30. Альбедо различных почв и растительных покровов (а.В. Чудновский, 1959)

Объект исследования	А,%	Объект исследования	А,%
Чернозем сухой	14	Пшеница озимая	16-23 |
| Чернозем влажный	8	Травы зеленые	26
Глина сухая	23	Травы сухие	19
| Глина влажная	16	Хлопчатник	20-22
Песок белый и желтый	34-40	Картофель	19
		Рис	12

Темные, богатые гумусом почвы поглощают боль­ше солнечной радиации, чем светлоокрашенные и влаж­ные, по сравнению с сухими.

Известно, что теплопроводность минеральной части почвы в среднем в 100 раз больше, чем воздуха, и в 28 раз — чем воды. Следовательно, чем влажнее почва, тем больше ее теплопроводность, а чем рыхлее — тем меньше. Летом при просыхании верхнего слоя почвы его теплопроводность снижается, а значит, и уменьшается передача тепла из верх­него слоя в нижние.

При накапливании влаги в почве в осеннее время в ней создаются запасы тепла, предохраняющие всходы озимых посевов от вымерзания при возможных ранних за­морозках. Солнечная радиация представляет собой элек­тромагнитное излучение в широком диапазоне волн, со­ставляющих непрерывный спектр от длинноволновых ин­фракрасных лучей до коротковолновых ультрафиолетовых.

Спектральная область поглощения радиации ли­стьями растений включает ультрафиолетовые, видимые и инфракрасные лучи.

Как отмечает Г.Л. Тышкевич, максимально воз­можная эффективность использования радиации видимого спектра (в пределах длин волн 380-710 нм) составляет примерно 22%. В среднем растение поглощает 80-85% фо-тосинтетически активных лучей солнечного спектра и 25% энергии инфракрасных лучей, что составляет около 55% от энергии общей радиации. На фотосинтез расходуется 1,5-25% поглощенной энергии, остальная идет на испарение воды, повышение температуры листьев и рассеивается в пространстве.

Соотношение между поглощенной и фиксирован­ной энергией определяет так называемую эффективность фотосинтеза, которая для красного излучения находится в пределах до 28%, синего света — 16%.

Мощность потока солнечной радиации в Между­народной системе единиц СИ выражается в ваттах на 1м² (Вт/м ). Поток радиации, составляющий 1 кал/см мин, ра­вен 698 Вт/м²).

Используемая в фотосинтезе часть спектра сол­нечной радиации называется фотосинтетически активной радиацией (ФАР). По данным А.Г. Дояренко, у боль­шинства с.-х. растений КПД использования ФАР равен 2-2,5%. Например: у свеклы — 1,91; картофеля — 2,38; ржи — 2,42; пшеницы — 2,68; овса — 2,74. Средняя эф­фективность использования ФАР растениями на земном шаре равна 0,2%. Исследованиями А.А. Ничипоровича установлены объективные оценки продуктивности рас­тений в посевах. Если в их органической массе запасено 0,5-1% энергии солнечного света, последует низкий урожай; 1-2% — средний; 2% — хороший; 3-4% — вы­сокий; 4-5% — очень высокий.

Теоретически коэффициент полезного использова­ния света растениями возможно поднять до 6-8 и даже 10%.

Известно, что индекс листовой поверхности выража­ется отношением площади ассимилирующих органов к еди­нице поверхности почвы. Величина ассимилирующей по­верхности с учетом ее функционирования — это произведе­ние от умножения индекса листовой поверхности на промежуток времени. А фотосинтетический потенциал рас­тения — это площадь ассимилирующей поверхности (м²) одного растения за определенный промежуток вегетацион­ного периода (1 м за 24 ч).

Ассимилирующая поверхность растений должна полностью покрывать почву в течение всего периода веге­тации. Под полным покрытием понимают такую густоту стояния растений, при которой на поверхность почвы попа­дает менее 5% радиации, приходящейся на посев. Однако большинство посевов в начале вегетации, а зерновые и по­сле цветения, не создают этого покрытия. К тому же пашня на неорошаемых землях существенный отрезок времени не занята растениями, так же, как и пар.

При посеве растений длинного дня рядками с севера на юг, а короткого дня (кукуруза, подсолнечник и др.) — с востока на запад растения лучше развиваются и дают бо­лее высокий урожай.

В настоящее время появилась возможность влиять на интенсивность транспирации растений. Так, обработка с.-х. культур цитокининами способствует открыванию устьиц и увеличению транспирации, а применение абсци-зовой кислоты вызывает обратный эффект.

Созданы препараты, усиливающие в растениях ин­тенсивность фотосинтеза. Получена фоторедуцирующая пленка, с помощью которой можно изменять спектр про­пускаемого света и, следовательно, воздействовать на фото-

синтез, повышать урожайность с.-х. культур. Выпускается такая пленка на Уфимском заводе синтетического спирта.

Возникающий при неравномерном нагревании раз­личных участков поверхности перенос объемов воздуха по вертикали определяет тепловую конвекцию. Особенности изменения температуры воздуха определяются его экстре­мумами, т.е. наибольшими и наименьшими значениями температуры. Разность между этими значениями называют амплитудой хода температуры воздуха. Имеются два типа распределения температуры по вертикали и приземном слое атмосферы. Тип, при котором температура поверхно­сти почвы наибольшая, а от поверхности она понижается как вверх, так и вниз, называется инфляционным. Обрат­ное распределение температуры называют радиационным типом излучения.

Инфляционный тип наблюдается днем, когда по­верхность почвы нагревается прямой солнечной радиаци­ей. А радиационный тип отмечается обычно ночью, когда поверхность и прилегающие к ней слои воздуха охлажда­ются в результате эффективного излучения.

Перенос тепла потоками длинноволновой радиации деятельной поверхности и атмосферы характеризует ра­диационную теплопроводность. Действия этих потоков в нижних слоях атмосферы проявляются преимущественно ночью, когда солнечная радиация не поступает, турбу­лентность ослаблена, а тепловая конвекция отсутствует.

Непосредственной причиной возникновения ветра является различие атмосферного давления в разных точках земной поверхности, создающее горизонтальный бариче­ский градиент. При этом движение происходит не по пря­мой (от высокого давления к низкому), а по более сложной траектории, обусловленной взаимодействием силы гради­ента, с отклоняющей силой вращения Земли, центробеж­ной силой и силой трения.

Исследования Н.С. Нестерова показали, что если скорость ветра открытого места принять за 100, то при приближении к лесу на расстояние ПО м она составит 10%, 76 м — 84%, 30 м — 98%. Скорость ветра на рас­стоянии 50-кратной высоты вновь возрастает.

Атмосфере свойственен высокий электрический по­тенциал (до 130 В на высоте 1 м в равнинных условиях), а также содержание положительных и отрицательных заря­дов — аэроионов.

Известно, что атмосферное электричество оказыва­ет влияние на жизнь с.-х. растений. При увеличении разно­сти потенциалов между растениями и атмосферой усили­вается процесс поглощения ими элементов питания из почвы и углекислого газа из воздуха.

При увеличении потенциалов на 90 В урожайность овса повышается на 51%, ячменя — на 42%, зеленой массы кукурузы — на 35%.

Определенным образом сформированная крона де­ревьев обеспечивает не только наиболее полное использо­вание солнечной энергии, но и хорошее взаимодействие растения с аэроинами атмосферного электричества.

Больше того, доказана возможность подачи поло­жительных зарядов на капли воды при дождевании.

Содержание водяного пара в воздухе у земной по­верхности колеблется от тысячных долей процента до 4% объема. Содержание водяного пара в атмосфере называют относительной влажностью воздуха, который оказывает, особенно в засушливых условиях, весьма существенное воздействие на урожайность с.-х. культур.

Относительная влажность воздуха в лесу и лесопо­лосах на 10-14% выше в сравнении с обычными участками. В посевах высокостебельных культур (кукуруза, сорго, под­солнечник) относительная влажность воздуха в ясные, ти­хие дни может быть на 20-30% выше, чем над оголенной

НОЧНОЙ, И таких посевах наибольшая относительная влаж-Н0( п. наблюдается у поверхности почвы, затененной рас­тениями, а наименьшая — в верхнем ярусе листьев.

При наличии лесных полос почва в поле насыщается влагой в 1,5-2 раза глубже, чем на незащищенных участках. В Степи Украины система полезащитных лесных полос, тем бо­лее по контурам, вместе с другими защитными насаждениями, обеспечивают усиление малого круговорота влаги (осадки-почва-растения-атмосфера-осадки) и дополнительное его по­вторение, что равносильно увлажнению погоды. Поверхност­ный сток с безлесных площадей достигает до 70% возможных запасов воды; в лесу и лесополосах — около 5-7%.

Как отмечают Д.Е. Ванин и др. размещение лесопо­лос в районах проявления эрозии и дефляции регламенти­руется крутизной склона. Поэтому лесные полосы на скло­нах крутизной до 2° рекомендуется размещать поперек на­правления господствующих ветров, а при большей кру­тизне — поперек склона.

Реальная дальность ветроломного влияния лесополос при оптимальном их размещении относительно на­правления преобладающих ветров достигает величины до 25 средних высот насаждений. При отклонении лесополосы от оптимального положения на 45° и даже более дальность их действия уменьшается до 15 и даже до 12 высот.

Отклонение же водорегулирующей полосы от гори­зонтали резко ухудшает поступление в нее вод поверхно­стного стока, приводит к его концентрации и сбросу вдоль верхних опушек, что усиливает смыв и эрозию почвы. На особо сложных по рельефу (гофрированных) участках с интенсивным оврагообразованием рекомендуется сочетать контурно-полосную и контурно-мелиоративную организа­цию территории и другие мероприятия.

В Степи Украины, при помощи 3-5-рядных лесо­полос можно уменьшить скорость ветра в среднем на 24%,

а иногда и на 30-40%. Лесополосы регулируют температу­ру приземного слоя воздуха, уменьшая ее летом и повышая зимой на 1-6 °С; увеличивают влажность воздуха на 3-5 и даже 15%; уменьшают испарение влаги с поверхности поч­вы и растениями на 17-30%, а расход воды на физиологи­ческий процесс ее испарения растениями — на 14%.

В осенне-зимний период глубина промерзания поч­вы уменьшается в 2-3 раза, задерживается снеготаяние на 10-12 дней, возрастает накопление влаги до 800-900 т/га.

Лесополоса высотой 10 м защищает 25-30 га пашни и обеспечивает прибавку урожая зерновых на 4 ц/га и более.

Известно, что лесные полосы Каменной Степи уже при 3% лесистости повышают урожайность с.-х. культур на 20-50%.

В Степи Украины необходимо внедрять систему облесения на расстоянии, равном 30-40 высотам деревьев (на обыкновенных черноземах — через 450-500 м, темно-каштановых почвах — 300-400 м).

Облесенность степной зоны Украины составляет всего 2-3%. Наилучшие же почвозащитные и климати­ческие свойства территории создаются, когда лесами и лесными насаждениями занято 30-40% площади.

Принципиально важное значение для ландшафтного растениеводства в Украине имеет поддержание требуемого сложения почв. Доказательно, что оптимальная величина объемной массы почвы для большинства с.-х. культур со­ставляет 1,1-1,3 г/см³ Допустимая норма давления на поч­ву ограничена 0,7-0,8 кг/см². Отечественные тракторы и комбайны превышают эту норму. Площадь и степень уп­лотнения почвы зависит от массы машины или агрегата и числа проходов (особенно колесных тракторов): от 20% — при 1-кратном до 75% — при 6-кратном проходе.

Многократное уплотнение почвы имеет накопи­тельный характер и приводит обычно к возрастающим от-

рицательным воздействиям на возделываемое растение. При последовательном уплотнении почвы, т.е. уменьше­ние ее объема, увеличивается доля твердой фазы. При объ­емной массе почвы 1,5-1,6 г/см количество доступной вла­ги снижается до 5-10% от ее объема.

Повышенная объемная масса почвы ухудшает вод­ный, воздушный и пищевой режим, способствует увели­чению поверхностного стока и эрозии, затрудняет про­никновение в глубь корневой системы с.-х. растений, от­рицательно сказывается на газообмене почвы и ее био­логической активности.

Возрастает значение биологических факторов в со­вершенствовании культурных растений, повышении их ге­нетического потенциала создании оптимальных условий для его реализации.

Интенсификация растениеводства способствовала значительному увеличению сельскохозяйственной про­дукции, но вместе с тем привела к резкому усилению нега­тивных процессов: деградации почв, загрязнению среды, снижению качества продукции и т.д.

Ландшафтизация растениеводства будет способство­вать выходу сельского хозяйства из экологического кризиса. Почвенный покров, по определению В.В. Докучаева — зер­кало ландшафта. Поэтому основой ландшафтного расте­ниеводства является масса и качество гумуса почв (т/га). Функции гумуса в растениеводстве фундаментальны, и увеличение содержания его в почвах, или на первых порах хотя бы обеспечение приходно-расходного баланса — важ­нейший экологический стабилизирующий фактор.

Большое значение приобретает изучение природного энергетического потенциала и стабилизационных возмож­ностей ландшафтных ячеек, оптимизации их структуры, степени устойчивости к антропогенному воздействию для учета в проектных работах.

19. БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ АГРОЦЕНОЗОВ

Ландшафтизация растениеводства предполагает обязательное соответствие морфобиологических особен­ностей агроценозов экологическим условиям.

В Степи Украины наиболее значительные посевные площади занимают около 40 сельскохозяйственных расте­ний, в т.ч. 12 зерновых, 6 зернобобовых, 7 масличных и др. Биоэкологическая емкость агроценозов представлена в таб­лице 31.

ЧТ Китнепгетическая емкость агроценозов

Агроцендзы	Длина вегетаци- ( онного периода, \ дней 1	Транспирационный коэффициент	Требуемая сумма активных тем­ператур, °С	Количество пи­тательных ве­ществ на 1ц про­дукции, кг	количество вла­ги для прораста­ния семян от сухой массы, %	Масса 1000 се­мян , г	Отношение к влаге
1	2	3	4	5	6	1	8
Озимая пшеница	240-320	400-500	1300-1600	N3,6-3,7 Р1,2-1,3 К2,3-2.4	45	40-55	Ксеро- ме-зофит
Озимая рожь	230-310	340-420	1200-1500	N3,4-3,5 Р1.3-1.4 КЗ.9-4.0	45	18-45	Ксеро- ме-зофит
Озимый ячмень	225-305	390-410	1350-1700	N3,4-3,5 Р1,1-1,2 К2,1-2,2	45-50	35-55	Ксеро- ме-зофит
Тритика­ле	250-325	320-410	1250-1600	N4,0-5,0 Р1.3-К6 КЗ.6-4,0	50-60	25-50	Ксеро- ме-зофит
Яровая пшеница (мягкая)	75-115	415-420	1450-1600	N3,8-4,2 Р1,1-1.2 КЗ.2-3,4	50-55	45-50	Ксеро- ме-зоф'ит
Яровая пшеница (твер-	72-117	400-406	1500-1600	N3,8-4,2 Р1,1-1,2 КЗ,6-4,0	50-65	55-65	Ксеро- ме-зофит
Яровой ячмень	60-110	300-400	1300-1700	N2,5-3,0 Р1,1-1,2 К2,0-2,4	50	40-55	Ксеро­фит
Овес	100-120	474-509	1350-1800	N2,8-2,9 Р1,1-1,2 К2,1-2,4	60-65	30-45	Мезофит

Продолжение табл. 31

Продолжение табл. 31

1	1	3	4	5	6	7	8
Кукуру ш	75-180	274-406	1900-2600	N2,4-3,0 Р1,0-1,2 К2.5-3,0	45-50	100-400	Мезофит
Сорго	90-145	190-200	2250-2500	N2,6-3,1 Р1.2-1.3 К3,6-3,8	1845	25-45	Эвксеро- фит ;
Просо	55-115	200-250	1800- 2100	N2,5-3,0 Р1,0-1,1 Х3,5-3,6	25	6-8	Эвксеро-фит
Гречиха	60-90	500-600	1900-2500	N4,1-4,4 Р2.4-2.5 К7,1-7,5	40-50	20-30	Мезофит
Рис	90-140	500-800	2200-3200	N1,9-2,0 Р1.0-1.1 К2,0-2,5	23-28	27-38	Гигро­фит
Зернобобовые
Горох	70-140	420-480	1450-1850	N4,5-5,0 Р1,7-2,0 КЗ.4-4,0	100-150	150-350	Мезофит
Чина	80-110	350-400	1600-1700	N5,7-5,8 Р1.5-1.6 К2,9-3,0	80-100	160-310	Ксеро­фит
Нут	70-115	360-410	1600- 1750	N5,1-5,2 Р2,0-2,1 К4.8-4.9	80-100	160-220	Ксеро­фит
Чечеви­ца	80-120	380-420	1600-1700	N5,8-5,9 Р1,9-2,0 К2,7-2,8	75-95	55-65	Ксеро­фит
Соя	100-160	450-490	1700-3200	N7,1-7,2 Р2,2-2,3 К3,7-3,8	80-110	100- 250	Мезофит
Фасоль обыкно­венная	90-95	380-400	1700-3200	N5,2-5,3 Р2,1-2,2 К2,8-2,9	104	200-400	Ксеро- ме-зофит
Корнеплоды
Сахар­ная свекла	150-170	240-400	2200-2400	N0,5-0,5 Р0,15-0,2 К0,6-0,75	160-170	15-30	Мезофит
Клубнеплоды
Карто­фель	70-160	240-500	2200-2400	N0,4-0,5 Р0,15-0,2 КО.8-0,9	-	0,15	Мезо­фит
Бахчевые
Арбуз	64-85	600	1600-2200	N0,4-0,6 РОЛ-0,2 КО.5-0,7	48-50	35-150	Ксерофит
Дыня	74-84	621	1600- 2400	N0,3-0,4 Р0,1-0,2 К0,4-0,6	40-45	35-50	Ксерофит

1	2	3	4	5	6	7	8
Тыква	80-100	834	1600-2400	N0,4-0,6 Р0,1-0,2 К0.5-0.7	48-50	190-300	Мезофит
Кабачки	60-70	600-701	1600-2400	N0,6-0,7 Р2,4-2,5 КО.7-0,8	45-50	160-220	Мезофит
Масличные
Подсолнеч­ник	80-140	450-570	1600-2300	N5.9-6,0 Р1,2-2,0 К9,5-10,1	55-70	40-125	Ксерофит
Клещевина	95-130	300450	2000-3500	N6,4-6,8 Р1,4-2,0 К5.2-5.6	65-95	270-310	Мезофит
Лен маслич­ный	85-95	420-490	1600-1800	N7,0-8,0 Р2.5-2.6 К5.0-6.0	70-90	4-8	Ксероме-зофиг
Мак маслич­ный	85-135	410-450	1700-2100	N6,1-7,4 Р2,1-2,2 К4.7-4.8	80-90	0,3-0,5	Ксероме-зофит
Горчица сизая	80-115	310-520	1700-1900	N7,0-7,5 Р2,5-3,0 К5,0-6,0	65-75	2-4	Ксерофит
Рапс озимый	290-320	330-600	1300-1800	N5,9-6,0 Р2.3-2.4 К4,1-4,2	65-75/	2-5	Мезофит
Арахис	115-170	470-530	2800-3200	N8,0-8,5 Р1,8-2,0 КЗ.0-3,5	90-135	230-600	Мезофит
Эфирномасличные
Кори­андр	80-120	660	2200	N5,0-6,0 Р1,4-1,6 КЗ.5-4,5	120-1254	5-10	Мезофит
Анис	120- 130	550-620	2200-2400	N5,0-6,0 Р1.4-1.6 КЗ ,5-4,5	150	3,5-4	Мезофит
Тмин	430-450	620-650	2200-2500	N4,3-5,8 Р1.2-1.4 КЗ.2-4,8	110-130	2,5-3.5	Мезофит
Мята ' перечная	80-130	600-640	2200-3200	N2,7-2,8 Р0,7-0,8 К1.2-1.5	-	-	Мезофит
1 Шалфей мускат­ный	85-125	610-650	2200- 3200	N2,5-2,6 Р0,6-0,7 К1,1-1,2	3,5 раза	3-5	Мезофит
Табак, махорка
Табак	125-170	500-600	2200-3200	N5,8-6,0 Р1,6-1,7 К4,5-4,6	60-70	0,06-0,2	Ксеро­фит

Окончание табл. 31

1	2	3	4	5	6	7	8
Махорка	70-130	450-500	2200-3200	N2,3-2,4 РКО-1,1 КЗ.5-3.6	60-70	3,25-0,3	Мезофит
Прядильные
Конопля	140- 160	790-1200	2200-3200	N1,9-2,0 РО.6-0,7 К1.0-1.1	60-80	18-25	Мезофит
Хлопчатник	130-160	400-800	3000-4000	N3,0-7,0 Р1.0-2,0 КЗ.О-8,0	-	-	Мезофит

По отношению к влаге выделяются растения эвксе-рофиты (греч. эу — хороший, ксерос — засушливый, фи-тон — растение) — растения засушливых местообитаний, которые выдерживают обезвоживание, жароустойчивы.

Ксерофиты — растения, приспособленные к жизни в засушливых условиях.

Ксеромезофиты — мезофиты, по своим признакам приближающиеся к ксерофитам.

Мезофиты (греч. мезос — средний) — растения, произрастающие при средней (достаточной) степени ув­лажнения почвы.

Гигрофиты (греч. гигрос — влажный) — растения, приспособленные к жизни при избыточном увлажнении почвы.

В Степи Украины возделывают:

• 2 эвксерофита: сорго и просо (5%);

• 9 ксерофитов: яровой ячмень, чину, нут, чечеви­цу, арбуз, дыню, подсолнечник, горчицу сизую, табак (22,5%);

— 8 ксеромезофитов: озимую пшеницу, озимую рожь, озимый ячмень, тритикале, яровую пшеницу (мяг­ кую и твердую), фасоль обыкновенную, лен масличный, мак масличный (20%).

Свыше 50% возделываемых растений являются ме­зофитами, а рис — гигрофитом.

Следовательно, для повышения продуктивности и стабильности растениеводства Степи Украины необходимо идти по пути ксерофитизации структуры посевных площа­дей агроценозов. Кукурузу, особенно на зерно, сахарную свеклу, гречиху, горох, сою, клещевину, кориандр, коноп­лю и некоторые другие культуры необходимо размещать преимущественно на орошаемых землях. Здесь же можно будет высевать и хлопчатник, если рекогносцировочные посевы дадут желаемые результаты.