Высокое поглощение радиации имеет место в сомкнутых посевах и фитоценозах. До смыкания посевов коэффициент пропускания больше, чем коэффициент поглощения, особенно в начальные фазы развития растений, когда листовой индекс ценоза низок. Значит, КПДфАр зависит не только от сумм ФАР, поступающих за вегетационный период, но и от роста листовой поверхности и ее ориентации.
Несмотря на то что поток приходящей радиации невозможно регулировать, все же для обеспечения продукционного процесса и формирования урожая ее можно использовать в разной степени. Известно, что максимум притока суммарной радиации и ФАР отмечается в конце июня—начале июля. Поэтому опаздывание с севом, в частности, таких культур, всходы которых в ранние фазы растут медленно, приводит к значительному недоиспользованию радиации и несоответствию потребностей растений фактическому режиму ФАР. К тому времени, когда площадь листьев достигает оптимальных размеров, интенсивность ФАР оказывается уже значительно сниженной, поэтому уменьшается КПДфАр и урожай снижается (рис. 2.9). Только листовая поверхность многолетних трав, как можно видеть из рисунка, достигает максимума, причем очень высокого, ко времени наступления максимума приходящей ФАР. Следовательно, целесообразно принять все меры, чтобы к этому времени и на других посевах листовая поверхность достигала наибольшей площади с тем, чтобы максимально использовать солнечную радиацию. Основные меры, содействующие этому совпадению, — ранний посев, а также выбор культур и сортов с интенсивным ростом в начальные фазы развития. Повышения КПДфАр можно также добиться, регулируя количество солнечной радиации, получаемое растением, путем создания определенной густоты посева и посадки.
Этого же можно достичь и методом расположения направления рядов, гребней. Еще в 1822 г. И.А. Стебут заметил, что освещенность растений и использование ими солнечной энергии меняются в зависимости от направления рядов растения. Так, ряды, направленные с севера на юг, полнее используют рассеянную радиацию (богатую фотосинтетически активными лучами) утренних и вечерних часов и меньше перегреваются в полдень. Эта идея используется при формировании, например, кустарников, которым придают форму прямоугольника, ориентированного меньшими сторонами на юг и север. Кроме того, оптимизировать радиационный режим в кронах можно формированием их. Так, деревья с малообъемными кронами разных форм (веретеновидное, пальметта и др.), как показывает отечественный и зарубежный опыт, высокоурожайны и высокорентабельны. При этом повышаются и товарные качества плодов. Более благоприятные условия для пропускания и поглощения ФАР складываются также в садах со слаборослыми деревьями с малой толщиной крон.
Однако все эти приемы будут давать эффект, если процесс фотосинтеза обеспечен водой и минеральным питанием. По данным А.А. Ничипоровича, для обеспечения 1 % КПДфАР необходимо примерно 250...500 м3 воды, 25...35 кг азота и калия, 10... 15 кг фосфора и около 10 кг остальных элементов минерального питания. По его мнению, перспективно также выведение сортов с более высоким отношением сухой биомассы хозяйственно ценных органов (зерно, плоды, корнеплоды и т.д.) к площади листьев, которая работала на формирование урожая. Это особенно актуально для засушливых зон. Кроме того, важные элементы агротехники, позволяющие увеличить эффективность использования ФАР растениями, — борьба с болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур и уничтожение сорняков.
Использовать солнечную энергию в современной практике можно, преобразуя ее в тепловую и электрическую энергию с помощью гелиоустановок. Гелиоустановки типа «горячий ящик» используют для нагрева воды, сушки фруктов и овощей, опреснения минерализованной воды и т.д. «Горячий ящик» обычно изготовляют в виде плоского прямоугольника, часто застекленного, герметичного (водонагреватель) или с вентиляционными отверстиями (гелиосушилка), который обращен тепловоспринимающей поверхностью к солнечным лучам. Гелиоустановки подобного типа экономят топливо и значительно сокращают, например, время сушки овощей и фруктов, при этом качество и содержание витамина С в них выше, чем при естественной сушке. По принципу «горячего ящика» устраивают также парники и теплицы. Для получения температур более 100° С применяют метод концентрации солнечной энергии. Концентраторами являются зеркальные отражатели различной формы, собирающие солнечные лучи в своем фокусе. Тело, помещенное в фокус параболического зеркала, может быть нагрето до 3000...4000 °С. Все большее распространение получает использование солнечной энергии для получения тепла и света. Например, в Швеции выработанная в солнечные дни электроэнергия поступает в общую энергосистему, в результате экономятся органические энергоресурсы.
Лекция № 16