При рассмотрении энергетики продукционного процесса обычно учитываются поступающая к земной поверхности суммарная солнечная радиация, а также поглощенная радиация и ФАР, но, как правило, игнорируется радиационный баланс земной поверхности, который имеет прямое отношение к продукционному процессу, а отряженная радиация и эффективное излучение в нем не принимают участия.
Зависимость продуктивности растительных сообществ от факторов среды
Как весь продукционный процесс, так и формирование чистой продукции растительности (ниже именуемой продукцией растительности) происходит в тесной зависимости от абиотической среды. Создание растениями органического вещества в виде продукции в течение вегетационного периода контролируется в природном комплексе рядом факторов среды, среди которых первостепенное значение имеют: энерго- и влагообеспеченность, обеспеченность растений элементами минерального питания, концентрация диоксида углерода в приземном слое воздуха, экстремальные природные явления, а также своеобразие самих растительных сообществ.
Энергообеспеченность природного комплекса. Накопление органического вещества в продукции растительности сопровождается большими затратами энергии, причем, как было показано выше, преобладающая ее часть идет на транспирацию и теплообмен с атмосферой, а сравнительно небольшая — ассимилируется в продукции. Но следует помнить, что вся энергия радиационного баланса земной поверхности с растительным покровом (т. е. радиационного баланса природного комплекса) если не прямо (через продукционный процесс), то косвенно (через термический режим среды) в течение вегетационного периода оказывает влияние на формирование продукции растительности. Поэтому одним из важнейших показателей энергообеспеченности природного комплекса выступает его радиационный баланс (В), а не суммарная солнечная радиация (Q). Из уравнения радиационного баланса земной поверхности B = Q—R—/ видно, что отраженная радиация (R) и эффективное излучение (/) не могут принимать участия в экзогенных физических процессах, включая продукционный процесс. Причем отраженная радиация и эффективное излучение вместе в аридных зональных природных комплексах составляют около 50—70% (по мере нарастания аридности их совместная доля возрастает), а в гумидных—примерно 40—50% суммарной солнечной радиации.
ФАР и инфракрасная радиация практически в равной мере участвуют в формировании радиационного баланса. Поскольку на долю ФАР приходится почти 1/2 суммарной радиации, а на транспирацию даже в наиболее продуктивных сообществах идет в 15—25 раз и больше энергии, чем ее фиксируется в продукции растительности, постольку ФАР в продукционном процессе расходуется преимущественно не на фотосинтез, а на транспирацию. Это вместе с тем свидетельствует об обеспеченности растительности ФАР в достаточной мере. Если листья нижних ярусов сообществ получают недостаточное количество ФАР, то в еще большей степени им не хватает энергии, необходимой для транспирации.
Основные энергозатраты радиационного баланса земной поверхности за вегетационный период (Bv) сводятся к затратам на испарение (LEv, где L — скрытая теплота испарения, Еv-—испарение) и турбулентный теплообмен с атмосферой (Тv). Расход энергии на фотосинтез (аРв, где а — калорийность сухого растительного вещества, Рв— валовая продукция растительности) не превышает нескольких процентов величины радиационного баланса, что обычно находится в пределах точности его вычисления. Поток тепла от подстилающей поверхности к почвогрунтам за вегетационный период (Av) в целом равен нулю, так как начало и конец этого периода фиксируются по одной и той же температуре воздуха. Но за часть вегетационного периода величина Av существенно отличается от нуля.
Тепловой баланс земной поверхности вегетационного периода по аналогии со средним годовым тепловым балансом (Будыко, 1977) с учетом расхода энергии на формирование валовой продукции растительности можно записать в виде уравнения
Bv = Lev +Tv + Av + aPb.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.