Физиологические основы орошение сельскохозяйственных культур

источник: Физиология растений - 3-е изд., М: 1988 г. // Лебедев С.И.

Орошение позволяет получать самые высокие гарантированные урожаи, в 3-5 раз выше, чем в богарном земледелии. На орошаемое земледелие во всем мире приходится около 16% обрабатываемых земель, а продукции оно дает столько же, сколько неорошаемое (С. Д. Лысогоров).

Для подачи воды на поля и обеспечения посевов влагой используют следующие способы: дождевание, подпочвенное орошение, поверхностный полив.

Оросительную норму определяют, пользуясь уравнением водного баланса поля:

E=αP+ΔW+M,

где Е — суммарное водопотребление растений (транспирация и испарение с поверхности почвы), м3/га; αP — используемые растениями осадки, м3/га; ΔW — используемые запасы воды из расчетного слоя почвы, м3/га; М — поливная норма, м3/га.

Поливную норму (M) определяют по формуле

M=αH(βпред - β0)100,

где α — объемная масса почвы, т/м3; H — увлажняемый слой почвы; βпред — предельная полевая (наименьшая) влагоемкость увлажняемого слоя почвы, %; β0 — влажность увлажняемого слоя почвы перед поливом, % массы сухой почвы.

Для наиболее эффективного использования воды при орошении очень важно определить и рационально распределять поливную норму в период вегетации культур и установить надежные и простые методы диагностики состояния водного режима растений. Многолетние исследования физиологии водного режима растений в нашей стране показали, что водопотребление растений зависит от их вида, сорта и фазы развития и что наиболее надежным ориентиром при определении потребности в воде должно служить физиологическое состояние самого растения. Установлено, например, что хлопчатник до цветения расходует 10-15% количества воды, необходимого ему в течение вегетации, в фазе цветения — 60-70 и в фазе созревания — 15-20%.

Для определения физиологического состояния и потребности растения в воде можно использовать следующие показатели: концентрацию и осмотическое давление клеточного сока, сосущую силу листьев, состояние устьичного аппарата.

Находящиеся во взаимосвязи процессы поступления и испарения воды в значительной мере обусловлены осмотическими показателями клеток различных органов растения. Изучение с помощью метода листовой диагностики водообеспеченности растений и концентрации клеточного сока в онтогенезе каждого листа и всего растения показало, что в ранние фазы развития градиент концентрации клеточного сока акропетальный, а начиная с фазы цветения — базипетальный. При этом непостоянство концентрации клеточного сока листьев в течение дня не сказывается на характере градиентов. Поэтому концентрация клеточного сока считается вполне пригодной для диагностики, водообеспеченности растения (Л. Г. Добрунов).

Что касается степени открытия устьиц, то, повидимому, этот признак может быть в меньшей мере использован для целей диагностики водообеспеченности растения.

Наблюдения показали, что движение воды по клеточным оболочкам, через протопласт и вакуоли идет с неодинаковой скоростью. По клеточным оболочкам вода движется с большей скоростью, чем через протопласт, преодолевая сопротивление внутриклеточных мембран, цитоплазмы, вакуолей. Таким образом, проницаемость клеточных стенок для воды гораздо выше проницаемости цитоплазмы, и устьица оказываются более открытыми при недостаточном водоснабжении листа и менее открытыми, когда лист более тургесцентен.

Исследованиями установлено, что тургесцентность листьев, стеблей, плодов определяется в основном интенсивностью транспирации и что изменения тургесцентности могут быть использованы для диагностики необходимости полива растений. Водный дефицит наиболее сильно сказывается на тургесцентности листьев и стеблей.

При ослаблении поглотительной деятельности корневой системы замедляется поступление воды в растение и повышается осмотическое давление в сосудах ксилемы, что приводит к уменьшению толщины стебля. Наблюдения показали, что интенсивная транспирация, увеличение концентрации питательного раствора или дефицит почвенной влаги вызывают сжатие стволов деревьев и стеблей. Более высокое содержание легкообменной воды в стеблях по сравнению с другими органами растений позволяет признать, что изменение толщины стебля можно использовать как критерий водообеспеченности растений. На этом основана разработка блоксхемы установки для автоматического полива и управления водным режимом растений (С. С. Радченко).

В Институте физиологии и биохимии растений АН МССР разработан быстрый способ определения сроков полива по величине электрического сопротивления тканей листа плодовых растений. Установлена обратная зависимость между величиной электрического сопротивления тканей листьев яблони, влажностью почвы и содержанием воды в листьях и прямая — между электрическим сопротивлением, величиной сосущей силы, концентрацией клеточного сока и водным дефицитом. При электрическом сопротивлении тканей листьев в пределах 500-900 кОм плодовые растения хорошо обводнены и в поливе не нуждаются. При повышении электрического сопротивления до 1000-1500 кОм сад следует поливать (нижний предел для семечковых пород, верхний — для косточковых). Электрическое сопротивление 2000 кОм и выше является показателем наступления резкого дефицита воды в растениях. Сконструирован тестер со специальным датчиком для измерения электрического сопротивления листьев на дереве (М. Д. Кушниренко, Г. П. Курчатова).

Созданы эффективные подвижные дождевальные агрегаты, испытывается мелкодисперсный увлажнительный полив, или орошение туманом. В этих случаях капли могут быть размером от 1 мм (мелкий дождь) до 150 мкм (аэрозоль). Мелкодисперсное дождевание дает возможность сократить оросительные нормы в 2-5 и даже 10 раз, снизить в жаркие часы дня температуру воздуха, растений и листьев и тем самым повысить интенсивность фотосинтеза. Опыты показали, что такие увлажнительные поливы эффективны как при засухе, так и в жаркую погоду при достаточно влажной почве, когда в полуденные часы из-за перегрева листьев снижается продуктивность фотосинтеза и возрастает дыхание растений.

Поделиться:

Дополнительные материалы по теме: