ПОВЫШЕНИЕ  УРОЖАЙНОСТИ  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ  КУЛЬТУР  ЗА  СЧЕТ  НАКОПЛЕНИЯ  ВЛАГИ  В  ПОЧВЕ

Высочкина  Любовь  Игоревна

канд.  техн.  наук,  доцент  кафедры  «Процессы  и  машины  в  агробизнесе»  Ставропольский  государственный  аграрный  университет,  РФ,  г.  Ставрополь

E-mail:  lubasha_vis_67@list.ru

Высочкина  Татьяна  Николаевна

студент  5  курса  факультета  агробиологии  и  земельных  ресурсов

Ставропольский  государственный  аграрный  университет,  РФ,  г.  Ставрополь

E-mail:  tanechka-106@mail.ru

INCREASING  CROP  YIELDS  DUE  TO  ACCUMULATION  OF  MOISTURE  IN  THE  SOIL

Vysochkina  Lyubov

Ph.D.,  Associate  Professor  of  "Processes  and  machines  in  agribusiness"  Stavropol  State  Agrarian  University,  Russia,  Stavropol

Vysochkina  Tatyana

5th  year  student  of  the  Faculty  of  Agrobiology  and  land  resources

Stavropol  State  Agrarian  University,  Russia,  Stavropol

АННОТАЦИЯ

Целью  статьи  является  обоснование  содержания  влаги  в  почве  для  обеспечения  растений  в  критические  периоды  их  развития:  бутонизация,  цветение,  налив  зерна.  Автор  обосновывает,  что  при  планировании  поливов  следует  учитывать,  что  расход  воды  с  гектара  увеличивается  при  увеличении  количеств  растений  на  гектар  и  увеличения  надземной  массы  растений;  при  понижении  влажности  воздуха,  увеличении  температуры  и  скорости  ветра;  при  ухудшении  условий  питания.  В  статье  указывается,  что  глубокое  промачивание  почвы  улучшает  минеральное  питание  растений.

ABSTRACT

The  aim  of  the  article  is  to  validate  the  soil  moisture  content  for  plants  during  critical  periods  of  their  development:  budding,  flowering,  ripening  grain.  The  author  proves  that  the  planning  of  irrigation  should  be  noted  that  water  consumption  per  hectare  is  increased  by  increasing  the  number  of  plants  per  hectare  and  an  increase  in  above-ground  plant  mass;  at  low  humidity,  increasing  temperature  and  wind  speed;  when  conditions  deteriorate  supply.  The  article  states  that  a  deep  soaking  of  the  soil  improves  the  mineral  nutrition  of  plants.

Ключевые  слова:  вода;  почва;  влагообеспеченность;  транспирационный  коэффициент;  глубокое  промачивание.

Keywords:  water;  soil;  moisture  content;  transpiration  rate;  a  deep  soaking.

Водоснабжение  растений  происходит  за  счет  влаги,  имеющейся  в  почве,  поэтому  одной  из  основных  задач  агротехники  является  поддержание  влажной  почвы  на  уровне,  требующемся  для  нормальной  жизнедеятельности  растений.

Влажность  почвы  зависит  от  многих  причин  и  непрерывно  меняется.  В  одном  и  том  же  районе  при  одинаковом  количестве  атмосферных  осадков  влажность  почвы  различных  сельскохозяйственных  угодий  различна.  Различие  определяется  тем,  что  расход  почвенной  влаги  осуществляется  путем  испарения  с  поверхности  почвы  и  транспирации  растений.  Испарение  и  транспирация  в  свою  очередь  зависит  от  характера  и  состояния  поверхности  почвы,  погоды,  вида  культуры,  фазы  её  развития,  состояния  надземной  массы,  корневой  системы  и  т.  д.

Как  известно  почва  состоит  из  трех  основных  частей:  воздуха,  воды  и  твердых  тел.  Твердый  компонент  образует  основу  почвы  и  состоит  из  минеральных  и  органических  веществ.  Доля  почвы,  занимаемая  водой  и  воздухом,  называется  —  объем  пор.  Объем  пор  обычно  постоянная  для  данного  слоя  почвы,  но  может  быть  изменена  путем  обработки  почвы  и  уплотнения.  Отношение  воздуха  к  воде,  запасенной  в  изменениях  поры,  как  вода  добавляется  или  теряется  из  почвы. 

Объем  пор  на  самом  деле  является  резервуаром  для  хранения  воды.  Однако  не  вся  вода  в  резервуаре  доступна  для  использования  растениями.  Сразу  после  большого  количества  осадков  все  поры  заполнены  водой.  Под  действием  гравитации  часть  воды  будет  перемещаться  вниз,  ниже  корневой  зоны,  где  она  становится  не  доступна  для  растений,  особенно  в  песчаных  почвах,  так  как  процесс  перераспределения  быстро  происходит  (в  течение  двух  дней  или  меньше).

Вода  из  почвы  поступает  в  корни  растений  благодаря  действию  осмотических  сил,  обусловленных  концентрацией  в  растворе  соединений.  Концентрация  клеточного  сока,  как  правило,  значительно  выше  концентрации  почвенной  влаги.  Помимо  осмотических  сил  корневых  клеток,  всасывающая  способность  растений  увеличивается  осмотическим  давлением  клеточного  сока  листьев,  постоянно  теряющих  воду  вследствие  транспирации.

Всасывающая  способность  корней  достигает  100—200  тыс.  Па  и  более;  сорбционные  силы  значительно  больше,  поэтому  гигроскопическая  и  пленочная  вода  в  почве  недоступна  для  растений.

Однако  растения  начинают  проявлять  признаки  завядания  до  того,  как  в  почве  останется  только  гигроскопическая  вода.  Отчасти  это  объясняется  тем,  что  корневые  волоски  растений,  имеющие  диаметр  около  0,01  мм,  не  могут  использовать  влагу  из  более  мелких  пор.  Исследования  последнего  времени  показали,  что  различные  растения  на  одной  и  той  же  почве  начинают  вянуть  при  различной  влажности.  По  данным  Д.В.  Федоровского,  коэффициент  завядания  различных  растений:  пшеница  —  15,5—16,5  %  от  веса  почвы,  огурцы  —  17,78  %,  лён  —  17,97  %.

Для  оценки  влагообеспеченности  растений  необходимо  знать  их  потребность  во  влаге  и  влагосодержание  почвы. 

Растение  в  процессе  своего  развития  потребляет  большое  количество  воды.  Транспирационные  коэффициенты,  как  показали  наблюдения,  в  сотни  раз  превышает  вес  сухого  вещества  растения  и  колеблются  в  низких  пределах.

Таблица  1.

Транспирационные  коэффициенты  различных  сельскохозяйственных  культур

По  оценке  А.М.  Алпатьева  [1],  транспирационные  коэффициенты  скорее  служат  показателями  пластичности  к  условиям  среды,  поэтому  полезны  и  необходимы,  особенно  при  изучении  влияния  агротехники  на  продуктивность  использования  растениями  ресурсов  влаги.  Таким  же  относительным  показателем  потребности  растений  во  влаге  может  служить  коэффициент  водопотребления,  представляющий  собой  частное  от  деления  всего  расхода  воды  (транспирация  +  испарение  с  почвы)  на  урожай  всей  органической  массы  или  основной  продукции  с  данного  поля. 

Коэффициент  водопотребления  в  сильной  степени  зависит  от  применения  удобрений,  плодородия  почвы  и  урожайности.  Ниже  приводится  таблица  2,  показывающая  необходимое  количество  воды  для  формирования  урожая  на  плодородных  почвах  и  бедных  в  отношении  питательных  веществ.

Из  приведенной  таблицы  видно,  что  расход  воды  растениями  на  образование  урожая  колеблется  от  80  до  860  м³/тонну  продукции  и  при  увеличении  урожайности  снижается. 

Таким  образом,  создавая  более  благоприятные  условия  роста  и  развития  растений,  т.е.  применяя  более  высокую  агротехнику,  мы  не  только  повышаем  урожай,  но  и  уменьшаем  расход  воды  растениями  на  образование  единицы  продукции.

Таблица  2.

Количество  воды,  необходимое  для  получения  1  тонны  продукции

При  планировании  поливов  следует  учитывать,  что  расход  воды  с  гектара  увеличивается  при  увеличении  количеств  растений  на  гектар  и  увеличения  надземной  массы  растений;  при  понижении  влажности  воздуха,  увеличении  температуры  и  скорости  ветра;  при  ухудшении  условий  питания.

Необходимо  также  иметь  в  виду,  что  вода  при  орошении  не  только  понижает  температуру  листовой  поверхности  растений,  воздуха  и  почвы,  но  также  снижает  концентрацию  почвенного  раствора,  в  том  числе  вредных  солей  и  этим  улучшает  условия  роста  растений.

Растения  легко  усваивают  воду,  если  влажность  в  корнеобитаемом  слое  по  отношению  к  абсолютно  сухому  весу  почвы  будет  не  ниже:

·     для  песчаных  почв  —  8—9  %;

·     для  лессовидных  суглинков  —  19—20  %;

·     для  тяжелых  глинистых  почв  пониженных  участков  23—25  %.

Влажность  почвы  перед  очередным  поливом  (предполивная  влажность)  не  должна  опускаться  ниже,  указанных  величин.

Ориентировочно  глубину  активного  слоя  почвы  для  различных  культур  можно  принять  следующую:

·     овощные  культуры  —  30—80  см;

·     зерновые  культуры  —  80—100  см;

·     сады  и  вигоградники  —  70—100  см;

·     многолетние  травы  (люцерна)  —  90—130  см  [4].

Хотя  наши  исследования  показывают  и  более  широкий  диапазон  этих  границ. 

При  заполнении  всех  почвенных  пор  на  глубину  1  м  потребуется:  для  легких  почв  —  300  л/м³  почвы  и  для  максимально  глинистых  500  л/м³.  Влагоемкость  самой  тяжелой  почвы  467,7  л/м³,  т.  е.  467,6  мм.  А  куда  остальная  вода  уходит?  Естественно  на  глубокое  промачивание,  как  в  2004  году  в  Ставропольском  крае,  на  глубину  2—4  м  [2].  И  она  не  лежит  там  мёртвым  грузом.  Корни  растений  (разведчики)  постоянно  ищут  питательные  вещества.  А  питательные  вещества  потребляются  только  растворёнными  в  воде.  Поэтому  корни  движутся  вниз  и  в  стороны  до  тех  пор,  пока  есть  вода  (питательный  раствор).  Не  случайно  корни  люцерны  (2-го  года)  достигают  глубины  6  метров  и  больше,  а  подсолнуха  и  кукурузы  до  4  м  и  более,  а  мы  при  раскопке  убедились,  что  и  сахарная  свёкла  в  2004  году  пускала  корни  до  4  м  и  урожайность  составила  759  ц/га,  отдельные  корнеплоды  достигали  5—6  кг.

Таким  образом,  глубокое  промачивание  способствует  добыванию  питательных  веществ  (минералов)  с  глубины,  вплоть  до  материнской  породы.  Попадая  на  целую  материнскую  породу,  корешок-разведчик  посылает  протон  на  тот  элемент  породы,  который  нужен  растению  в  данное  время.  Протон,  попадая  во  внешнюю  оболочку  электронов  атома,  отнимает  у  элемента  один  или  два  электрона,  ослабляя  тем  самым  защитные  свойства  атома,  превращая  его  в  положительно  заряженный  ион,  который  забирается  корнями,  следующими  за  «разведчиком»  и  транспортируется  наверх  к  растению.  Этот  процесс  электролиза  происходит  только  в  присутствии  водного  раствора,  то  есть  при  глубоком  промачивании.  Иногда  удивляются  учёные  агрономы,  что  внесли  на  поле  0,5  ц/га  селитры,  а  урожай  повысился  вдвое,  при  этом  из  почвы  с  урожаем  было  внесено:  фосфора  n  тонн,  калия  n  тонн  и  других  элементов.  И  не  задумываются,  что  углерода  уже  15  лет  не  вносили,  а  он  во  всех  элементах  растения  содержится.  А  всё  оттуда  же,  от  матушки-земли.  Если  была  влага  —  был  электролиз,  был  синтез  и  работа  бактерий  анаэробных,  аэробных  и  других.  Надо  только  создать  условия  для  их  жизнедеятельности,  а  урожай  будет.

Глубина  залегания  корневой  системы  зависит  от  многих  причин,  и  это  следует  иметь  ввиду  при  назначении  нормы  орошении.  В  нормально  увлажненных  почвах  корни  располагаются  глубже,  чем  в  уплотненных  или  чрезмерно  уплотненных.

Зная  необходимую  глубину  промачивания,  предполивную  влажность  и  полевую  (предельную)  влагоемкость  почвы,  а  также  вес  одного  кубического  метра  почвы,  можно  вычислить  поливную  норму. 

Растения  при  своем  развитии  должно  «искать  воду».  Поэтому  очень  важно  проведение  предпосевного  или  влагозарядкового  полива.  Наиболее  эффективными  способами  для  проведения  влагозарядкового  полива  могут  быть  поверхностный  или  внутрипочвенный  полив  [3,  4],  позволяющий  обеспечить  необходимую  поливную  норму.

При  посеве  во  влажную  почву  семена  быстро  прорастает  и  дает  корни  и  росток.  По  мере  подсыхания  влаги  в  верхнем  слое  почвы,  рост  самого  растения  несколько  замедляется,  корни  начинают  «искать»  воду  и  вместе  с  ней  питательные  вещества.  Для  этого  корневая  система  быстро  развивается  и  вширь  и  вглубь.  Особенно  вглубь,  поскольку  наверху  влаги  недостаточно,  а  внизу  она  лежит  нетронутая.  Корни  достают  нижнюю  влагу  и  поставляют  её  надземной  части  растений.  Надземная  часть  растений  начинает  быстро  развиваться.  Но  при  её  быстром  развитии  требуется  всё  больше  и  больше  воды  и  для  фотосинтеза,  и  для  роста  растений,  и  для  образования  семян.

Запасы  воды  находящиеся  в  глубине,  корни,  как  насосы,  подают  к  растениям  и  углубляют  значительно  дальше  600-800  мм.  У  таких  растений,  как  зерновые  (пшеница),  кукуруза,  люцерна  четырехметровая  глубина  не  является  пределом  проникновения  корней,  лишь  бы  процесс  «доставания»  влаги  корнями  шёл  беспрерывно.

Таким  образом,  глубокое  промачивание  необходимо  для  оптимального  развития  растений  при  посеве,  первоначальном  росте,  а  особенно  в  экстремальных  условиях  потребления  влаги  —  бутонизация,  цветение,  налив  зерна.  Глубокое  промачивание  гарантирует  обеспечение  влагой  растения  в  период  между  естественными  осадками  или  при  отсутствии  их.  Глубокое  промачивание  способствует  обеспечению  жизнедеятельности  растений  за  счет  не  тронутых  запасов  материнской  породы,  накоплению  органики  в  почве,  постепенное  накопление  гумуса  и  углерода.

Список  литературы:

1. Алпатьев  А.М.  Влагооборот  культурных  растений.  Л.:  Гидрометиоиздат,  1954.
2. Высочкина  Л.И.,  Кокурин  И.С.  Влагозарядковые  поливы  необходимы  /  Земледелие.  —  2008.  —  №  2  —  С.  7—8.
3. Патент  на  полезную  модель  108911  РФ,  МПК7  A01G25/00.  Устройство  для  нарезания  водопоглощающих  щелей  /  Л.И.  Высочкина,  И.С.  Кокурин  (Россия).  №  2011113098/13;  Заявлено  05.04.2011;  Опубл.  10.10.2011,  Бюл.  №  28.  —  4  с.:  ил.
4. Поверхностный  полив  при  использовании  технологии  no-till  и  mini-till  Высочкина  Л.И.,  Высочкина  Т.Н.  Сборник  научных  трудов  Sworld.  —  2012.  —  Т.  7.  —  №  4.  —  С.  81—85.