Сколько воды нужно для выращивания пшеницы
Обновлено: 07.09.2024
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 м 3 с 1 га. В фазе кущения, когда происходит накопление вегетативной массы, оно увеличивается. В среднем за период осенней вегетации водопотребление пшеницы составляет примерно 950 м 3 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 м 3 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 м 3 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 м 3 воды на 1 га и 2—3 вегетационных полива с общей нормой 2800—3200 м 3 воды на 1 га. На каштановых и светло-каштановых почвах в комплексе с солонцами и засоленными почвами влагозарядку следует проводить с нормой 1200—1600 м 3 воды на 1 га и 2—3 вегетационных полива с общей нормой 3000—3500 м 3 воды на 1 га.
1600 м 3 воды на 1 га — 47,1 ц с 1 га, а при влагозарядке и трех вегетационных поливах с оросительной нормой 3410 м3 воды на 1 га — 60,5 ц с 1 га.
В 1967 г. па втором отделении совхоза Изобильненский Ставропольского края на площади 660 га были проведены два вегетационных полива путем дождевания из расчета 300 м 3 воды на 1 га: первый полив — до выхода растений в трубку, второй — в фазе колошения. Урожайность озимой пшеницы составила 40,6 ц с 1 га, а на участках, где проведена только одна влагозарядка, — 30 ц.
В совхозе введен восьмипольный севооборот с чередованием культур: 1, 2) люцерна; 3) озимая пшеница; 4) озимая пшеница, зернобобовые или гречиха (повторный посев; 5) сахарная свекла; 6) кукуруза на силос или зернобобовые; 7) озимая пшеница; 8) озимая пшеница (с подсевом люцерны).
В опытах Украинского научно-исследовательского института орошаемого земледелия (Шаповал, 1966) в 1965 г. наиболее высокую урожайность (49,1 ц с 1 га) озимая пшеница Безостая 1 дала при влагозарядковом и трех вегетационных поливах в фазе выхода в трубку, в начале налива зерна и в молочной спелости.
Вегетационные поливы озимой пшеницы проводят с учетом влажности почвы, которая должна быть не ниже 70—80% полевой влагоемкости: в начале выхода в трубку, колошения и налива зерна. Нормы расхода воды при каждом поливе составляют примерно 600—800 м 3 на 1 га. Наиболее распространенные способы полива озимой пшеницы в вегетационный период — дождевание, напуском по полосам и засеваемым бороздам.
В хозяйстве Волжского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации экономическая эффективность орошения пшеницы Мироновская 808 в среднем за шесть лет была следующей.
Большое значение имеет орошение на местном стоке. Значительные площади озимой пшеницы орошаются таким образом и Краснодарском крае, где получают высокие урожаи.
Себестоимость 1 центнера продукции, выращенной при орошении на местном стоке, составила в 1970 г. 2 руб. 46 коп., в 1971 г. — 3 руб. 53 коп.; на богарных землях соответственно 2 руб. 71 коп. и 3 руб. 31 коп. (Скляр, 1973).
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
АМАК-система – это принципиально новое сельскохозяйственное предприятие, предназначенное для многолетнего массового производства растениеводческой продукции на больших окультуренных угодьях равнинного типа. По сути, АМАК-система – это самоходный полевой завод со всеми атрибутами, присущими для любого городского современного электрифицированного и автоматизированного завода, например, электронной промышленности. Исходной предпосылкой для разработки конструкции АМАК-системы явилось предположение: если земля, как предмет и средство труда, с целью интенсификации земледелия, по объективным причинам не может прийти на современный городской электрифицированный и автоматизированный завод, то завод сам должен прийти к земле, претерпев необходимые конструктивные изменения.
АМАК-система включает четыре основных подсистемы: автоматизированный мостовой агротехнический комплекс (АМАК, отсюда и название системы); канал-хранилище; активное угодье с постоянными колеями (рельсовыми или иными); пассивное угодье с технологической площадкой, навесными агрегатами и навесом. Модернизированные АМАК-системы могут включать любое количество вспомогательных подсистем, например, контактную линию электропередачи, второй канал-хранилище, железнодорожный путь, жилые здания и т.д. В АМАК-системе полностью отсутствует тракторная техника (трактора, прицепные агрегаты, комбайны, автомобили, дождевальные машины и т.д.) и совсем не используется моторное топливо.
По сравнению с тракторной системой земледелия, заводское земледелие на основе АМАК-систем имеет ряд существенных преимуществ, совокупность которых позволяет снизить себестоимость производимой продукции, экономить энергию, повысить производительность и комфортность живого непосредственного труда. Рассмотрим эти преимущества.
1.В АМАК-системе полностью ликвидировано вредное переуплотнение активного угодья ходовыми частями транспортных средств, что способствует улучшению экологического состояния почвы и повышению урожайности возделываемых культур.
2.Обеспечивается контролируемое и адресное искусственное орошение возделываемых культур на всей площади активного угодья, что повышает урожайность возделываемых культур (за счёт оптимизации водного режима почвы) и экономит воду.
3.Выполняется контролируемое и адресное внесение удобрений в любое время вегетационного развития растений, что способствует повышению урожайности возделываемых культур и экономит удобрения.
4.Полностью исключено применение ядохимикатов, что обеспечивает высокое качество выращиваемых продуктов и не загрязняет окружающую среду. Вместо ядохимикатов применяются электромагнитные, ультразвуковые, лазерные и другие устройства борьбы с вредителями растений.
5.Имеется возможность в течение одного вегетационного периода развития одних и тех же растений многократно собирать урожай, что позволит довести урожайность возделываемых культур до биологически максимально возможных (например, гречихи – до 20 т/га).
6.Имеется возможность ведения уборочных работ в затяжную дождливую погоду, что позволит спасти часть или весь урожай в целом.
7.Можно вести селекционную научно-исследовательскую работу с каждым растением индивидуально в границах всего активного угодья, что расширяет возможности научных исследований и повышает оперативность их проведения.
8.Обеспечена комплексная механизация, электрификация и автоматизация всех работ, что повышает производительность непосредственного живого труда на один-два порядка.
9.Примерно в два раза снижается потребление энергии. Это обусловлено: а) ходовые части АМАК передвигаются по рельсовым колеям с коэффициентом сопротивления качению 0,001, в то время как тракторы, прицепные агрегаты, дождевальные машины и комбайны передвигаются по стерне или рыхлой почве с коэффициентом сопротивления качению 0,1; б) электрические двигатели АМАК имеют КПД = 0,9, в то время как двигатели внутреннего сгорания тракторов, комбайнов и автомобилей имею КПД = 0,3; в) все транспортные коммуникации в АМАК-системе пространственно упорядочены и оптимально коротки, в то время как в тракторной системе все транспортные коммуникации пространственно мало упорядочены и более протяженные.
10.Имеется возможность частично или полностью отказаться от потребления энергии от внешних источников (электростанций) и перейти на автономное энергообеспечение за счёт солнечных батарей, установленных на АМАК, навесе и канале-хранилище.
11.Без использования глобальных систем космической навигации ГЛОНАСС и , осуществлять позиционирование посевных и иных навесных агрегатов АМАК с точностью ± 10 мм по трём осям координат в любой точке активного угодья, что недостижимо в тракторном земледелии, ориентированном на использование ГЛОНАСС и .
12.Обеспечивает обслуживающему персоналу высокий комфорт работы – на уровне современных городских офисов и предприятий, например, электронной промышленности.
Наряду с общим влагопотреблением очень важны данные, характеризующие потребление пшеницей воды в расчете на единицу образовавшейся сухой массы растений или на единицу зерновой продукции. Пшеница -относится к культурам со средним транспирационным коэффициентом: он ниже, чем у овса, ржи и большинства двудольных культур, но выше, чем у кукурузы, проса и сорго, и колеблется чаще всего в пределах 350—550. В острозасушливые годы при резком снижении накопления сухой массы транспирационные коэффициенты пшеницы возрастают до 700—1000 и даже до 1500. Для практики, в том числе для экономики орошаемого земледелия, наибольший интерес представляет не транспирационный коэффициент, а коэффициент влагопотребления пшеницы, представляющий отношение расхода воды к урожаю зерна. Хотя между транспирационным коэффициентом и коэффициентом влагопотребления существует тесная связь, однако в связи с тем, что отношение массы соломы и зерна меняется в широких пределах в зависимости от режима влажности, удобрений, сортовых особенностей, коэффициент влагопотребления более точно отражает хозяйственную эффективность использования влаги посевами.
Зависимость коэффициента влагопотребления от условий водоснабжения пшеницы носит сложный характер. Некоторые исследователи, например Д.Н. Прянишников, Н.М. Тулайков, отмечали, что на влажной почве на единицу урожая расходуется больше влаги, чем на сухой. Однако это мнение основано главным образом на результатах вегетационных опытов. В полевой обстановке обычно наблюдается иная картина: как правило, при орошении коэффициент водопотребления ниже, чем на той же почве на богаре, во влажные годы ниже, чем в сухие. Так, И.С. Костин приводит многолетние данные, показывающие, что коэффициент влагопотребления пшеницы в Заволжье при орошении составляет 1000—1200, а на тех же землях без орошения — 1300—1500. По многолетним данным бывш. Безенчукской опытной станции, транспирационные коэффициенты яровой пшеницы также в сухие годы в среднем в 1,5 раза выше, чем в годы влажные.
Важнейшую роль в снижении коэффициентов водопотребления играют удобрения. В настоящее время общепринято положение, сформулированное акад. А.К. Костюковым, что чем выше плодородие почвы, тем ниже водопотребление на единицу урожая. Оно целиком относится и к пшенице.
К.И. Зайцев для условий Заволжья, Летер для условий Индии и другие исследователи приводят данные, свидетельствующие о значительном (в 1,5—2 раза) снижении коэффициентов водопотребления при применении удобрений как в орошаемых, так и в неорошаемых условиях. Однако применение одних лишь азотных удобрений может приводить к повышению коэффициентов водопотребления, что, очевидно, связано с односторонним действием азота на увеличение вегетативной массы и ухудшение отношения зерна к соломе. По данным Д. Бонда, внесение одного азота под неорошаемую яровую пшеницу приводило к увеличению вегетативной массы, более быстрому иссушению почвы и ухудшало водоснабжение растений в период налива зерна. Однако отрицательное действие азота сказывается только на почвах, относительно хорошо им обеспеченных. На выщелоченных черноземах и особенно на подзолистых почвах и одностороннее азотное удобрение повышает эффективность использования влаги пшеницей.
Положительное влияние азотно-фосфорного и полного удобрения на эффективность использования влаги связано прежде всего с повышением продуктивности фотосинтеза, усилением оттока веществ из вегетативных органов в зерно и в конечном итоге с повышением урожаев зерна. Хотя валовой расход воды при применении удобрений не только не снижается, но и несколько возрастает в связи с увеличением вегетативной массы растений, однако прирост урожая зерна намного перекрывает дополнительный расход влаги, что и ведет к снижению коэффициентов влагопотребления.
К сожалению, пока еще недостаточно детально разработан вопрос об оптимальных режимах влажности почвы в зависимости от состава и доз применения удобрений. Нельзя забывать, что не только удобрения повышают коэффициент использования влаги, но и оптимальный режим влажности, в свою очередь, повышает эффективность удобрений. Данные, имеющиеся по орошаемой культуре пшеницы, свидетельствуют о том, что при внесении основных элементов питания в дозах 40—60 кг/га нижний предел предполивной влажности можно ограничить 65—70% полевой влагоемкости, а при дозах 100— 120 кг этот предел должен быть повышен до 75—80%. Сейчас необходима дальнейшая детализация различных сочетаний режимов влажности и удобрений в зональном разрезе, на разных типах почв, а также с учетом сортовых особенностей пшениц.
Вода, а точнее, ее отсутствие ограничивает получение наиболее достижимого урожая пшеницы. Следовательно, любое увеличение уровня дождевых осадков, удержание воды или орошение будет выражаться в соответствующем и предсказуемом росте урожайности. Отдача пшеницы на улучшение обеспечения влагой в среднем составляет 100–200 кг/га на каждые 10 мм воды.
Знание того, в каких случаях влага является ограничивающим фактором получения достижимого урожая, очень важно для менеджмента выращивания пшеницы. С помощью этих знаний можно определить, будет ли польза от летнего пара, возможно ли оттянуть срок сева, чтобы дать растению возможность получить больше влаги, а также оценить, какой севооборот лучше применить, чтобы избежать определенных болезней. Также это даст представление о том, нужно ли изменить методы обработки почвы и как применять растительные остатки для накопления влаги.
