Управление влагообеспеченностью растений.
Южные регионы Украины и России обладают огромными термическими ресурсами, которые позволяют выращивать урожаи высокого качества, всех сельскохозяйственных культур. Ограничивает эти потенциальные возможности, постоянный дефицит водопотребления во время вегетации растений, так как количество осадков выпадающих здесь за теплое время года, почти в 2 раза меньше испаряемости.
Поэтому богарное земледелие и, особенно овощеводство, несут в себе элементы риска не получения урожая вообще, что и происходит на практике почти ежегодно. Учитывая климатические условия региона, биологические особенности выращиваемых культур, орошение является определяющим и обязательным элементом технологии выращивания урожая с.г. культур в регионе.
Прежде всего, это условие относится к овощным культурам, водопотребление которых чрезвычайно высокое и изменяется в соответствии с биологическими особенностями и развитием растений, их физиологическим состоянием, температурным режимом среды, водно-физических свойств почвы. Дефицит увлажнения, особенно на начальных фазах развития, угнетает развитие растений, снижает их урожайность, качество продукции.
Следующее затем улучшение водного режима, состояние растений, их продуктивность не изменяет. Предупреждение формирования стрессовых ситуаций в развитии растений и достигается применением орошения. Поддерживается необходимая влажность почвы преимущественно с помощью дождевания и капельного способа полива.
Важнейшей составной частью орошаемого земледелия, а равно и орошаемого овощеводства, плодоводства, виноградарства является поливной режим, который предполагает определение очередных сроков и норм полива.
Разработка и четкая реализация поливного режима вызвана тем, что для роста и развития растений стрессовыми являются как недостаток влаги, так и ее избыток. В условиях дефицита влаги в почве, рост и развитие растений угнетаются, снижается до минимума урожайность всех культур.
Избыточное содержание влаги в почве изменяет соотношение между жидкой и газовой составляющими почвы, в результате чего нарушается газообмен, развиваются корневые гнили, угнетается несимбиотическая азотофиксация, интенсифицируются процессы образования аммонийного азота, увеличивая его потери. Что в итоге угнетает рост растений, снижает их урожайность и его товарные качества, увеличивает убыль в процессе длительного хранения.
Потребность растений в воде, в зависимости от фаз развития культур, также не одинакова. При появлении всходов и в конце вегетации водопотребление растений минимально. Максимум водопотребления абсолютного большинства культур, достигается в фазу цветения и формирования урожая, после чего постепенно снижается.
Совокупное расходование воды растениями называется эвапотранспирацией, и включает испарение воды с поверхности почвы и транспирацию, (испарение воды непосредственно растениями). Соотношение между этими расходными статьями постоянно изменяется, в зависимости от развития растений и метеорологических условий среды.
Очередные поливы назначают с учетом начального содержания влаги в корнеобитаемом слое почвы, объемов потерь в процессе эвапотраспирации, нормы выпавших осадков и остаточного содержания влаги в расчетном слое почвы. Из баланса приходно – расходных статей влагооборота почвы следует, что на эвапотранспирацию расходуется только часть общих запасов влаги, остальное ее количество для растений не доступно. Доступный объем почвенной влаги, которая может быть использована растениями, определяется как разница между верхней и нижней границей содержания влаги в почве и зависит от ее водно-физических свойств..
Максимальный объем доступной влаги в почве называется максимальной, полевой, (Номинальной) влагоемкостью (НВ) и представляет собой количество воды, которое удерживается капиллярными силами конкретного участка почвы.. Формируется такой объем воды в почве после обильных осадков или поливов.
Нижний порог содержания влаги в почве, соответствует точке устойчивого завядания растений, вызванного тем, что корневая система уже не может удовлетворить потребности растений в воде. Разница, между верхним и нижним порогами и соответствует режиму оптимального увлажнения почвы во время вегетации растений, изменяясь в пределах 100-85-80%НВ. Эти, чрезвычайно важные характеристики объемов содержания влаги в почве, а также фазовое развитие растений, напряженность метеорологических факторов и составляют основу поливного режима, который включает определение очередных сроков полива и размер поливной нормы.
В практике для назначения очередных сроков полива применяют различные методы: по динамике продуктивных влагозапасов почвы – расчетные, с использованием метеорологических данных – температуры, влажности воздуха, скорости ветра; биологические и визуальные.
Все перечисленные методы имеют как положительные характеристики так и существенные недостатки. В частности, определение запасов влаги термостатно – весовым методом, дает представление о запасах влаги на определенную дату, в какой-то одной конкретной точке, а полученная информация распространяется на значительную площадь, имеющую, очень часто, иные водно-физические свойства. Кроме этого, мониторинг динамики влажности почвы предполагает ежедекадный отбор образцов почвы для определения запасов влаги, что увеличивает затраты труда, энергии, финансовые расходы.
В основу методов назначения очередных сроков полива по метеорологическим показателям, которые широко изучались, в прошлом в Украине и за рубежом, положено определение суммарного водопотребления (эвапотранспирации) растений, которое, как и испаряемость, также зависит от напряженности метеорологических факторов. Суммарное водопотребление (эвапотранспирация) каждой культуры, при оптимальных условиях водообеспечения, меняется по годам и в течение вегетационного периода, в соответствии с изменениями условий внешней среды, скорости роста и развития растений.
Установлено, что соотношение эвапотранспирации и испаряемости, в течение вегетации изменяется в пределах 0,9-1,02. Преобладание испаряемости над водопотреблением, складывается в начальный период вегетации, когда поверхность почвы недостаточно защищена от прямого солнечного облучения. С увеличением растительной массы, суммарное водопотребление приближается к испаряемости и в отельные периоды времени, может превосходить его на 10-15% и больше. В конце вегетации суммарное водопотребление снова начинает отставать от испаряемости.
Наиболее известны и часто применяются в повседневной практике формулы А.М. и С.М. Алпатьевых, Н.Н .Иванова, Г.Т. Селянинова, Д.А. Штойко, И.А. Шарова, В.П. Остапчика и др. Из зарубежных исследователей аналогичного метода, известны формулы Х.Л. Пенмана, Дж. Келлера. Общее представление о методах назначения очередных сроков полива по метеорологическим показателям, дает широко известная эмпирическая формула Н.Н. Иванова
Е=0,0018(25+t°)·(100-а), где
Е- испаряемость, мм за месяц;
t°- среднемесячная температура воздуха, °С;
а- среднемесячная относительная влажность воздуха, %.
Разработан и проверен вариант формулы Н.Н. Иванова определения декадной эвапотранспирации, которая наиболее полно отвечает технологии капельного орошения. В рассчитанные объемы потерь влаги на эвапотранспирацию, вводят поправки, учитывающие биологические особенности орошаемых культур. Уточненные потери влаги на эвапотраспирацию и будут примерно соответствовать проектируемой поливной норме.
При использовании расчетных методов, необходим обязательный учет метеорологических факторов, биологических особенностей выращиваемых культур, мониторинг объемов запасов влаги в почве.
Биологический метод диагностирования очередных сроков полива широко изучался в середине прошлого столетия. Наиболее изученными и проверенными физиологическими показателями, характеризующими состояние водного режима растений, являются сосущая сила (СС) листьев и концентрация клеточного сока (ККС), так как изменение этих показателей, обусловлено преимущественно количеством доступной для растений влаги в почве. Например, концентрация клеточного сока (ККС) листьев томатов, при влажности почвы 60%НВ, составляет 7,5-8,55%. Повышение влажности активного слоя почвы до 80%НВ, снижает ККС до 5,5-5,8%. Концентрация клеточного сока может быть определена непосредственно в поле при помощи полевого рефрактометра.
В нынешней практике орошаемого земледелия, наиболее часто применяется метод назначения очередных сроков полива по визуальным признакам, по изменению окраски листьев, выравниванию верхушек активно растущих побегов, др. Эти признаки действительно свидетельствуют о дефиците водопотребления, но уже как о свершившемся факте, т.е. о том, что растения находятся в состоянии стресса.
Второй, важной составляющей поливного режима, является определение поливной нормы воды, которая будет изменяться в зависимости от фазы развития растений, глубины размещения основной массы корней. Поэтому, например, для высаженной рассады растений, нет необходимости увлажнять почву глубже 10-12см. По мере развития растений, глубину увлажнения почвы увеличивают. В процессе активной вегетации большинства культур, выращиваемых с применением орошения, обеспечивают влажность в пределах 100-85-80%НВ в 0-40см слое почвы.
Рассчитывают поливную норму по формуле:
Нп=100ha(НВ-ВТ), где Нп- поливная норма,м3/га; а – глубина увлажнения, м; НВ –показатель наименьшей влагоёмкости почвы, %; ВТ – предполивная влажность почвы, в%. В случае применения капельного орошения, дополнительно в формулу вводится коэффициент увлажнения почвы, равный 0,20-0,4.
Определение поливного режима и его четкое выполнение, чрезвычайно важное условие высокой эффективности орошаемого земледелия, так как каждый поданный кубический метр воды, предполагает затраты 0,28-0,33КВт·час энергии, непосредственно влияет на состояние растений, фитосанитарную ситуацию, питательный и солевой режимы почвы, объемы потерь элементов питания, урожайность культур, качество полученной продукции.
Шевченко Иван Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор.