1988 - 1997 рр. польових експериментальних досліджень встановлено закономірності продуційного процесу топінамбуру:

при сприятливих погодних умовах сумарна площа листя однієї рослини досягає 8 м2, що в переліку на гектар становить більше 200 000 м2; на частку листя в надземній масі та УПЩЛ також впливають агрометеорологічні умови вегетаційного періоду рослин;

при сприятливих погодних умовах інтенсивність фотосинтезу топінамбуру, починаючи з фази утворення бульб, знаходиться на високому рівні та складає 26-28г м-2 год-1; чиста продуктивність фотосинтезу визначається умовами зволоження і коливається від 0,1 до 0,8г м-2 год -1;

накопичення сирої та сухої маси цієї рослини та окремих її органів залежить від погодних умов; сира маса бадилля, в тому числі, листя зростає до кінця вересня; при задовільних умовах зволоження, відповідно, сира маса бадилля та листя складає 1695 і 654г, суха маса 528 і 185г; при недостатній вологозабезпеченості сира маса бадилля та листя складає, відповідно, 395 та 216г, а суха маса - 135 та 67г;

накопичення маси бульб продовжується до кінця вегетації і досягає при задовільних умовах зволоження: сира маса - 2000г, суха маса - 686 г, при недостатній вологозабезпеченості - 400 та 140г;

коефіцієнти господарської ефективності врожаю коливаються в значних межах: від 0,54 (в умовах посухи) до 0,89 (у роки з достатніми умовами зволоження);

вміст загальних фруктанів у бульбах топінамбуру коливається не тільки в залежності від фази розвитку рослин, а ще й під впливом агрометеорологічних умов (температури повітря, суми опадів).

На підставі багаторічних експериментальних даних побудована модель формування продуктивності топінамбуру “Клімат-врожай (топінамбур)”, яка враховує особливості вегетативного та репродуктивного розвитку рослин і реалізується на підставі багаторічних кліматичних та агрометеорологічних показників. Перевірка адекватності моделі, що проведена на матеріалах польових експериментів, довела, що середня відносна помилка разрахунків не перевищує 20%, що дає підставу використовувати модель для оцінки грунтово-кліматичних ресурсів України стосовно топінамбура.

Використання динамічної моделі формування продуктивності топінамбуру для встановлення просторового розподілення агроекологічних категорій та оцінок врожайності районованого сорту “Интерес” по областях України дозволило визначити наступне:

сумарні значення розміру потенціальної врожайності (ПВ) в залежності від кількості ФАР коливаються від 150 до 200 т га-1 ;

розмір метеорологічно можливої врожайності (ММВ) бульб топінамбуру по території України коливається від 148 до 156 т га-1 , дійсно можливої врожайності (ДМВ) від - 65 до 141 т га-1 ;

у середньому по Україні розміри виробничої врожайності (ВВ) бульб топінамбуру становлять 14% від ПВ.

по території України середня величина ступеня сприятливості кліматичних умов вирощування топінамбуру становить 0,78, а максимальна та мінімальна, відповідно, 0,94 і 0,51;

розрахований вміст інуліну в бульбах топінамбуру по Україні на 12-ту декаду вегетації змінюється від 12 - 13% на заході України до 16 - 19% у центральних, південних та східних областях;

результати аналізу побудованих карт просторового разподілення врожайності та якості врожаю по території України, виконаного за допомогою динамічної моделі “Клімат-врожай (топінамбур)”, свідчать про доцільність вирощуванню топінамбуру у всіх областях України.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті в наукових і науково-виробничих виданнях

Приходько Е.А. Моделирование влияния агрометеорологических условий на формирование урожайности топинамбура //Межведомств. Сб. Метеорология, климатология и гидрология. -Одесса:- 1998. - вып.35.- С.223-231.

Приходько Е.А. Агрометеорологические условия формирования урожайности топинамбура в условиях Причерноморья //Межведомств. Сб. Метеорология, климатология и гидрология. -Одесса:- 1998. - вып.35.- С.232-239.

Приходько Е.А Влияние агрометеорологических условий на варьирование содержания общих фруктанов в клубнях топинамбура //Межведомств. Сб. Метеорология, климатология и гидрология. -Одесса:- 1998. - вып.35.- С.239-246.

Матеріали доповідей та інші друковані матеріали

Varlamova K.A and Prikhodko E.A. Productivity and chemical composition of Jerusalim artichoke cultivars in the Ukraine/ //Proceedings of the Sixth Seminar on Inulin. -November 14-15, 1996.-Braunschweig, Germany.-P.37-39.

Варламова К.А., Ванюрихина Л.Т., Ванюрихина Е.А., Приходько Е.А. Использование пищевой добавки “Дар” при лечении сахарного диабета.-//Тез. докл. конф. “Международные дни диабета в Украине”.- Днепропетровск:- 1998.-вып.3.-С.115-120.

Варламова К.А., Приходько Е.А. Некоторые агрометеорологические особенности произрастания топинамбура в неорошаемых условиях юга Украины //Третья Всес. научно-произв. конф. “Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использ”, - Одесса:-1991. -C.37-40.

Varlamova K.A., Prikhodko E.A. Some agmeteorological aspects of Ierusalem artichoke Harvest formation in the conditions of the Northern Black sea coast-//Proceeding of the 5-th International Congress on Leaf Protein Reserch.-Russia.-Rostov-on-Don.-June.-1996. - Р.105-108.

Varlamova C., Prikhodko E., Tsapenko V., Drachenko V., Zaitseva K. Productivity and chemical composition of promising Jerusalem artichoke cultivars, asto their prossessing,depending on the growth conditions. //Sixth Seminar an Inulin. -November 14-15, 1996.- Braunschweig. - Germany/ -P.10.

Varlamova K., Prikhodko E., Naumov M. Some agrometeorological peculiaties of Jerusalem artichoke yield formation in the South of Ukraine //Trird European Symposium on "Industrrial Crops and Products". -Reims, France: Elsevier.-1996.-P.40.

Varlamova K., Danilova E., Prikhodko E. Prospects of using the Jerusalim artichoke powder for medical and preventieve purposes // International workshop on inulin as medicine and food ingredient properties and applications of inulin.-May 30,1997,Kiev:-Ukraine. - Р. 14.

Varlamova K., Prikhodko E. Fructan content in Jerusalem artichoke tubers depending on different factors //International workshop on inulin as medicines food ingredient. Properties and application of inulin/- USUFT/ -May 30 1997- Kiev, Ukraine. - Р. 16

Варламова К.А., Приходько Е.А., Приходько Ю.А. Модель полевого кормопроизводства с привлечением нетрадиционных кормовых культур.//Второй междун.симп. “Новые и нетрадиционные растения и перспективы их практического использования”.- Пущино - 16 -20 июня 1997.- Том 5.-С.604 -605.

Varlamova K., Prikhodko E., Prikhodko Y., Zaitseva K. Field fodder production model with alternative fodder crops inclusion. International conference “Sustainable Agriculture for Food, Energy and Industry.-Brauschweig.-1997.- P.33.

Varlamova K., Prikhodko E., Prikhodko Y., Zaitseva K. Model for field fodder production involving alternative fodder crops. //Sustainable agriculture for fodd, energy and industry. //Proceeeeding of the international Conference.--Braunschweig, Germany.-June 1997.-P.37.

Prikhodko E. Inulin contenvariation in Jerusalem artichoke tubers influenced by weather conditions. //Seventh Seminar on Inulin. Poster abstracts. - Louvain (Belgium).-1998.-P.32.

Варламова К.А., Приходько Е.А., Ванюрихина Л.Т., Ванюрихина Е.А., Данилова Е.И. Использование инулиносодержащего фитопрепарата “Дар” из клубней топинамбура в медицинской практике. // Мат. Второго Междун. съезда “Актуальные проблемы создания новых лекарств. препаратов природного происхождения”. -21-22 июня 1998.- Санкт-Петербург:-Россия. - С. 132-136.



АНОТАЦІЯ

Приходько К.О. “Моделювання впливу агрометеорологічних умов на формування продуктивності топінамбуру в Україні.” - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук за спеціальністю 11.00.09 - метеорологія, кліматологія, агрометеорологія. - Одеський гідрометеорологічний інститут, Одеса, 1999.

Дисертацію присвячено побудові динамічної моделі формування продуктивності та якості врожаю топінамбуру. В дисертації досліджено влив факторів навколишнього середовища на продуктивність та якість врожаю топінамбуру. На підставі багаторічних експериментальних даних побудована модель формування продуктивності топінамбуру “Клімат - врожай (топінамбур)” яка враховує особливості вегетативного та репродуктивного розвитку рослин і реалізується на основі багаторічних, кліматичних та агрометеорологічних показників.

Динамічна модель формування продуктивності топінамбуру використана для встановлення просторового розподілення агроекологічних категорій та оцінок врожайності топінамбуру по областях України, а також для оцінки агрокліматичних ресурсів України стосовно вирощування цієї культури.

Ключові слова: Моделювання, динамічна модель, топінамбур, агрометеорологічні умови.

Приходько К.О. “Моделирование влияния агрометеорологических условий на формирование продуктивности топинамбура в Украине.” - Рукопись.

Диссертация на соискание степени кандидата географических наук по специальности 11.00.09. - метеорология, климатология, агрометеорология - Одесский гидрометеорологический институт, Одесса, 1999г.

Диссертация посвящена установлению закономерностей влияния агрометеорологических условий на продуктивность топинамбура, построению динамической модели формирования урожайности культуры и использованию ее для определения оценки агроклиматических ресурсов Украины применительно к произрастанию топинамбура. На основе выполненных в 1987 - 1997 гг. полевых экспериментальных исследований были установлены закономерности влияния агрометеорологических условий на величину и качество урожая топинамбура.

На основе многолетних экспериментальных исследований построена модель формирования продуктивности топинамбура “Климат-урожай (топинамбур)”, которая учитывает особенности вегетативного и репродуктивного развития растений и реализуется на основе многолетних климатических и агрометеорологических показателей. Структура модели обеспечивает достаточно точное описание основных процессов жизнедеятельности растений и предусматривает использование тех параметров, для определения которых есть достаточно полные экспериментальные данные.

Проверка адекватности модели, проведенная на материалах полевых экспериментов, показала, что средняя относительная ошибка расчетов не превышает 20%, что дает основание использовать модель для оценки почвенно-климатических ресурсов Украины применительно к топинамбуру.

Динамическая модель формирования продуктивности топинамбура была использована для определения пространственного распределения агроэкологических категорий и оценок урожайности клубней районированного сорта “Интерес” по областям Украины. Было установлено, что потенциальная урожайность (ПУ) топинамбура, в зависимости от суммарного количества ФАР, по территории Украины изменяется от 150 до 200 т*га-1; максимальные значения ПУ получены по Одесской области и Крыму и достигают 220т*га-1. Размер метеорологически возможной урожайности (МВУ) по территории Украины изменяется от 148 до 156т*га-1. Размер действительно возможной урожайности клубней топинамбура (ДВУ), обусловленной увлажнением и баллом почвенного плодородия, по территории Украины изменяется от 65 до 141 т*га-1. Результаты расчетов урожайности клубней топинамбура показали, что по Украине ее размеры составляют 14% от ПУ. Максимальных значений хозяйственная урожайность достигает в Винницкой области, благодаря благоприятным агрометеорологическим условиям и очень высокому баллу почвенного плодородия (0,91).

По территории Украины средняя величина степени благоприятствия климатических условий произрастанию топинамбура составляет 0,78, а максимальная и минимальная, соответственно, 0,94 и 0,51.

Рассчитанное содержание инулина в клубнях топинамбура по Украине на 12-тую декаду вегетации (в сентябре) изменяется от 12 - 13% на западе Украины до 16 - 19% в южных областях.

Результаты анализа карт пространственного распределения урожайности и качества клубней по территории, полученных с помощью динамической модели продуктивности “Климат - урожай (топинамбур)”, свидетельствуют о целесообразности выращивания топинамбура практически во всех областях Украины.

Ключевые слова: Моделирование, динамическая модель, топинамбур, агрометеорологические условия.

Prikhodko K.O. “Modelling of agrometeorological conditions influence on the Jerusalem artichoke productivity in Ukraine.” - Manuscript.

Dissertation for being granted the Research Degree of the Candidate of Geographical Sciences, Specialization: 11.00.09 - Meteorology, Climatology, Agrometeorology. - Odessa Hydrometeorological Institute, Odessa, 1999.

The Thesis is devoted to the problem of creating a dynamic model of productivity formation and yield quality of Jerusalem artichoke. The Thesis studies the environmental factor influence on the productivity and yield quality of Jerusalem artichoke. Having based the investigation on many annual experimental data, a model “Climate - Yield (of Jerusalem artichoke)” for the productivity formation was worked out. This model takes into consideration the specific qualities of both the vegetative and reproductive development of the plant and is realized on the basis of annual, climatic and agrometeorological factors for many years.

The dynamic model of the Jerusalem artichoke productivity formation has been used for identifying the apace distribution of agroecological categories and evaluation of Jerusalem artichoke yield in various regions of Ukraine as well as for evaluation of agroclimatic resources of Ukraine concerning growing of Jerusalem artichoke.

Key words: Modelling, dynamic model, Jerusalem artichoke, agrometeorological conditions.

Размещено на Allbest.ru

...