21. Урожайность культур на почвах разной степени смытости, % к урожайности на несмытой почве (по а.Н, Каштанову, м.Н. Заславскому)

Культура	Степень смытости почвы
	слабая	средняя	сильная
Озимая пшеница	85-90	50-60	30-35
Озимая рожь	85-90	55-65	35-40
Яровая пшеница	70-80	40-50	15-20
Ячмень	80-85	45-55	30-40
Овес	80-85	55-60	35-45
Кукуруза (зерно)	80-85	60-70	15-25
Горох, вика	85-95	60-70	50-60
Сахарная свекла, картофель	80-90	30-40	10-15
Подсолнечник	70-80	40-50	20-30
Вико - овсяная смесь	85-90	55-60	30-40
Суданская трава	80-90	85-90	60-75
Многолетние травы	90-95

Оптимальная плотность черноземных почв для зерновых колосовых колеблется от 1,05 до 1,30 г/см³, для картофеля - 0,90-1,05, сахарной свеклы 1,00-1,26, кукурузы - 1,05-1,30, для других пропашных культур - в пределах 1,00-1,20 г/см³. Люцерна, люпин, донник могут нормально развиваться и при большей плотности почвы (1,30-1,40 г/см³). Уплотнение почвы до 1,4-1,6 г/см³ по следу колес трактора, уменьшает водо- и воздухопроницаемость, увеличивает сопротивляемость и затрудняет рост и проникновение корней. В связи с этим нельзя использовать колесные трактора для весенне-полевых работ, особенно на переувлажненной глинистой почве. По данным НИИСХ ЦЧП им. В, В. Докучаева уплотнение почвы колесами трактора МТЗ уменьшаю урожайность ячменя на 10,2 ц/га (27,7 %), гороха - на 3,7 ц/га (20,7 %).

По отношению к влаге среди полевых культур выделяют засухоустойчивые (экономно расходующие влагу и имеющие транспирационный коэффициент 250-300 - сорго, просо, кукуруза, нут, чина, люцерна, сахарная свекла, подсолнечник, житняк, катран, вайда и др.) и влаголюбивые (типичные хлеба, картофель, рапс, гречиха, кормовые бобы, вика, сераделла и др.), транспирационный коэффициент которых составляет 450-500 и более. Оптимальная влажность корнеобитаемого слоя почвы для относительно влаголюбивых культур находятся в пределах 70-80 %₅ а для более засухоустойчивых - 60-70 % НВ.

Засухоустойчивые культуры, как правило, полнее используют почвенную влагу. Так, коэффициент завядания (отношение влажности завядания к максимальной гигроскопичности почвы) у более засухоустойчивых культур (сорго, суданская трава, донник, люцерна, житняк) составляет 1,2-1,4, тогда как у относительно влаголюбивых (пшеница, овес, гречиха, соя, картофель и др.) -1,6-1,8.

В ЦЧР лучше обеспечены влагой бывают ранения на северных склонах и в низинах, хуже - в верхней части южных склонов.

Отсутствие доступной влаги в почве вызывает захват растений (увядание, а затем усыхание листьев), который усугубляется жаркой погодой и сильнее проявляется на влаголюбивых культурах, особенно на южных склонах.

Влагообеспеченность и продуктивность растений зависят как от количества осадков, так и от глубины залегания грунтовых вод. При довольно высоком залегании (не ниже критического уровня) они, поднимаясь по капиллярам в корнеобитаемый слой, улучшают рост и урожайность культур, особенно в засушливые годы. Однако очень высокое залегание их переувлажняет почву и сильно угнетает растения, а чрезмерно большая их глубина не может влиять на растения.

Оптимальная глубина залегания грунтовых вод для большинства зерновых культур и других полевых культур в пределах 80-120 см (для гороха, костреца безостого - 70-80 см.).

К грунтовому переувлажнению наиболее устойчивы канареечник тpo-стниковидный и тимофеевка луговая (более 40 дней), пырей мелкоцветковый (31-35), костер безостый (24-28), житняк гребенчатый (10-17), люцерна (10-14), донник белый (9-12 дней).

Переувлажнение почвы ухудшает ее аэрацию и питательный режим, вследствие торможения аэробиозиса и окислительных процессов, выщелачивания подвижных элементов питания, накопления в почве токсичных продуктов анаэробиозиса. Длительное затопление растений или переувлажнение корне-обитаемого слоя почвы ведет к гибели или изреживанию посевов, к отмиранию большей части корней, и к резкому снижению урожайности.

По устойчивости к длительности затопления талыми водами растения подразделяют на 4 группы:

1-я группа - долгопоемные - растения выдерживает и хорошо развиваются на пойменных лугах при затоплении половодьем до 30-40 дней и более; канареечник тростниковидный, бекмания обыкновенная, лисохвосты луговой и вздутый, кострец безостый, пырей ползучий пойменный, чина луговая, вика, мышиный горошек, Это растения пойменных лугов, они хорошо устойчивы против вымокания.

2-я группа - среднепоемные растения высокоурожайны при затоплении до 25-30 дней; тимофеевка луговая, клевер белый, клевер розовый, лядвинец рогатый, люцерна желтая и желтогибридная поемная (удовлетворительно устойчивы против вымокания).

3-я группа - краткопоемные растения - выдерживают затопление до 15 - 20 дней, при более длительном пребывании подводой вымокают, изреживая травостой: пырей бескорневищный, овсянницы луговая, красная, восточная, мятлик луговой и др.

4-я группа - растения, выдерживающие затопление всего лишь от 3-5 дней (эспарцет), до 10-12 дней (клевер луговой двухукосный, люцерна сине-гибридная, ежа сборная, житняк гребневидный) и поэтому непригодные дня возделывания на заливных поймах.

Кратковременное затопление талой водой (10-15 до 20 дней) может выдержать также озимая пшеница, и рожь. Длительность выживания растений в условиях затопления при анаэробном дыхании тем меньше, чем выше температура воды. При летней повышенной температуре многолетние травы выдерживают затопление не более 20-26 часов, зерновые культуры - 5-12 ч, овощные -5-7 ч.

По отношению к теплу менее требовательны холодостойкие культуры. Минимальная температура прорастания их семян и появления всходов 1-2 и 2-4 °С (конопля, рыжик, горчица, клевер, люцерна, рожь, пшеница, ячмень, вика, горох, чечевица, чина и др.). Всходы их устойчивы к холодам и заморозкам (до -8 °С). Они имеют многолетние, однолетние, яровые, озимые и зимующие формы.

Семена среднетребователъных к теплу культур (подсолнечник, свекла, картофель, люпин, кормовые бобы, нут и др.) начинают прорастать при 5-6 °С, всходы их появляются при 8-9 °С. Они менее устойчивы к заморозкам (до -5-.7 °С), озимых форм не имеют. Яровые мало- и среднетребовательные к теплу культуры высевают обычно в ранние и средние сроки.

Более требовательны к теплу теплолюбивые культуры. Семена их прорастают при +8-10 °С (кукуруза, просо, соя, суданская трава); +10-14 °С (фасоль, сорго, арбуз, тыква, арахис и др.), а всходы появляются при прогревании почвы до +10-12-15 °С. Все они типичные яровые однолетники, большинство из них гибнут даже от небольших (1-2°С, соя - при -3 - 4 °С) заморозков. Их высевают в поздние сроки на теплых, хорошо прогреваемых почвах южной экспозиции.

К весенним заморозкам наиболее устойчивы (выдерживают – 8, -10°С): всходы яровой пшеницы (особенно мягкой), ячменя, овса, гороха, чины; устойчивы также (до -6_э-8 °С) вика, бобы, подсолнечник, сафлор, горчица свекла; среднеустойчивы (-3,-4 °С) - соя; малоустойчивы (-2 , 3°С) кукуруза, просо, сорго, суданская трава; неустойчивы (-0,5,-1 °С) - гречиха, арбуз, тыква и др. В фазу цветения устойчивость культур к заморозкам пропадает, и даже малотребовательные к теплу растения могут погибнуть при заморозках -2, -3 °С. Осенняя устойчивость к заморозкам созревающих растений уменьшается вдвое. Опасность повреждения растений заморозками увеличивается в низинах, там, куда стекается и где застаивается холодный воздух.

Морозостойкость и зимостойкость многолетних и озимых растений зависит от вида (сорта) культуры и формируется в процессе закаливания растений в предзимний период в течение 20-25 дней. Более морозостойкими формируются растения, когда первая фаза закалки проходит в условиях теплых солнечных дней (+10,+15 °С) и холодных (от 0° до -5°С) ночей. Это в большей мере присуще южным, и в меньшей северным склонам.

Зимостойкость и весностойкость многолетних и озимых растений зависят не только от силы морозов, но и от толщины снежного покрова и продолжительности его залегания. Для защиты зимующих растений от сильных морозов в ЦЧР достаточен устойчивый в течение зимы слой снега, средняя толщина которого около 10 см. На северных и северо-восточных склонах снежный покров сохраняется зимой лучше, бывает больше и залегает дольше, чем на южных и юго-западных. Это по-разному сказывается на перезимовке растений, На северных склонах растения меньше вымерзают, но в отдельные годы могут больше страдать от выпревания. Ледяная корка, повреждающая озимые культуры и многолетние травы, более мощной бывает на равнинных полях и слабых (особенно южных) склонах. С более крутых склонов оттепельная вода стекает, не образуя ледяной корки.

Летом в знойные дни многие растения страдают от жары. Жаростойкость зависит от вида (сорта) растений, степени их взаимозатенения в посеве и влагообеспеченности, продолжительности воздействия жары и направления склона Нежаростойкие виды (гречиха, овес, кормовые бобы, люпин синий, картофель и др.) повреждаются уже при температуре 30-35 °С Жаростойкие культуры (сорго, просо, ячмень, нут; чина и др.) выдерживают продолжительную жару около 40-45 °С (а кратковременно -даже 50 °С). При сильной жаре наступает запал растений вследствие паралича устьиц, которые теряют способность закрываться. Транспирация возрастает так быстро, что корни не успевают подавать листьям влагу (даже, если почва влажная), и она начинает отсасываться от соцветий. Жара обычно сопровождается атмосферной и почвенной засухой, вызывающей захват растений.

Последствия экстремального состояния растений в связи с захватом и запалом зависят от фазы роста, интенсивности, длительности действия вредоносных факторов и др. Например, у злаков захват и запал в фазе всходов могут вызвать изреживание и полную гибель посевов; в кущение - тормозят образование узловых корней; в трубкование - обусловливает низкостебельность и мелкоколосость растении; в цветение - вызывают череззерницу и даже пусто-колосость; в начале образования и налива - очень сильную щуплость зерен и патологическое ускорение (на 2-3 недели и более) созревания растений. При этом сильно уменьшается урожай зерна и в 2-3 раза увеличивается отношение массы соломы к зерну, достигающее у пшеницы, например 4:1 и даже 6:1. Запал и захват сильнее проявляются в степной зоне ЦЧР на неустойчивых к жаре и засухе культурах, меньше - на засухо- и жаростойких растениях, на южных склонах - сильнее, чем на северных. Поэтому на склонах южного направления, особенно в степной зоне нужно выращивать набор теплолюбивых, жаростойких и засухоустойчивых культур. На холодных (северных) склонах целесообразно выращивать неустойчивые к жаре и засухе растения.

Взаимозатенение растений и отенение ими почвы в междурядьях (особенно в широкорядных посевах) значительно уменьшает перегрев растений и почвы в знойные часы, уменьшая негативное влияние жары. В связи с этим бывает целесообразно использовать не очень широкие междурядья, чтобы надземная масса растений быстрее бы закрыла почву междурядий, Это важно, например, для картофеля, который требует для клубнеобразования температуру почвы не более 15-19°С (а под лучами солнца черноземная почва нагревается в верхних слоях до 40 °С и больше, особенно на южных склонах).

При направлении рядков посева с юга на север растения в рядках лучше отеняют и защищают друг друга от жары в полуденный зной и лучше бывают освещены солнцем в утренние и вечерние часы, когда интенсивность фотосинтеза бывает наибольшей.

По реакции на длительность освещения различают растения короткого дня, длинного дня и нейтральные к длине дня.

Короткодневные растения (просо, кукуруза, суданская трава, тыква, арбуз, соя, фасоль, табак, ячмень и др.) произошли в тропиках, в условиях короткого дня, Продолжительность вегетационного периода короткодневных растений сокращается по мере уменьшения длины дня с 15-14 до 12 часов и меньше при продвижении к югу и увеличивается в северных районах в условиях длинного дня (14-16 ч и более).

Длиннодневные растения (пшеница, рожь, ячмень, овес, рапс, сурепица, редька масличная, горчица, мак, горох, чечевица, вика, картофель, свекла и др.) цветут и плодоносят при продолжительности дня не менее 12 ч. По мере увеличения продолжительности освещения до 14-16 ч. и более в северных широтах вегетационный период их уменьшается.

Нейтральные к длине дня растения (фасоль обыкновенная, нут, гречиха, кормовые бобы, сафлор) зацветают при любой длине дня, не изменяя длительности вегетации.

На продолжительность периода вегетации любой культуры в пределах одного сорта влияет не только длина дня, но и обеспеченность растений теплом, влагой, густота посевов и др. Как правило, на поверхность почвы южных склонов лучи солнца падают под большим углом, при этом световая напряженность увеличивается, почва и приземный воздух нагреваются сиьнее, влага испаряется быстрее. Все это ускоряет развитие и созревание (на 5-7 до 10 дней и более) как короткодневных, так и длиннодневных растений.

Большинство полевых культур светолюбивы (гелиофиты). Имеются и теневыносливые растения (клевер, фасоль, кормовые бобы, овес, ежа сборная и др.) не уменьшающие интенсивность фотосинтеза при снижении световой напряженности до 50% полного дневного освещения. Обычно же затенение растений уменьшает продуктивность фотосинтеза и урожайность полевых культур.

Сельхозкультуры значительно различаются по поглощению СО₂ и высвобождению кислорода (рис 10).

Рис. 10. Выделение кислорода разными сельхозкультурами, в % к сахарной свекле

Сахарная свекла более других сельскохозяйственных культур поглощает СО₂ и высвобождает кислород, что дает положительный экологический эффект.

Выделенный одним гектаром сахарной свеклы кислород достаточен для дыхания 62 человек в течение одного года. С начала июля по 20 августа с одного гектара высвобождается ежедневно более чем 150 000л кислорода, свыше половины которого вырабатывается после 1 августа. Представляют интерес и такие данные. Высокое поглощение СО₂ противодействует развивающемуся тепличному эффекту. По своему положительному воздействию на воздух и климат поле сахарной свеклы превосходит лес на идентичной площади (табл. 21).

^{22. Сравнение выделения О2 и поглощения СО2 лесом и сахарной свеклой} 1)

Культура	Урожай	Продуцированное сухое вещество, ц/га	Выделение О2, л		Поглощение СО2, л
			валовое	чистое	валовое	чистое
1 га леса	5м3 древесины + листья + корни	50	3829	-	7340	-
1 га сахарной свеклы	550 ц + ботва	200	15315	12865	29370	24670
Дифференциация в пользу сахарной свеклы		+150		+9036		+17330

¹⁾ Д. Шпаар, А. Постников и др. Выращивание сахарной свеклы, М., 1998.

Биологические требования растений необходимо учитывать при формировании агроландшафтов и систем земледелия на их основе.

Приложение 8