321.

Возделывание сахарной свеклы

В 2000 г. сахарную свеклу выращивали около 4,7 тыс. свеклосеющих хозяйств на площади 806 тыс. га в 27 субъектах Российской Федерации. В сфере производства свеклы было занято около 200 тыс. человек. В 2001 г. предполагается засеять свеклой 830 тыс. га.

В основных свеклосеющих районах в структуре посевных площадей сахарная свекла занимает 8 - 12 % пашни, а в ряде районов 14-18 % . Этот показатель называется свеклоуплотнением.

Сахарная свекла в России возделывается в основных трех зонах: достаточного, неустойчивого и недостаточного увлажнения (см. табл.). Эти зоны также имеют разные суммы активных температур, даты перехода положительных температур через +5^оС и продолжительности активных температур, что в конечном итоге определяет урожайность свеклы. Чем выше количество осадков, тем выше и урожайность свеклы, т.е. лимитирующим фактором является запас усвояемой влаги в почве. Поэтому основные агротехнические мероприятия по обработке почвы наряду с полной механизацией процессов и внесением удобрений направлены на сохранение влаги и увеличение её запасов.

Зона достаточного увлажнения (I)

Северо-западные области Центрально-Чернозёмной зоны, северные районы Брянской области и примыкающие районы Курской, Орловской, Тульской, северные районы Липецкой и Пензенской областей, подзоны Северного Кавказа. К этой зоне можно отнести также районы Татарстана, Башкортостана, Мордовии, Чувашии.

Зона неустойчивого увлажнения (II)

Включает значительную часть Центрально-Чернозёмной зоны, которая примыкает с севера к зоне достаточного увлажнения, а с юга ограничивается линией Белгорода, Воронежа, Самары, южные районы Брянской, Курской, Орловской, Тульской, Тамбовской, Пензенской, а также часть районов Краснодарского края (Армавир, Тихорецк) и Адыгея.

Зона недостаточного увлажнения (III)

Юго-восточные районы Центрально-Чернозёмной зоны и Поволжья, часть районов Краснодарского края, Ставропольский край.

Получение высоких и устойчивых урожаев сахарной свеклы и снижение затрат на её производство решается путем внедрения научно-обоснованной системы взаимосвязанных мероприятий, включающей в себя: посев качественными семенами высокопродуктивных районированных гибридов и сортов, правильное размещение свеклы в севообороте, внесение рациональных норм органических и минеральных удобрений, своевременную и высококачественную основную и предпосевную обработку почвы, строгое обеспечение рекомендуемой густоты насаждения растений свеклы при равномерном их размещении, тщательный уход за посевами, своевременную и эффективную защиту посевов от вредителей, болезней и сорняков, многократные рыхления в междурядьях, своевременную и качественную уборку урожая.

Лучшие предшественники свеклы в севообороте - озимые, идущие после многолетних трав одного года пользования и раннего занятого или чистого пара.

В зонах достаточного и неустойчивого увлажнения свеклу целесообразно размещать после озимой пшеницы, высеваемой по многолетним травам на один укос, озимой пшеницы по занятым, удобренным навозом парам (однолетние культуры, особенно бобовые, на зеленый корм и сено).

В зоне недостаточного увлажнения (засушливой) свеклу целесообразно размещать после озимой пшеницы, идущей по черным, удобренным парам. При большой площади посева - после озимой пшеницы, идущей по многолетним травам на один укос и однолетних культур на зеленый корм.

При выращивании сахарной свеклы должны использоваться калиброванные, шлифованные, инкрустированные или дражированные желательно одноростковые семена.

Для высева механическими сеялками используют семена двух фракций: диаметром 3,5-4,5 мм и 4,5-5,5 мм , для высева пневмосеялками используют шлифованные семена размером от 3 до 6 мм .

Чтобы получить оптимальный урожай на каждом гектаре должно быть 75 - 85 тыс. растений при равномерном размещении. Если конечная густота составляет меньше 60 тыс. растений на гектар, это приведет к снижению урожая и ухудшению его качества. Для качественного проведения посева должны подбираться в соответствии с местными и производственными условиями посевной материал, посевная техника и время проведения посева. Очень важным здесь является определение своевременного срока сева. Время посева определяется, в первую очередь, погодными условиями и состоянием почвы. Ранний посев позволяет получать более высокую урожайность свеклы, чем поздний. Сахарная свекла полностью использует ограниченный период вегетации только в том случае, если в самые ранние сроки начинается образование листьев и своевременно заканчивается формирование растений на всей плантации.

Задержка с посевом из-за неблагоприятных условий ведёт к снижению урожайности свеклы.

Очень ранний посев свеклы зависит от свойств и соответствующего состояния почвы. Почва должна быть достаточно высушенной и хорошо обработанной. Ранний посев зависит также от климатических факторов. Не рекомендуется проводить очень ранний посев в местах, которым угрожают ранние заморозки. Оптимальная температура для посева составляет около 8^оС. В целом срок посева свеклы начинается с середины апреля и заканчивается в начале мая.

При посеве стремятся к тому, чтобы максимально использовать имеющуюся жизнеспособность семян. Посев проводят так, чтобы семена равномерно ложились на глубину 2-3 см, где они будут находиться в контакте с почвенной влагой.

Потребность в семенах выражается в посевных единицах. В одной посевной единице содержится 100 тыс. семян (общая масса - около 5 кг). Такого количества семян достаточно для засева одного гектара при ширине междурядий свеклы 45 см и расстоянии между семенами в рядке 22 см. Это значит, что общая длина рядов 1 га свеклы достигает 22 км.

В последнее пятилетие в России средняя густота насаждений свеклы составила 68,4 тыс. растений на 1 га (по регионам 52-85 тыс.) при средней массе корня по состоянию на начало уборки (в среднем 20 сентября) 425 г (по регионам 300-550 г); при этом средняя расчетная биологическая урожайность свеклы составляла 29,1 т/га. При среднегодовой за этот период площади посева свеклы в России 903 тыс. га потенциальный урожай составил бы 26,3 млн. т свеклы. Однако, из-за несовершенства агротехники, потерь свеклы при уборке, транспортировке и полевом хранении, а также при транспортировке свеклы было поставлено на предприятия страны в среднем за год лишь 12,6 млн. т свеклы, т.е. 48 % (по регионам 35-60 %).

Сахарная свекла относится к числу культур, экономно расходующих воду. По затратам влаги на единицу урожая она следует за такими засухоустойчивыми растениями, как просо и кукуруза. Однако масса выращиваемого органического вещества при производстве сахарной свеклы столь значительна, что общая потребность растений во влаге достигает 100 тонн воды и более на тонну корнеплодов и ботвы.

В начале лета листья молодой свеклы не в состоянии уберечь поверхность почвы от лучей солнца, и потери влаги сводят к минимуму рыхлением междурядий, давая возможность набрать силу корневой системе, которая затем энергично включается в работу и добывает воду из глубинных слоев почвы.

И по потреблению питательных веществ сахарная свекла занимает первое место среди других полевых культур. Особенно важны для неё азот - N (диоксид азота NO₂), фосфор - P (окись фосфора - P₂O₅)и калий - K (окись калия K₂O). Причем, на урожайность, на содержание сахара в корнеплодах может неблагоприятно повлиять не только нехватка, но и нарушение соотношений вносимых удобрений. К примеру, излишки азота в таких случаях стимулируют избыточное разрастание ботвы и снижают в конечном счете сахаристость.

В зависимости от типа и состояния почвы примерная доза внесения удобрений на 1 га посева свеклы по основному питательному веществу составляет: азотистых удобрений 80 - 165 кг по азоту, фосфорных удобрений - 50 - 120 кг по фосфору и калийных удобрений - 35 - 95 кг по калию. Формула такого внесения записывается как N_80-165P_50-120K_35-95. Для выращивания одной тонны свеклы требуется примерно 15 кг минеральных удобрений по действующему веществу.

Основным условием эффективности удобрений является практически нейтральная кислотность почвы, которая должна находиться в пределах 5,3-6,5 рН . Для снижения кислотности почв используют известь. Хозяйства, расположенные вокруг сахзаводов, используют для этих целей дефекат, который содержит также азот, фосфор, калий.

Продуктивность сахарной свеклы зависит не только от "работы" корня. Углекислый газ (а его формирующимся корнеплодам требуется до нескольких тонн на каждый гектар посева) добывает лиственный аппарат свеклы. Покрыть потребность в углекислоте дополнительно помогает внесение органических удобрений (навоза, компостов и др.), которые, разлагаясь, обогащают углекислотой приземный слой воздуха.

Сахарная свекла весьма отзывчива к теплу и свету. Максимальной продуктивности она достигает при суммарном накоплении за период вегетации 2600-3600^°С так называемых эффективных температур. Недобор суммы эффективных температур, естественно, снижает потенциальные возможности культуры.

Технология производства свеклы включает следующие элементы: осеннюю подготовку почвы; ранневесеннюю обработку почвы и посев; уход за посевами и уборку.

На рис. 16 показан упрощенный вариант одной из технологий возделывания сахарной свеклы.

Осенью после уборки предшественника (например, озимой пшеницы) производится лущение стерни (поз. 1) - рыхление поверхностного слоя почвы на глубину 4-18 см с частичным её переворачиванием. Это создает условия для прорастания сорняков, уничтожаемых при последующей вспашке. Лущение производится в основном тракторными дисковыми лущильниками, в которых батареями под углом до 35^о расположены диски, своими лезвиями разрезающие почву, рыхлящие её и частично оборачивающие верхний слой.

После лущения стерни в почву вносят минеральные удобрения (поз.2)

Через некоторое время поле подвергается глубокой вспашке (поз.3) на глубину до 30 см. Вспашка - одновременное оборачивание, крошение и перемешивание почвы отвальными лемешными тракторными плугами.

Вспашка поддерживает рыхлость пахотного слоя, уничтожает сорняки, вредителей и возбудителей болезней свеклы.

Осенью же после появления сорняков производятся культивация и боронование поля (поз. 4) - рыхление без оборачивания поверхностного слоя почвы особого вида плугами - культиваторами или дисковыми боронами для предохранения почвы от высыхания, выравнивания поверхности, разрушения почвенной корки, уничтожения сорняков.

В таком виде поле зимует, в некоторых районах в этот период производится снегозадержание.

Ранней весной после схода снега и подсыхания почвы производят её рыхление (поз. 5) прицепным или навесным рыхлителем, оснащенным зубьями. После этого производят выравнивание почвы (поз. 6), а затем внесение в почву гербицидов и предпосевную культивацию (поз. 7). Примерно в середине апреля производится посев (поз. 8) семян сеялками (рис. 19).

Упавший из бункера в борозду клубочек семени прикрывается землей, которая прикатывается, трамбуется колесом-катком, чтобы сохранить влагу.

В течение 8-14 дней поле безжизненно чернеет, будто ничего здесь и не происходит. Покой, однако, обманчив: всё это время клубочек жадно впитывает влагу, набухает (поз. 1, рис. 20).

Затем (поз. 2) посылает вглубь корешок, а вверх, к поверхности почвы - росток с двумя семядолями: эту стадию свекловоды называют "фаза вилочки". Длится она 6-10 дней, во время которых посевы дополнительно рыхлят и снабжают минеральными удобрениями.

Тем временем у основания ростка над почвой образуется почка, из которой выходят настоящие, так называемые розеточные листья (поз. 3). Округлые, а затем сердцевидные, с гладкой или гофрированной поверхностью они методично, каждые полтора-два дня появляются вначале парами, а затем поодиночке, так что к концу сезона у каждого свекловичного растения их образуется 60-100 штук, а подчас и больше. Поверхность одного листа равна примерно 200-400 квадратным сантиметрам, а это значит, что полезная площадь поверхности листьев, ассимилирующая питательные вещества, у каждого растения достигает 7-8 тысяч, а у особо урожайных сортов до 14 тысяч квадратных сантиметров. Это существенно: мощный листовой аппарат способствует повышению сахаристости корнеплода.

На ранних стадиях корневая система свеклы внешне ничем на первый взгляд не отличается от корней других растений. Только специалист, пожалуй, обратит внимание: крохотный росток еще копит силы для будущего стремительного роста, еще пребывает в "фазе вилочки", а корешок его, тонкий, слабенький уже успел уйти в почву сантиметров на 18-20... Не пройдет и двух месяцев, и корень взрослой свеклы достигнет полутора- двухметровой глубины, а у иных наиболее жизнеспособных особей и того больше - 5 и даже 6 метров, охватив боковыми отростками зону до полутора метров диаметром.

Наиболее значительные события происходят, однако, в верхней части корня: здесь формируется корнеплод.

Быстро разрастающиеся ткани образуют так называемый центральный цилиндр корня, снабженный густой сетью сосудов, защищенный корой. По одним сосудам к листьям поднимается вода с растворенными в ней питательными веществами, по другим - от листьев к корневой системе транспортируются продукты фотосинтеза.

Деление клеток, намного превосходящее по интенсивности потребности развивающегося корня, между тем нарастает. В это время может понадобиться прореживание (прополка) (см. поз. 9 рис. 16), т. к. близко расположенные растения (особенно, если применялись многоростковые семена) мешают друг другу.

Одна за другой следуют так называемые линьки корня: под напором мягких тканей трескается и лопается кора верхней части корня, каждый раз заметно прибавляющей в объеме. Затем включаются механизмы роста внешних тканей, окружающих тело корнеплода концентрическими кольцами. Стадию интенсивного роста сменяет период накопления: в недрах корнеплода активизируются биохимические процессы, способствующие концентрации сахара и других органических соединений. В эту пору сахарная свекла, всегда чувствительная к минеральным удобрениям, особенно нуждается в дополнительных подкормках. Разработана специальная система удобрений для снабжения растений на этом и других этапах различными питательными веществами. Количество элементов питания зависит от типа почв, предшествующей сахарной свекле культуры, достатка влаги (поз. 10).

322.

Структура искусственного дождя характеризуется его интенсивностью, размером капель и равномерностью распределения по орошаемой площади. Интенсивность дождя выражается его слоем, выпадающим на орошаемую площадь за единицу времени, и измеряется в мм/мин. В связи с различным характером выпадения искусственного дождя различают интенсивность истинную (в точке за короткий промежуток времени) и среднюю (на всей площади участка за время полива). Интенсивность искусственного дождя не должна превышать скорость впитывания воды данной почвой в конце полива на одной позиции. Несоблюдение этого требования ведет к образованию луж и поверхностного стока, возникновению эрозии, что может вызвать ухудшение водно-физических свойств почвы, нарушить ее структуру. Интенсивность дождя, при которой обеспечивается подача воды в почву заданной поливной нормой без образования на поверхности луж и стока воды, называют допустимой. Значения допустимой интенсивности дождя колеблются в довольно широких пределах (0,1-1 мм/мин). В тех случаях, когда интенсивность дождя, создаваемого имеющимися в хозяйстве дождевальными машинами, превышает допустимую, впитывающую способность почв повышают агротехническими (рыхление перед поливом и после него и др.) и агромелиоративными (устройство микролиманов, лунок, щелей и др.) мероприятиями. На впитывающую способность почвы влияют также размеры капель дождя. Крупные капли разрушают комковатую структуру верхнего почвенного слоя и снижают его впитывающую способность. С уменьшением размеров капель допустимая поливная норма увеличивается. Размеры капель не должны превышать 1-2 мм. Равномерность увлажнения почвы зависит от скорости ветра и типа дождевальных машин. Допустимая скорость ветра для дальнеструйных машин составляет 2-3 м/с, среднеструйных - 4-5, короткоструйных - 5-6 м/с. Чтобы снизить воздействие ветра, с полива по кругу переходят на полив по сектору, расположенному в направлении действия ветра, с очередностью смены позиций в противоположном ветру направлении Это обеспечивает передвижение дождевальных машин по сухой почве. Уменьшают также расстояния между смежными позициями поперек действия ветра, так как сильный ветер вызывает сужение площади полива в направлении, перпендикулярном его действию.

323.

Территория Поволжья имеет расчлененный рельеф, который формировался под воздействием многовековой деятельности реки Волги и ее многочисленных притоков. Наиболее расчленен рельеф на Правобережье, более выровнен — в Левобережье. В Саратовской области более 80% сельскохозяйственных угодий размещены на склонах крутизной более 1°, в правобережной части преобладают склоны 3-9°, в левобережной — 1-3°. Горизонтальное расчленение территории западной части Правобережья составляет 0,5-0,6км/км2, восточной части — 0,5-0,9, а в прибрежной к Волге полосе достигает 2,5 км/км2. Это предопределяет податливость почв водной и ветровой эрозии.

В Самарской области из 3 млн га пашни на склонах 1-3°- расположено 65,6%, 5° -26,3; 5—10° около 3%.

Расчлененность территории гидрографической сетью составляет 0,5-0,96 км/км2. В Волгоградской области также почти половина площади сельскохозяйственных угодий расположена на склонах разной крутизны и экспозиции, подвергается водной и ветровой эрозии. Под оврагами занято более 63 тыс га.

Расчлененность территории Поволжья обусловливает значительные потери почвы от эрозии (до 20-25 т/га) и воды за счет стока (200-500 м3/га), резко снижает урожай, особенно в правобережной части зоны. В ряде районов образуются новые овраги, сильно дренирующие и иссушающие угодья.

Основная часть пахотных земель (90-91%) находится на обыкновенных и южных черноземах, включая солонцеватые их вицы. Черноземы распаханы на 67-70%. Часть пашни находится на лугово-черноземных и луговых почвах, солонцах, пойменных и других почвах. Комплексы черноземов с солонцами распространены на 13-14 пашни.

По гранулометрическому составу преобладают тяжелосуглинистые и глинистые разновидности (около 85%). Примерно 3% пашни закаменено, засоленные почвы занимают около 1%. Реакция почв нейтральная и слабощелочная. Содержание подвижных форм фосфора в среднее и низкое, калия — от среднего до высокого.

Заметной водной эрозии подвержено более 20% площади пашни.

В структуре посевных площадей региона зерновые культуры занимают свыше 70% с преобладанием яровой пшеница и ячменя.

Почвенно-климатические условия региона дают возможность получать средние урожаи зерновых в подзоне обыкновенных черноземов 2,3-2,5 т/га, в подзоне южных черноземов — 1,9-2,1 т/га.

324.

Как описано в главе „Требования к почвенно-климатическим условиям“ для формирования семян подсолнечника требуется много воды, которую растения получают благодаря мощной корневой системе, проникающей глубоко в почву, и хорошо использующей водные ресурсы.

Несмотря на это во многих регионах выращивания подсолнечника орошение очень эффективно, так как вследствие чего повышается не только урожайность, но и содержание масла.

В засушливых степных регионах с глубоким залеганием грунтовых вод рекомендуют проводить осенние влагозарядные поливы площадей под подсолнечник с целью создания запасов влаги глубже метрового слоя почвы. Их проводят осенью, а на юге и зимой, нормой полива 1200…1800 м³ воды на один гектар. Но эти поливы без орошения в течение вегетационного периода не обеспечивают оптимального увлажнения. Поэтому почти во всех регионах возделывания подсолнечника необходимо для наиболее полного использования потенциала продуктивности этой культуры орошение в течение вегетационного периода. Период наибольшей потребности посевов во влаге длится 40 дней. Он начинается в стадии ВВСН 53, когда диаметр цветковых бутонов достигает около 3 см, и кончается в период полного отцветания посевов. Более ранний полив может привести к слишком сильному росту растений и расточительному для данной местности потреблению воды. Такие посевы подсолнечника в последствии могут страдать от недостатка влаги.

Управление орошением проводится с помощью тенсидометров. При выращивании подсолнечника целесообразно поддерживать влажность почвы в период вегетации выше 60% полезной полевой влагоемкости, а в период повышенного потребления влаги или в посевах с высокой ожидаемой урожайностью — выше 80%.

После начала орошения (обычно в стадии ВВСН 53) в зависимости от необходимости следует продолжать его через каждые 8…12 дней. Каждая доза должна составлять около 30 мм. При начале цветения по возможности не следует поливать, так как в этой фазе особенно высока опасность заражения подсолнечника возбудителем белой гнили. После цветения орошение можно продолжать до тех пор пока сохраняется еще 50% зеленых листьев.

Для орошения посевов подсолнечника необходимо использовать оросительные установки, которые обеспечивают тонкое и равномерное распределение воды.

325.

Дождевальное устройство представляет собой конструкцию, создающую искусственный дождь. В зависимости от конструктивных решений перемещения дождевальных устройств и создания необходимого в них напора воды  различают дождевальные агрегаты, машины, установки и насадки (аппараты).

Дождевальные агрегаты характеризуются наличием самоходной опоры и насосного агрегата, смонтированного в комплекте с дождевальным устройством.

Дождевальные машины характеризуются наличием самоходной опоры (или нескольких опор), на которую навешивается дождевальное устройство. Напор для них создается специальными насосными станциями.

Дождевальные установки представляют собой дождевальные устройства, характеризующиеся отсутствием самоходных опор. Вода к дождевальным установкамподается по напорной оросительной сети специальными насосными станциями.

Дождевальное устройство, представляющее на гидранте только насадку или аппарат (одно сопло или основное сопло со вспомогательными соплами), называют дождевальной насадкой или дождевальным аппаратом.

Дождевальные устройства можно классифицировать следующим образом:

- по радиусу разбрызгивания – на короткоструйные (R<10 м), среднеструйные (R = 20…40 м) и дальнеструйные (R > 40 м);

- по создаваемому напору – на низконапорные (до 30 м) и высоконапорные (более 30 м);

- по принципу проведения полива – на стационарно расположенные на одной позиции (с неподвижными дефлекторными насадками или с вращающимися вокруг вертикальной оси струйными насадками) и проводящие полив в движении;

- по типу оросительной сети – на работающие от закрытой и открытой оросительной сети;

- по созданию необходимого напора – за счет специальных насосных станций; напора создаваемого в сети за счет насосов, смонтированных в одном агрегате с дождевальными устройствами или естественного напора в самонапорных трубопроводах;

- по перемещению на поливном участке – на самоходные, перемещаемые по полю вручную (перекатываемые колесные трубопроводы), перемещаемые волоком и перекатываемые на колесах с помощью механической тяги и пр.

Техника орошения при поливе дождеванием должна обеспечивать:

- исключение потерь воды на сброс и глубинную фильтрацию с повышением КПД техники орошения до максимально возможного значения (0,98);

- высокое качество технологического процесса полива за счет равномерного распределения воды по всей орошаемой площади, исключения лужеобразования от стока воды по поверхности, а также нарушения структуры и ухудшения вводно-физических  и физико-механических свойств почвы;

- малоинтенсивное длительное и положительное воздействие на растения, почву и приземный слой воздуха за счет снижения интенсивности водоподачи в соответствии с водопотреблением;

- высокую надежность технологического процесса полива и доведение коэффициента готовности дождевальной техники до 0,98…1, исключение аварийных сбросов воды;

- дозированное внесение вместе с поливной водой минеральных и органических удобрений, микроэлементов и химмелиорантов для восстановления и повышения естественного плодородия почв;

- оперативное управление поливом, оптимизацию и строгое выдерживание сроков и норм полива с учетом складывающихся погодных условий на основе использования современных средств автоматизации и микропроцессорной техники.

326.

Растение регулирует количество пропускаемой через него воды устьичным аппаратом. Если оно получает из почвы достаточное количество влаги, а воздух не слишком сухой, то устьица открываются во всю ширину щели. Но как только начинает уменьшаться поступление воды в растение, щель устьица сужается и испарение воды становится меньшим. При этом сокращается и поступление в листья углекислого газа, что приводит к замедлению процесса синтеза органических веществ, но зато предохраняет растение от засыхания и гибели. Разумеется, что недостаток влаги, снижая интенсивность фотосинтеза, приводит к потере урожая.  Количество воды (в литрах), испаряемой растением на образование единицы (1 кг) сухого вещества, называется транспирационным коэффициентом. Этот показатель зависит не только от видового и сортового ассортимента растений, но и от особенностей условий окружающей среды: плодородия и влажности почвы, температуры и влажности воздуха и других факторов. Чем плодороднее почва и выше агротехника, тем меньше (а следовательно, и более экономно) воды расходует каждое растение на образование единицы сухого вещества. При высокой урожайности на образование каждой тонны сухого вещества затрачивается меньше воды, чем при низкой урожайности. Поэтому широкое внедрение в сельскохозяйственное производство мероприятий, направленных на повышение урожайности, предусматривает и лучшее использование почвенной влаги.  На величину транспирации оказывает влияние и возраст растений: молодые растения (а также более молодые листья) испаряют больше воды, чем старые. Сильно влияют на  транспирацию погодные условия вегетационного периода: в сезоны с оптимальным количеством атмосферных осадков испарение бывает, как правило, меньшим, чем в засушливое время.  Больше всего растения потребляют воды во время образования новых побегов и листьев. Продолжительность этого периода у различных растений неодинакова, она зависит также от длины вегетационного периода, общей листовой поверхности и является одним из показателей, определяющих различную потребность растений в воде. Ниже для наглядности приведены средние показатели транспирационных коэффициентов некоторых сельскохозяйственных растений, возделываемых в условиях умеренного климата Нечерноземной зоны России.

В полевых условиях расходу воды на транспирацию всегда сопутствует потеря ее запасов на испарение почвой. Этот показатель в среднем составляет 20-50% суммарного расхода на почвенное испарение и транспирацию. Оба вида расходования воды находятся в определенной зависимости: чем плотнее растительный покров, тем надежнее он защищает поле от потерь влаги с поверхности почвы через испарение. Поэтому при высоком уровне агротехники, обеспечивающем нормальный стеблестой, затраты воды на испарение почвой значительно ниже, чем на участках с неравномерным стоянием слаборазвитых растений. На пропашных культурах лучший уход за растениями, обеспечивающий поддержание почвы в рыхлом и чистом от сорных растений состоянии, также значительно сокращает эти непроизводительные потери воды. 

В наши дни физиологи растений пользуются термином "водный потенциал"^*, ψ, когда хотят описать тенденцию молекул воды к перемещению из одного места в другое. В литературе могут встретиться и другие, более традиционные термины, о которых будет сказано в разд. 14.1.10.

^* (Следует сказать несколько слов о происхождении термина "водный потенциал". Этот термин взят из термодинамики, где означает свободную энергию воды в данной системе, например в почве или в клетке. Молекулы воды, как и все другие молекулы, всегда передвигаются по градиенту свободной энергии - от более высокого значения к более низкому в соответствии с законами энтропии. Этот процесс и называется диффузией. Водный потенциал системы - это разность между значениями свободной энергии в данной системе и в чистой воде при обычном атмосферном давлении. Биологи обычно выражают эту величину в единицах давления, хотя ее можно выражать и в единицах энергии.

Дальнейшие подробности можно найти в статьях Bradbeer, Thomason, Bradbeer, 1980 (School Science Review, 62, 272-273) н Hutchinson C.S., Sutcliffe J.F. 1983 (J. Biol, Ed., 17, 123-130), написанных в расчете на преподавателей биологии и успешно занимающихся студентов.)

Вода перемещается из участка с более высоким водным потенциалом к участку с более низким водным потенциалом.

Условно принято считать, что при обычном атмосферном давлении водный потенциал чистой воды равен нулю. В этих же условиях все растворы будут иметь более низкий водный потенциал, а следовательно, величина у будет отрицательной. Теперь мы можем определить понятие "осмос" по-иному: это перемещение молекул воды через полупроницаемую мембрану, направленное из области с более высоким водным потенциалом в область с более низким водным потенциалом.

Если приложить давление выше атмосферного, водный потенциал чистой воды или раствора возрастет. Так можно поднять водный потенциал системы и до положительной величины, как, например, в жидкости, находящейся внутри почечных клубочков. При нормальном атмосферном давлении водный потенциал раствора обычно определяют по осмотическому давлению раствора и выражают его в единицах давления:

Ψ _{раствора} = - ОД _{раствора}

Преимущества, связанные с использованием водного потенциала

Водный потенциал можно рассматривать как стремление воды покинуть некую систему. Чем выше (т. е. чем менее отрицателен) будет водный потенциал, тем больше будет это стремление. Если две системы находятся в контакте друг с другом, вода будет переходить из системы с более высоким водным потенциалом в систему с более низким потенциалом.

Таким образом, термин "водный потенциал" позволяет оценить стремление воды к перемещению между любыми двумя системами - не только из одной клетки растения в другую, но, например, и из почвы в корень, из листа в воздух или из почвы в воздух. Можно сказать, что внутри растения вода передвигается по непрерывному градиенту водного потенциала от почвы до воздуха.

Чем круче будет градиент потенциала, тем быстрее пойдет поток воды по градиенту.

По степени увлажнения почвы подразделяются на автоморфные (нормального увлажнения, оглеенные внизу, глубоко оглеенные, контактно-оглеенные), полугидроморфные (временно избыточно увлажняемые, глееватые, глеевые) и гидроморфпые (болотные). При увлажнении грунтовыми водами, богатыми соединениями кальция, выделяются жесткоглееватые и жесткоглеевые почвы. Болота делятся на три типа: низинные, переходные и верховые. По мощности торфа гидроморфные почвы делятся на: торфянисто-глеевые (торф до 30 см), торфяно-глеевые (31—50 см), торфяные маломощные (51—100 см), торфяные среднемощные (101—200 см), глубокие (мощные) торфяники (более 200 см). В условиях осушения с наличием мелиоративной сети выделяются гидроморфные мелиорированные почвы; при отсутствии на территории гослесфонда мелиоративной сети, но при ясно выраженных признаках осушения, связанных с мелиорацией окружающих сельскохозяйственных земель,— пассивно мелиорируемые почвы.

327.

328.

При поливе затоплением вода напускается слоем 5…25 см и более на горизонтальные площадки (чеки), ог­раниченные со всех сторон валиками.Площадь чека за­висит в основном от рельефа участка, водопроницаемос­ти почв, поливной нормы и составляет 0,1…50 га и более.

При длительном затоплении почвы слоем воды струк­тура ее разрушается, уменьшаются скважность и аэра­ция, окислительные процессы прекращаются и т. д. При длительном затоплении питательные вещества вместе с фильтрующимися водами вымываются вглубь и перехо­дят в неусвояемую форму, уровень грунтовых вод подни­мается, что нередко приводит к вторичному засолению почв. Чем больше слой воды и длительнее затопление, тем больше проявляются отрицательные последствия по­лива затоплением. Культурные растения, кроме риса, вначале страдают, а затем вымокают и гибнут от недо­статка воздуха и питания.

Кратковременное затопление (до 2…3 суток) хорошо переносят кукуруза, люцерна, озимая и яровая пшени­ца, ячмень, овес, сорго и другие культуры. При кратко­временном затоплении и высокой агротехнике их возде­лывания получают высокие урожаи.

Преимущества полива затоплением: высокая произ­водительность труда на поливе (поливной ток до 2,5 м3/с), круглосуточный полив, возможность полной механиза­ции всех сельскохозяйственных работ и полная автоматизация поливов.

Условия применения полива затоплением. Полив за­топлением применяют преимущественно для орошения риса; промывки засоленных почв, борьбы с филлоксерой и лиманного орошения, реже для орошения кукурузы, люцерны и зерновых культур.

Для полива риса выбирают малоуклонные участки со слабоводопроницаемыми почвами и близким залега­нием грунтовых вод. В этом случае получаются наимень­шие оросительные нормы для риса при поливе его не­прерывным затоплением. Возможность тщательной планировки почв; открываемая применением лазерных устройств, расширяет условия и делает более перспек­тивным полив затоплением.

Для орошения трав, кукурузы и зерновых полив за­топлением применяют в малонаселенных районах, на безуклонных и малоуклонных участках, со слабо- и средневодопроницаемыми почвами, с глубоким залега­нием пресных грунтовых вод. В этом случае при хорошей планировке, удельном расходе воды в чек 50…100 л/с на 1 га и при сбросе воды из чеков поливные нормы составляют около 1200…1600 м3/га, а на неспланированных крупных чеках при поливе без сброса — 3 000 м3/га и более.

329.

Влияние орошения на почву, растения и урожай сельскохозяй­ственных культур. Поливная вода оказывает глубокое, многосто­роннее воздействие на почву, растения и их урожай.

Под ее влия­нием существенно изменяются агрономические свойства почвы, водно-воздушной, тепловой и питательный режимы, микробиоло­гическая активность почвы, микроклимат над орошаемой террито­рией. Все это обязывает тружеников орошаемого земледелия вы­полнять все работы высококачественно, квалифицированно, на научной основе.

Поливная вода оказывает не только положительное, но и от­рицательное воздействие на почву, растения и их урожай.

Вода оказывает глубокое воздействие на почвообразовательный процесс, вызывая существенные изменения физического состояния почвы, солевого режима, тепловых свойств и воздушного режима, химических и микробиологических процессов, темпа накопления и разложения органического вещества почвы.

Оптимально увлажненная почва приобретает физическую спе­лость. При обработке такая почва лучше рыхлится и крошится, меньше оказывает механическое сопротивление тяговым усилиям.

С оросительной водой вносятся в почву илистые частицы (кол­лоидная фракция), с отложением которых образуются плодород­ные наносы. Вода является хорошим растворителем, а это способ­ствует мобилизации элементов питания и улучшает питательный режим растений.

При поддержании благоприятного водно-воздушного режима путем орошения в почве активно протекают микробиологические процессы: аммонификация и нитрофикация, деятельность клубень­ковых и свободно живущих азотфиксирующих бактерий, в резуль­тате чего значительно улучшается азотное питание растений.

При орошении значительно усиливаются ростовые процессы, разрастается мощная корневая система растений, что способ­ствует обогащению почвы растительными остатками, органическим веществом.

Наряду с положительным влиянием орошения на почву и ее плодородие, неурегулированные поливы (несвоевременность поли­вов, избыток или недостаток поливных норм) вызывают большие отрицательные последствия. Так, под влиянием потоков воды при наземных способах полива и ударов капель при дождевании раз­рушаются структурные агрегаты, образуется корка на поверхнос­ти почвы, ухудшается воздушный и пищевой режимы.

Вода, просачивающаяся в глубь почвы, переносит илистые и коллоидные частицы из верхних слоев в нижние, в результате чего образуется уплотненная прослойка, которая препятствует проникновению воды, воздуха и корней растений в более глубо­кие слои.

Поверхностные поливы на участках с большими склонами при­водят к смыву и размыву, т. е. к развитию так называемой ирри­гационной эрозии почвы.

При неурегулированных поливах повышается уровень грунто­вых вод, что может вызвать заболачивание или засоление почвы и резко снизить урожайность. Вредные для растений соли ороси­тельных и минерализованных грунтовых вод вызывают вторичное засоление корнеобитаемого слоя почвы.

Избыток поливной воды вызывает потери питательных веществ и загрязнение окружающей среды, особенно естественных или ис­кусственных водоемов, куда переносятся с водой, например, ни­траты.

Орошение оказывает существенное влияние на микроклимат местности — изменяется температура, влажность приземного слоя воздуха и верхних слоев почвы. Орошаемая вода, задерживаясь на листьях, стеблях растений, снижает их температуру. Увлажнен­ная почва медленнее нагревается и остывает, т. е. теплоемкость ее возрастает, мощная листовая поверхность травостоя культур­ных растений лучше затеняет почву, которая меньше прогревает­ся, улучшается температурный режим почвы.

Положительное влияние орошения на микроклимат лучше всего проявляется при наличии лесонасаждений: полезащитных лесопо­лос, посадок вдоль постоянных оросительных и сбросных каналов. Над полями, защищенными лесными насаждениями, скорость дви­жения воздуха обычно меньше, а относительная влажность при­земного слоя выше.

330.

Водопотребление растений озимой пшеницы в течение вегетационного периода неравномерно. Так, по наблюдениям Ростовской оросительно-мелиоративной станции, потребление влаги озимой пшеницей по фазам в среднем за пять лет было следующим.

Так, в начальный период роста растений суточное водопотребление небольшое — 17 м³ с 1 га. В фазе кущения, когда происходит накопление вегетативной массы, оно увеличивается. В среднем за период осенней вегетации водопотребление пшеницы составляет примерно 950 м³ с 1 га. При таких условиях растения осенью нормально кустятся и развиваются. Необходимое количество воды для своего развития в осенний период растения должны получить от влагозарядкового полива и осадков.

Если влагозарядковый полив и осенние осадки в сумме составляют более 1000 м³ воды на 1 га, то избыток влаги сохраняется в почве и используется в весенне-летний период, снижая напряженность в поливах.

Если запасы влаги в почве меньше указанной величины. Из-за ее недостатка растения хуже кустятся и мяло образуют вторичных корней, играющих большую роль в снабжении растений влагой и питательными веществами и в формировании зерна. Этим и объясняется большое значение влагозарядкового полиса в получении высокого урожая озимой пшеницы (Турулев и др., 1979).

Влагозарядковые поливы можно проводить до вспашки почвы и после нее, за 7—10 дней до посева.

нормы расхода воды при влагозарядковых поливах 700—1500 м³ на 1 га, в зависимости от почвенных и климатических условий.

По многолетним данным Волжского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации (Костин. 1972) наиболее эффективный режим орошения зерновых в Поволжье — влагозарядка в сочетании с вегетационными поливами при влажности почвы (в метровом слое) 70—75% полевой влагоемкости. Для получения урожая озимой пшеницы 50—60 ц с 1 га необходимо на темно-каштановых почвах в среднезасушливый год проводить влагозарядку с нормой орошения 1000— 1400 м³ воды на 1 га и 2—3 вегетационных полива с общей нормой 2800—3200 м³ воды на 1 га. На каштановых и светло-каштановых почвах в комплексе с солонцами и засоленными почвами влагозарядку следует проводить с нормой 1200—1600 м³ воды на 1 га и 2—3 вегетационных полива с общей нормой 3000—3500 м³ воды на 1 га.

В сильно засушливые годы проводят на 1—2 полива больше. Такой режим применяется в опытно-производственном хозяйстве Волжского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации в совхозе «Энгельсский» (Саратовская область) и других хозяйствах Поволжья. В первом хозяйстве урожайность пшеницы Мироновская 808 в среднем за шесть лет без орошения составила 20 ц с 1 га при влагозарядке с нормой 1380 м³ воды на 1 га — 38,6 и при влагозарядке 4 (с той же нормой) и трех вегетационных поливах с оросительной нормой 3300 м³ воды на 1 га — 54,5 ц с 1 га. Более высокий урожай пшеницы получен в хозяйствах института в 1970 г. Без орошения сорт Мироновская 808 дал 37,2 ц зерна с 1 га, при влагозарядке с нормой