Влаголюбивое растение снижается урожайность при недостатке влаги сахарная свекла или лен

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 21.09.2024

Растения во время роста и развития предъявляют определенные требования к окружающим условиям, так как находятся в тесном взаимодействии и взаимосвязи с внешней средой. Несоответствие этих условий потребностям растительного организма может привести к ослаблению и даже гибели растения, и наоборот, полное удовлетворение этих потребностей обеспечивает хороший рост и развитие.

Для жизни растений необходимы свет, тепло, воздух, вода и питательные вещества. Эти факторы требуются в разных количествах и соотношениях.

В полевых условиях свет и тепло растения получают от солнца, а воду, питательные элементы и воздух — из атмосферы и почвы. Используя различные агротехнические приемы, человек может в той или иной мере регулировать эти факторы, особенно водный, воздушный и питательный режимы, приспосабливая их к требованиям выращиваемых культур.

Растения, в свою очередь, воздействуя на окружающую среду, изменяют ее. За счет отмерших частей растений в почве накапливаются органические вещества, что ведет к изменению водного, микробиологического и других режимов почвы, то есть изменяются внешние условия. Поэтому в природе, в том числе и в земледелии, существуют тесная взаимосвязь и взаимозависимость возделываемых растений и окружающей среды.

3.1. РОЛЬ СВЕТА В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ

Из всех живых организмов на Земле только зеленые растения обладают способностью усваивать кинетическую энергию солнечного луча и превращать ее в потенциальную энергию синтезированного ими органического вещества.

На свету, используя лучистую энергию Солнца, растения при помощи хлорофилла могут создавать из неорганических веществ органические. Этим они коренным образом отличаются от всех других организмов на Земле, являющихся потребителями органических веществ.

Поглощение зеленым листом солнечного света и создание органического вещества из воды и диоксида углерода (углекислого газа) называется фотосинтезом.

К. А. Тимирязев установил, что фотосинтез — это главным образом процесс связывания и сохранения энергии солнечной радиации.

На фотосинтез оказывают влияние состав спектра, длительность освещения и размеры листовой поверхности.

В процессе фотосинтеза из воздуха поглощается диоксид углерода и образуются сахара:

6С0₂ + 6Н₂0+ 2822кДж (674ккал) свет, хлорофилл С₆H₁₂O₆+6O₂.

Одновременно при синтезе органического вещества растения выделяют в атмосферу кислород, освобождающийся в результате химических реакций.

В дальнейшем сахара превращаются в крахмал и другие органические вещества. За 1 ч 1 м 2 поверхности листа может образовать до 1 г органического вещества. Для этого растение должно пропустить через устьица и переработать такое количество диоксида углерода, которое содержится в 2 м 3 воздуха. На 1 м 2 площади посева озимая пшеница создает листовую поверхность 17 — 20 м 2 ; кукуруза, свекла, картофель — 3—8; клевер и люцерна - 24-37 м 2 .

Фотосинтез в зеленом растении начинается при слабом освещении утром, достигает кульминации к полудню и идет на убыль к вечеру из-за уменьшения освещения. При наступлении темноты фотосинтез прекращается.

Свет значительно влияет на качество растительной продукции. Так, сено, полученное с открытых мест, содержит больше белка, чем сено с затененных участков, сахарная свекла на свету накапливает больше сахара, картофель — крахмала, зерно — белков, подсолнечник — жира.

Одни растения нормально развиваются только в условиях короткого дня, другие — длинного.

Перед сельскохозяйственной наукой стоит задача повышения фотосинтетической деятельности растений. На этом пути открываются широчайшие возможности повышения урожайности культур.

Регулировать освещенность сельскохозяйственных растений можно агротехническими приемами, главнейшие из которых следующие.

Правильный расчет нормы высева семян, влияющий на густоту стояния растений и обеспечивающий наилучшее освещение растений в течение вегетации.

Направление рядков посева по отношению к сторонам света. Прибавка урожая зерновых культур от направления рядков с севера на юг по сравнению с направлением с запада на восток составляет 0,2—0,3 т/га в результате лучшего освещения растений в утренние и вечерние часы и затенения их друг другом в жаркий полдень.

3. Различные способы и сроки посева, что позволяет более равномерно разместить растения по площади и улучшить их освещенность. Необходимо учитывать биологические особенности культур и высевать светолюбивые культуры на южных склонах. Более ранний срок посева, как правило, способствует усилению фотосинтетической деятельности растений и повышению урожая. Запаздывание с посевом относительно оптимального срока приводит к меньшему накоплению органического вещества и недобору урожая.

4. Своевременное уничтожение сорных растений, резко снижающих продуктивность фотосинтеза в посевах.

В последнее время все больше распространяются промежуточные посевы (озимые, поукосные, пожнивные и подсевные), позволяющие после уборки основной культуры севооборота получать на этой же площади урожай зерна или зеленой массы другой культуры, имеющей более короткий вегетационный период. Промежуточные посевы дают возможность накапливать энергию солнечного луча в течение почти всего теплого периода года, служат дополнительным источником корма и органическим удобрением, способствующим повышению плодородия почвы.

3.2. ЗНАЧЕНИЕ ТЕПЛА В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ

Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. При низкой температуре растения останавливаются в росте и прекращаются микробиологические процессы в почве.

