Световой, водный, пищевой режимы капусты

Свет - один из абиотических компонентов среды. В науке свету приписано две роли - фотопериодизм и фотосинтез. Фотопериодизм - потребность растения в определенном соотношении светлого и темного периода суток. По этим признакам растения делятся на короткодневные, длиннодневные и нейтральные.

В опытах по фотопериодизму⁷интеграл света подменен длиной дня; калории подменены часами. Количество энергии ФАР от экватора к полюсам изменяется: 0° (экватор) - 10 млрд ккал/га; 60° - 3,5; 70° - 2 млрд ккал/га.

Фотосинтетически активная радиация (ФАР) - видимая часть спектра излучения с длиной волны 350-750 нм обеспечивает фотосинтез. Процентное соотношение между УФ, ФАР, ИК составляет 2,0; 44; 54%. Суммарная радиация определяется на актинометрических станциях по формуле: Q = 0,435 + 0,57D, где S - прямой, a D - рассеянный свет.

Овощные культуры делятся на три группы. Светолюбивые, они же теплолюбивые, однолетние плодовые (огурцы, томат). На слабом свете плохо растут вегетативные органы, не цветут, не плодоносят, снижают урожайность на 50%. Теневыносливые (холодостойкие) - двухлетние (корнеплоды, лук, капуста). Хорошо растут на интенсивном свете, но переносят и затенение. Наиболее теневыносливые - многолетние, холодостойкие второго года жизни. В онтогенезе в первый период жизни (всходы, семядоли, рассада) на растение должно падать больше коротких и меньше длинных волн, чтобы предотвратить вытягивание растений и усилить углеводный обмен. В период вегетативного роста требуется равномерное распределение ФАР. В третий период - образования продуктивных органов у двухлетних растений требуется меньше интенсивного света с преобладанием длинноволновой части спектра. В открытом грунте освещенность регулируется сроками посева, площадями питания, удалением сорняков, ряды с юга на север. У однолетних овощных культур в период цветения и плодоношения необходима повышенная освещенность в защищенном грунте - 10-20 тыс. люкс; избыточная - 40 тыс. люкс.

В теплицах для улучшения освещения увеличивают угол наклона кровли, для остекления применяют широкие пластины стекла (при проектировании), внутренние конструкции красят белилами, увеличивают концентрацию С02. Применяют досвечивание лампами накаливания 500 Вт/м2, но их свет плохой - мало коротких, много длинных лучей; лампами дневного света ДС и БС (380- 420 Вт/м2) - 9-10 тыс. люкс/м2 и люминесцентными дуговыми ртутными ДРЛФ-400 и ДРИ-2000 - свет облучения близок к солнечному. Наиболее совершенны световые зеркальные натриевые световые лампы высокого давления мощностью 600 Вт/м2.

По мнению А. А. Ничипоровича⁸, высокопроизводительные фотосинтезирующие системы у большинства высших растений имеют площадь листьев равную 40-50 тыс. м2/га. Свет - не лимитирующий и нерегулируемый фактор внешней среды. Задача агрономов - сформировать ценоз картофеля и овощных культур, обеспечивающий коэффициент полезного действия ФАР на уровне 4-5%. Под ценозом следует понимать оптимальную площадь листьев. Исследованиями Н. Ф. Коняева⁹и В. П. Кокшарова¹⁰установлено, что для картофеля ранних сортов она равна 35-40 тыс. м2/га, для капусты - 40-50, моркови и свёклы 30-40 тыс. м2/га. При этом хозяйственная продуктивность листьев в тоннах товарной продукции на 1 тыс. м2 листьев равна в среднем для капусты 1,6 т, моркови, свёклы - 1,3 и картофеля -1,1т.

Таблица 6

Культура		Урожайность т/га	Площадь листьев тыс.м²/га		Хозяйственная продуктивность листьев т/тыс.м²/га
Капуста ранняя	50			40	1,2
Капуста среднеспелая	100			50	2,0

Таким образом, расчёт возможного биологического урожая овощных культур и картофеля по хозяйственной продуктивности листьев - наиболее простой способ. Основным методом определения площади листьев капусты, свёклы и картофеля является метод "высечек" или по усреднённым формулам Н.Ф. Коняева (1970). Однако все эти методы очень трудоёмки. На современном этапе развития овощеводства они должны быть заменены японскими высокопроизводительными измерителями листовой поверхности типа ААМ - 7.

По среднемноголетним данным, интеграл ФАР в Екатеринбурге составляет в июне-августе 760 МДж/м2, в июне-сентябре - 960 МДж/м2 или соответственно 181 тыс. ккал/м2 и 229 тыс. ккал/м2. При программировании урожайности имеет значение ФАР, которая усваивается листьями.

При расчёте биологического урожая овощных культур необходимо брать суммарную ФАР за период июнь-сентябрь - 229 тыс. ккал/м2 и соотношение между основной и побочной частью растения по капусте - 1 : 0,5; моркови - 1 : 0,4; свёкле - 1 : 0,7. Калорийность 1 кг сухой биомассы урожая можно брать усреднённую для всех культур, равную 4000 ккал, или уточнённую: для капусты, картофеля - 4000, моркови - 4100, свёклы - 4300 ккал. В знаменателе формулы цифра 10 - коэффициент для перевода центнеров в тонны. Коэффициенты перевода данных на один гектар 10⁴, как равные в числителе и знаменателе, можно из формулы М. К. Каюмова¹¹исключить

Элементарный расчёт возможного биологического урожая капусты по формуле:

У _{биол = = 4,5 т/га­}

Показывает, что при КПД используется ФАР, равным 1%, можно получить урожайность сухой фитомассы 5,7 т/га. При соотношении основной и побочной части растения 1:0,5 на долю кочана приходится 3,8 т/га сухой фитомассы.

При среднем содержании сухого вещества в белокочанной капусте (10%) может быть выращено 38 т/га. При КПД используемого ФАР равным 2% - 11, 5 т/га, 3% - 17,2 т/га.

Урожайность зависит также от полива.Вода - источник водорода для фотосинтетического восстановления С02, незаменимая внутриклеточная среда, метаболит во многих жизненных процессах. Без воды овощи существовать не могут. Вода обеспечивает нормальный ход всех физиологических процессов. Содержание воды в растениях достигает 80-90% и более. С водой в растения поступают питательные вещества, транспирация воды спасает растения от перегрева; строит тело растения, входя в состав белков, углеводов, жиров; поддерживает тургор, придаёт вертикальное положение растению и прочность тканям. Открытие и закрытие устьиц регулирует фотосинтез. От недостатка воды наступает увядание, что приводит к прекращению растяжения клеток и прекращению роста овощей, необратимому их старению. Вследствие недостатка влаги образуются мелкие листья, мелкие продуктивные органы. Суточный прирост листьев на сухой почве 40-80 см2, на влажной 400-500 см2. При недостатке влаги усиливается дыхание, овощи грубеют, становятся горькими. При повторном орошении овощи растрескиваются, урожай снижается. Засуха ускоряет отмирание листьев. После временной засухи растения пребывают в состоянии засушливого стресса и только через неделювозобновляется рост. Таким путём создаются простои - "окна" в формировании урожая.

В зависимости от морфологии листьев и мощности корней овощные растения по требовательности к воде делятся на четыре группы:

• Первая группа - хорошо добывают воду из почвы, но неэкономно её расходуют (картофель, свёкла). Средние размеры корней на одно растение у картофеля следующие: сухая масса корня - 16 г, число корней всех 3-4 порядков 33 тыс. шт., длина - 734 м, объём - 150 см3. У свёклы три порядка ветвления. Глубина проникновения в почву до 3 м, объём - 80-85 см3.

• Вторая группа - хорошо добывают воду из почвы и экономно её расходуют (томат, морковь, петрушка, бахчевые). По объёму почвы, занимаемой корнями, просматривается большая разница: у моркови пять порядков ветвления корней, число корней 116 тыс. шт., сухая масса 20 г, глубина проникновения до 2 м.

• Третья группа - плохо добывают воду и неэкономно её расходуют (капуста, огурец, зеленные). Корни капусты ветвятся до 4-5 порядков. Число корней раннеспелых сортов - 85,9 тыс. шт. на растение, среднеспелых - 255, среднепоздних - 927 тыс. шт. Сухая масса соответственного, 95, 132 г; длина 1490, 3354, 9185 м (по данным Н.Ф. Коняева).

• Четвёртая группа - плохо добывают воду и экономно её расходуют (лук, чеснок). У этих культур три порядка ветвления корней. Число корней на растение (1,0-4,6 тыс. шт.), сухая масса от 2 до 26 г, длина 240 м, объём - 30 см3.

Почва состоит из трёх фаз: твёрдой, жидкой и газообразной. В почве должно быть 10-11% кислорода и не более 1% углекислого газа. Влагоёмкость почвы - величина, количественно характеризующая её водоудерживающую способность. В научной литературе известны множество терминов, характеризующих влагоёмкость почвы: общая (по Н. А. Качинскому), наименьшая (по А. А. Роде), предельная полевая (по А. П. Розову) и полевая (по С. И. Долгову). Разноимённость этой важной гидрологической константы вносит много путаницы. Неудачен термин "наименьшая влагоёмкость", так как он противоречит факту максимального содержания влаги в почве.

Полная влагоёмкость (водовместимость) - максимальное количество воды, соответствующее полному заполнению всех пор почвы водой. При этом 5-10% объёма почвы занимает защемлённый воздух. Полевая влагоёмкость - количество воды, оставшееся в почве после стекания гравитационной, избыточной (неудерживаемой почвой) влаги.

В условиях производства для оценки водоудерживающей способности почвы или расчёта полной влагоёмкости можно использовать ранее полученные, известные данные плотности почвы: плотность твёрдой фазы (удельная масса, г/см3) и плотность скелета почвы (объёмная масса, г/см3). Под плотностью твёрдой фазы понимают отношение массы твёрдой части почвы к единице объёма. Чем богаче почва гумусом или органическим веществом, тем меньше её удельная масса. Для безгумусных или малогумусных горизонтов она колеблется от 2,65 до 2,70 г/см3, для перегнойных от 1,4 до 1,8 г/см3. Под плотностью скелета почвы или объёмной массы (г/см3) понимают массу одного см3 абсолютно сухой почвы в её естествен- ном не нарушенном сложении. Величина объёмной массы почвы зависит от минерального состава, содержания органического вещества, плотности сложения. В минеральных горизонтах она достигает 1,4-1,6 г/см3, в перегнойных 0,8-1,2; в торфяных почвах - 0,25-0,40 г/см3.

Абсолютную (полевую) влажность почвы выражают в процентах от полной влагоёмкости или в процентах на абсолютно-сухой вес почвы. Запас продуктивной влаги в почве рассчитывают по формуле и выражают в мм или тоннах на 1 га. 1 мм воды равен 10 т.

Удельная и объемная масса почвы, г/см³

Таблица 7

Почва	Объемная масса	Удельная масса
Чернозем	1,18	2,55

Полная общая влагоемкость определяется по формуле:

ПВ = * 100 , где

d – удельная масса, г/см3 (плотность твёрдой фазы)

р – объемная масса, г/см3 (плотность скелета почвы),

чем меньше объемная масса, тем выше полная влагоемкость и водоудерживающая способность почвы.

ПВ_{черноземной почвы} = * 100 =* 100 = 50%

Из этого можно сделать вывод, что для выращивания капусты белокочанной подходит чернозем оподзоленная почва, с содержанием гумуса в ней – 50%.

Агрономический контроль за балансом влаги осуществляется по показателям абсолютной влажности почвы, которые определяются прибором Днестр-1 или весовым методом по формуле: