Ккал/см2/рік [3]

Континенти	LE	Е	L
Європа	39	24	15
Азія	47	22	25
Африка	68	26	42
Північна Америка	40	23	17
Південна Америка	70	25	25
Австралія	70	22	48

Дані табл. 1.4. свідчать, що з 6 материків на трьох (Європа, Північна Америка, Південна Америка) більшість енергії радіаційного балансу витрачається на випаровування. На решті материків (Азія, Африка, Австралія) спостерігається зворотна картина, яка відповідає переважанню тут сухих кліматичних умов.

Досить зручним для енергетичних розрахунків теплових потоків на поверхні ґрунту є об'єднане рівняння теплового і радіаційного балансів земної поверхні, запропоноване голланд-ським ученим В. Р. Ван Війком (1968). Використовуючи вище-зазначені символи, його можна записати в наступному вигляді:

(1–α)Q=i+B+P+LE (1.3)

З тепловим і радіаційним балансами тісно пов'язаний водний баланс

R=f+Е+b, (1.4)

де: R – річна сума опадів; f – річні поверхневий і внутрішньогрунтовий стоки; Е– величина випаровування; b – запаси вологи у верхніх шарах літосфери, включаючи грунт.

Для характеристики зональних фізико-географічних умов і витрат сонячної енергії на фізико-географічні процеси А. А. Григор'єв (1960) запропонував радіаційний індекс сухості R/Lr (R – радіаційний баланс земної поверхні; r – річна сума опадів; L – прихована теплота випаровування) і показник використання радіації на випаровування P/LE. Для різних умов Північної півкулі залежно від зони ці показники є такими:

Зона (північна межа) P/LE R/Lr

Помірний пояс 0,2 0,4

Південна тайга 0,27–0,43 0,6

Лісостеп 0,46–0,50 0,8

Степ 0,55–0,60 1,0

Напівпустеля 1,0–1,1 2,0

Пустеля 1,8–2,3 3,0

Південна пустеля 3,0–3,8 4,0

Субтропіки 5,0–6,0 6,0

Умови існування, до яких пристосувалися організми екосистем, визначаються загальним потоком випромінювання (прямої та розсіяної радіації), однак для продуктивності екосистем, як і кругообігу елементів живлення в системі грунт–рослина, найважливішим є пряме сонячне випромінювання, що надходить до автотрофних ярусів.

Пряма сонячна радіація (S) є частиною променевої енергії Сонця, що надходить на Землю від видимого його диска у вигляді паралельних променів на горизонтальну поверхню. Пряма сонячна радіація на горизонтальну поверхню S^I = S sin h_о (h_о – висота Сонця).

Описуючи процеси трансформації сонячної енергії, слід зазначити, що етапи витрат енергетичного балансу мають значення як для ґрунтоутворення, так і для формування продуктивності біоценозів.

Ефективність використання сонячної радіації агро- та фітоценозами характеризується коефіцієнтом корисної дії (ККД), що дорівнює відношенню кількості енергії, накопиченої в продуктах фотосинтезу, до кількості використаної сонячної радіації:

, (1.5)

де q – енергетична цінність рослин, ккал/г; V – біологічний урожай загальної сухої фітомаси, г/см²; – сума ФАР за вегетаційний період, ккал/см².

ККД фітоценозів залежить від строків сівби та густоти посіву, вологості грунту, кількості внесених у нього добрив, погодних умов і може варіювати залежно від виду рослин у межах 0,4–10,0 %. Для більшості біоценозів використання ФАР не перевищує 3 % (табл. 1.5).

У літературі (А. А. Ничипорович, 1985) дана оцінка середніх значень ККД посівів, за якими їх поділено на такі групи:

Звичайні 0,5–1,5

Хороші 1,5–3,0

Рекордні 3,5–5,0

Теоретично можливі 6,0–8,0

Для процесів ґрунтоутворення і функціонування екосистеми ґрунту важливе значення має так звана "чиста радіація" на поверхні Землі. Вона дорівнює різниці між сумарними потоками сонячного випромінювання і сумарним потоком відбитої від поверхні Землі енергії, що йде на випаровування води, утворення теплових потоків повітря, розкладання мінеральної та органічної частин ґрунту, утворення кам'яного вугілля тощо.

Найбільше значення для функціонування екосистем ґрунту мають витрати енергії біологічних процесів на перетворення органічної речовини, на протікання процесів фізичного та хімічного вивітрювання, на процеси кругообігу води та явища міграції речовин у ґрунтовому профілі.

Таблиця 1.5. Значення ККД деяких агро- та фітоценозів відносно падаючої ФАР [11]

Агро- та фітоценоз	ККД
Кукурудза	0,8–4,6
Сорго	4,0–5,6
Пшениця озима	1,1–6,3
Пшениця яра	8–10
Жито озиме	2,2–4,7
Горох	2,3–4,7
Овес	3,6
Ячмінь	2,6–4,0
Рис	2,5–4,4
Цукрова тростина	3,3
Вика	1,4
Бавовник	3,4–3,6
Луг	0,4–0,8
Степ	2,9

Значна частина променевої енергії Сонця, як відомо, акумулюється в гумусових речовинах ґрунту. Крім того, біологічні процеси в ґрунтах пов'язані з випаровуванням і транспірацією.

Пошуки шляхів підвищення продуктивності агроценозів, а звідси і родючості ґрунтів, передбачають системне вирішення завдань (агротехнічних, агробіологічних, меліоративних та ін.) в загальній проблемі посилення біосинтезу на земній поверхні та ефективного використання радіаційних ресурсів, що надходять у неї. Важливим при цьому є проведення відповідних балансових розрахунків кількості біологічно доступної енергії в ґрунті.

Таблиця 1.6. Запаси гумусу та його внутрішньої енергії в ґрунтах різних зон України