Удержать и сохранить влагу

В 2020 году в России потери урожая из-за весенней и летней засухи еще предстоит подсчитать. Российский Юг пережил аномально теплую зиму, засушливые март и апрель, возвратные заморозки, ураганные ветры и засуху летом. Территории Урала и Сибири также подверглись засушливым явлениям. В настоящее время сев озимых задерживается или проводится в условиях недостаточной почвенной влаги. О дефиците влаги в почве и окружающем воздухе как лимитирующем факторе повышения урожайности пойдет речь в этой статье.

Недостаток влагообеспеченности

Дефицит влаги в почве и окружающем воздухе является лимитирующим фактором повышения урожайности и учитывается при создании системы удобрений в севообороте и для отдельных культур. Из-за недостатка влаги растения отстают в росте, трещины в почве приводят к обрыву корней, у листьев теряется тургор и нарушаются физиологические реакции. Водный дефицит увеличивает биосинтез и выделение этилена, так называемого гормона старости, при появлении которого в листьях, в точках роста, колосках пшеницы и других частях подавляется рост растений. Дефицит воды продолжительное время приводит к преждевременной репродуктивной фазе. Например, колос становится малоозерненным, а зерно щуплым. Есть еще один вид засухи, который довольно часто встречается - это зимняя засуха, возникающая на незащищенных снежным покровом посевах озимых. Почва промерзает на довольно большую глубину и часто вся корневая система находится в промерзшем слое. Если днем такие посевы интенсивно получают солнечный свет, температура которого повышает температуру листьев, вызывая усиление транспирации, но без прогревания почвы, то происходит обезвоживание растений вплоть до их гибели. Такой вид засухи называется физиологическим, так как влага в почве есть, но находится в недоступной для растений форме.

Температурный и водный балансы

На рост корней большое влияние оказывает температура. Низкие температуры почвы снижают рост корней и их активность. Мощная и разветвленная корневая система многих растений формируется при температуре почвы +20…+25°С. Определяя сроки внесения удобрений учитывают влияние температуры почвы на поступление в растения элементов питания. При температуре ниже +12°С снижается потребление растениями из почвы и удобрений фосфора, калия и микроэлементов. При температуре ниже +8°С уменьшается потребление минерального азота. Для многих сельскохозяйственных культур температура +5..+6 °С становится критической в потреблении основных элементов питания. Температура окружающего воздуха определяет сроки и возможности выращивания сельскохозяйственных культур. Биологические и химические процессы трансформации элементов питания в почве находятся в прямой зависимости от температуры. Теплообеспеченностью посевов считается сумма среднесуточных температур воздуха выше +10°C за вегетацию. Высокие и низкие температуры нарушают биохимические процессы в клетках, вызывая в них необратимые изменения, прекращающие рост и вызывающие гибель растений. Повышение температуры до +25...28°С увеличивает активность фотосинтеза. Дальнейшее повышение температуры приводит к преобладанию дыхания растения над фотосинтезом, тем самым снижая массу растений. Растрачивая углеводы на дыхание, большинство сельскохозяйственных культур при температуре выше +30°С не дают прироста урожая. Снижение температуры окружающей среды с +25°С до +10°С уменьшает интенсивность фотосинтеза и рост растений в несколько раз. Наиболее интенсивно протекает фотосинтез у растений примерно при температуре +24…+26°С. Оптимальная температура днем для многих полевых сельскохозяйственных культур составляет +25°С, а ночью +16…+18°С. Температура до +35…+40°С прекращает фотосинтез из-за нарушения биохимических процессов и чрезмерной транспирации. Большие отклонения температуры от оптимальной в сторону повышения или понижения снижают ферментативную активность в клетках растений, интенсивность фотосинтеза и поступление элементов питания в растения. Структура посевных площадей и возможность выращивания более продуктивные позднеспелые культуры напрямую зависят от теплообеспеченности вегетационного периода. Наблюдается прямая зависимость продуктивности культур от суммы температур. В лесостепной и степной зонах, на орошаемых полях связи между количеством положительных температур и урожаями культур не наблюдается. В центральных и южных регионах страны повышение или понижение температуры на +2…+3°С также не оказывает большого влияния на продуктивность растений. Но большое влияние на интенсивность фотосинтеза и эффективность удобрений оказывает влагообеспеченность растений. От тургорного состояния растений зависит степень раскрытия устьиц, скорость поступления в листья диоксида углерода и выделение кислорода. В условиях засухи и чрезмерной влажности устьица закрываются и фотосинтез прекращается. Наиболее высокая интенсивность фотосинтеза бывает при дефиците воды в листе в 10-15% от полного насыщения, когда устьица максимально раскрыты. Только при соблюдении условий оптимального водного режима корневая система растений потребляет элементы питания из почвенного раствора. Дефицит влаги в почве приводит к снижению скорости передвижения воды и элементов питания по ксилеме к листьям, интенсивности фотосинтеза и уменьшению биомассы растений.
Важно количество осадков, динамика их распределения в течение вегетационного периода и обеспеченность влагой в наиболее ответственные фазы роста и развития растений.

Экспозиция и рельеф полей

Использование азотных и фосфорно-калийных удобрений увеличивает дефицит влаги, так как пропорционально увеличению урожайности надземной массы возрастает водопотребление. На удобренных полях иссушающее действие растений на почву начинает проявляться раньше и на большую глубину, нежели на не удобренных. Поэтому при дефиците влаги удобренные поля засевают как можно раньше, чтобы к наступлению засухи и иссушения верхнего слоя почвы корни доросли до нижних увлажненных горизонтов. Накопление влаги происходит за счет мероприятий по снегозадержанию, раннее боронование и ранний сев. На территориях с достаточным и избыточным увлажнением с нисходящим током воды из корнеобитаемого слоя почвы выносится большое количество азота, кальция, магния и растворимых гумусовых веществ.Экспозиция и рельеф полей также оказывают влияние на урожайность, эффективность применения удобрений, сроки и агротехнические приемы полевых работ. Склоны разной экспозиции и крутизны отличаются содержанием в почве гумуса, элементов питания, тепловым и водным режимами и отзывчивостью культур на удобрения. Почвы северных и северо-восточных склонов обычно более гумусированные, лучше обеспеченные влагой, там бывает выше снежный покров, они позже оттаивают по сравнению с южными склонами. Почвы южных и юго-западных склонов более теплые, раньше оттаивают, на них интенсивно происходит паводковый сток талых и ливневых вод, поэтому они более эродированные и содержащие меньше илистых частиц. В почвах южных склонов минерализация пожнивно-корневых остатков и органических удобрений проходит более быстро, поэтому они менее гумусированные. Чем выше снежный покров, тем меньше глубина промерзания почвы, тем лучше впитываются весенние талые воды и паводки меньше разрушают почву. Характеристики почв разной экспозиции учитывают при планировании сроков полевых работ и потребности в технике для внесения удобрений.

Влияние видов почвы на эффективность удобрений

Влияние влагообеспеченности на урожайность и качество продукции растениеводства связано в основном с доступностью растениям почвенной влаги и питательных веществ из почвы и удобрений, а также влиянием на фитосанитарное состояние почв и посевов. При влагообеспеченности почв ниже оптимальной замедляется водоотдача почвой растениям, падает скорость тока воды от корней к листьям, снижается биологическая активность почв и коэффициент использования фотосинтетической активности, продуктивности растений. На территориях с избыточным увлажнением обилие влаги отрицательно сказывается на процессах аэрации почвы, что нарушает биологические аэробные процессы в почве, нормальное развитие многих растений нарушается или даже прекращается. Переувлажнение почвы снижает всхожесть семян, уменьшает количество корневых волосков и вторичной корневой системы. Обычно это наблюдается в мелких западинах и блюдцах. При переувлажнении растение торопится закончить процесс образования семян, даже если этого едва ли хватит для выживаемости следующего поколения растений. Полегание и разновременное созревание также может быть следствием переувлажнения почвы. Наиболее высокая эффективность удобрений проявляется обычно при влажности почвы в 65-80% НВ. Чтобы вовлечь такие территории в сельскохозяйственный оборот нужно проводить осушительные мелиоративные работы. Территорий с недостаточным увлажнением больше, чем переувлажненных и основным мелиоративным мероприятием в них является искусственное пополнение запасов влаги в почве для нормального развития растений и обводнение. В степных зонах обязательно нужно проводить работы по снегонакоплению и снегозадержанию для увеличения продолжительности времени снеготаяния и пополнения запасов грунтовых вод. В степных районах количество осадков и динамика их распределения в течение вегетации является ключевым фактором продуктивности сельскохозяйственных культур. Изменение условий увлажнения резко сказывается на эффективности минеральных удобрений. Действие минеральных удобрений четко коррелирует с гидротермическими условиями, поэтому необходимо учитывать климатические условия - это сухость и большие колебания температуры от ночи ко дню, малое количество осадков и большие колебания температуры от зимы к лету. Большие внутригодовые различия значений температуры формируют зоны рискованного земледелия, для которой характерна значительная неустойчивость урожаев. Засоление почв снижает полевую всхожесть, тормозит рост, уменьшает площадь ассимилирующей поверхности, снижает чистую продуктивность фотосинтеза, массы 1000 зерен, общей продуктивности растений за счет повышения осмотического давления клетки, антагонизма ионов К/Na, нарушений нормального обмена веществ. Урожайность зерновых культур снижается на 30-70 %. Повышенная кислотность или повышенная щелочность почв ограничивают продуктивность пшеницы. Кислотность и щелочность влияют на многие биологические процессы, протекающие в почве, а также на болезнетворные организмы, вредящие пшенице, клубеньковые бактерии, которые развиваются на корнях бобовых растений и способны поглощать азот из атмосферы. Азот хорошо связывается клубеньковыми бактериями в нейтральных или щелочных почвах, а в кислых почвах этот процесс угнетается.

Источник: «АПК Эксперт. Растениеводство»