Прорастание семян
Количество влаги, необходимое для прорастания семян, зависит от глубины посева. Представьте себе поле, засеянное с нормой высева семян пшеницы 112 кг/га. Во время сева семена содержат только около 13% влаги, однако вскоре после поглощения воды их влажность повышается до 50%. Чтобы привести в состояние проращивания 112 кг семян пшеницы, нужно примерно 20 л воды. Поглощая определенное количество питательных веществ из эндосперма, зародыш впитывает воду, необходимую для его клеток, для достижения адекватного тургора, а также роста корней и ростков.
Проросткам, расположенным на глубине 3,5 см, для прорастания до поверхности почвы необходимо 115–150 л воды на 112 кг семян. Семена, находящиеся на глубине 7,5 см, нуждаются уже в 190–210 л воды, на 112 кг семян. Иногда семена закладывают даже на глубину 10–12 см, чтобы поместить их во влажную почву. Проблема прорастания из больших глубин обусловлена двумя факторами: ограниченным обеспечением почвенной влагой и необходимостью потребления ростком большего количества воды, чтобы он мог выйти на поверхность почвы.
Глубокая заделка семян может затруднять прорастание карликовых видов пшеницы, характеризующихся коротким колеоптилем, особенно когда до появления всходов на поверхности почвы образуется корка. Если количество воды, необходимое для прорастания семян, выразить в процентном соотношении, то оно будет казаться небольшим. Однако эта влага должна поступать из небольшого количества почвы, находящейся вокруг каждого семени и в дальнейшем вокруг каждого корня проростка. Пылеватый суглинок удерживает около 25% воды от полной полевой влагоемкости, но если содержание влаги ниже 8–10%, вода очень сильно удерживается почвой, поэтому семенам тяжело ее извлекать.
Чтобы получить, к примеру, 20–25 л воды, необходимой для прорастания 112 кг пшеницы, семена должны извлечь всю имеющуюся в наличии воду примерно из 1012 м 3 пылеватого суглинка. Для обеспечения всхожести из глубины 3,5 см должна быть извлечена вся имеющаяся в наличии вода из 680–810 кг почвы, а для всхожести с глубины 7,5 см – из 1–1,5 т почвы. Это при условии, что почва ниже этой глубины имеет обычную полевую влагоемкость, чего обычно не бывает.
Мелкокомковая почва имеет большую влагоемкость и способна более быстро проводить воду по капиллярам к семенам. Уплотнение почвы позволяет увеличить количество влаги вокруг семян и проростков, а также обеспечивает движение воды к семенам. Однако чрезмерное уплотнение может стать физической преградой для появления всходов.
Рост и развитие
При попадании на растение солнечных лучей поры листьев открываются. Это способствует газообмену между растением и окружающей средой, включая испарение воды с листьев (транспирация), поглощение кислорода и выделение углекислого газа (респирация), а также поглощение углекислого газа, необходимого для фотосинтеза. Для роста и развития растение нуждается в определенном количестве воды, необходимом для обеспечения процессов транспирации и сохранения сочности клетчатки с минимальным тургором.
Чем больше растение, а также площадь его листьев, тем больше оно нуждается в воде – до тех пор, пока не начнет созревать, а затем стареть. Чтобы полностью удовлетворить свою потребность в воде и сохранить тургор в условиях недостаточного увлажнения, растение может самостоятельно уменьшать количество или площадь листьев, не формировать или сбрасывать уже сформированные побеги, формировать меньше колосков, цветков в колосках или же закрывать поры (что предотвращает испарение воды с листьев, но в то же время предотвращает и поступление углекислого газа, необходимого для фотосинтеза). В результате мы получаем урожай меньше достижимого.
Со времени появления проростка над поверхностью почвы и до налива зерна корни должны поглощать достаточное количество воды из почвы для обеспечения транспирации и сохранения минимального тургора, необходимого для роста и развития. Чем крупнее растение, тем больше ему нужно воды для поддержания процесса транспирации.
Условия развития
Интенсивность испарения частично определяется потребностью испарения (потенциал испарения) атмосферы. Потребность испарения больше, когда солнце светит ярко, температура высокая, относительная влажность низкая и дует ветер. Если испарение воды с листьев в атмосферу превышает ее поступление от корней к листьям, то их клетки будут терять свой тургор, становясь дряблыми. Потеря тургора сказывается на способности листьев расти в ширину, что приводит в конечном итоге к их сужению. Это один из видов приспособляемости растения и стремления сбалансировать ограниченное обеспечение водой.
Обеспечивая растение водой с помощью орошения, важно помнить, что чем больше площадь растения, тем большее количество воды необходимо для поддержания всех процессов жизнедеятельности.
Растения пшеницы больше всего отдают воду до и во время цветения. Если недостаток влаги наблюдается в период образования побегов, они не развиваются. Пшеница, испытывающая большой дефицит влаги, начиная с фазы трех листьев и до фазы выхода в трубку, формирует иногда только один стебель (один колос на одно растение).
При недостатке влаги в период, когда начинают формироваться генеративные органы, растение образует меньше колосков, а при дефиците влаги в период выхода в трубку – меньше цветков. Пшеница также может жертвовать побегами, колосками или цветками, если недостаток влаги дает о себе знать даже после того, как все эти части растения сформированы, но не полностью развиты. В обоих случаях те колоски, побеги и цветки, которые сформировались в последнюю очередь, погибнут первыми.
Последними появляются колоски, находящиеся у основания и в верхней части колоса. Появление пустой верхушки, пустой нижней части колоса или пустых верхушки и нижней части одновременно объясняется длительным воздействием засухи. Причиной подобных симптомов также могут быть заморозки.
Налив зерна
Пшеница все же может давать хороший урожай в районах, где выпадает мало дождей, если влага в почве будет в пределах досягаемости ее корней и поры листьев будут открываться для фотосинтеза, по крайней мере на несколько часов в течение дня до стадии налива зерна.
Это возможно, если:
- Своевременно отрегулировано соответствующее число побегов, чтобы колосья не испытывали дефицит влаги;
- Корневая система глубокая, здоровая и хорошо развита.
Движение воды от корней к стеблю, листьям и колосьям будет медленным, если ей нужно подниматься с большой глубины – 1,4–1,8 м. Когда поры закрыты, часть растения, находящаяся над почвой, постепенно наполняется водой до тех пор, пока не восстановится минимально необходимый для транспирации и фотосинтеза тургор. В течение дня туpгop в клетках может опять снизиться, и тогда весь цикл повторяется.
Одним из механизмов выживания растения является то, что ночью поры листьев находятся в закрытом состоянии. Таким образом растение пшеницы полностью заполняет себя водой, буквально высасываемой из глубин почвы.
При наступлении дня тургор будет достаточным, чтобы держать поры открытыми в течение нескольких часов до тех пор, пока растение не станет вялым и поры опять не закроются, чтобы начать цикл снова. Основное количество воды в этот период поступает в растение из влажного более глубокого слоя почвы, но некоторое количество все еще извлекается из верхнего, сухого слоя, занятого старой корневой системой. Эта вода сама по себе не приносит большой пользы растению, но как прибавка к основному источнику воды, получаемой из глубокого сырого слоя, она может внести свой вклад в водный статус растения.
СВЯЗЬ УРОЖАЯ С ТРАНСПИРАЦИЕЙ И ИСПАРЕНИЕМ
В целом урожай пшеницы пропорционально зависит от количества воды, испарившейся через листья растения. Чем больше воды проходит от корней к стеблю и через листья, тем больше урожай. Как отмечалось выше, испарение происходит благодаря функции листьев и открытых пор. Закрытие и открытие пор является кратковременной реакцией пшеницы на обеспечение ее водой, но размеры площади листьев – это долгосрочная реакция. Таким образом, чем лучше растение обеспечено водой, тем больше будет площадь листьев и чем больше пор находится в открытом состоянии, тем сильнее транспирация, а следовательно, будет выше урожай.
Если не принимать во внимание выпадение дождей, орошение, уменьшение численности сорняков (чтобы культурным растениям оставалось больше воды), факторы, ограничивающие потерю воды из почвы изза испарения и стока, очень важны для обеспечения растений водой, а следовательно, и для урожая.
Потенциал потери воды из почвы на испарение определяется многими факторами, включая разницу между влажностью верхнего слоя почвы и относительной влажностью воздуха, движением воздушных масс (ветра) у поверхности почвы, облачностью, количеством тепла, необходимым для испарения воды с поверхности почвы, а также структурой почвы. Именно структура почвы определяет ее воднофизические свойства, влияющие на интенсивность капиллярного движения воды к поверхности почвы для испарения.
Пшеница, испытывающая большой дефицит влаги, начиная с фазы трех листьев и до фазы выхода в трубку, формирует иногда только один стебель (один колос на одно растение)
Потенциалом водного испарения с поверхности почвы можно управлять при помощи мульчирования ее пожнивными остатками. Мульча способна сохранять прохладу в почве и снижать скорость ветра у ее поверхности.
Испарение воды непосредственно из почвы в атмосферу замедляется по мере ее подсыхания и развития растительного покрова, защищающего почву от попадания прямых солнечных лучей и снижающего скорость ветра, что в результате приводит к повышению относительной влажности воздуха у поверхности. Возрастающая со временем потребность атмосферы в испарении все больше удовлетворяется водой, проходящей через культурное растение, его листья. Испарение с поверхности почвы вместе с транспирацией называется эвапотранспирацией.
На западе Соединенных Штатов, где относительная влажность воздуха летом слишком низкая, а дневная температура очень высокая, прямое испарение из почвы выражается большой потерей почвенной влаги даже тогда, когда растительный покров хорошо развит. Извержение вулкана на горе Святой Елены в мае 1980 года произошло, когда пшеница на востоке штата Вашингтон находилась в фазе формирования колоса. В тот год штат Вашингтон установил рекорд по сбору урожая пшеницы, но не изза питательной ценности пепла, а, скорее всего, изза слоя пыли, который резко уменьшил потерю воды от испарения с поверхности почвы. Рассчитать потребность атмосферы в испарении, эвапотранспирацию, фактическое накопление, а также потерю влаги в течение роста культурного растения пшеницы в конкретном районе могут помочь специалисты местной сельскохозяйственной опытной станции.
ВЛАГА И ДОСТИЖИМЫЙ УРОЖАЙ
Доступная влага для культурного растения – это все количество воды, которое теоретически имеется в наличии и может быть поглощено из почвы растениями в период между посевом и наливом зерна. Когда налив зерна почти завершен, вся поглощенная вода уже прошла через растение. Вода, которая не была доступна до и после этого периода, абсолютно бесполезна для растения, как и вода, которая выпадает в виде осадков, стекает с поверхности и просачивается в глубокие слои почвы или испаряется. И хотя эта вода может быть замерена дождемером, она не является доступной. Вода, которая удерживается в почве так сильно, что не может быть поглощена корнями пшеницы, также будет недоступна.
Определение количества недоступной воды в почве
Количество воды, недоступной для пшеницы, может быть определено измерением количества воды в почвенных образцах, взятых на глубине досягаемости корней во время уборки урожая, но до следующего дождя. Эта вода удерживается в почве так сильно, что не может быть извлечена здоровым зрелым растением. Малый вес зерен при богатом урожае в условиях небольшого количества осадков является свидетельством того, что растение использовало всю воду, имеющуюся в корнеобитаемой зоне почвы.
Определение количества доступной воды
Доступная вода в почве может быть определена по почвенному образцу, взятому из глубины досягаемости корней ожидаемого здорового урожая во время сева. Если никаких препятствий в профиле почвы нет, то глубина корней озимой пшеницы обычно составляет 2 м, яровой – порядка 1,2–1,5 м. Для большинства полей как озимой, так и яровой пшеницы эти значения лучше всего определять весной, как правило, в период весеннего возобновления вегетации озимой пшеницы или сева яровой. Определение количества доступной влаги весной исключает трудности, связанные с необходимостью учитывать сток и испарение в течение зимнего периода и уровень накопления влаги в летних парах, а также ее количество, оставшееся после уборки урожая предшественника.
Чем больше воды осталось в почве после уборки предшественника, тем больший урожай может быть получен в текущем году. И наоборот, богатый урожай в текущем году может свидетельствовать о том, что в следующем году достижимый урожай будет ниже, если запас влаги в почве не будет восполнен осадками или орошением.
ВЛАГА И ПРОДУКТИВНОСТЬ
Продуктивность пшеницы в зависимости от наличия влаги в почве определяется ее урожайностью на единицу содержания влаги. Эта цифра будет разной в разные годы и на разных полях в зависимости от времени наступления периода с недостатком или увеличением обеспечения водой растения пшеницы и его длительности.
Среднее значение может быть использовано для прогноза возможного увеличения продуктивности пшеницы в случае принятия дополнительных мер по накоплению и сохранению влаги (например, вследствие уменьшения испарения).
Рис. 1. Достижимый урожай озимой пшеницы в зависимости от наличия доступной влаги (штат Вашингтон).
Если нет других ограничивающих факторов, кроме водного, можно ожидать увеличения урожая примерно на 200 кг/га на каждые 10 мм доступной влаги для озимой пшеницы и 150–170 кг/га – для яровой после первых 100 мм, которые потенциально будут израсходованы на поддержание растения, но не обеспечат получение урожая. Это и есть средняя продуктивность пшеницы относительно водного уровня.
УПЛОТНЕНИЕ И АЭРАЦИЯ ПОЧВЫ
Помимо факторов окружающей среды, на урожай пшеницы также может влиять ограничение роста и функционирования корней. Особенно серьезной эта проблема может быть на слитой почве.
Обеспечение кислородом. Основной проблемой для корней в плотной и переувлажненной почве является обеспечение их кислородом. Его недостаточное количество будет критическим для здоровья и функционирования корней в тех местах, где дренаж почвы осуществляется медленно, или там, где грунтовые воды будут подниматься к поверхности почвы.
Некоторое количество кислорода может проникать к верхней части корней через растение, но этот процесс зависит от наличия свободного для газа пространства в самих корнях. Большая часть потребности корней в кислороде должна быть удовлетворена за счет кислорода, который проникает в почву из атмосферы. Данный процесс начинается на поверхности почвы и заканчивается внизу, у корней. Развитие корневой системы будет адекватно обеспечению ее кислородом.
Основной проблемой для корней в плотной и переувлажненной почве является обеспечение их кислородом
Кислород, который поступает из почвы, очень важен для корней, особенно для корневых окончаний, где формируются новые клетки; между ними практически нет свободного пространства, через который газ мог бы проходить внутрь корня. Проблема снабжения кислородом корневых волосков, которые больше всего в нем нуждаются, зависит от интенсивности метаболизма, необходимого для образования новых клеток.
Корневые окончания, испытывающие кислородное голодание (например из за подъема грунтовых вод), приостанавливают рост, умирают или поражаются и уничтожаются болезнетворными микроорганизмами. Эта проблема заостряется при идеальной для роста корней температуре, поскольку в это время возникает самая большая потребность корней в кислороде. Проблема близкого залегания грунтовых вод зимой приводит к замерзанию и ломкости корней.
Влияние уплотненности почвы
Корни разветвляются в почве, преодолевая ее сопротивление благодаря своей способности генерировать необходимую силу (тургорное давление).
Слой сухой сильно уплотненной почвы может оказать значительное сопротивление, преодолеть которое будет не под силу тургору на кончиках корней.
Уплотненный слой от сошника, а также плужная подошва создают две основные проблемы: сопротивление проникновению корней и преграда для инфильтрации воды и проникновения кислорода в почву. Корни пшеницы лучше проникают через подпочвенный слой, если он немного влажный, поскольку в этом случае почва оказывает меньшее сопротивление. В то же время рост корней в сильно влажных условиях ограничивается недостатком кислорода.
В последнее время селекционеры из штата Джорджия пытаются идентифицировать источники зародышевой плазмы пшеницы с пористыми корнями (такими, как у риса), получающие кислород из растения и поэтому меньше зависящие от поступления кислорода из окружающей почвы. Сорта пшеницы с такими свойствами будут лучше адаптированы к почвам с высоким уровнем грунтовых вод.
Джеймс Кук, Роджер Дж. Фесет, сельскохозяйственная исследовательская служба, Вашингтонский государственный университет, США
Читайте также: