9. Физиологические основы орошения

Наиболее радикальным способом повышения урожайности сельскохозяйственных культур в засушливых условиях является орошение. Однако как избыточное, так и недостаточное орошение может дать отрицательный результат. При избыточном орошении есть опас­ность ухудшения снабжения корней растений кислородом, уплотнения и вторичного засоления почвы. При недостаточных - растения периодически попадают в условия засухи, происходят задержка роста листьев, снижение их фотосинтетической активности.

Для орошаемого земледелия важно установить интервал влаж­ности почвы, благоприятный для роста и развития сельскохозяй­ственных культур. На дерново-подзолистых почвах пороговые величины влажности, при которых полностью прекращаются ростовые процессы, составляют 20-30 и 90 % НВ (См. рисунок!).

Нижний предел связан с возрастанием водоудерживающих сил, верхний - с ухудшением аэрации почвы.

Оптимальной для накоп­ления сухого вещества является влажность 70-80 % НВ. Но посто­янно поддерживать поливом такой узкий интервал влажности в полевых условиях крайне сложно и невыгодно. Экономически це­лесообразно получение примерно 80 % максимального урожая. В практике орошаемого земледелия наиболее эффективно поддерживать влажность почвы в пределах 50-80 % НВ с учетом биологи­ческих особенностей сельскохозяйственной культуры, фазы онтоге­неза, уровня агротехники, почвенных и климатических условий.

При разработке рациональных режимов орошения сельскохозяйственных культур нужно определить оросительную норму - ко­личество воды, необходимое для полива определенной культурыза весь вегетационный период в расчете на 1 га.

• Ее можно устано­вить на основании многолетнего опыта передовых хозяйств и исследовательских учреждений или

• рассчитать на планируемый уро­жай с использованием средних коэффициентов водопотребления данной культуры. Сезонное водопотребление полевых культур составляет 3000-4000 м³ /га, яблони - 5000-6000 м^З/га, среднесу­точный расход влаги полевыми культурами - 2,5-3,5 мм.

Рассчитать оросительную норму можно по метеорологическим данным.

Наиболее широко применяют расчеты по уравнению водного баланса, сумме среднесуточных темпе­ратур, относительной влаж­ности, дефициту влажности воздуха, тепловому и радиаци­онному балансам.

А. М. Алпатьев (1961) предло­жил рассчитывать потребность в воде (мм) овощных культур по формуле

Е = 0,65 Д,

где 0,65 - экспериментально найденный коэффициент; Д - сумма реднесуточных дефицитов влажности воздуха за вегетационный период или за определенную часть вегетации, мм.

Суммарный расход влаги (м3/га) плодово-ягодными культурами за период вегетации можно подсчитать по формуле

М = еt,

где е - коэфициент расхода воды, приходящийся на 1 С;

t - сумма среднесуточных температур за период вегетации, С.

Для семечковых и косточковых пород этот коэффициент составляет 1,4 м³/га, для более требовательных к влаге ягодников - 1,5-1,9 м³/га на 1 °С.

Для определения потребности растений в орошении используют данные испарения воды с поверхности эвапорометров. Этот метол основан на соответствии эвапотранспирации сплошного покрова растений при оптимальном снабжении их влагой и ис­парения со свободной водной поверхности, их сходной зависи­мости от метеорологических факторов. Для учета видовых осо­бенностей растений вводятся поправочные коэффициенты.

Поливная норма = КИ,

где К - коэффициент пропорциональности (ддя кукурузы он равен 0,85; бобов, сои, сорго, пшеницы и сахарной свеклы -0,95; люцерны, клевера, картофеля - 1; плодово-ягодных культур- 1.1) И - испарение с эвапорометра, мм.

Что касается установления сроков орошения, то необходимо провести полив, когда растение еще не испытывает недостатка в воде, но уже успело израсходовать почти всю полученную с предыдущим поливом воду. Сигналом для очередного полива не могут служить такие внешние признаки, как завядание листьев, утрата тургора стебля, так как ПОДВЯДАНИЕ растений приводит к серьез­ны нарушениям в ультраструктуре клеток и обмене веществ. Даже кратковременный недостаток влаги не проходит для расте­нии бесследно. После установления оптимальных условий водо­снабжения поглотительная деятельность корня и фотосинтез восстанавливаются лишь через 5-7 дней, рост - через З не­дели, что приводит к значительной потере урожая. Следует также помнить, что орошаемые культуры, имея большую листовую поверхность, не имеют анатомо-морфологических приспособлений для ограничения расхода воды, и поэтому при переры­вах в водоснабжении они страдают сильнее, чем растения на богаре.

Установлено, что все сельскохозяйственные растения особенно чувствительны к недо­статку влаги во время закладки репродуктивных органов. У хлеб­ные злаков это конец кущения- колошение, у плодовых культур - осень предшествующего года.

Период наибольшей чувст­вительности к недостатку влаги называется критическим. Он может не совпадать с периодом максимальной потребности в воде, который обычно приходится на более жаркое время года или связан с формированием листового аппа­рата и наливом сочных плодов (См. рисунок!).

В сухие годы плоды обычно опадают раньше, чем на листьях можно обнаружить признаки увядания. Происходит это не из-за более высокой транспирации плодов, а из-за способности листьев в условиях водного дефицита оттягивать от них влагу.

Для ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ПОЛИВА

1. часто определяют влажность почвы.

2. Полезно также вести наблюдение за физиологическим состоянием растений.

• Хорошим показателем условий водоснабжения плодовых и овощных культур является динамика устьичных движений: сразу после полива устьица от­крываются очень широко, по мере расходования поливной воды щель их открывается все меньше и меньше, и при исчерпании запаса доступной воды они вовсе перестают открываться. Полив необходим раньше, чем наступит такое длительное закрывание устьиц.

• Другим достаточно надежным показателем условий водо­снабжения может быть концентрация клеточного сока (ККС) растительной ткани, которая при недостатке влаги очень быстро возрастает.

Экспериментальным путем установлены критические значения ККС, при которых необходим полив (табл. ).

Критические значения концентрации клеточного сока для установления сроков полива сельскохозяйственных культур (Л. А. Филиппов, 1982)

Культура	Икдикаторный орган	Время определения	Фаза вегетации или месяц	ККС, %
Хлопчатник	3-4-й лист сверху	13-14	Бутон.-цветение-плодоношение	12-14
Сахарная свекла	Сред. часть жилки листьев 7-го ярус	10-11	Формир. листьев Рост корнеплода	7 8
Кукуруза	Основание жилки лист. 10-го яруса	10-11	До цветения После цветения	6-7 6-10
Картофельи томат	Листья у первой цветочной кисти	10-11	Весь период вегетации	8,5-10
Морк.и св. стол.	Лист.сред. яруса	10-11	То же	10
Яблоня	Листья кольчаток	11-15	Июль-август	23-24
Виноград	Листья у нижней грозди	10-11	Июнь Июль Август	9,0 10.5 12.0
Роза эфиромасличная	Неодревесневшие растущие побеги	13-14	До цветения После цветения	7.0 9,5

М. Ф. Лобов (1957) для обоснования полива всех овощных культур и картофеля предложил использовать единый 10%-ный уровень концентрации клеточного сока при следующем принципе отбора листьев для определения: у капусты - листья 2-го яруса, у томата и картофеля - листья первой цветочной кисти, у перца и баклажанов -листья 5-8-го ярусов, у свеклы и моркови - листья среднего яруса, у огурцов - 4-6-й лист от основания стебля. Определение рекомендуют проводить в соке свежих листьев в 10-11 ч.

Снижение водного потенциала растительной ткани указывает на необходимость проведения полива. Критические значения водного потенциала для различных сортов хлопчатника составляют -1500...-1800 кПа, для косточковых пород в мае-июне и июле-августе -соответственно -1300 и -1500 кПа.

Разработан экспресс-метод установления срока полива плодо­вых культур по величине электрического сопротивления тканей листа, поскольку она зависит от их оводненности и концентрации клеточного сока и, таким образом, является показателем водного дефицита. Полив семечковых пород необходимо проводить при повышении электрического сопротивления до 1000 кОм, косточ­ковых - до 1500 кОм.

На основании датчиков скорости водного тока в растении, разработанных в Агрофизическом институте РАСХН, созданы технические системы для автоматического по­лива производственных насаждений плодовых и декоративных культур.

Таким образом, в настоящее время оптимизацию водного режима можно проводить с учетом физиологического состояния самого растения, что повышает эффективность использования воды.

В эффективном использовании воды растениями существен­ную роль играют удобрения, на что указывал еще Д. Н. Пряниш­никое (1955). Даже такие почвы, которые в условиях богарного земледелия не нуждаются в удобрениях, при орошении уже не в состоянии обеспечить питательными веществами значительное повышение урожайности. Оптимизация минерального питания в условиях орошения снижает транспирационный коэффициент на 20-30 %. В орошаемом земледелии удобрения - важнейший фактор повышения не только урожая, но и его качества. Известно, что при орошении наряду с увеличением урожайности часто сни­жаются сахаристость плодов, корнеплодов сахарной свеклы, со­держание белка в зерне пшеницы. Однако, применяя минеральные удобрения, можно добиться повышения качества урожая.

С физиологической точки зрения наиболее рациональны оро­шение дождеванием и мелкодисперсные увлажнительные поливы. Частые поливы малыми порциями, соответствующими 20-30 мм осадков, позволяют поддерживать почву в равномерно увлажненном состоянии, снижают в жаркие часы дня температуру воздуха и растений, что обеспечивает благоприятный баланс газообмена и высокую продуктивность растений.