Показать меню

Фотосинтетический потенциал рисосеющей зоны Северного Кавказа

16.10.2014
23
При сложившейся системе сельскохозяйственного производства многие возделываемые культуры как в богарном, так и орошаемом земледелии занимают поля в течение периода, составляющего только 50—60% благоприятного для вегетации растений времени года. В южных регионах Российской Федерации ранневесенний и осенне-зимний периоды вегетации, составляющие 100—130 и более дней, почти не используются.
Сравнивая климатические условия рисосеющих регионов (таблица 2), следует отметить, что наименьшая продолжительность периода с температурой выше 10°C отмечена в Приморье, что ограничивает возможность полноценного возделывания здесь ряда сельскохозяйственных культур. По климатическим условиям Северный Кавказ и Кубань находятся в числе наиболее благоприятных рисосеющих зон Российской Федерации и СНГ для возделывания многих сельскохозяйственных культур, в том числе и риса.
Фотосинтетический потенциал рисосеющей зоны Северного Кавказа

В процессе фотосинтеза растения поглощают в основном лучи красной и частично сине-фиолетовой части спектpa с длиной волны 380—710 нм. Радиация в указанном диапазоне длин волн носит название фотосинтетически активной радиации (ФАР). За вегетационный период с температурой выше 10°C в целом во всех северных районах рисосения ФАР меньше на 300—700 МДж/м2, чем в более южных. Самые низкие суммы ФАР (до 1200 МДж/м2) по всей зоне рисосеяния наблюдаются в Приморском крае, что объясняется муссонной циркуляцией, для которой характерна значительная облачность, особенно в первой половине лета.
По данным А.П. Погребняк и К.Г. Калашникова, в южных районах Молдавии за период вегетации на 1 га поступает 17000—24000 ГДж фотосинтетически активной радиации. Это эквивалентно теплу, выделяющемуся при сжигании около 470 т бензина. Однако наличие в структуре посевных площадей большого количества раноубираемых культур приводит к тому, что возможный период вегетации и потенциальные агроклиматические ресурсы используются лишь на 35—55%, и остаточное количество теплового потенциала достигает 9000—14000 ГДж.
При насыщении севооборотов промежуточными культурами коэффициент использования солнечной радиации существенно повышается. К примеру, при выращивании на орошаемых землях второго урожая зерновых культур за период их вегетации на 1 га поступает 6280—9090 ГДж ФАР, однако аккумулируется посевами только 0,5—3,0%. Возделывание озимых кормовых культур (озимая рожь, перко) также повышает эффективность использования возможного периода вегетации. При этом дополнительно используется 45—55 дней и сумма активных температур 435—520°С. За вегетационный период озимой ржи и перко ФАР составила 3400—3900 ГДж на 1 га, из 43-69 ГДж которой было аккумулировано промежуточными культурами на зеленый корм.
При выращивании поукосных, пожнивных и ранневесенних промежуточных культур за 68—70 сут. на землю поступает 6470—7160 ГДж суммарной фотосинтетической активной радиации.
Выращивание в интенсивных севооборотах промежуточных культур обеспечивает получение дополнительно к урожаю предшественника 1—3 т зерна и 25 т зеленой массы с 1 га орошаемой пашни и позволяет аккумулировать 42—102 ГДж энергии фотосинтетически активной радиации, что способствует повышению энергетической эффективности севооборота в целом.
По данным В.Г. Гребенникова и Ю.А. Панкова, на Северном Кавказе складываются наиболее благоприятные агроклиматические условия для возделывания промежуточных культур, так как приход фотосинтетически активной радиации составляет 4,5—5,8 млрд. к кал/га. Этого количества тепла достаточно для получения трех урожаев в год с выходом 25,0-30,0 т/га и более абсолютно сухого вещества.
Наиболее благоприятные условия складываются для культур поукосного посева после озимых и ранневесенних промежуточных посевов. После уборки различных сортов озимого рапса, рапсо-ржаных, вико-тритикалевых, горохо-овсяных смесей продолжительность периода вегетации для получения второго урожая зеленой массы составляет 65—70 дней с суммой активных температур 1500—1800°С и приходом 1,75—1,9 млрд. ккал/га ФАР. Такого количества тепла и энергии солнечной радиации вполне достаточно для получения высокоурожайного зеленого корма за счет промежуточных посевов как в ранневесенний, так и в летний и позднеосенний периоды.
Исследованиями И.С. Шатилова, М. К. Каюмова установлено, что в пустынной зоне в условиях орошения при урожае хлопка-сырца 3,0 т с 1 га общая биомасса достигает в среднем 15,0 т. При приходе 5 млрд. к кал ФАР в урожае аккумулируется 60 млн. ккал; КПД ФАР при этом составляет 1,2%, в то время как для естественных сообществ пустынь в богарных условиях КПД ФАР не превышает 0,1—0,2 %.
В опытах Узбекского НИИ животноводства в среднем зa два года собрано два урожая зерна: 2,8 т озимой ржи и 5,5 т зерна пожнивной кукурузы. В сумме получено 8,3 т зерна, или 26,0 т абсолютно сухой биомассы с КПД ФАР 1,8%. В том же институте в опытах по выращиванию двух урожаев в год получено 2,8 т озимого ячменя и 4,1 т/га зерна пожнивного риса. В сумме за два урожая получено 6,9 т зерна, или 17,5 т сухой биомассы с I га. В этом случае КПД ФАР составил 1,4%.
В растительных сообществах органическую биомассу в основном формирует природная солнечная энергия, а искусственная, материализованная в машинах, удобрениях, орошении и т.д., носит хотя и очень важный, но вспомогательный характер. При этом количественный расход энергии ФАР за период вегетации во многом зависит от структуры посевных площадей, севооборотов и коэффициента использования орошаемой пашни, от выращиваемых культур и применяемой технологии их возделывания.
Учитывая, что потенциальная возможность озимого рапса и смеси его со злаками в промежуточных посевах изучена недостаточно полно, мы наряду с измерением площади листьев определяли также фотосинтетический потенциал (ФП), чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) и коэффициент использования энергии солнечной радиации (таблица 3).
Фотосинтетический потенциал рисосеющей зоны Северного Кавказа

Известно, что чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ), определяя суточный прирост сухого вещества на единицу площади листьев, зависит в целом от интенсивности работы и продолжительности периода активной фотосинтетической деятельности посевов. Поэтому при расчете фотосинтетического потенциала учитывался лишь период активной деятельности листьев, а не весь период вегетации растений.
Высокие значения ЧПФ были отмечены на посевах озимого рапса, смеси озимого рапса с озимой рожью и озимого рапса с озимым ячменем. ЧПФ этих посевов cocтавила 4,62—5,65 г м2/ сут., что представляет достаточно высокие величины для условий, в которых происходит формирование урожая промежуточных культур.
Обобщение экспериментальных данных по продуктивности различных сельскохозяйственных культур показывает, что эффективность использования энергии солнечной радиации остается невысокой. К числу причин можно отнести следующее:
- относительно малые размеры площади листьев в начале вегетационного периода, что не позволяет полнее аккумулировать энергию ФАР;
- с возрастом растений значительно увеличиваются замены продуктов фотосинтеза на дыхание, постепенно возрастает число фотосинтетически неактивных (старых) листьев и снижается содержание углекислоты внутри посевов.
Проблема повышения коэффициента использования солнечной энергии культурными растениями может быть решена производственниками только при интегрированном подходе: применение научнообоснованной технологии возделывания сельскохозяйственных культур, рациональное использование удобрений и поливной воды, правильный подбор культур и сортов для основных и промежуточных посевов.
Дальнейшее увеличение урожая основных и промежуточных культур в полях рисового севооборота определяется спецификой всего комплекса природно-климатических условии рисосеющей зоны Северного Кавказа. Они играют большую роль при возделывании кормовых культур и особенно при выращивании их в промежуточных посевах. Здесь рост и развитие растений проходит в особых условиях. С точки зрения их значения для промежуточных посевов наиболее важными являются степень обеспеченности теплом и влагой ранних яровых, озимых и зимующих культур и метео-рологические особенности последних 20 лет, когда проводились исследования.
По средним многолетним данным, продолжительность солнечного сияния в рисосеющей зоне Кубани составляет 2200—2400 ч в год. Длительность периода с температурой выше 0°С составляет 288—307 дней, а со среднесуточной температурой выше 5°С — 232—240 дней (таблица 4), Сумма эффективных температур за время от даты устойчивой среднесуточной температуры воздуха выше 5°С весной и осенью колеблется в пределах 2572—2697°С.
Фотосинтетический потенциал рисосеющей зоны Северного Кавказа

При оценке климатических ресурсов следует учитывать сроки наступления последнего весеннего и первого осеннего заморозков, так как у большинства культур, возделываемых в промежуточных посевах, отрицательные температуры вызывают торможение роста, а теплолюбивые растения обычно погибают. Обычно осенние заморозки наступают в конце октября, но иногда — и в конце сентября. После кратковременных заморозков нередко снова на несколько недель устанавливается теплая погода, благоприятная для вегетации более холодоустойчивых культур.
В рисосеющей зоне вегетация озимых и зимующих культур осенью обычно заканчивается во второй половине ноября и начинается весной, в середине марта. Продолжительность безморозного периода варьируется в пределах 189—205 дней, а в благоприятные годы продолжительность его достигает более 240 дней. Однако период вегетации не совпадет полностью с продолжительностью безморозного срока. Некоторые культуры продолжают вегетировать после наступления осенних заморозков и возобновляют вегетацию задолго до прекращения весенних заморозков. К таким культурам, например, относятся озимые рожь и рапс.
В настоящее время на орошаемых землях рисосеющей зоны Краснодарского края ни одна из выращиваемых в основных посевах однолетних культур не возделывается в течение всего теплого периода года. От большинства из них поля освобождаются в середине или конце лета. Послеуборочный период в лучшем случае используется для борьбы с сорняками, проведения планировки поверхности рисовых оросительных систем, ремонта гидротехнических сооружений и т.д. Между тем, этот период можно использовать для получения дополнительного урожая растениеводческой продукции.
Урожай зеленой массы и зерна формируется в безморозный период, значительно превышающий продолжительность вегетации однолетних культур рисового севооборота. После их уборки еще довольно продолжительный период поля остаются свободными от основной культуры (таблица 5). Анализ сложившихся в зоне рисосеяния климатических условий показывает, что в занятом пару рисового севооборота озимые культуры на зеленый корм убираются обычно в начале и середине мая.
Фотосинтетический потенциал рисосеющей зоны Северного Кавказа

По времени эти ранние парозанимающие культуры используют лишь 18,5—24,7% всего возможного периода вегетации растений, который, по многолетним данным, составляет 239 дней. Продолжительность периода от уборки указанных культур до перехода среднесуточной температуры воздуха через 5°С осенью составляет более пяти месяцев, при этом сумма эффективных температур составляет 1274— 2479°С. Этот, еще благоприятный для выращивания растений период в большинстве своем практически не используется.
Ho если в занятом пару рисового севооборота выращивать озимые и зимующие промежуточные культуры не на зеленый корм, а на зерно, которое убирается в конце июня—начале июля, то в этом случае использование возможного периода вегетации растений увеличивается до 43,5—47,7%.
Основная культура рисового севооборота — рис — в зависимости от сорта занимает ирригированные земли только на 67—70% от общей продолжительности периода вегетации растений (с температурой выше 5°С). К оптимальному сроку сева озимых и зимующих промежуточных культур в полях рисового севооборота освобождаются значительные площади. Например, в Краснодарском крае фактические среднегодовые календарные сроки и темпы сева риса складываются так, что к 25 апреля рисом засеваются около 7%, к 5 мая — 37%, а к 10 мая — 61% от общей посевной площади. Соответственно уборка риса по срокам проводится так, что к 20 сентября убирают 16%, а к 10 октября — 73% уборочной площади.
Периоды использования орошаемых полей рисового севооборота для возделывания промежуточных культур представлены на рисунке 1.
Фотосинтетический потенциал рисосеющей зоны Северного Кавказа

После уборки риса для выращивания осенних промежуточных культур имеется достаточно продолжительный теплый период (49—79 дней) с суммой температур (выше 5°С) от 205 до 566°С. Кроме того, весной до посева риса имеется также почти полуторамесячный период времени с суммой положительных температур 500—550°С, который может быть использован для выращивания кормовых культур в промежуточных посевах.
He менее важным условием, определяющим возможность возделывания кормовых или сидератных культур при промежуточных посевах в полях рисового севооборота, является обеспеченность растений водой. Интенсивность транспирации и испарения в течение всего вегетационного периода прямо пропорциональна сумме активных среднесуточных температур.
Гидротермический коэффициент (ГТК), или показатель увлажнения, равен частному от деления суммы осадков (в мм) на уменьшенную в 10 раз сумму активных температур (в °С). Если это отношение равно единице, значит между приходом и расходом влаги существует равновесие, следовательно, условия увлажнения удовлетворительные. В том случае, если отношение меньше единицы, то увлажнение недостаточное, а если больше — избыточное. В.М. Киреев отмечает, что наибольшие урожаи зерновых культур получаются при показателе увлажнения от 1 до 1,4, а при возделывании промежуточных культур — от 1,4 до 1,6. По многолетним данным В.А. Смирнова, гидротермический коэффициент, равный 0,6, можно принять за показатель, ограничивающий распространение промежуточных посевов.
Однако для более полной характеристики условий обеспеченности растений влагой недостаточно знать только величину ГТК и количество выпадающих атмосферных осадков. Более точным показателем являются запасы продуктивной влаги в почве. При этом формирование наивысших урожаев сельскохозяйственных культур происходит при наличии в метровом горизонте почвы 125—175 мм продуктивной влаги. С.А. Вериго и Л.A. Разумовой установлено, что наилучшие условия для роста и развития культурных растений создаются, когда в метровом слое почвы имеется не менее 40—50 мм продуктивной влаги. Такое количество продуктивной влаги в послеуборочный период наблюдается там, где показатель увлажнения в это время равен 0,8—1,0.
Для выявления обеспеченности теплом и влагой озимых и зимующих культур в промежуточных посевах был проведен анализ 25-летних метеорологических данных летне-осеннего и осенне-зимне-ранневесеннего периодов в рисосеющей зоне Краснодарского края (таблицы 6 и 7).
Фотосинтетический потенциал рисосеющей зоны Северного Кавказа

Приведенные выше данные показывают, что в среднем за годы исследований сумма атмосферных осадков, средняя температура воздуха, сумма эффективных температур выше +5°С в период август — октябрь при летних промежуточных посевах в занятом пару рисового севооборота были на уровне среднемноголетних показателей за исключением гидротермического коэффициента, значение которого было на 25,8% ниже среднемноголетнего.
Данные метеорологических условий за период сентябрь-апрель, которые складывались при выращивании озимых и зимующих культур при осенних промежуточных посевах в полях рисового севооборота, свидетельствуют о том, что основные факторы внешней среды (сумма осадков, сумма эффективных температур и др.) вполне могут обеспечить нормальный рост и развитие злаковых, бобовых, капустных (крестоцветных) культур, выращиваемых в занятом пару или при посеве в неубранный рис.
Фотосинтетический потенциал рисосеющей зоны Северного Кавказа

В результате анализа агроклиматических условий послеуборочного и допосевного периода вегетации растений составлены схемы уплотнения различных полей рисового севооборота летними и осенними промежуточными посевами с учетом времени для эксплутационной планировки поверхности рисовых полей (рисунок 2).
В занятом пару рисового севооборота после уборки ранних яровых, озимых и зимующих культур на зеленый корм, зерно и после ремонтно-восстановительной планировки проводятся летние (первая декада августа) и осенние (третья декада сентября) промежуточные посевы.
Фотосинтетический потенциал рисосеющей зоны Северного Кавказа

Предполагаемое круглогодичное использование инженерных рисовых оросительных систем представлено самостоятельными вариантами, имеющими характерные особенности в зависимости от звена рисового севооборота.
Все представленные варианты интенсивного использования вегетационного периода основными (сопутствующими) и промежуточными культурами, выращиваемыми в звеньях рисового севооборота, безусловно, не исчерпывают возможных путей повышения продуктивности орошаемых земель. Этот вопрос требует дальнейшего изучения. Однако представленные варианты основаны на многолетних исследованиях, проводимых во ВНИИриса, Кубанским гос-агроуниверситетом, а также проверены в производственных условиях многих рисосеющих хозяйств Краснодарского края.
В рисовом поле севооборота после уборки раннеспелых сортов риса проводится сев озимых и зимующих культур с использованием их на зеленый корм, сидераты. После уборки риса — снова промежуточные посевы кормовых или сидератных культур.
Кроме того, применяются промежуточные посевы кормовых культур (люцерна, донник, райграс, озимая рожь, пшеница, рапс, зимующий горох и их смеси) под покров неубранного риса.
В перспективе на подготовленных с осени рисовых полях проводятся ранневесенние (февраль, март) посевы ранних яровых капустных (крестоцветньх) культур, а также овощного горошка. Убирают их в первой декаде июня, после чего высевают ультраскороспелые сорта риса.
Обилие солнечного света и тепла в сочетании с продолжительным безморозным периодом создают реальные возможности за счет летних и осенних промежуточных посевов получать в полях рисового севооборота в год два-три урожая сельскохозяйственных культур, что имеет важное значение для дальнейшей интенсификации рисосеяния.
На основании анализа сложившихся в зоне рисосеяния Краснодарского края климатических условий и особенностей возделывания риса в севообороте можно сделать следующие выводы:
— длительный безморозный период, наличие влаги, тепла и света создают благоприятные условия для широкого внедрения промежуточных посевов в рисосеющих хозяйствах края;
— место промежуточных посевов в рисовом севообороте — это занятой пар и рисовое поле;
— время и масштабы проведения промежуточных посевов зависят от сроков уборки парозанимающих культур и риса;
— наиболее рациональными сроками проведения промежуточных посевов являются: в занятом пару — начало августа (после уборки ранних парозанимающих культур) и конец сентября (после уборки поздних парозанимающих культур); в рисовом поле — вторая декада октября (после уборки риса);
— вегетация летних промежуточных посевов начинается в августе и продолжается в течение 105—110 дней с использованием суммы активных температур не менее 1546°С, осенних в занятом пару (в конце сентября) соответственно 60 дней осенью и 45 дней весной с общей суммой температур — 1036°С, а осенних — при севе под покров неубранного риса (в конце августа — первой половине сентября) соответственно 85 дней осенью и 45 дней весной с общей суммой температур 1296°С и осенних после уборки риса — в середине октября 35 дней осенью и 45 дней весной с общей суммой температур до 670°С.
Таким образом, в рисосеющей зоне Западного Предкавказья имеются необходимые агроклиматические условия для интенсификации рисовых севооборотов путем введения летних и осенних промежуточных посевов, которые позволяют сократить периоды незанятости полей и значительно повысить продуктивность поливного гектара.
Еще по этой теме:
Агроэнергетическая эффективность возделывания промежуточных культур в полях рисового севооборота
01:16, 17 октябрь
Агроэнергетическая эффективность возделывания промежуточных культур в полях рисового севооборота
Агроэкологическая и экономическая целесообразность использования промежуточных культур в полях рисового севооборота подтверждается биоэнергетической оценкой, когда за один год с полей получают
Урожайность риса в зависимости от способа выращивания промежуточных культур
23:21, 16 октябрь
Урожайность риса в зависимости от способа выращивания промежуточных культур
Ключевой задачей эффективного использования промежуточных культур в рисовых севооборотах является, во-первых, хозяйственное использование самих промежуточных культур (скашивание на зеленый корм
Рост и развитие риса, выращиваемого после промежуточных культур
22:56, 16 октябрь
Рост и развитие риса, выращиваемого после промежуточных культур
На луговых (рисовых) почвах всходы риса, посеянного после промежуточных злаковых, бобовых, капустных (крестоцветных) культур чистого и смешанного посевов на кормовые цели, появляются на 1—2 дня
Осенние промежуточные посевы
11:59, 16 октябрь
Осенние промежуточные посевы
Озимые и зимующие промежуточные культуры выращиваются в занятом пару или в поле после основной севооборотной культуры — риса. В занятом пару такие посевы приурочиваются обычно ко времени, когда
Основные и сопутствующие культуры рисового севооборота
10:59, 16 октябрь
Основные и сопутствующие культуры рисового севооборота
Классификация промежуточных посевов кормовых культур, принятая на Всесоюзном координационном совещании, проходившем в г. Волгограде (сентябрь 1973 г.), базируется на различных сроках сева, уборки и
Комментарии:
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Введите два слова, показанных на изображении: *