Потребность в тепле различна не только у растений, относящихся к разным семействам, но и у одной и той же культуры в те или иные фазы развития. Отношение различных культур к теплу проявляется при прорастании семян и сохраняется во время роста и развития растений. Различают минимальные температуры, ниже которых физиологические процессы не идут, оптимальные температуры, при которых рост и развитие растений протекают хорошо, и максимальные, выше которых растения резко снижают продуктивность и даже погибают. Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры.

Оптимальная температура для роста и развития большинства культур 20—25 °С. При температуре немногим выше 30 °С наблюдается торможение роста, а при повышении ее до 50—52 °С растения погибают.

Термические ресурсы климата обычно выражают средней многолетней суммой суточных температур воздуха за период, когда их величина превышает 10 °С.

Агроклиматические пояса выделяют холодный, умеренный и теплый агроклиматические пояса.

К холодному поясу относят территорию с суммой температур менее 1200 ˚С. Условия теплообеспеченности позволяют возделывать здесь малотребовательные к теплу культуры (редис, лук на перо, турнепс, капуста, горох, ранний картофель) и колосовые зерновые (ячмень, овес) наиболее ранних сортов.

К умеренному поясу относят территорию, где сумма температур составляет 1200—4000 °С. В указан ном поясе возделывают культуры с пониженными требованиями к теплу и сравнительно коротким вегетационным периодом (зерновые колосовые, зерновые бобовые, картофель, лен и др.) и культуры со сравнительно повышенными требованиями к теплу (кукуруза на зерно, рис, соя, сахарная свекла и др.). Необходимая сумма температур составляет соответственно 1200—2200 и 2200—4000 °С.

К теплому поясу относят территорию с суммой температур 4000—8000 °С. Это место произрастания теплолюбивых субтропических культур (хлопчатник, мандарины, чай и др.).

Методы регулирования теплового режима. Для каждой зоны нашей страны эти методы могут быть не только различными, но даже противоположными. В северных районах почти все приемы агротехники направлены на повышение температуры почвы и быстрейшее ее прогревание, а на юге — на ее снижение. Увеличение влажности почвы путем полива или орошения ведет к значительному снижению температуры в результате затрат тепла на нагревание и испарение воды.

Ранневесеннее боронование и рыхление почвы усиливают ее прогревание. Применение посадок и посевов на гребнях и грядах способствует уменьшению влажности почвы и лучшему ее прогреванию в северных районах.

Большое значение при регулировании температурного режима почвы имеют снегозадержание (особенно в посевах озимых культур) и посадка полезащитных лесных полос, снижающих скорость ветра, испарение с поверхности почвы и накапливающих снег зимой. В южных районах строительство прудов, водоемов и лиманов увеличивает влажность почвы и воздуха, что значительно снижает испарение и нагревание почвы. В северных районах применение навоза, компостов, особенно в парниках, рассадниках и теплицах, позволяет использовать тепло, выделяемое микроорганизмами при разложении органического вещества, и получать раннюю рассаду овощных культур. Такой прием, как мульчирование (покрытие поверхности почвы материалами различного цвета — солома, торф, перегной, зола), увеличивает или снижает нагревание почвы.

3.3. ТРЕБОВАНИЯ РАСТЕНИЙ К ВОЗДУШНОМУ И ВОДНОМУ РЕЖИМАМ

Воздушный режим. Как и всякий живой организм, растение дышит, потребляя кислород и выделяя диоксид углерода. Во время дыхания в растении протекают окислительные реакции, в результате которых освобождается накопленная энергия для таких важных процессов, как рост, размножение и др. Дыхание противоположно фотосинтезу.

С первого момента жизнедеятельности растительный организм нуждается в кислороде воздуха. Так, семена, помещенные на дно сосуда и залитые водой, набухают, но не прорастают, поскольку зародыш не снабжается кислородом, однако как только семена станут соприкасаться с ним, они дружно прорастают.

Кислород воздуха нужен также для корневой системы. Различные растения неодинаково относятся к недостатку кислорода в почвенном воздухе. Наиболее требовательные культуры в этом отношении — корне- и клубнеплоды, бобовые и масличные; менее чувствительны зерновые, частично снабжающие корни кислородом воздуха через воздухоносные полости, находящиеся в стеблях. Особенно сильно эти полости развиты у риса и кукурузы.

В кислороде воздуха нуждаются и микроорганизмы, которые разлагают растительные остатки в почве, в результате чего накапливаются питательные вещества для растений. Кроме кислорода некоторым микроорганизмам необходим также азот воздуха, который они превращают в органический азот.

Оптимальное содержание воздуха в пахотной почве для зерновых 15—20 %, многолетних трав 17—21 %. Благоприятное для растений содержание кислорода в почвенном воздухе 7—12 %, а диоксида углерода около 1 %. Такой воздушный режим почвы обеспечивает хороший рост корней и лучшее поглощение воды и питательных веществ.

Все агротехнические приемы, способствующие рыхлению пахотного слоя, улучшают газообмен почвы.

При внесении органического вещества (навоз, торф, зеленые удобрения) количество диоксида углерода в пахотном слое почвы возрастает. Так, применение 20 т/га навоза увеличивает содержание СО₂ в почве на 70—140 кг.

Водный режим. Жизнедеятельность растений тесно связана с водой. Для набухания семян и перевода запаса сухих питательных веществ семени в усвояемую для зародыша форму различным растениям необходимо следующее количество воды (% от массы семян): пшеница, ячмень — 50; рожь, овес — 55—65; кукуруза — около 40; горох, лен — 100; сахарная свекла, клевер — 120—150.

Вода входит в состав самих растений, составляя значительную часть их массы: в семенах ее содержится 7—15 %, в стеблях, где имеется много одревесневших мертвых клеток, — до 50, а. в листьях, корнеплодах и клубнях — до 75—93 %.

Растения в процессе роста и развития могут использовать раствор минеральных веществ почвы в очень небольшой концентрации. Для образования таких растворов требуется много воды. Поступающая вместе с питательными веществами влага в растениях используется не полностью. Установлено, что из 1000 частей воды, прошедшей через растение, только 1,5—2 части расходуются на питание, а остальная влага испаряется через листья.

Испарение воды листьями называется транспирацией. Этот процесс зависит от освещенности, температуры и влажности воздуха. В агрономии широко применяют и другой показатель расхода воды растением — транспирационный коэффициент: количество воды, затрачиваемое растением в процессе образования единицы сухого вещества.

Растения на отдельных этапах роста и развития предъявляют повышенные требования к воде. Для большинства колосовых культур критический период по отношению к влаге — время от выхода в трубку до колошения. У кукурузы наибольшая потребность в воде наблюдается в период цветения — молочной спелости, у подсолнечника — образования корзинки. При недостатке влаги в критические периоды развитие растений ослабляется и их урожайность снижается.

В воде нуждаются и почвенные микроорганизмы. Бактерии, фиксирующие атмосферный азот, начинают размножаться только при 25%-й полной влагоемкости почвы. При недостатке воды у бактерий снижается усвоение питательных веществ, а при чрезмерном увеличении влажности они испытывают кислородное голодание. Оптимальная влажность почвы для растений и бактерий одинакова и составляет 60 % полной влагоемкости почвы.

Основной источник поступления воды в почву — осадки, а также влага, образуемая при конденсации водяных паров в результате перепада температур почвы и воздуха днем и ночью.

Рыхлая структурная почва впитывает значительно больше осадков, чем уплотненная и бесструктурная. Уплотнение почвы вызывает быстрое подтягивание влаги по капиллярам к поверхности и усиленное испарение воды. Потеря влаги весной при сухой и ветреной погоде на незаборонованной зяби за сутки может составить 50–70 т/га. Поэтому даже мелкое поверхностное рыхление резко сокращает испарение и сохраняет влагу.

Однако иногда необходимо подтянуть влагу из нижних слоев к верхним, куда будут заделывать семена при посеве. Это особенно важно в сухое время года (например, при посеве осенью озимых культур в южных районах). В этом случае для уплотнения почвы, увеличения в ней количества капилляров и подтягивания по ним влаги из глубоких слоев к верхним (зоне посева семян) почву прикатывают.

Примерно половина пахотных земель обеспечена среднегодовым количеством осадков, не превышающим 300—350 мм. Это зоны рискованного земледелия, где основным фактором получения хорошего урожая являются запасы влаги в почве. Осадки выпадают неравномерно как по количеству, так и по времени, поэтому сельскохозяйственное производство в каждой зоне имеет свои особенности.

Зона неустойчивого увлажнения включает Центрально-Черноземную зону России. Количество осадков 300—400 мм в год. Приход и расход влаги в почве в данных районах примерно одинаковы. Агротехнические мероприятия надо направлять на накопление, сохранение и правильное использование влаги.

Зона достаточного увлажнения включает Нечерноземную зону России. Количество осадков 450—700 мм в год. Агротехнические мероприятия должны способствовать улучшению пищевого, воздушного и теплового режимов, рациональному использованию влаги.

Создание оптимального для растений режима влажности в почве — одна из важнейших задач в технологии интенсивного растениеводства.

3.4. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

Питание зеленых растений отличается тем, что они способны создавать из неорганических соединений (вода, СО₂, минеральные соли) сложные органические вещества, которыми в дальнейшем питаются животные, неспособные сами синтезировать их.

Основной процесс, обеспечивающий питание зеленых растений, — фотосинтез. Однако одного фотосинтеза для питания растений недостаточно.

Анализы показали, что в состав растительного организма входит свыше 74 химических элементов, 16 из которых абсолютно необходимы для жизни растений. Углерод, кислород, водород и азот называют органогенными элементами; фосфор, калий, кальций, магний, железо и серу — зольными макроэлементами, бор, марганец, медь, цинк, молибден и кобальт —микроэлементами.

Задача агротехники состоит в создании оптимальных условий для перевода недоступных элементов, находящихся в почве, в легкодоступные, а также для разложения органических веществ и их минерализации.

Наиболее быстрый и эффективный способ увеличения запасов питательных элементов в почве — внесение органических и минеральных удобрений. Увеличению количества азота в почве способствуют посевы в севообороте бобовых культур, внесение бактериальных.

Известкование кислых и гипсование солонцовых (щелочных) земель изменяют химический состав почвы и почвенного раствора, повышают растворимость некоторых элементов.

Влажность почвы также влияет на динамику микробиологических процессов и накопление питательных элементов в почве.

3.5. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Формирование урожая и эволюция почвенного плодородия происходят в строгом соответствии с законами земледелия. Исследования ученых позволили выявить и сформулировать важнейшие законы земледелия.

Закон незаменимости и равнозначности факторов жизни растений. В соответствии с этим законом для нормального роста и развития растений в равной степени необходимы все экологические факторы. Отсутствие любого из них приводит к гибели растений, причем один фактор не может быть заменен другим. Растение может погибнуть даже из-за недостатка какого-либо микроэлемента — меди или цинка, при этом недостаток меди не возможно восполнить цинком или бором, так же как заменить азот фосфором или калием, и наоборот.

Закон минимума, оптимума и максимума. По этому закону каждый фактор жизни растения характеризуется минимальным, максимальным и оптимальным значениями показателей. Минимальное значение определяет наименьшее количество фактора, обеспечивающее рост и развитие растения, максимальное — наибольшее, выше которого растение гибнет; при оптимальной интенсивности фактора создаются наилучшие условия для жизнедеятельности.

Различные растения по-разному относятся к изменению интенсивности действия фактора (температура, вода, свет), что необходимо учитывать при их возделывании. Например, известны растения теплолюбивые и морозоустойчивые, засухоустойчивые и влаголюбивые, растения короткого и длинного дня и т.д.

Закон комплексного действия и оптимального сочетания факторов. Согласно этому закону развитие растений и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо их оптимальное сочетание. Комплексное действие факторов жизни растений отличается от суммарного действия каждого в отдельности и при оптимальном сочетании эффективность их действия повышается.

4.Закон возврата в почву питательных веществ. Предусматривает возмещение питательных элементов, потерянных почвой в результате выноса с урожаем, в процессе эрозии, вымывания и по другим причинам, при помощи внесения удобрений или соответствующих агротехнических приемов. Возвращение в почву питательных имеет исключительное значение для сельскохозяйственного производства, его нарушение может привести к утрате почвенного плодородия.

Home Н.П. Вострухин - Сахарная свекла 2. Требования сахарной свеклы к условиям произрастания 2.3. Какой влажности воздуха и почвы требует сахарная свекла

2.3. Какой влажности воздуха и почвы требует сахарная свекла

Отмеченные ранее природные факторы - свет и тепло проявляются в полной мере лишь при наличии необходимого количества влаги в период вегетации.

Все жизненные процессы в растении могут протекать только при достаточном насыщении его тканей водой:

- от уровня содержания воды зависит тургорное состояние растительных тканей, интенсивность и направленность процессов обмена веществ в растениях;

Сахарная свекла относится к влаголюбивым мезофильным растениям. Для образования корнеплода массой 500 г за время его роста требуется 40-50 л воды. На формирование 20-30 т корнеплодов с гектара количество осадков должно быть не менее 300 мм в течение вегетационного периода. Для получения урожая порядка 50 т/га потребляется около 4 тыс. куб. метров воды на один гектар, и возможно это при наличии запаса воды в почве в количестве 60-70% от полной ее влагоемкости, что примерно соответствует 400-500 мм осадков равномерно выпадающих в течение года.

Потребность в воде у свекловичного растения не одинакова по периодам роста. Особенно много воды, и главным образом на испарение (для защиты от перегрева), требуется в период интенсивного роста растений (июнь - июль). Недостаток влаги в августе может вызвать сильное увядание листьев и снижение интенсивности фотосинтеза, а избыток влаги в сентябре способствует повышению оводненности тканей корнеплода и усилению роста новых листьев, что ведет к снижению сахаристости.

Основным источником накопления влаги в почве являются атмосферные осадки. По количеству выпадающих осадков Беларусь относится к зоне достаточного увлажнения. Близость к Атлантическому океану, интенсивная циклоническая деятельность, большая влажность воздуха и облачность обуславливают выпадение среднегодового количества осадков 580-620 мм и за теплый период (апрель - октябрь) - 400-450 мм, что близко к потребности сахарной свеклы, но при крайне неравномерном внутривегетационном распределении их по свеклосеющей зоне (табл. 2.3.). С выходом на территорию Беларуси циклонов интенсивность осадков возрастает, причем нередко они выпадают в виде ливней. При распространении же мощных антициклонов устанавливается засушливая погода. Сухие периоды разной продолжительности наблюдаются ежегодно. В последнее десятилетие в теплое время года частота и продолжительность засухи увеличились, особенно на юге и юго-востоке республики.

Влажность почвы зависит от количества осадков и испарения. Для характеристики водного режима принято пользоваться условным показателем - гидротермическим коэффициентом (ГТК, по Г. Т. Селянинову). Эта величина выражает отношение суммы осадков за период с температурой выше 10° к сумме положительных температур за этот же период, уменьшенный в 10 раз, и показывает отношение поступления влаги в почву в виде осадков к ее расходу на испарение. При ГТК 1,7 и более увлажнение считается избыточным, при 1,1-1,6 - хорошим, при равном единице и меньше - условия засушливые и при 0,5 и ниже - сухие. За вегетационный период ГТК в районах возделывания сахарной свеклы равен: для Минской и Гродненской областей 1,4-1,8, для Брестской - 1,3-1,5, что свидетельствует о достаточном увлажнении. Но в отдельные засушливые годы и сухие периоды гидротермический коэффициент может уменьшиться до 1-0,5, и тогда растения испытывают недостаток влаги.

Условия увлажнения почвы и влагообеспеченность растений характеризуются наличием запасов продуктивной влаги. Взаимосвязь полевой влагоемкости и гранулометрического состава почвы и потребность сахарной свеклы в доступной воде в разные фазы развития показаны в табл. 2.4. и 2.5. Весной, вначале вегетации растений, запасы продуктивной влаги в почве обычно бывают хорошие - в метровом слое на суглинистых почвах они составляют 200-300 мм. Затем, с повышением температуры и увеличением транспирации, запасы влаги в почве постепенно убывают - до 45-80 мм на супесчаных и до 65-120 мм на суглинистых (в июле и августе), что явно недостаточно (табл. 2.6.). Содержание продуктивной влаги в пахотном слое осенью и весной достигает максимум 36-40 мм на суглинистых, 26-30 мм на легкосуглинистых и 20-30 мм (в центральной части республики), 13-17 мм (на юге) на супесчаных почвах. В засушливые периоды запасы продуктивной влаги в 20-сантиметровом слое почвы составляют 10-15 мм и даже меньше. Создаются крайне неблагоприятные условия для поглощения питательных

Веществ, что приводит к снижению урожая. К концу лета количество продуктивной влаги вновь увеличивается (до 120 мм в 100-сантиметровом слое почвы на супесях и 150-200 мм на суглинках).

Влияние системы обработки почвы и удобрений сахарной свеклы на накопление продуктивного запаса влаги в начале и конце вегетации, суммарное водопотребление и коэффициент водопотребления, влияние этих агроприемов на урожайность и сахаристость корнеплодов.

Рубрика	Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид	статья
Язык	русский
Дата добавления	27.04.2017
Размер файла	253,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Кубанский государственный аграрный университет

Кафедра общего и орошаемого земледелия

ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТЬ И ПРОДУКТИВНОСТЬ РАСТЕНИЙ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АГРОПРИЕМОВ ЕЕ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

Бедловская Татьяна Владимировна

Аннотация

Изучено влияние системы основной обработки почвы и системы удобрений сахарной свеклы на накопление общего и продуктивного запаса влаги в начале и конце вегетации, суммарное водопотребление и коэффициент водопотребления, а также влияние этих агроприемов на урожайность и сахаристость корнеплодов

Ключевые слова: сахарная свекла, обработка почвы, система удобрений, влажность почвы, урожайность, сахаристость

Influence of system of the basic processing of soil and system of fertilizers of a sugar beet on accumulation of the general and productive stock of a moisture in the beginning and in the end of vegetation, total water consumption and water consumption factor, and also influence of these agro receptions on productivity and sugar content of root crops is studied

Keywords: sugar beet, soil processing, system of fertilizers, humidity of soil, productivity, sugar content

Влажность почвы является одним из важнейших факторов, влияющих на продуктивность сельскохозяйственных культур. Дефицит влаги, как отмечает Н.И. Коронкевич [2] представляет собой основную причину, лимитирующую продуктивность биомассы и, в конечном счете, урожай. По мнению А.А. Роде [4], управление водным режимом почв, включая черноземы, - всегда один из важных, а часто и самый важный прием повышения продуктивности сельскохозяйственных угодий.

Сахарная свекла относительно засухоустойчивая культура. Она очень экономно расходует влагу. На единицу сухого вещества урожая потребляет 350 - 450 единиц воды. Однако при недостаточной водообеспеченности продуктивность сахарной свеклы резко падает. Недостаток влаги во все периоды вегетации приводит к нарушению физиологических процессов, к снижению темпов роста листьев и корнеплодов. Наиболее сильно сахарная свекла снижает урожай в случае недостатка влаги в период интенсивного роста корнеплода. В этот период она использует 50-55% воды от общего расхода за весь период вегетации [1]. Снижение влажности почвы ниже оптимальных пределов приводит к уменьшению содержания сахара в сухом веществе корнеплода и увеличению количества общего и вредного азота. В конечном итоге все это приводит к недобору сахара, а также снижению полученной прибыли и экономической рентабельности производства. В неорошаемых условиях для получения высоких и стабильных урожаев сахарной свеклы необходимо использовать агроприемы, способствующие накоплению и эффективному использованию влаги в почве.

В условиях Кубани степень влагообеспеченности посевов различна по годам и часто является недостаточной для получения высокой урожайности. Урожайность сахарной свеклы сильно изменяется по годам в зависимости от осадков. Активный рост корнеплодов приходится на июль-август месяц. В этот период, как правило, выпадает небольшое количество осадков, которые не могут обеспечить необходимое количество доступной для растений воды, что резко снижает урожайность корнеплодов. Поэтому весьма важно обеспечить в этот период растения сахарной свеклы достаточным количеством влаги. Без применения поливов этого можно достичь только агротехническими приемами (основная и предпосевная обработка почвы, внесение удобрений, борьба с сорной растительностью и т.д.).

Очень важно накопить и сохранить влагу в осенне-зимний период, так как в это время выпадает основное количество осадков. Обработка почвы и система удобрений в севообороте играет в этом очень большую роль. С помощью этих агроприемов возможно создание такого строения пахотного и подпахотного слоев, которое способствовало бы большому накоплению и лучшему сохранению влаги в почве.

В связи с этим целью наших исследований явилось изучение влияния способов основной обработки почвы и систем удобрений на водный режим староорошаемого выщелоченного чернозема. В задачи исследований входило выявить способы основной обработки и системы удобрений, способствующие наибольшему накоплению запасов влаги в почве в осенне-зимний период, наиболее эффективному ее расходованию в период вегетации растений, а также увеличению урожайности сахарной свеклы и ее сахаристости.

Исследования проводились в 2006-2008 гг. в центральной зоне Краснодарского края в длительном стационарном многофакторном опыте на опытном поле Кубанского государственного аграрного университета. В его основе лежит семипольный травяно-зернопропашной севооборот, развернутый на трех полях. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный легкоглинистый, подвергавшийся орошению способом дождевания более 40 лет.

В 2007 г. сложились исключительно жесткие условия для роста и развития растений сахарной свеклы, в результате чего резко снизилась урожайность корнеплодов. В июле-августе преобладала аномально жаркая погода. В период с апреля по май выпало на 141,3 мм осадков меньше по сравнению со среднемноголетними данными. 2006 и 2008 гг., несмотря на высокие температуры в июле-августе, были благоприятными для роста и развития сахарной свеклы.

Влажность почвы для определения запасов влаги определялась термостатновесовым методом с отбором проб буром С.Ф. Неговелова на глубину 1,6 м через каждые 20 см в 3-х кратной повторности в фазу полных всходов и перед уборкой сахарной свеклы. После производился расчет запасов общей и продуктивной влаги (мм), суммарного водопотребления и коэффициента водопотребления.

Определяющим фактором улучшения водного режима почв служит увеличение впитывающей и фильтрационной способности почв, которое определяется во многом химическими и физическими свойствами почвы. Наиболее существенное влияние на этот процесс оказывает структурность и плотность почвы. В регулировании водного режима почвы важную роль играют агроприемы, с помощью которых возможно придать такое строение пахотному и подпахотному слоям, которое отвечало бы большому накоплению и лучшему сохранению влаги в почве.

Сравнительная оценка запасов общей и продуктивной влаги на посевах сахарной свеклы в начале вегетации показала, что изучаемые агроприемы возделывания способствуют неодинаковому их накоплению (рис. 1).

Весной в период появления всходов сахарной свеклы общие запасы влаги в почве в полутораметровом слое на фоне безотвальной обработки составили 514,1 мм, что превысило варианты с отвальной и поверхностной обработками на 15,4 и 20,8 мм соответственно. Запасы продуктивной влаги на отвальной, безотвальной и поверхностной обработках соответственно составили 161,4, 177,8 и 154,4 мм. Наименьшее накопление влаги на фоне поверхностного рыхления объясняется тем, что обработке подвергается только верхний 10 см слой почвы, а нижележащие слои остаются необработанными. Объемная масса в этих слоях крайне высока и по результатам наших исследований она составляла от 1,45 до 1,49 г/см 3 . На плотных почвах часть воды уходит с поверхностным стоком, а часть фильтруется в нижележащие слои, не доступные для растений. Глубокое безотвальное рыхление, проведенное под сахарную свеклу, напротив, разуплотняет не только пахотный, но и подпахотный горизонты. Сложение почвы в данном варианте варьировало от 1,38 до 1,43 г/см 3 . На разуплотненных землях общая пористость значительно выше, чем на плотных, что дает возможность почве накапливать и удерживать влагу.

Рисунок 1. Влияние изучаемых агроприемов возделывания сахарной свеклы на накопление влаги в полутораметровом слое в начале вегетации, мм (2006-2008 гг.)

Аналогичная тенденция накопления влаги была отмечена и при применении удобрений. Лучшее влияние на накопление влаги отмечено при внесении навоза. С помощью органических удобрений возможно улучшить структуру почвы, уменьшить плотность сложения и увеличить общую пористость, что способствует увеличению водопроницаемости и водоудерживающей способности. Количество инфильтрованной влаги при внесении органики увеличивается. Наши наблюдения показали, что максимальные запасы общей и продуктивной влаги были накоплены при внесении органических удобрений на фоне безотвальной обработки почвы и соответственно составили 542,6 и 207,6 мм. Количество продуктивной влаги на этом варианте превысило другие варианты с применением органических удобрений на 17,1-45,0 мм.

Математический анализ, проведенный методом пошаговой множественной регрессии, показал, что изучаемые в опыте системы основной обработки и системы удобрений с накоплением влаги в почве имели тесную корреляционную связь (R = 0,93). На количество накопленной влаги под сахарной свеклой больше влияла система обработки почвы, доля влияния которой составила 55,5 %, что превысило долю влияния системы удобрений на 21,7 %. свекла корнеплод удобрение водопотребление

К уборке корнеплодов сахарной свеклы запасы продуктивной влаги резко снизились и по всем вариантам опыта наблюдался ее дефицит. На неудобренном варианте наибольший дефицит был выявлен при применении поверхностной обработки и он составил 25,4 мм, в то время как на отвальной и безотвальной обработках дефицит соответственно составил 17,0 и 19,2 мм. Максимальный дефицит продуктивной влаги отмечен при применении отвальной и поверхностной обработок почвы с внесением органических удобрений (52,5 и 44,9 мм соответственно), а также на варианте с отвальной обработкой почвы и минеральной системой удобрений (45,8 мм).

В естественных условиях увлажнения водопотребление сахарной свеклы обеспечивается за счет запасов влаги, накопленной к началу посева в осенне-зимний период, и влаги, поступившей в почву в течение вегетационного периода от осадков. Поэтому водопотребление определялось нами по водному балансу путем расчета поступления и расходования воды в корнеобитаемом слое.

Определение суммарного водопотребления и коэффициента водопотребления в наших исследованиях показало, что они изменялись в зависимости от системы основной обработки почвы и системы удобрения (рис. 2).

Рисунок 2. Влияние изучаемых агроприемов возделывания сахарной свеклы на суммарное водопотребление и коэффициент водопотребления (2006-2008 гг.)

Суммарное водопотребление по вариантам обработки почвы колебалось от 3888,0 м 3 /га при применении отвальной обработки до 4074,0 м 3 /га при применении безотвальной обработки. Наибольшее суммарное потребление воды было на вариантах, предусматривающих отвальную и безотвальную обработки почвы на фоне органических удобрений, и соответственно составило 4535,0 и 4500 м 3 /га.

По величине суммарного водопотребления нельзя окончательно судить об эффективности отдельных агроприемов возделывания сельскохозяйственных культур. Поэтому, наряду с суммарным водопотреблением важным показателем рационального использования воды растениями является коэффициент водопотребления (см. рисунок 2). Расчет коэффициента водопотребления показал зависимость расхода воды на формирование урожая сахарной свеклы от изучаемых агроприемов.

Наибольший коэффициент водопотребления был на неудобренных вариантах и составил 100,2-148,4 м 3 /т. Причем наибольшим он был на фоне поверхностного рыхления. Также большое значение коэффициента водопотребления имели варианты, предусматривающие органо-минеральную систему удобрений. Самый низкий коэффициент водопотребления был на варианте с органической системой удобрений на фоне отвальной и безотвальной обработок почвы и составил соответственно 90,2 и 88,9 м 3 /т.

Об эффективности изучаемых агроприемов можно судить по таким показателям, как урожайность, сахаристость и выход сахара с гектара (таблица 1). По результатам наших исследований наибольшая урожайность была получена на варианте с отвальной и безотвальной обработками почвы и органической системой удобрений - 502,8 и 506,4 ц/га. Поверхностная обработка почвы по всем изучаемым системам удобрений привела к достоверному снижению урожайности.

Таблица 1 - Урожайность корнеплодов сахарной свеклы в зависимости от изучаемых агроприемов ее возделывания (2006-2008 гг.)

Коэффициент усвоения ФАР растениями сахарной свеклы в России на 20% меньше чем, в европейских странах, в то время как количество излучаемой солнечной радиации меньше всего на 2%. Причина таких различий, по мнению многих исследователей, заключается в том, что продолжительность вегетационного периода в странах старого света составляет 200-220 дней, а в России – в среднем 150 суток. Это, несомненно, так, но, на наш взгляд, существуют много других причин, сдерживающих рост продуктивности полей сахарной свеклы в данный период времени.

По данным Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, для Европейской территории России относительно последнего десятилетия ХХ века к 2030 году продолжительность вегетационного периода увеличится на 26 суток, сумма температур больше 100С за календарный год повысится на 7780С, годовая сумма осадков увеличится на 26 мм, увеличение фактического испарения составит 40 мм, а испаряемости – 140 мм за вегетационный период. Рассмотренные выше изменения можно охарактеризовать как потепление аридного типа.

Климат Краснодарского края отличается неустойчивым характером выпадения атмосферных осадков и их распределением во временных рамках года. И в то же время не наблюдается тенденция к снижению суммы осадков за последние 50 лет, но при этом, Гидротермический коэффициент (ГТК) устойчиво уменьшается. Такое явление объясняется стабильным ростом температур, сумма которых в августе устойчиво превышает 7000С и продолжает возрастать. Усиление засушливых явлений во второй половине лета в наибольшей степени влияет в условиях неустойчивого увлажнения Кубани на снижение продуктивности сахарной свеклы. (В.И. Суслов, В.А. Дерюгин, 2015 г.)

При этом, решающим условием высокого уровня фотосинтетической деятельности листового аппарата сахарной свеклы является обеспеченность растений влагой. Дефицит влаги в листьях до 25% замедляет фотосинтез органических веществ в незначительной степени, а при потере влаги листовым аппаратом до 50-60%, как известно, синтез органических веществ полностью прекращается.

Российский академик, системник, ученый с мировым именем Н.И. Вавилов, в свое время, отмечал выживаемость растений в условиях пустынь и полупустынь за счет их морфологии и биохимических изменений, которые позволяют существенно снизить коэффициент водопотребления в условиях нехватки влаги, высоких температур на фоне абсолютно низкой влажности воздуха.

Исследовательская работа, проведенная в Краснодарском крае на Первомайской селекционно-опытной станции сахарной свеклы В.А. Дерюгиным, показывает негативное влияние на продуктивность растений сахарной свеклы из-за потери листового аппарата во второй половине лета, с одной стороны, а с другой стороны, насколько значимо влагоудерживающая способность и тургорность листьев в засушливых условиях. Естественно, полученные результаты имеют стабильно статистически доказуемую базу.

Для уменьшения негативного влияния климатических явлений, сдерживающих рост урожаев сахарной свеклы в природно-климатических зонах, где недостаточное и неустойчивое увлажнение, очевидно, необходимо выращивать более засухоустойчивые гибриды, у которых развит биохимический механизм защиты и способность поддерживать достаточно высокий уровень физиологических процессов в условиях нехватки влаги и высоких температур. Тем более, что засухоустойчивые гибриды свеклы, в силу своих морфологических особенностей, меньше поражаются церкоспорозом (В.И. Шевченко, 1961). Вместе с этим, толерантные к возбудителям церкоспороза гибриды сахарной свеклы – меньше сбрасывают листья во время летней засухи, которая часто наблюдается на Кубани (В.И. Буренин, 2001 г., Г.Г. Жоржеско, 1982 г.).

Мощным фактором снижения коэффициента водопотребления является повышение плодородия почвы. Наряду с этим необходимо отметить, что на повышение урожайности и улучшение технологических качеств корнеплодов сахарной свеклы влияет в основном система минерального питания макро и микроэлементами. И на особом учете должны стоять те микроэлементы (бор, марганец, цинк), которые не мигрируют со старых листьев в молодые, т.е. не реутилизируются.

Роль микроэлементов возрастает в связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства, так как при этом повышается продуктивность полей сельхоз культур. Следовательно, увеличивается вынос всех питательных веществ. Повышение роли микроэлементов также во многом связано с уменьшением внесения органических удобрений в сравнении с 90-ми годами прошлого столетия.

Влияние микроэлементов на снижение тяжести заболевания может быть связано с участием в физиологии и биохимии растений, так как многие из основных микроэлементов участвуют во многих процессах, которые могут повлиять на ответную реакцию растений к патогенам (Marschner, 1995 г.)

В последующем, в работах многих ученых было доказано положительное влияние микроэлементов (B, Ca, Mo, Мn и др.) на выработку у растений способности противостоять неблагоприятным условиям перезимовки, а также холодостойкости, жаростойкости и засухоустойчивости.

Бор, медь, цинк, молибден и марганец улучшают движение веществ и создают комплексные соединения не только с сахаром, но и с другими органическими соединениями. Такая особенность чрезвычайно важна в условиях высоких температур и снижения влагообеспеченности растений на юге России. Также необходимо отметить положительное влияние микроэлементов на работу полупроницаемости клеточных мембран растений, что в значительной мере улучшает эффективность внекорневых подкормок. Как уже было отмечено выше, при внесении органических удобрений и растительных остатков в почву ежегодно, содержание микроэлементов в питательной среде может оставаться на среднем уровне в полях севооборота. (Н.Г. Малюга, А.Я. Ачканов, В.П. Василько, 1997г.)

Однако следует отметить, что большинство микроэлементов питания в почве находятся в недоступном для растений состоянии. Поэтому важно учитывать не только общее содержание микроэлементов в почве, но и их усвояемые формы. В силу различных природно-климатических условий доступность элементов питания с питательной среды во многом зависит:

- от рН водной вытяжки почвы;

- от влажности питательной среды почвы;

- от температуры корнеобитаемого слоя почвы;

- от состава и суммы поглощенных оснований и т.д.

Сбалансированное поступление отдельных химических элементов обеспечивает последовательность и сопряженность всех биологических реакций и физиологических функций растительного организма.

Сравнение экономической эффективности внекорневого применения с внесением удобрений в питательную среду почвы показывает высокую эффективность применения микроэлементов внекорневым способом при их низком или среднем содержании в почве.

Как указывают многие исследователи, если проводить внекорневые подкормки растений сахарной свеклы экзогенно микроэлементами в фазу полного развития листьев при продолжительном стрессе, вызванным недостатком влаги, это значит снизить уровень усыхания листьев под влиянием не только засухи, но также низкой степенью перевода ассимилянтов с листового аппарата в запасающий орган – корнеплод и поражением растений многими вредными организмами (микозы, бактерии, клещи и т.д.)

Устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды связана с защитными реакциями, формирующимися с участием гормонов. В стрессовых условиях гормональная система растений тормозит ростовые процессы под влиянием регуляторов роста растений, как это отмечают О.А. Шаповал, В.В. Вакуленко и И.П. Можарова. переходит к мелкоклеточному развитию, т.е. ксерофитному развитию. В то же время в тканях растений снижается содержание ауксинов, гиббереллинов и цитокининов, что приводит к повышению содержания абсцизовой кислоты. АБК является основным фактором замедления обмена веществ, под воздействием стресса, что связано с ее способностью интенсивно накапливаться в клетках, тканях и органах, а при улучшении условий быстро подвергается деградации. Этилен также интенсивно образуется в растениях в ответ на действие жары, засухи и на потери части листового аппарата при повреждении листьев вредителями, возбудителями болезней и т.д. В результате замедляются обменные процессы, и организм переходит в состояние покоя. Это и определяет устойчивость растений к неблагоприятным условиям воздействия внешней среды.

Есть много информации необходимости применения микроудобрений с аминокислотами для преодоления растениями периода действия стрессора и этот факт укрепил свою состоятельность за более чем длительный период времени развития земледелия. Однако свойствами антисрессантов обладает ограниченное количество удобрений.

По определению биохимиков, антистрессанты – это сравнительно низкомолекулярные органические соединения (фитогормоны) вырабатываемые растениями из аминокислот и из органических кислот (Ю.П. Федулов, В.В. Котляров, К.А. Доценко и др., 2000)

Опыты проводились в производственных условиях с учетом природно-климатических условий. В процессе проведения опытов мы учитывали запасы продуктивной влаги в почвах (в слое 0-200 см) за период осень – весна. В условиях отсутствия данных точного земледелия - эти показатели давали возможность обосновывать регламент применения многих компонентов и в т. ч. аминокислот с микроудобрениями.

Таким образом, необходимо отметить, что на снижение коэффициента водопотребления и устойчивости растений сахарной свеклы к неблагоприятным условиям среды влияют следующие основные факторы:

- выращивание гибридов сахарной свеклы с хозяйственно-ценными признаками (жароустойчивость, засухоустойчивость и т.д.) для целенаправленного использования их генетического потенциала, для снижения влияния неблагоприятных условий среды;

- обработка посевов сахарной свеклы агрохимикатами (аминокислоты с микроудобрениями), для снижения степени сброса листьев сахарной свеклой под влиянием высоких температур, воздушной и почвенной засухи в определенных рамках системы минерального питания растений, адаптированной к местным условиям.

Примечание: - в числителе первая обработка, в знаменателе вторая обработка.

Читайте также: