2018-02-13
671
Улучшение физических и физико-технологических свойств, разработка мероприятий по их направленному регулированию — необходимое условие для решения проблемы повышения плодородия почв. Оптимальные показатели объемной массы основных типов почв Степи Украины для большинства возделываемых сельскохозяйственных культур находятся в следующих пределах: 1,10-1,30 г/см" для легкосуглинистых и 1,20-1,45 г/см3 — для супесчаных почв.
Следует отметить, что нижние пределы оптимальной объемной массы почвы необходимы для пропашных культур, особенно корнеплодов. Верхние пределы оптимальной объемной массы почвы приемлемы для менее требовательных к этому зерновых и других культур. При увеличении объемной массы на 0,01 г/см3 пределы верхней границы оптимального интервала урожайность зерновых культур снижается на 1 ц/га, а картофеля — на 1,5-2 ц/га. Необходимо помнить, что оптимальные показатели водопроницаемости (по установившейся скорости фильтрации) находятся в пределах 0,7-1,5 мм/мин. Такая водопроницаемость почвы вполне достаточна для впитывания естественных осадков и подаваемой на поля воды при разных способах полива.
При этом максимальная продуктивность возделываемых культур в контролируемых условиях при оптимальной объемной массе почвы отмечается при влажности, близкой к наименьшей влагоемкости (НВ). Верхний предел указанного диапазона увлажнения считается оптимальным для почв супесчаного механического состава.
Известно, что воздухоемкость, определяющая аэрацию почвы, концентрацию газов в ней, обычно характеризуется объемом, занятым воздухом при влажности,
равной НВ. Оптимальным в большинстве случаев является объем воздуха в пределах 20-30% от объема почвы. Оптимальная теплообеспеченность, выраженная суммой активных температур в слое почвы 0-20 см, будет определяться требованием возделываемых культур — от 1100-1600 °С для теплолюбивых культур. Непосредственное влияние на рост и развитие растений, особенно их корневой системы, оказывает твердость почвы. При этом наиболее чувствительны растения к твердости почвы в начальный период развития. Твердость почвы не должна превышать 7-8 кг/см. Наилучшее крошение почвы отмечается при твердости почвы в пределах 3-9 кг/см2. Следует отметить, что в Степи Украины оптимизация физических свойств почвы, улучшение её структурного состояния и снижение равновесной объемной массы могут быть достигнуты за счет внесения органических удобрений, корневых и пожнивных остатков.
Необходимо помнить, что органические удобрения более существенно улучшают физические свойства почв среднего и тяжелого гранулометрического состава, чем легких. С интенсификацией растениеводства в Украине возникла новая проблема — уплотнение почв ходовыми системами сельскохозяйственной техники. При переуплотнении на неорошаемых землях возможна потеря способности почв саморегулировать водно-воздушный режим. Под влиянием тяжелой сельскохозяйственной техники уплотняется корнеобитаемый слой почвы на значительную глубину (на черноземах до 60-70 см и более), а следовательно, уменьшается пористость, водопроницаемость почвы, запасы продуктивной влаги и др. При многократных проходах тракторов, особенно колесных, тяжелых, плотность сложения почвы выходит за верхний предел оптимальных параметров (1,3-1,4 г/см), содержание воздуха может снижаться до 15%, а твердость —
возрастает до 20 кг/см" и более и др. Причем отрицательные изменения могут сохраниться впоследствии, т.к. процесс разуплотнения черноземов при объемных изменениях ограничен.
Среди показателей состава и свойств почв Степи Украины — большего внимания заслуживают содержание гумуса, механический состав, физические, физико-химические свойства и качественный состав. При определении параметров оптимального содержания гумуса в почвах главным критерием служит его уровень, ниже которого оптимизации основных почвенных режимов достичь невозможно. Следует отметить, что тепловые характеристики почв легкого механического состава улучшаются под влиянием органических удобрений, сидератов, внесения минерального ила из прудов и водоемов, пожнивных и корневых остатков и др., а тяжелых глинистых почв — при их мульчировании, песковании и т.д.
В последние годы все возрастающее значение придается токсикозному режиму почв — совокупности процессов, обусловливающих накопление веществ в почвенном растворе на уровнях, выше установленных ПДК, и угнетающе влияющих на растения и полезную почвенную микрофлору. Для детоксизации тяжелых металлов рекомендуется вносить в почву органические удобрения, каль-цийсодержащие соединения и т.п. Загрязненные почвы с учетом степени загрязнения следует использовать под технические и декоративные культуры. Нельзя выращивать на них овощные культуры и кормовые травы. В Степи Украины также необходимо шире применять фитобиологиче-скую мелиорацию почв с целью более эффективного их использования. Так, на засоленных почвах целесообразно высевать пырей, сорго, сахарную свеклу; на слабо- и сред-незасоленных — ячмень, овес, горох, просо, донник, люцерну.
В Степи' Украины более высокую агрономическую ценность имеют тяжелые глинистые почвы. Они обычно хорошо оструктурены, более влагоемки, растения, размещенные на них, лучше противостоят засухе. По данным В.В. Медведева и др. (1991 г.), оптимальные условия для прорастания семян и вегетации зерновых культур создаются в посевном слое почвы, когда он состоит из комочков, приблизительно соответствующих размеру семян (пшеницы, ячменя, овса, кукурузы и проса). Следовательно, изменяя интенсивность обработки почвы и воздействуя на ее гранулометрический состав и поступление питательных элементов, можно при обеспеченности растений влагой влиять на их продуктивность.
Представляет интерес отношение растений к гранулометрическому составу почв (таблица 25).
25. Отношение растений к почвам различного гранулометрического состава (по В.В. Медведеву и др., 1991)
| Почвы | |||
| песчаные и супесчаные | средне- и легкосуглинистые | структурные тяжелосуглинистые и глинистые | малоструктурные и смытые тяжелосуглинистые и глинистые |
| Озимая | Сорго, просо, гречи- | Пшеница, ячмень. | Рис, кукуруза, |
| рожь, | ха, ячмень, соя, | кукуруза, соя, кориандр, | донник, люцер- |
| картофель, | подсолнечник. | подсолнечник, фасоль. | на, пыреи, |
| арахис, | клещевина, фасоль, | клещевина, нут, лук, | люцерна сине- |
| арбуз, | горох, картофель | сахарная свекла, | гибр |
| дыня, | конопля | ||
| тыква |
Как видим, отзывчивость растений на почвы с разным гранулометрическим составом неодинакова. Несмотря на широкий диапазон объемной массы почвы (1,0-1,3 г/см3) для возделывания с.-х. растений, подчеркивают В.В.Медведев и др. (1991 г.), она незначительно отклоняется от оптимальных значений во влажный год. Перед по-севом в течение вегетации она меньше на 0,05 г/см". В со-
ответствии с этим требуется или прикатывание, или рыхление.
Оптимальный диапазон рН для нормального роста и развития растения довольно узок и зависит от морфолого-биологических особенностей растений и почвенно-клима-тических условий (таблица 26).
В условиях Степи Украины устойчивыми к засоленности почвы являются сахарная и столовая свекла, ячмень; среднеустойчивыми — рожь, пшеница, кукуруза, рис, подсолнечник; неустойчивая — фасоль.
26. Отношение с.-х. растений к реакции почвенной среды (Н.С. Авдонин, 1982)
| С.-х. растение | Оптимальный интервал рН | С.-х. растение | Оптимальный интервал рН |
| Озимая пшеница | 6,3-7,6 | Соя | 6,5-7,1 |
| Озимая рожь | 5,5-7,5 | Фасоль | 6,4-7,1 |
| Яровой ячмень | 6,8-7,5 | Чечевица | 5,5-7,2 |
| Яровая пшеница | 6,0-7,5 | Подсолнечник | 6,0-6,8 |
| Овес | 5,0-7,7 | Сахарная свекла | 7,0-7,5 |
| Кукуруза | 6,0-7,0 | Картофель | 5,0-6,5 |
| Просо | 5,5-7,5 | Конопля | 7,1-7.4 |
| Гречиха | 4,7-7,5 | Лен | 5,9-6,5 |
| Горох | 6,0-7,0 | Люцерна | 7,0-8,0 |
И так как здесь около 40% пашни подвержены эрозии, то при размещении с.-х. культур на полях и участках необходимо учитывать их реакцию на степень эродированное™ почвы (таблица 27).
Наиболее перспективно на более смытых почвах высевать многолетние травы, которые снижают урожайность, в сравнении с несмытыми почвами, лишь на 25-40%. Очень резко (на 85-90%) на сильносмытых почвах снижается урожайность сахарной свеклы, картофеля, кукурузы на зерно, подсолнечника. Возможен посев гороха, вики.
27. Влияние степени эродированности почв
на урожайность с.-х. культур, % к несмытой почве
(по Д.Е. Ванину и др., 1987)
| Культуры | Степень эродированности 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 |
| Яровой ячмень | 80-85 | 45-55 | 30-40 |
| Овес | 80-85 | 55-60 | 30-45 |
| Кукуруза на зерно | 80-65 | 60-70 | 15-25 |
| Горох, вика | 85-95 | 60-70 | 50-60 |
| Сахарная свекла, картофель | 80-90 | 30-40 | 10-15 |
В последние годы широко обсуждаются предложения о необходимости разработки агрофизических моделей плодородия почв для выращивания сельскохозяйственных культур, в которых рассматриваются естественные (равновесные) и оптимальные параметры регулируемого плодородия.
Для некоторых культур естественные агрофизические параметры почвы совпадают с оптимальными. Поэтому при соответствующих окультуренности полей и гранулометрическом составе почвы нет необходимости в полном технологическом спектре механических обработок и, возможно, исключение некоторых из них из операционной схемы.
Как видно из таблицы 28, под озимые и яровые зерновые культуры глубокая обработка почвы не требуется, а под кукурузу и горох — обязательна, причем с осени.
28. Агрофизические модели регулируемого плодородия
чернозема обыкновенного для выращивания некоторых
сельскох озяйственных культур (по Г.И. Казакову. 199(П
| Показатель | Слой почвы, см | Естественные (равновесные) параметры | Оптимальные параметры для с. | ■х. культур | ||
| горох | озимая рожь | ячмень, яр. пшеница | кукуруза | |||
| Объемная масса, г/см3 | 0-7 | 1,06-1,21 | 0,98-1,04 | 0,98-1,04 | 0,98-1,04 | 0.98-1,04 |
| 7-30 | 0,9-1,1 | 1,1-1,3 | 1,0-1,2 | 0,9-1,1 | ||
| Твердость при влажности 0.7 НВ, кг/см2 | 0-7 | 10,8-18,3 | 0,8-1,3 | 0,8-1,3 | - | - |
| 7-30 | 7,0-9,9 | 12,4-15,7 | - | - | ||
| Общая пористость, % | 0-7 | 54-59 | 60-63 | 60-63 | - | - |
| 7-30 | 58-62 | 51-58 | - | - | ||
| Пористость аэрации, % | 0-30 | - | не менее 12-15 | не менее 12-15 | не менее 12-15 | не менее 12-15 |
| Коэффициент структурности | 0-30 | 2,2-2,6 | более 2,3 | более 2,3 | более 2,3 | более 2,3 |
| Содержание водопрочных агрегатов, % | 0-30 | 55-56 | более 45 | более 45 | более 45 | более 45 |
| 0-5 | - | - | 0,25-10 | 0,25-10 | - | |
| Оптимальный размер агрегатов почвы, мм | 0-10 | - | 5-10 | - | - | 5-10 |
| 0-30 | 70-100 | более 70 | более 70 | более 70 | более 70 | |
| Водопроницаемость, мм/ч | 0-30 | 82 | 74 | 89 | 82 | 74 |
| Наименьшая влагоем-кость, мм | 0-100 | 369 | 369 | 369 | 369 | 369 |
Требование растений к состоянию надсеменных и подсеменных слоев почвы, сохранению влаги от испарения определяют глубину и способы мелкой и поверхностной
обработок почвы. В этой связи имеют значение размер и соотношение структурных агрегатов, степень крошения, величина объемной массы и твердости поверхностного слоя почвы.
Оптимизация агрофизических условий плодородия — необходимая часть ландшафтного растениеводства.
Важным условием ландшафтизации растениеводства является охрана почв и повышение их плодородия.
Г.Л. Тышкевич отмечает, что почва является структурно-функциональным биокостным компонентом наземных экосистем.
Гумус значительно богаче химически связанной энергией, чем сама биомасса. В 1 г гумуса содержится 4,5-5 ккал, в то время как при окислении и сгорании сухой биомассы выделяется всего 2-3 ккал. Тонна гумуса — это 5х 10' ккал потенциальной энергии, а 1 га плодородного чернозема содержит в гумусе и органических остатках порядка 10 ккал. Энергия эта и является основой почвенного плодородия.
Энергетика почв связана не только с поступлением, преобразованием и отдачей солнечной энергии, но и с биохимической аккумуляцией и миграцией веществ, другими формами энерго-массообмена. Примеры энерго-массо-обмена: каждый моль воды «компонентной» влаги, входящий в состав живого вещества или в кристаллические решетки (В.Р. Волобуев, 1992), приносит 1542 Дж внутренней энергии (таблица 29).
29. Запасы энергии в гумусе и растительном веществе в призме сечением 1 см, кДж/см
| Зона, почва | Гумус и слой | Растительное вещество | |
| 0-20 см | 0-100 см | ||
| Степь, черноземы | 29520 | 94300 | 10250 |
В естественных ландшафтах суммарные затраты энергии па почвообразование в областях умеренного пояса составляют 40-160 кДж/см в год.
Затраты солнечной энергии на почвообразование в природных условиях определяются радиационным балансом, относительным увлажнением (отношение осадков к испаряемости) и биологической активностью биогеоценоза. В агрофитоценозах на этот показатель будут также влиять теплоемкость почвы, ее фактическое увлажнение (особенно при орошении) и продуктивность с.-х. посевов.
Из агроэкосистем человеком отчуждается значительная часть биомассы и связанной с ней потенциальной энергии. Вследствие снижаются запасы питательных веществ в почве и уменьшается буферная защитная способность экосистем в холодные и засушливые годы.
Устранение этих отрицательных изменений обычно осуществляется путем возмещения плодородия почвы, различными технологическими приемами, связанными с возделыванием с.-х. культур, подбором их видов, сортов и гибридов. Несомненное значение в этой связи приобретает агроклиматическое районирование — деление региона на районы по признаку сходства и различия их экологических факторов, необходимых для жизни растений. Совокупность агроклиматических факторов, создающих условия для формирования продуктивности с.-х. культур, составляет агроклиматические ресурсы данного региона.
Экологически важны показатели теплопоглотитель-ной способности, теплоемкости и теплопроводности почв. Теплопоглотительная способность — способность почвы поглощать лучистую энергию солнца. Она характеризуется величиной Альбедо (А). Альбедо — количество коротковолновой солнечной радиации, отраженное поверхностью почвы и выраженное в процентах от общей солнечной ра-
диации, достигающей поверхности почвы. Чем меньше альбедо, тем больше поглощает почва солнечной радиации. Альбедо зависит от цвета, влажности, структурного состояния, выравненное™ поверхности почвы и растительного покрова (таблица 30).
30. Альбедо различных почв и растительных покровов (А.В. Чудновский, 1959)
| Объект исследования | А,% | Объект исследования | А,% |
| Чернозем сухой | 14 | Пшеница озимая | 16-23 | |
| | Чернозем влажный | 8 | Травы зеленые | 26 |
| Глина сухая | 23 | Травы сухие | 19 |
| | Глина влажная | 16 | Хлопчатник | 20-22 |
| Песок белый и желтый | 34-40 | Картофель | 19 |
| Рис | 12 |
Темные, богатые гумусом почвы поглощают больше солнечной радиации, чем светлоокрашенные и влажные, по сравнению с сухими.
Известно, что теплопроводность минеральной части почвы в среднем в 100 раз больше, чем воздуха, и в 28 раз — чем воды. Следовательно, чем влажнее почва, тем больше ее теплопроводность, а чем рыхлее — тем меньше. Летом при просыхании верхнего слоя почвы его теплопроводность снижается, а значит, и уменьшается передача тепла из верхнего слоя в нижние.
При накапливании влаги в почве в осеннее время в ней создаются запасы тепла, предохраняющие всходы озимых посевов от вымерзания при возможных ранних заморозках. Солнечная радиация представляет собой электромагнитное излучение в широком диапазоне волн, составляющих непрерывный спектр от длинноволновых инфракрасных лучей до коротковолновых ультрафиолетовых.
Спектральная область поглощения радиации листьями растений включает ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи.
Как отмечает Г.Л. Тышкевич, максимально возможная эффективность использования радиации видимого спектра (в пределах длин волн 380-710 нм) составляет примерно 22%. В среднем растение поглощает 80-85% фо-тосинтетически активных лучей солнечного спектра и 25% энергии инфракрасных лучей, что составляет около 55% от энергии общей радиации. На фотосинтез расходуется 1,5-25% поглощенной энергии, остальная идет на испарение воды, повышение температуры листьев и рассеивается в пространстве.
Соотношение между поглощенной и фиксированной энергией определяет так называемую эффективность фотосинтеза, которая для красного излучения находится в пределах до 28%, синего света — 16%.
Мощность потока солнечной радиации в Международной системе единиц СИ выражается в ваттах на 1м2 (Вт/м). Поток радиации, составляющий 1 кал/см мин, равен 698 Вт/м2).
Используемая в фотосинтезе часть спектра солнечной радиации называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР). По данным А.Г. Дояренко, у большинства с.-х. растений КПД использования ФАР равен 2-2,5%. Например: у свеклы — 1,91; картофеля — 2,38; ржи — 2,42; пшеницы — 2,68; овса — 2,74. Средняя эффективность использования ФАР растениями на земном шаре равна 0,2%. Исследованиями А.А. Ничипоровича установлены объективные оценки продуктивности растений в посевах. Если в их органической массе запасено 0,5-1% энергии солнечного света, последует низкий урожай; 1-2% — средний; 2% — хороший; 3-4% — высокий; 4-5% — очень высокий.
Теоретически коэффициент полезного использования света растениями возможно поднять до 6-8 и даже 10%.
Известно, что индекс листовой поверхности выражается отношением площади ассимилирующих органов к единице поверхности почвы. Величина ассимилирующей поверхности с учетом ее функционирования — это произведение от умножения индекса листовой поверхности на промежуток времени. А фотосинтетический потенциал растения — это площадь ассимилирующей поверхности (м2) одного растения за определенный промежуток вегетационного периода (1 м за 24 ч).
Ассимилирующая поверхность растений должна полностью покрывать почву в течение всего периода вегетации. Под полным покрытием понимают такую густоту стояния растений, при которой на поверхность почвы попадает менее 5% радиации, приходящейся на посев. Однако большинство посевов в начале вегетации, а зерновые и после цветения, не создают этого покрытия. К тому же пашня на неорошаемых землях существенный отрезок времени не занята растениями, так же, как и пар.
При посеве растений длинного дня рядками с севера на юг, а короткого дня (кукуруза, подсолнечник и др.) — с востока на запад растения лучше развиваются и дают более высокий урожай.
В настоящее время появилась возможность влиять на интенсивность транспирации растений. Так, обработка с.-х. культур цитокининами способствует открыванию устьиц и увеличению транспирации, а применение абсци-зовой кислоты вызывает обратный эффект.
Созданы препараты, усиливающие в растениях интенсивность фотосинтеза. Получена фоторедуцирующая пленка, с помощью которой можно изменять спектр пропускаемого света и, следовательно, воздействовать на фото-
синтез, повышать урожайность с.-х. культур. Выпускается такая пленка на Уфимском заводе синтетического спирта.
Возникающий при неравномерном нагревании различных участков поверхности перенос объемов воздуха по вертикали определяет тепловую конвекцию. Особенности изменения температуры воздуха определяются его экстремумами, т.е. наибольшими и наименьшими значениями температуры. Разность между этими значениями называют амплитудой хода температуры воздуха. Имеются два типа распределения температуры по вертикали и приземном слое атмосферы. Тип, при котором температура поверхности почвы наибольшая, а от поверхности она понижается как вверх, так и вниз, называется инфляционным. Обратное распределение температуры называют радиационным типом излучения.
Инфляционный тип наблюдается днем, когда поверхность почвы нагревается прямой солнечной радиацией. А радиационный тип отмечается обычно ночью, когда поверхность и прилегающие к ней слои воздуха охлаждаются в результате эффективного излучения.
Перенос тепла потоками длинноволновой радиации деятельной поверхности и атмосферы характеризует радиационную теплопроводность. Действия этих потоков в нижних слоях атмосферы проявляются преимущественно ночью, когда солнечная радиация не поступает, турбулентность ослаблена, а тепловая конвекция отсутствует.
Непосредственной причиной возникновения ветра является различие атмосферного давления в разных точках земной поверхности, создающее горизонтальный барический градиент. При этом движение происходит не по прямой (от высокого давления к низкому), а по более сложной траектории, обусловленной взаимодействием силы градиента, с отклоняющей силой вращения Земли, центробежной силой и силой трения.
Исследования Н.С. Нестерова показали, что если скорость ветра открытого места принять за 100, то при приближении к лесу на расстояние ПО м она составит 10%, 76 м — 84%, 30 м — 98%. Скорость ветра на расстоянии 50-кратной высоты вновь возрастает.
Атмосфере свойственен высокий электрический потенциал (до 130 В на высоте 1 м в равнинных условиях), а также содержание положительных и отрицательных зарядов — аэроионов.
Известно, что атмосферное электричество оказывает влияние на жизнь с.-х. растений. При увеличении разности потенциалов между растениями и атмосферой усиливается процесс поглощения ими элементов питания из почвы и углекислого газа из воздуха.
При увеличении потенциалов на 90 В урожайность овса повышается на 51%, ячменя — на 42%, зеленой массы кукурузы — на 35%.
Определенным образом сформированная крона деревьев обеспечивает не только наиболее полное использование солнечной энергии, но и хорошее взаимодействие растения с аэроинами атмосферного электричества.
Больше того, доказана возможность подачи положительных зарядов на капли воды при дождевании.
Содержание водяного пара в воздухе у земной поверхности колеблется от тысячных долей процента до 4% объема. Содержание водяного пара в атмосфере называют относительной влажностью воздуха, который оказывает, особенно в засушливых условиях, весьма существенное воздействие на урожайность с.-х. культур.
Относительная влажность воздуха в лесу и лесополосах на 10-14% выше в сравнении с обычными участками. В посевах высокостебельных культур (кукуруза, сорго, подсолнечник) относительная влажность воздуха в ясные, тихие дни может быть на 20-30% выше, чем над оголенной
НОЧНОЙ, И таких посевах наибольшая относительная влаж-Н0(п. наблюдается у поверхности почвы, затененной растениями, а наименьшая — в верхнем ярусе листьев.
При наличии лесных полос почва в поле насыщается влагой в 1,5-2 раза глубже, чем на незащищенных участках. В Степи Украины система полезащитных лесных полос, тем более по контурам, вместе с другими защитными насаждениями, обеспечивают усиление малого круговорота влаги (осадки-почва-растения-атмосфера-осадки) и дополнительное его повторение, что равносильно увлажнению погоды. Поверхностный сток с безлесных площадей достигает до 70% возможных запасов воды; в лесу и лесополосах — около 5-7%.
Как отмечают Д.Е. Ванин и др. размещение лесополос в районах проявления эрозии и дефляции регламентируется крутизной склона. Поэтому лесные полосы на склонах крутизной до 2° рекомендуется размещать поперек направления господствующих ветров, а при большей крутизне — поперек склона.
Реальная дальность ветроломного влияния лесополос при оптимальном их размещении относительно направления преобладающих ветров достигает величины до 25 средних высот насаждений. При отклонении лесополосы от оптимального положения на 45° и даже более дальность их действия уменьшается до 15 и даже до 12 высот.
Отклонение же водорегулирующей полосы от горизонтали резко ухудшает поступление в нее вод поверхностного стока, приводит к его концентрации и сбросу вдоль верхних опушек, что усиливает смыв и эрозию почвы. На особо сложных по рельефу (гофрированных) участках с интенсивным оврагообразованием рекомендуется сочетать контурно-полосную и контурно-мелиоративную организацию территории и другие мероприятия.
В Степи Украины, при помощи 3-5-рядных лесополос можно уменьшить скорость ветра в среднем на 24%,
а иногда и на 30-40%. Лесополосы регулируют температуру приземного слоя воздуха, уменьшая ее летом и повышая зимой на 1-6 °С; увеличивают влажность воздуха на 3-5 и даже 15%; уменьшают испарение влаги с поверхности почвы и растениями на 17-30%, а расход воды на физиологический процесс ее испарения растениями — на 14%.
В осенне-зимний период глубина промерзания почвы уменьшается в 2-3 раза, задерживается снеготаяние на 10-12 дней, возрастает накопление влаги до 800-900 т/га.
Лесополоса высотой 10 м защищает 25-30 га пашни и обеспечивает прибавку урожая зерновых на 4 ц/га и более.
Известно, что лесные полосы Каменной Степи уже при 3% лесистости повышают урожайность с.-х. культур на 20-50%.
В Степи Украины необходимо внедрять систему облесения на расстоянии, равном 30-40 высотам деревьев (на обыкновенных черноземах — через 450-500 м, темно-каштановых почвах — 300-400 м).
Облесенность степной зоны Украины составляет всего 2-3%. Наилучшие же почвозащитные и климатические свойства территории создаются, когда лесами и лесными насаждениями занято 30-40% площади.
Принципиально важное значение для ландшафтного растениеводства в Украине имеет поддержание требуемого сложения почв. Доказательно, что оптимальная величина объемной массы почвы для большинства с.-х. культур составляет 1,1-1,3 г/см3 Допустимая норма давления на почву ограничена 0,7-0,8 кг/см2. Отечественные тракторы и комбайны превышают эту норму. Площадь и степень уплотнения почвы зависит от массы машины или агрегата и числа проходов (особенно колесных тракторов): от 20% — при 1-кратном до 75% — при 6-кратном проходе.
Многократное уплотнение почвы имеет накопительный характер и приводит обычно к возрастающим от-
рицательным воздействиям на возделываемое растение. При последовательном уплотнении почвы, т.е. уменьшение ее объема, увеличивается доля твердой фазы. При объемной массе почвы 1,5-1,6 г/см количество доступной влаги снижается до 5-10% от ее объема.
Повышенная объемная масса почвы ухудшает водный, воздушный и пищевой режим, способствует увеличению поверхностного стока и эрозии, затрудняет проникновение в глубь корневой системы с.-х. растений, отрицательно сказывается на газообмене почвы и ее биологической активности.
Возрастает значение биологических факторов в совершенствовании культурных растений, повышении их генетического потенциала создании оптимальных условий для его реализации.
Интенсификация растениеводства способствовала значительному увеличению сельскохозяйственной продукции, но вместе с тем привела к резкому усилению негативных процессов: деградации почв, загрязнению среды, снижению качества продукции и т.д.
Ландшафтизация растениеводства будет способствовать выходу сельского хозяйства из экологического кризиса. Почвенный покров, по определению В.В. Докучаева — зеркало ландшафта. Поэтому основой ландшафтного растениеводства является масса и качество гумуса почв (т/га). Функции гумуса в растениеводстве фундаментальны, и увеличение содержания его в почвах, или на первых порах хотя бы обеспечение приходно-расходного баланса — важнейший экологический стабилизирующий фактор.
Большое значение приобретает изучение природного энергетического потенциала и стабилизационных возможностей ландшафтных ячеек, оптимизации их структуры, степени устойчивости к антропогенному воздействию для учета в проектных работах.
19. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ АГРОЦЕНОЗОВ
Ландшафтизация растениеводства предполагает обязательное соответствие морфобиологических особенностей агроценозов экологическим условиям.
В Степи Украины наиболее значительные посевные площади занимают около 40 сельскохозяйственных растений, в т.ч. 12 зерновых, 6 зернобобовых, 7 масличных и др. Биоэкологическая емкость агроценозов представлена в таблице 31.
ЧТ Китнепгетическая емкость агроценозов
| Агроцендзы | Длина вегетаци- ( онного периода, \ дней 1 | Транспирационный коэффициент | Требуемая сумма активных температур, °С | Количество питательных веществ на 1ц продукции, кг | количество влаги для прорастания семян от сухой массы, % | Масса 1000 семян, г | Отношение к влаге |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 1 | 8 |
| Озимая пшеница | 240-320 | 400-500 | 1300-1600 | N3,6-3,7 Р1,2-1,3 К2,3-2.4 | 45 | 40-55 | Ксеро- ме-зофит |
| Озимая рожь | 230-310 | 340-420 | 1200-1500 | N3,4-3,5 Р1.3-1.4 КЗ.9-4.0 | 45 | 18-45 | Ксеро- ме-зофит |
| Озимый ячмень | 225-305 | 390-410 | 1350-1700 | N3,4-3,5 Р1,1-1,2 К2,1-2,2 | 45-50 | 35-55 | Ксеро- ме-зофит |
| Тритикале | 250-325 | 320-410 | 1250-1600 | N4,0-5,0 Р1.3-К6 КЗ.6-4,0 | 50-60 | 25-50 | Ксеро- ме-зофит |
| Яровая пшеница (мягкая) | 75-115 | 415-420 | 1450-1600 | N3,8-4,2 Р1,1-1.2 КЗ.2-3,4 | 50-55 | 45-50 | Ксеро- ме-зоф'ит |
| Яровая пшеница (твер- | 72-117 | 400-406 | 1500-1600 | N3,8-4,2 Р1,1-1,2 КЗ,6-4,0 | 50-65 | 55-65 | Ксеро- ме-зофит |
| Яровой ячмень | 60-110 | 300-400 | 1300-1700 | N2,5-3,0 Р1,1-1,2 К2,0-2,4 | 50 | 40-55 | Ксерофит |
| Овес | 100-120 | 474-509 | 1350-1800 | N2,8-2,9 Р1,1-1,2 К2,1-2,4 | 60-65 | 30-45 | Мезофит |
Продолжение табл. 31
Продолжение табл. 31
| 1 | 1 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Кукуру ш | 75-180 | 274-406 | 1900-2600 | N2,4-3,0 Р1,0-1,2 К2.5-3,0 | 45-50 | 100-400 | Мезофит |
| Сорго | 90-145 | 190-200 | 2250-2500 | N2,6-3,1 Р1.2-1.3 К3,6-3,8 | 1845 | 25-45 | Эвксеро- фит; |
| Просо | 55-115 | 200-250 | 1800- 2100 | N2,5-3,0 Р1,0-1,1 Х3,5-3,6 | 25 | 6-8 | Эвксеро-фит |
| Гречиха | 60-90 | 500-600 | 1900-2500 | N4,1-4,4 Р2.4-2.5 К7,1-7,5 | 40-50 | 20-30 | Мезофит |
| Рис | 90-140 | 500-800 | 2200-3200 | N1,9-2,0 Р1.0-1.1 К2,0-2,5 | 23-28 | 27-38 | Гигрофит |
| Зернобобовые | |||||||
| Горох | 70-140 | 420-480 | 1450-1850 | N4,5-5,0 Р1,7-2,0 КЗ.4-4,0 | 100-150 | 150-350 | Мезофит |
| Чина | 80-110 | 350-400 | 1600-1700 | N5,7-5,8 Р1.5-1.6 К2,9-3,0 | 80-100 | 160-310 | Ксерофит |
| Нут | 70-115 | 360-410 | 1600- 1750 | N5,1-5,2 Р2,0-2,1 К4.8-4.9 | 80-100 | 160-220 | Ксерофит |
| Чечевица | 80-120 | 380-420 | 1600-1700 | N5,8-5,9 Р1,9-2,0 К2,7-2,8 | 75-95 | 55-65 | Ксерофит |
| Соя | 100-160 | 450-490 | 1700-3200 | N7,1-7,2 Р2,2-2,3 К3,7-3,8 | 80-110 | 100- 250 | Мезофит |
| Фасоль обыкновенная | 90-95 | 380-400 | 1700-3200 | N5,2-5,3 Р2,1-2,2 К2,8-2,9 | 104 | 200-400 | Ксеро- ме-зофит |
| Корнеплоды | |||||||
| Сахарная свекла | 150-170 | 240-400 | 2200-2400 | N0,5-0,5 Р0,15-0,2 К0,6-0,75 | 160-170 | 15-30 | Мезофит |
| Клубнеплоды | |||||||
| Картофель | 70-160 | 240-500 | 2200-2400 | N0,4-0,5 Р0,15-0,2 КО.8-0,9 | - | 0,15 | Мезофит |
| Бахчевые | |||||||
| Арбуз | 64-85 | 600 | 1600-2200 | N0,4-0,6 РОЛ-0,2 КО.5-0,7 | 48-50 | 35-150 | Ксерофит |
| Дыня | 74-84 | 621 | 1600- 2400 | N0,3-0,4 Р0,1-0,2 К0,4-0,6 | 40-45 | 35-50 | Ксерофит |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Тыква | 80-100 | 834 | 1600-2400 | N0,4-0,6 Р0,1-0,2 К0.5-0.7 | 48-50 | 190-300 | Мезофит |
| Кабачки | 60-70 | 600-701 | 1600-2400 | N0,6-0,7 Р2,4-2,5 КО.7-0,8 | 45-50 | 160-220 | Мезофит |
| Масличные | |||||||
| Подсолнечник | 80-140 | 450-570 | 1600-2300 | N5.9-6,0 Р1,2-2,0 К9,5-10,1 | 55-70 | 40-125 | Ксерофит |
| Клещевина | 95-130 | 300450 | 2000-3500 | N6,4-6,8 Р1,4-2,0 К5.2-5.6 | 65-95 | 270-310 | Мезофит |
| Лен масличный | 85-95 | 420-490 | 1600-1800 | N7,0-8,0 Р2.5-2.6 К5.0-6.0 | 70-90 | 4-8 | Ксероме-зофиг |
| Мак масличный | 85-135 | 410-450 | 1700-2100 | N6,1-7,4 Р2,1-2,2 К4.7-4.8 | 80-90 | 0,3-0,5 | Ксероме-зофит |
| Горчица сизая | 80-115 | 310-520 | 1700-1900 | N7,0-7,5 Р2,5-3,0 К5,0-6,0 | 65-75 | 2-4 | Ксерофит |
| Рапс озимый | 290-320 | 330-600 | 1300-1800 | N5,9-6,0 Р2.3-2.4 К4,1-4,2 | 65-75/ | 2-5 | Мезофит |
| Арахис | 115-170 | 470-530 | 2800-3200 | N8,0-8,5 Р1,8-2,0 КЗ.0-3,5 | 90-135 | 230-600 | Мезофит |
| Эфирномасличные | |||||||
| Кориандр | 80-120 | 660 | 2200 | N5,0-6,0 Р1,4-1,6КЗ.5-4,5 | 120-1254 | 5-10 | Мезофит |
| Анис | 120- 130 | 550-620 | 2200-2400 | N5,0-6,0 Р1.4-1.6 КЗ,5-4,5 | 150 | 3,5-4 | Мезофит |
| Тмин | 430-450 | 620-650 | 2200-2500 | N4,3-5,8 Р1.2-1.4 КЗ.2-4,8 | 110-130 | 2,5-3.5 | Мезофит |
| Мята ' перечная | 80-130 | 600-640 | 2200-3200 | N2,7-2,8 Р0,7-0,8 К1.2-1.5 | - | - | Мезофит |
| 1 Шалфей мускатный | 85-125 | 610-650 | 2200- 3200 | N2,5-2,6 Р0,6-0,7 К1,1-1,2 | 3,5 раза | 3-5 | Мезофит |
| Табак, махорка | |||||||
| Табак | 125-170 | 500-600 | 2200-3200 | N5,8-6,0 Р1,6-1,7 К4,5-4,6 | 60-70 | 0,06-0,2 | Ксерофит |
Окончание табл. 31
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Махорка | 70-130 | 450-500 | 2200-3200 | N2,3-2,4 РКО-1,1 КЗ.5-3.6 | 60-70 | 3,25-0,3 | Мезофит |
| Прядильные | |||||||
| Конопля | 140- 160 | 790-1200 | 2200-3200 | N1,9-2,0 РО.6-0,7 К1.0-1.1 | 60-80 | 18-25 | Мезофит |
| Хлопчатник | 130-160 | 400-800 | 3000-4000 | N3,0-7,0 Р1.0-2,0 КЗ.О-8,0 | - | - | Мезофит |
По отношению к влаге выделяются растения эвксе-рофиты (греч. эу — хороший, ксерос — засушливый, фи-тон — растение) — растения засушливых местообитаний, которые выдерживают обезвоживание, жароустойчивы.
Ксерофиты — растения, приспособленные к жизни в засушливых условиях.
Ксеромезофиты — мезофиты, по своим признакам приближающиеся к ксерофитам.
Мезофиты (греч. мезос — средний) — растения, произрастающие при средней (достаточной) степени увлажнения почвы.
Гигрофиты (греч. гигрос — влажный) — растения, приспособленные к жизни при избыточном увлажнении почвы.
В Степи Украины возделывают:
— 2 эвксерофита: сорго и просо (5%);
— 9 ксерофитов: яровой ячмень, чину, нут, чечевицу, арбуз, дыню, подсолнечник, горчицу сизую, табак (22,5%);
— 8 ксеромезофитов: озимую пшеницу, озимую
рожь, озимый ячмень, тритикале, яровую пшеницу (мяг
кую и твердую), фасоль обыкновенную, лен масличный,
мак масличный (20%).
Свыше 50% возделываемых растений являются мезофитами, а рис — гигрофитом.
Следовательно, для повышения продуктивности и стабильности растениеводства Степи Украины необходимо идти по пути ксерофитизации структуры посевных площадей агроценозов. Кукурузу, особенно на зерно, сахарную свеклу, гречиху, горох, сою, клещевину, кориандр, коноплю и некоторые другие культуры необходимо размещать преимущественно на орошаемых землях. Здесь же можно будет высевать и хлопчатник, если рекогносцировочные посевы дадут желаемые результаты.
