Влияние водного режима почвы на продуктивность растений относится к факторам среды

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 19.09.2024

Влияют как химические, так и физические свойства почвы и микроорганизмы.

На растения оказывают влияние и минеральные породы.

По потребности к питательным веществам растения делятся:

- Эвтрофные – на почвах, богатых питательными веществами (крапива двудольная, ежа сборная, одуванчик лекарственный).

- Олиготрофные – растения бедных почв (полевица обыкновенная, белоус торчащий,

- Мезотрофные – растения почв, среднеобеспеченных питательными веществами (тимофеевка луговая, овсяница луговая, клевер луговой, клевер ползучий)

Растения по-разному относятся к реакции почвы.

Одни хорошо растут на кислых почвах (белоус торчащий), другие – на слабокислых или нейтральных (кострец безостый, мокрица местная), а некоторые растения – и на кислых и на нейтральных почвах (горные растения, лютик ползучий).

Наиболее высокие урожаи получаются на почвах с реакцией среды, близкой к нейтральной – 6-6,5 рН. При высокой кислотности в почве увеличивается содержание растворимых соединений алюминия и марганца, вредно действующих на растение.

Снижается доступность молибдена, необходимого для фиксации азота клубеньковыми бактериями. Подавляется жизнедеятельность микроорганизмов и клубеньковых бактерий.

Почвенный воздух.

Почвенный воздух - основной источник кислорода для дыхания корневой системы растения и проросших семян. В нем может накапливаться углекислый газ и сероводород. И может в количестве, при котором задерживается или совсем исключается жизнедеятельность растений. В почвенном воздухе больше углегислого газа и меньше кислорода, чем в атмосферном.

Количество воздуха в почве зависит от ее пористости и влажности. На глинистых почвах газообмен хуже, чем на песчаных. Разные виды растений неодинаково относятся к аэрации почв. Наиболее требовательны к аэрации корневищныетравы, рыхлокустовые, стержнекорневые, плотнокстовые злаки хорошо растут в бескислородных условиях.

Влияние засоления на растения.

Избыток солей в почвенном растворе токсичен для большинства растений. Особенно сильно действует на растения хлоридное засоление, в то время как сульфатное менее вредно. Избыточная концентрация солей оказывает как осмотическое действие, нарушающее нормальное водоснабжение растений, так и токсическое, вызывая отравления. В частности, отравление возникает в результате резкого нарушения азотного обмена и накопления продуктов распада белков. Сильное засоление замедляет синтез белков, подавляет процессы роста. Засоление почвы угнетающе действует и на почвенные микроорганизмы (в том числе на те группы, жизнедеятельность которых весьма существенна для высших растений). Среди разных типов засоленных почв основные — солончаки и солонцы, имеющие неодинаковый солевой и водный режимы.

Механический состав.

Структура почвы оказывает влияние на проникновение воздуха к корням растений, удержание влаги, развитие микробного сообщества.

Почвы разного механического состава имеют разные свойства.

Принято выделять следующие экологические группы растений по отношению к механическому составу почв:

Литофиты – растения скальных поверхностей.

Хасмофиты – высшие растения щебнистых почв.тополь

Псаммофиты – растения песчаных почв

Пелитофиты – растения глинистых почв. Для корней таких растений характерно ослизнение, способствующее продвижению в плотных почвах. К пелитофитам относится полынь белоземельная и др.

18. Основные лимитирующие факторы продуктивности луговых фитоценозов роль агротехнических приемов в регулировании водно-воздушного режима Лимитирующие (ограничивающие) факторы – это 1)любые факторы, тормозящие рост популяции в экосистеме; 2)факторы среды, значение которых сильно отклоняется от оптимума. При наличии оптимальных сочетаний множества факторов один лимитирующий фактор может привести к угнетению и гибели организмов. Например, теплолюбивые растения погибают при отрицательной температуре воздуха, несмотря на оптимальное содержание элементов питания в почве, оптимальную влажность, освещенность и так далее. Лимитирующие факторы являются незаменимыми в том случае, если они не взаимодействуют с другими факторами. Например, недостаток минерального азота в почве нельзя скомпенсировать избытком калия или фосфора. Лимитирующие факторы: плодородие почвы, недостаток влаги, температура, свет, кислотность почвы, плотность, недостаток влаги.

- Комплекс мероприятий по регулированию водного режима почв проводят для устранения неблагоприятных условий водоснабжения растений. Его разрабатывают с учетом конкретных почвенно-климатических условий. Болотные почвы требуют осушительных мероприятий путем устройства открытого или закрытого дренажа. Водный режим почв с временным избыточным увлажнением регулируют такими агротехническими приемами, как гребневание, бороздование, выравнивание поверхности почвы и нивелировка микро- и мезопонижений, в которых застаивается вода, и др. При создании глубокого пахотного слоя, рыхлении подпахотного горизонта увеличивается влагоемкость и улучшаются водный, воздушный и питательный режимы в корнеобитаемом слое. В условиях недостаточного увлажнения применяют различные мероприятия, направленные на накопление, сохранение и рациональное использование влаги в почве. Эффективный способ влагонакопления — задержание снега и талых вод. Основной способ улучшения водного режима в засушливых зонах — орошение.

Экологические факторы — совокупность всех признаков среды (температура, влажность, свет, давление воздуха, свойства почвы, состав воздуха, рельеф, живые организмы и др.), оказывающих воздействие на организм или экологическую систему в целом. Не все факторы одинаковые по своему значению, влияние некоторых из них является незначительным.

Классификация экологических факторов

Все известные экологические признаки среды в зависимости от их происхождения и характера влияния делят на три основные группы:

К абиотическим относятся факторы неорганической и неживой природы, к биотическим — воздействие живой природы (в том числе и человека), к антропогенным — влияние человека на природу как умышленное, так и неосознанное или неконтролируемое. Это разделение является условным, поскольку каждый фактор существует и проявляет себя как результат общего воздействия среды.

Давайте рассмотрим каждый вид экологических факторов среды более подробно.

Абиотические факторы (влияние неживой природы)

Неживая природа оказывает косвенное или прямое воздействие на всех живых существ. Значительные изменения условий окружающей среды (температура, свет, влажность, свойства почв, состав воздуха и т. п.) могут стать для живого организма критическими и даже привести к его гибели. К абиотическим факторам среды относятся:

Климатические — осадки, температура, свет, атмосферное давление и другие;
Орографические — особенности рельефа, высота над уровнем моря;
Эдафические — состав почв, ее физические свойства, плодородие, кислотность (pH), минерализация и другие;
Химические — газовый состав атмосферы и воды, содержание солей в воде, почвенный состав и другие химические свойства среды;
Гидрографические — плотность воды, ее проточность, скорость течения, световой режим и другие;
Пирогенные — воздействие пожаров, возникших по естественным причинам.

Биотические факторы (влияние живой природы)

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом, выстраивая различные типы внутривидовых и межвидовых отношений. В зависимости от того, к какому царству относиться живой организм, классификация биотических факторов осуществляется следующим образом:

Фитогенные — факторы влияния растений;
Зоогенные — факторы воздействие животных;
Микогенные — факторы влияние грибов;
Микробиогенные — факторы воздействие микроорганизмов.

Антропогенные факторы (влияние человека)

Антропогенные факторы — изменения в природе, которые происходят в результате деятельности человека. Осваивая природу и адаптируя ее к своим потребностям, люди воздействуют на флору и фауну преобразовывая среду обитания. Влияние может быть косвенное, прямое или условное.

Косвенное антропогенное воздействие— опосредствованное вмешательство человека в живую природу путем трансформации среды обитания (например, климатические изменения, нарушение физического или химического состава атмосферы, воды, почв и т.п.).
Прямое антропогенное воздействие— проявляется непосредственным влиянием людей на основные компоненты экологической системы (вырубка лесов, охота на животных, сбор растений или грибов и т.п.).
Условное антропогенное воздействие— влияния факторов живой и неживой природы, которые были нарушены в результате человеческой деятельности.

Адаптация живых организмов к окружающей среде

Чтобы выжить и размножаться, все живые существа должны приспосабливаться к условиям, предоставляемым им средой обитания. Окружающая среда организма включает в себя все, что на него воздействует, а также все, на что воздействует сам организм. Соответствие между живым организмом и окружающей средой в биологии называют адаптацией.

Растения и животные адаптировались к окружающей среде генетически и посредством физиологической, поведенческой или эволюционной гибкости, включая как инстинктивное поведение, так и обучение. Адаптация имеет много измерений в том смысле, что большинство организмов должны одновременно приспосабливаться к многочисленным различным факторам окружающей среды. Адаптация включает в себя совладание не только с физической абиотической средой (свет, темнота, температура, вода, ветер), но и со сложной биотической средой (другие организмы, такие как конкуренты, паразиты, хищники и т.п.). Противоречивые требования этих различных компонентов экосистемы часто требуют, чтобы организм находил компромисс в своих адаптациях для каждого из них.

Соответствие любому заданному измерению требует определенного количества энергии, которая затем больше не будет доступна для остальных адаптаций. Присутствие хищников, например, может потребовать от животного осторожности, что, в свою очередь, снизит его эффективность кормления и, следовательно, его конкурентоспособность.

Организмы могут сравнительно легко приспособиться к хорошо предсказуемой среде и справляться с ней, даже если она регулярно меняется, при условии, что изменения не слишком экстремальные. Адаптация к непредсказуемой среде обычно труднее; адаптация к чрезвычайно неустойчивой среде может даже оказаться невозможной. Многие организмы развили в стадии покоя, которые позволяют им пережить неблагоприятные периоды, как предсказуемые, так и непредсказуемые. Креветки в пустынях и однолетние растения повсюду являются хорошими примерами. Яйца морских креветок годами сохраняются в соленой корке сухих пустынных озер. Когда редкий пустынный дождь заполняет одно из этих озер, из яиц вылупляются креветки, быстро вырастают и откладывают много новых яиц. Некоторые семена растений, которым уже много десятилетий, все еще жизнеспособны и способны прорасти.

Агроэкологические факторы. Л-2

Агроэкология включает специфические вопросы экологии, связанные с производством средств жизнеобеспечения (пища, одежда, топливо, стройматериалы, парфюмерия и т.д.) за счет производственной деятельности на земле. Пространственно это часть экологии суши, а функционально в сферу агроэкологии относят ту часть специфического обмена вещества и энергии, которая связана с аграрной деятельностью человека.

В общем виде значение агроэкологии определяется тем, что история взаимоотношений человека и природы - это в существенной мере история производства продовольствия и средств существования за счет ресурсов биосферы, в том числе за счет почвенных ресурсов. Алгоритм этого процесса можно представить так: рост населения ® рост потребностей ® рост нагрузки на среду обитания.

Как следует из приведенного алгоритма, рост нагрузки на среду обитания есть произведение роста населения и роста потребностей человека и в ограниченном пространстве планеты рост не может быть бесконечным, неизбежно исчерпание ресурсов , в том числе и почвенных, и наступление кризиса. Обострение экологических проблем есть признак наступления такого кризиса. Признание этого в мире обычно связывают с выходом книги Д.Форрестера "Мировая динамика" в 1971 году (перево д в СССР издан в 1978 году). В течение последующих 10-20 лет экологическая проблема вышла на первое место в мировом сознании по остроте, потеснив продовольственную и военную проблемы. Первым из ученых - естественников на принципиальную ограниченность Земли для роста населения указал В.И.Вернадский (ученик В.В.Докучаева) в работе "Научная мысль как планетное явление" (написанная в 1936 году эта работа по политическим мотивам не была опубликована при жизни ученого, "Правда",11.03.1988 г.). В этой статье где он писал, что полная заселенность суши Земли достигнута впервые в истории; дальнейший рост населения возможен только за счет интенсификации производства средств жизнеобеспечения. Защиту от кризиса В.И.Вернадский предложил в концепции "от биосферы к ноосфере". Суть этой концепции - разумное регулирование процессов взаимоотношения человека и природы в планетарном масштабе, на основании научно-технического прогресса.

За прошедшие годы концепции В.И.Вернадского не предложено конкурентоспособной альтернативы. Кризис же развивается; публикуются мнения и прогнозы, что "человечеству осталось жить 20-25 лет. " ( Комсомольская правда, 5.12.1992). Крупных неприятностей в грядущем не отрицает никто из ученых, специально занимающихся проблемами экологии. Большинством они прогнозируются не как мгновенная гибель, а как растянутое во времени ухудшение условий жизни, увеличение смертности, уменьшение рождаемости и, как итог, сокращение населения. В России эти процессы очевидны. В качестве общих мер защиты от надвигающихся неприятностей на одном из важных мест находится проблема экологического образования . Главная задача этого – стабилизировать ситуацию на приемлемом для человека уровне. Из вышеизложенного следует, что очень важная часть общеэкологической проблематики связана с аграрной деятельностью человека, поэтому соответствующие обстоятельства должны исследоваться во всей полноте.

Теперь все вопросы в развитии аграрной отрасли должны решаться с учетом как общих экологических последствий аграрных технологий в комплексе, так и отдельных проектов и операций. Одним из показателей важности такого подхода является повышенный спрос мирового рынка на экологически чистую продукцию по повышенной цене.

Факторы роста и развития растений в аграрных экосистемах как общеэкологические факторы

В обеспечении высокой продуктивности растений выделяют пять главных условий, которые называют факторами роста и развития растений. Изменение величины фактора во времени называется режимом: тепло (температурный режим), свет (световой режим), вода (режим влажности), воздух (воздушное питание СО ₂ ), минеральные вещества (корневое питание элементами минеральной пищи растений (ЭМПР), или пищевой режим). Для земледелия как практической дисциплины важное значение имеет возможность влияния на режимы состояния факторов средствами технологии.

В этом отношении полнее всего техническими средствами контролируется пищевой режим, реально сейчас человечество до 70% пищевых калорий получает за счет технологии удобрений, т.е. если представить, что удобрений не стало, то 70% людей остаются без пищи.

В существенной степени регулируется водный режим. Осушительные и оросительные мелиорации оказывают капитальное влияние на водный режим больших территорий. Система обработки почв также одной из ключевых задач имеет оптимизацию режима продуктивной влаги в почве. Воздушный режим тесно связан с водным, поскольку обмен воды и воздуха в почве идет по одним и тем же порам. Соответственно, тесно взаимозависимо у них и влияние технологии на режимы.

Тепловой и световой режимы в открытом грунте только частично могут регулироваться технологией за счет приспособительных действий. В закрытом грунте, напротив, регулирование светового и теплового режима составляет основу технологии и преобладает по затратам. Удобрение и водообеспечение , которые в открытом грунте являются главными потребителями энергии и средств, в теплицах занимают относительно меньшую долю по затратам, а, соответственно, и в стоимости продукции.

При характеристике питания растений важно подразделять три стороны этого сложного комплексного явления. Остальные живые организмы существенно отличаются тем, что энергетически питаются за счет растений.

1. Питание как энергообеспечение. В этом смысле растения потребляют кванты света и называются автотрофы; они осуществляют единственный в природе процесс преобразования электромагнитной энергии света в форму энергии химических связей, пригодную для использования живыми организмами.

2. Субстратное питание, как усвоение вещества (элементов), из которого строится основная масса тела живых организмов. В этом отношении растения питаются углекислым газом и водой.

1. Свет

Свет как главный экологический фактор имеет глобальное значение как источник энергии для основного блока продукционного процесса - фотосинтеза. Для фиксации моля углекислого газа в среднем необходимо 8 Эйнштейнов (Е) световой энергии. Эйнштейном называется моль квантов света.

Е = N h n ,

где: N - число Авогадро 6,02 ´ 10 23 ;

h - постоянная Планка 0,66 ´ 10 -33 Дж ´ сек;

n - частота, сек -1 .

Таким образом энергия Эйнштейна зависит от длины волны. Красный свет с длиной волны 680 нм, основной диапазон синтеза углеводов, имеет энергию моля квантов (Эйнштейна), равную 176 ´ 10 3 Дж.

Влияние солнечной радиации определяется тремя обстоятельствами:

1) Температурный эффект определяется тем, что около 70% солнечных лучей, поглощенных растениями, превращается в тепло, используемое на транспирацию, регулирование температуры растений и пр. Это – важный экологический фактор, определяющий условия реализации температурного оптимума существования всех агроэкосистем . При температурах выше и ниже оптимума эффективность процессов в экосистемах снижается. В естественных экосистемах стремление к оптимуму проявляется формированием списка видов в эволюции, за миллионы лет. В агроэкосистемах подобное достигается за счет интродукции и селекции;

2) Фотосинтез - использование фотосинтетически активной радиации (ФАР), видимой части света с длиной волны 380-710 нм. Разные участки спектра имеют разную эффективность усвоения, у красных лучей больше, у синих - меньше, в среднем по спектру считается возможной фиксация 22% энергии ФАР. В среднем на Земле усваивается около 0,2% от ФАР, в рекордных полевых посевах достигнут уровень фиксации 2,5%, а в экспериментах до 5% ФАР; ФАР составляет около 40% солнечной радиации.

3) фотоморфогенетическое (регулирующее) воздействие на рост и развитие определяется составом света и временными факторами освещения, вызывает явления фотопериодизма.

Обобщенно значение отдельных частей спектра для роста и развития растений характеризуется данными таблицы 1.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Основные экологические факторы и их влияние на растения"

Каждый вид живых организмов обитает в определённых условиях — в воде, на земле, в почве или в теле другого организма. Так, рыбы, раки, моллюски и другие водные животные, многие растения всю жизнь проводят в воде. Большинство растений, зверей и птиц живут в наземно-воздушной среде.

Всё, что окружает живые организмы, называется средой их обитания или окружающей средой.

Среда обитания представляет собой все тела (живые и неживые), а также явления природы, которые прямо или косвенно оказывают влияние на организмы.

Отдельные компоненты среды, которые воздействуют на организмы, называются факторами среды. Среди них выделяют факторы живой и неживой природы.

К факторам неживой природы, или абиотическим факторам, относятся свет, температура, вода, воздух, ветер, атмосферное давление.

Факторы живой природы, или биотические факторы, — это любые взаимодействия живых организмов. Так, одни организмы могут служить кормом для других или, наоборот, поедая и уменьшая запасы корма, вызывать тем самым сокращение численности других видов.

В отдельную группу факторов выделены все виды человеческой деятельности, оказывающие влияние на живые организмы.

Связи живых организмов со средой обитания, а также сообщества живых организмов изучает наука экология (от греческого слова ойкос — жилище, и логос — наука). Поэтому факторы среды называются экологическими.

Для жизни организмов, составляющих природные сообщества, необходимы определённые условия. Условия жизни зависят от влияния различных экологических факторов.

Вы уже знаете, что практически для всего живого на Земле источником энергии служит Солнце. Растения в ходе фотосинтеза превращают энергию Солнца в энергию органических веществ. Травоядные животные поедают растения и используют вещества, накопленные растениями, для построения своего тела и получения энергии. Таким образом, значительная часть органических веществ растений переходит в тела растительноядных организмов и расходуется на построение новых клеток и на получение энергии. Растительноядных животных поедают хищники.

Таким образом, важнейшую роль в природном сообществе играют растения, поэтому мы будем рассматривать особенности природных сообществ на их примере.

Все экологические факторы оказывают влияние на растение и нужны для их жизни. Но особенно резкие изменения во внешнем облике и во внутреннем строении растения вызывают такие факторы неживой природы, как свет, температура, влажность.

Одним из главных абиотических факторов является солнечный свет – основной источник энергии, поступающей на Землю. Благодаря энергии солнечных лучей в растениях происходит фотосинтез. Влияет он и на другие функции растительного организма — на его рост, цветение, плодоношение, прорастание семян.

По требовательности к интенсивности освещения выделяют три группы растений: светолюбивые, тенелюбивые и теневыносливые.

Светолюбивые растения живут только на освещённых солнцем открытых местах. Они широко распространены в сухих степях и полупустынях, высокогорных лугах, пустырях, где растительный покров редкий и растения не затеняют друг друга. К светолюбивым относят степные и луговые травы, мать – и – мачеху, очиток, сорняки, пшеницу, подсолнечник, из древесных пород — сосну, берёзу, лиственницу, белую акацию.

Тенелюбивые растения не выносят прямого солнечного света и хорошо растут только в затенённых местах. Это травянистые растения еловых лесов и дубрав, например кислица, вороний глаз, майник двулистный, ветреница, многие лесные папоротники и мхи.

Теневыносливые растения лучше растут при прямом освещении солнечными лучами, однако способны выносить и затенение. В эту группу растений входят многие древесные породы с густыми кронами, в которых часть листьев сильно затеняется (липа, дуб, ясень), многие травянистые растения лесов, опушек и лугов.

Важным абиотическим фактором среды является температура. Колебания температуры на земном шаре достигают широких пределов: от + 50-60°С в пустынях до – 70-80°С в Антарктиде, однако жизнь существует и в таких экстремальных условиях.

Каждый вид живых организмов приспособился к определённому температурному режиму. Но для всех растений опасны как перегрев, так и чрезмерное охлаждение.

Действие чрезмерно высоких температур может вызвать у растений иссушение, ожоги, разрушение хлорофилла, нарушение процессов жизнедеятельности и привести к гибели.

Воздействию высоких температур, часто сочетающемуся с недостатком влаги, нередко подвергаются светолюбивые растения. У этих растений выработались разнообразные приспособления, позволяющие избежать вредных последствий перегрева: вертикальное положение листьев, уменьшение поверхности листа, развитие колючек (у кактусов), способность к запасанию большого количества воды, хорошо развитая корневая система, густое опушение, придающее листьям светлую окраску и усиливающее отражение падающего света.

Холод также может неблагоприятно воздействовать на растения. При замерзании воды в межклеточных пространствах и внутри клетки образуются кристаллы льда, вызывающие повреждение клеток и их гибель.

Растения холодных областей имеют очень мелкие листья и небольшие размеры (например, карликовая берёза и карликовая ива). Их высота соответствует глубине снежного покрова, так как все части, выступающие над снегом, гибнут.

У некоторых кустарников и деревьев начинает преобладать рост в горизонтальном направлении, например у кедрового стланика, можжевельника. Их ветви стелются по земле и не поднимаются выше обычной глубины снежного покрова.

В холодное время года у растений замедляются все жизненные процессы. Растения сбрасывают листву. У многих травянистых растений отмирают надземные органы. Некоторые водные растения опускаются на дно водоёмов или образуют зимующие почки.

Также важным абиотическим фактором является влажность, так как без воды не может существовать ни один организм. Источником воды для растений служат атмосферные осадки, водоёмы, подземные воды, роса и туман. У растений пустынь, сухих степей вода составляет от 30 до 65% от общей массы, у лесостепных растений — до 70—80%, у влаголюбивых достигает 90%.

По отношению к влажности растения можно разделить на три группы.

1. Растения водных и избыточно увлажнённых мест обитания.

2. Растения сухих мест обитания, обладающие большой засухоустойчивостью.

3. Растения, живущие в средних (достаточных) условиях увлажнения.

Растения, входящие в эти экологические группы, имеют характерные для них особенности внешнего и внутреннего строения.

Теперь перейдём к рассмотрению биотических факторов и узнаем, как живые организмы влияют друг на друга.

Животные питаются растениями, опыляют их, разносят плоды и семена. Крупные растения могут затенять молодые, мелкие. Некоторые растения используют другие в качестве опоры.

С каждым годом увеличивается влияние деятельности человека на природу. Человек осушает болота и орошает засушливые земли, создавая благоприятные условия для выращивания сельскохозяйственных культур. Он выводит новые высокопродуктивные и устойчивые к заболеваниям сорта растений. Человек способствует сохранению и распространению ценных растений.

Но деятельность человека может нанести природе вред. Так, неправильное орошение вызывает заболачивание и засоление почв и часто приводит к гибели растений. Из-за вырубки лесов разрушается плодородный слой почвы и даже могут образоваться пустыни. Подобных примеров можно привести много, и все они свидетельствуют о том, что человек оказывает огромное влияние на растительный мир и природу в целом.

Анализ методов расчета оптимального водного режима корнеобитаемого слоя почвы при возделывании кормовых культур. Поддержание оптимальной влажности в активном слое почвы корнеплодов с учетом их биологических особенностей. Урожайность зеленой массы и сена.

Рубрика	Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид	статья
Язык	русский
Дата добавления	30.01.2019
Размер файла	60,4 K

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

Влияние водного режима почв на продуктивность сельскохозяйственных культур

Н.А. Иванова, И.В. Гурина, С.Ф. Шемет

Новочеркасский инженерно-мелиоративный институт имени А. К. Кортунова Донского государственного аграрного университета, Новочеркасск, Российская Федерация

Приводится анализ методов расчета оптимального водного режима корнеобитаемого слоя почвы при возделывании сельскохозяйственных культур. В результате ряда исследований, проведенных на территории Российской Федерации, с яровой пшеницей, картофелем, люпином, клевером, кукурузой установлено, что наибольшая урожайность достигается при дифференцированном увлажнении активного слоя почвы по фазам развития растений. Оптимальный водный режим люцерны на зеленый корм (80 % НВ) в активном слое почвы (0-100 см) обеспечивается проведением в зависимости от погодных условий 4-5 вегетационных поливов, при этом прибавка урожайности зеленой массы по сравнению с вариантом без полива составляет 462,5 ц/га. По результатам исследований с кукурузой и амарантом установлено, что при уменьшении поливных норм на 30 % по сравнению с оптимальными не происходило существенного снижения показателей влажности почвы. Большую часть периода активной вегетации кукурузы и амаранта влажность находилась на уровне 80 % НВ в слое 0,7 м, а в предполивные периоды снижалась до значения 75 % НВ. Проведенные исследования по изучению водного режима почвы в активном слое на посевах кормовых культур позволили установить, что в условиях объективно ограниченных водных ресурсов возможно снижение поливных норм на 30 %, а в случае острой необходимости - даже на 50 %. Однако следует отметить, что уменьшение поливных норм на 30 % влечет за собой снижение урожайности зеленой массы кормовых культур на 10-15 %, а при уменьшении поливных норм на 50 % урожайность падает на 20-25 %.

Ключевые слова: почва, водный режим, сельскохозяйственные культуры, урожайность, поливная норма, активный слой почвы, влажность, орошение, фазы развития растений, продуктивность орошаемого гектара.

The analysis of calculation methods for optimal water regime of soil in root zone of agricultural crops is given. A number of studies carried out in the Russian Federation with spring wheat, potato, lupine, clover, maize resulted in establishing that maximum yield was achieved under differentiated watering of soil active layer according to phases of vegetation development. The optimal water regime of alfalfa for green feed (80 % FC in the soil active layer (0-100 cm) is provided by conducting 4-5 vegetative irrigations depending on the weather conditions, while the yield increase of green mass was 46.25 ton per hectare comparing with no-irrigation variant. The results of research with maize and amaranth showed that there was no considerable decreasing of soil moisture indicators when the irrigation rate was reduced by 30 % comparing with the optimal one. For the greater part of active vegetation period for maize and amaranth soil moisture was at the level of 80 % FC in 0.7 m layer, but for pre-irrigation periods it decreased to 75 % FC. The research conducted to study water regime in the active layer of fodder crops made it possible to establish that under conditions of objectively limited water resources it is possible to decrease irrigation rates by 30 % and in the case of exigency - even by 50 %. It should be noted, however, that 30 % decrease in irrigation rates results in decrease of green mass yield for fodder crops by 10-15 % and 50 % decrease in irrigation rates results in 20-25 % decrease in green mass.

Key words: soil water regime, crops, yield, irrigation rate, soil active layer, moisture, irrigation, phases of vegetation development, productivity of irrigated hectare.

В современных условиях главной целью мелиорации является расширенное воспроизводство плодородия почвы для получения устойчивой урожайности сельскохозяйственных культур при экономном расходовании природных ресурсов и охране окружающей среды.

Сущность мелиорации сельскохозяйственных земель состоит главным образом в целенаправленном изменении состава и свойств почв и управлении почвенными процессами. Достижение поставленных целей мелиорации сельскохозяйственных земель может быть обеспечено системой мелиоративных мероприятий, называемой мелиоративным режимом [1, 2].

Набор показателей зависит от разновидности мелиораций. Применительно к водным мелиорациям можно выделить следующие:

- допустимые пределы регулирования влажности корнеобитаемого слоя почвы;

- допустимые пределы глубины грунтовых вод;

- допустимые направление и величина влагообмена между обитаемым слоем почвы и подстилающими его слоями или грунтовыми водами;

- допустимое содержание токсичных солей в почвенном растворе, состав и количество поглощенных оснований, рН почвенного раствора;

- требуемая динамика запасов гумуса и питательных веществ в почве;

- предельные значения общей минерализации поливной воды, соотношения в ней ионов натрия и кальция, ее рН;

- допустимое количество и качество дренажных вод, сбрасываемых в поверхностные водотоки или водоемы [3].

Водный режим почв является наиболее управляемым инженерным приемом, показателем плодородия почв и в значительной степени определяет продуктивность сельскохозяйственных угодий. Водный режим оказывает влияние на воздушный, тепловой, химический и биологический режимы почвы [4].

Вопросам водного режима почвы посвящено немало работ, и тем не менее острота этой проблемы с каждым годом возрастает в соответствии с запросами сельскохозяйственного производства.

В связи с этим исследования, направленные на разработку методов расчета оптимального водного режима корнеобитаемого слоя почвы при возделывании сельскохозяйственных культур, являются, несомненно, актуальными.

Для правильного и эффективного применения орошения, а также целенаправленного управления водным режимом почв и его регулирования необходимо иметь сведения о потребности различных сельскохозяйственных культур во влаге, взаимосвязи между приходом и расходом воды, формировании влагозапасов и их расходовании [5].

Главным условием повышения эффективности использования оросительной воды является согласование водного режима с другими факторами жизнедеятельности растений, что вытекает из закона равнозначности факторов и незаменимости одного другим [6, 7].

В результате проведенных во ВНИИГиМ [8] лизиметрических и полевых мелкоделяночных опытов с яровой пшеницей, картофелем, люпином и клевером красным установлены нижние границы диапазона оптимальной влажности почвы. В контрольном варианте влажность почвы поддерживалась на уровне 70 % НВ в течение всей вегетации. В опытном варианте растения пшеницы выращивали при переменной влажности почвы: 30 % НВ (всходы - конец кущения), 60 % НВ (трубкование - цветение), 50 % НВ (конец цветения - полная спелость).

Известно получение наибольшей урожайности зерна кукурузы при поддержании предполивной влажности в активном слое почвы на уровне 70-80 % НВ в период от всходов до восковой спелости. После начала восковой спелости снижение влажности до 70-75 % НВ заметного влияния на урожайность зерна не оказывает [6].

Для поддержания влажности почвы в активном слое на оптимальном уровне требуется проведение в сухие годы 4-5 поливов, во влажные -
3-4 поливов; при возделывании кукурузы на зерно - на один полив больше.

Известно, что кукуруза наиболее чувствительна к засухе в течение 15-20 дней перед цветением и 10-15 суток после цветения. В связи с этим она не требует поливов до начала роста и после фазы молочной спелости зерна [11].

Исследованиями Н. А. Ивановой [12] установлено, что оптимальный режим орошения (80 % НВ) в активном слое почвы (0-100 см) люцерны на зеленый корм обеспечивается проведением в зависимости от погодных условий 4-5 вегетационных поливов. Прибавка урожайности зеленой массы по сравнению с вариантом без полива составляет 462,5 ц/га.

Суданская трава обеспечивает наиболее интенсивный рост при поддержании предполивной влажности в активном слое (0-70 см) почвы на уровне 75-80 % НВ и достигает урожайности зеленой массы 800 ц/га и сена 200 ц/га.

Овощные культуры отличаются повышенной требовательностью к увлажнению почвы. Недостаток влаги вызывает у них замедление или прекращение роста вегетативных органов.

Ю. Н. Еремеевым, А. С. Михайлиным [13] установлено, что у огурца наибольшее потребление влаги приходится на период от появления первых бутонов до массового цветения; у томатов - от начала цветения до образования плодов. Свекла, морковь и лук интенсивнее расходуют влагу в середине вегетации, когда растения имеют наибольшую листовую поверхность, капуста - в период завивки и роста кочана.

Исследованиями американских ученых [14] установлено, что недостаток влаги для растений сои в период цветения, начала формирования и налива бобов снижает урожайность зерна на 40 %.

Такой же подход при выращивании сои при орошении и у французских исследователей [15]: поливы проводят в период цветения нормой
20-40 мм, в фазу формирования бобов и семян нормой 20-40 мм и в фазу налива зерна такой же нормой.

Поддержание оптимальной влажности в активном слое почвы корнеплодов с учетом их биологических особенностей - также один из существенных факторов обеспечения высоких и стабильных урожаев. Так, в период прорастания семян сахарной свеклы содержание влаги в почве должно составлять около 31 %. В середине вегетации потребность растений сахарной свеклы в воде достигает максимума. В этот период требуется обеспечить максимальную влажность корнеобитаемой зоны почвы [16].

Анализ вышеизложенного позволяет считать, что водный режим почвы оказывает большое влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур. Планомерно изменяя влажность почвы в зависимости от фазы развития и биологических особенностей сельскохозяйственных культур, можно регулировать метаболические процессы у растений в целях достижения устойчивой продуктивности при более эффективном использовании поливной воды.

Одним из достоинств орошения может служить возможность регулирования водного режима почвы, обеспечивающего повышение продуктивности орошаемого гектара.

Динамика содержания влаги в активном слое почвы является основным критерием управления орошением, а граничными условиями для выбора оптимальных сроков и норм поливов являются максимальные и минимальные значения содержания влаги в почве.

Слой почвы, увлажнение которого регулируют поливами, называют расчетным или активным слоем почвы ().

В качестве расчетного, или активного, слоя почвы принимается не максимальная глубина проникновения корней, а слой почвы, в котором сосредоточена основная масса корневой системы растений.

В таблице 1 представлены значения активного слоя () для основных сельскохозяйственных культур на основании результатов многолетних исследований [17, 18].

Таблица 1 - Активные слои почвы (ha) по обобщенным данным проведенных исследований В метрах

Читайте также: