Требования к климатическим условиям для посевов сахарной свеклы

1

Основные требования к факторам агроклиматического

потенциала и особенности их использования растениями

ин-тенсивных посевов сахарной свеклы

Сахарная свекла, относясь в принципе к растениям аридного типа, приоб-рела в результате совершенствования сортов и технологии производства до-статочно высокую агроклиматическую адаптивность для того, чтобы ареал ее возделывания расширился в масштабах всего умеренного климатического по-яса Земли. Однако и при этом она является достаточно требовательной прак-тически ко всем составляющим агроклиматического потенциала, оставаясь в значительной мере "культурой годовой агротехники", хотя и с существенны-ми смягчениями этого распространенного ранее ее определения за счет успе-хов в развитии селекции и технологии.

При всей сложности и ограниченности пофакторной оценки агроклима-тического потенциала интенсификации свекловодства в силу непростых здесь корреляций и синергетических эффектов основополагающим в системе "кли-мат-погода" остается то, насколько полно обеспечиваются специфические потребности интенсивных посевов сахарной свеклы в фундаментальных факторах продуционного процесса -- в воде, солнечной радиации во всех ее составляющих (тепло, освещенность, ФАР), в кислороде и углероде возду-ха и воздушной среды почвы.

В целом сахарная свекла относится к культурам, сравнительно эконом-но расходующим воду, и поэтому является достаточно засухоустойчивой. Средний показатель коэффициента транспирации, то есть количества испа-ряемой листьями воды в граммах в расчете на один грамм сухого вещества, синтезируемого в урожае надземной и подземной части растений, у нее со-ставляет 397, тогда как у пшеницы -- 513, а у картофеля -- 638. Однако в связи с исключительно интенсивным продукционным процессом растений сахарной свеклы, очень большим суммарным накоплением ими сухого ве-щества 1 га посева при урожайности 400 -- 500 ц корнеплодов расходуеттолько на транспирацию от 4 до 8 тыс. т воды. Кроме того 20 -- 30% этого количества воды практически неизбежно расходуется в ее посевах на сво-бодное испарение из поверхности почвы. Отсюда и очень высокая требо-вательность сахарной свеклы к водному балансу и режиму водообеспе-ченности свеклопригодних территорий.

Удовлетворительно проблемы влагообеспечения интенсивных ее посе-вов решаются лишь на тех территориях, где почвы с хорошими водоудержи-вающими свойствами имеют весной запасы продуктивной влаги в метровом их слое на уровне не менее 170 -- 180 мм, а поступление воды из осадков за период вегетации свеклы составляет не менее 340 -- 350 мм при благоприят-ном их распределении (выпадении) по месяцам вегетации, особенно, в кри-тические по водопотреблению периоды развития растений. Во всех других условиях уже требуется применение особых агротехнических мер запасания и сбережения влаги или же орошение посевов.

Сахарная свекла имеет ряд специфических требований к водобеспеченности, связанных, в основном, с особенностями водопотребления и водного режи-ма роста и развития растений по фазам и периодам их вегетации.

Для успешного прорастания ее семян в силу специфики их анатомо-морфологического строения (клубочек с большим околоплодником) требуется 120 -- 170% воды от их массы. И сама по себе эта потребность в воде на фоне дру-гих сельскохозяйственных культур очень большая, но еще и обеспечить ее на-до за счет влагоемкости посевного слоя почвы толщиной всего лишь в 2 -- 2,5 см. Отсюда исключительное значение очень тесного контакта семян с поч-вой, тщательного агротехнического предохранения ее от пересыхания во время предпосевной, припосевной и послепосевной обработки, поддержа-ния притока влаги из более глубокого почвенного слоя. Малейший недоста-ток влаги затягивает появление всходов, снижает полевую всхожесть семян.

В течение вегетации расход воды на транспирацию нарастает по мере уве-личения листовой поверхности растений, интенсивности ростовых процессов и фотосинтеза. Самый высокий уровень водопотребления приходится на фа-зу смыкания листьев в междурядьях, что совпадает с максимумом роста рас-тений и сахаронакопления и приходится, как правило, на июль -- август. Если период вегетации сахарной свеклы (15 мая -- 15 октября) разбить на три рав-ные (по 50 дней) части, то соотношение расхода воды в каждой из них будет близко к 1:9:3. Наиболее пагубным для продуктивности является даже крат-ковременный недостаток влаги в пиковый период потребления, особенно во второй половине июля - начале августа.

В связи с тем, что транспирация является не только механизмом водо-снабжения растений, но и их теплорегуляции, ее уровень существенно увели-чивается в условиях повышенной температуры и пониженной влажности воз-духа. Это отражается на динамике водопотребления в связи с особенносями температурного режима периодов вегетации в одной и той же зоне, его разли-чиями по годам выращивания сахарной свеклы, а также в течение дня. При других равных условиях зональное и по годам выращивания повышение уров-ня температурного режима вызывает увеличение расходов воды на транспира-цию. Этому способствует и то, что у сахарной свеклы устьица листового аппа-рата раскрыты даже ночью.

Оптимальной для сахарной свеклы является влажность почвы в преде-лах 60 -- 70% от ее наименьшей влагоемкости. Естественно, что почвы с боль-шим уровнем самого показателя наименьшей влагоемкости полнее, вплоть до оптимума, обеспечивают количественную потребность интенсивных посевов сахарной свеклы в воде. Следует отметить, что при всей высокой требовательности сахарной свеклы к водообеспечению смягчающим фактором здесь вы-ступает достаточно мощная и глубоко проникающая в почву ее корневая сис-тема. Один гектар интенсивного посева сахарной свеклы с хорошо и гармо-нично развивающимися растениями использует запасы влаги из объема поч-вы не менее 20 -- 25 тыс. м³. При этом в продуционный процесс могут вовле-каться водные ресурсы не только отдельных полей, но и целых территорий. Именно в этом заключается одна из сторон эффективности агроэкосистемного подхода к повышению полноты использования агроклиматических ресур-сов на основе ландшафтных систем земледелия.

Отношение к теплу

Сахарная свекла относится к культурам с умеренными требованиями к теплу. Ее продуционный процесс идет достаточно интенсивно и завершается значительным результатом по показателям урожайности корнеплодов и их тех-нологических качеств при относительно широком диапазоне суммы активных температур воздуха от 1900 до 3500°С. Оптимальной же принято считать сум-му этих температур, составляющую в среднем 2340°С. Однако и это значение является оптимальным очень относительно. Оно может существенно увеличи-ваться во всех тех случаях, когда среднесуточные температуры периода вегета-ции сахарной свеклы в большей мере приближаются к оптимальным, а длитель-ность самого периода возрастает. То есть и здесь имеет исключительное значе-ние не только и не столько баланс тепла, сколько оптимальный тепловой режим периода вегетации и его отдельных этапов.

Сама потребность сахарной свеклы в тепле, в уровне и режиме теплообе-спеченности обусловлена двумя основными факторами: тепло необходимо для эффективного протекания биохимических реакций, лежащих в основе всех процессов жизнедеятельности растений, в соответствии с законами би-ологической термодинамики; транспирация как основа водоснабжения и водного режима растений по своей физической сущности является биологи-ческим тепловым двигателем. Следует отметить, что оба эти факторы (про-цессы) имеют близкий по значению оптимум как относительно баланса, так и режима теплообеспеченности практически на всех этапах вегетации сахарной свеклы.

Для оптимального хода процесса прорастания семян сахарной свеклы необходимое количество тепла в сумме составляет 100 -- 125°С. Так как се-мена способны прорастать и при температуре, близкой к нижнему рубежу би-ологически активной (3 -- 4°С) и даже при существенно более низкой (1 -- 2°С), а оптимум находится в широких границах (12 -- 25°С), то необходимая сумма температур для всего процесса прорастания может быть набрана за пе-риод - соответственно от 60 до 3 -- 4 дней. При рекомендованных сроках нача-ла сева сахарной свеклы, связанных с достижением температурой в посевном слое почвы уровня 6 -- 7°С, прорастание семян длится в среднем 8 -- 10 дней.

Растения сахарной свеклы в фазе "вилочки" относительно легко перено-сят кратковременные заморозки до минус 3°С, а в фазе первой пары настоя-щих листьев -- до минус 4 -- 5°С. Однако воздействие пониженных темпера-тур в это время может вызывать цветушность растений неустойчивых к это-му явлению сортов и гибридов.

Наиболее полная реализация биологического потенциала продуктивно-сти сахарной свеклы возможна в условиях, когда основные фазы роста над-земной и подземной части растений, синтеза сухих веществ и сахаронакоп-ления приходятся на период с температурами, близкими к оптимальным для этих процессов, то есть в интервалах 15 -- 23°С. При этом для наиболее ин-тенсивного и продуктивного фотосинтеза необходима температура около20°С, хотя даже очень большой градиент температур (10 -- 30°С) в количест-венном отношении на результаты фотосинтеза в целом влияет незначительно. Полной депрессии фотосинтеза не происходит даже при температуре 40° С, он продолжает превалировать над дыханием, тогда как у многих других культур (например, картофеля) при такой температуре интенсивность дыхания суще-ственно превосходит интенсивность фотосинтеза. Следовательно, сахарная свекла -- достаточно жаростойкая культура. Важно и то, что на заключи-тельных этапах вегетации взрослые растения, снизившие интенсивность про-дукционного процесса, хорошо переносят значительное (до минус 3 -- 5°С) понижение температуры без ущерба для качества корнеплодов. При раннем наступлении осени это способствует успешному завершению уборки урожая. Особенности требований сахарной свеклы к теплу являются лишь одной из сторон отношения ее растений к солнечной радиации в целом. Природный свет -- солнечная радиация является не только глобальным источником теп-ла, но и комплексным фактором многих других биологических процессов жизнедеятельности растений сахарной свеклы. Это относится как к общему воздействию видимого спектра солнечной радиации на рост и развитие ее рас-тений, так и к специфическому воздействию той его части, которая является носителем энергии, ассимилируемой в процессе фотосинтеза.

Сахарная свекла -- достаточно свето- (фото-) активная культура. Не

только фотосинтез, но и множество других биологических процессов на моле-кулярном, клеточном и организменном уровнях нормально протекают только на свету, к тому же при определенном световом режиме, что в природных ус-ловиях обеспечивается периодической сменой дня и ночи. Реакцию растений на соотношение продолжительности этих периодов называют фотопериоди-ческой. Общим проявлением ее является ускорение или замедление процес-сов развития растений. Те растения, которые ускоряют развитие при удли-ненном световом дне, что характерно для более северных районов, называ-ют растениями длинного дня. Именно к ним и относится сахарная свекла. Под влиянием радиации достаточно длинного светового дня на фоне относи-тельно низких тепловых режимов развитие растений сахарной свеклы может ускориться настолько, что уже в первый год жизни заканчивается весь его цикл и все или значительная часть растений зацветает.

Оптимальным для свеклы является фотопериодический режим с умерен-ной длительностью светового дня (13 -- 16 час.) при интенсивности освеще-ния 10 -- 30 тыс. Л к и благоприятной напряженности суммарной солнечной радиации, составляющей в сумме за период ее вегетации в среднем 2,8 ---3,0тыс. МДж/м². Радиационный баланс посевов сахарной свеклы при этом со-ставляет 1,5 - 2 тыс.МДж/м² [3, 129, 268].

Как уже отмечалось, непосредственное участие в фотосинтезе принимает только часть солнечной радиации -- фотосинтетически активная (ФАР). По длине световых волн -- это преимущественно красноволновая часть (400 -- 700 нм) ее спектра.

Общее отношение сахарной свеклы к ФАР и уровень ее преобразования в энергетические вещества как продукты фотосинтеза в значительной мере определяется тем, что свекла относится к СЗ-растениям, у которых, в отличие от С4-растений, фотореспирация (фотодыхание) в 3 -- 5 раз активнее, чем ночное дыхание.

В суммарном световом потоке энергия ФАР составляет в среднем око-ло 50%. За период вегетации сахарной свеклы ресурсы ФАР должны со-ставлять не менее 13 млн МДж/га [3, 129, 268]. Требования сахарной свеклы в интенсивных ее посевах к воздушному обеспечению роста и развития надземной и подземной частей как одной из со-ставляющих агроклимата определяются особенностью дыхания и фотосинтеза, для нормального осуществления которых, соответственно, необходим кисло-род и углекислый газ. Естественный газовый состав воздуха обычно полностью обеспечивает дыхание надземной части растений, а при оптимальной влажно-сти и рыхлости почвы -- и подземной. Следует учитывать, что для дыхания ис-пользуется и кислород, растворенный в воде. Интенсивность дыхания надзем-ной части выше, чем подземной, однако для роста и развития корневой систе-мы и, особенно, корнеплодов необходима хорошая аэрация всего пахотного слоя почвы. Мелкие корнеплоды дышат интенсивные, чем крупные.

Особенно интенсивно дышат молодые листья, чем объясняется, в частнос-ти, негативная роль их новообразований в предуборочный период вегетации са-харной свеклы. Значительная вспышка интенсивности дыхания происходит под влиянием высоких дневных температур воздуха, что усугубляет потери продуктивности от паралельной депрессии фотосинтеза. Нормализации дыха-ния и улучшению его соотношения с фотосинтезом способствует сбалансиро-ванное обеспечение сахарной свеклы элементами минерального питания .

Как уже отмечалось, основным источником углекислого газа для фото-синтеза также является воздух. Интенсивные посевы сахарной свеклы ис-пользуют не менее 1 т/га углекислого газа за день. С учетом того, что в воз-духе содержится лишь 0,03% СО2, становится очевидным (еще раз подчеркнем) аргумент в пользу более широкого использования под сахарную свеклу органических удобрений, в том числе и как дополнительного источни-ка углекислого газа (он продуцируется при аэробном их разложении).

Список основной использованной литературы

1. Барштейн Л.А., Шкаредный И.С, Пятковский Н.К. и др. Оптималь-ная концентрация посевов // Сахарная свекла -- 1989, №3, с.ЗО--31.

2. Барштейн Л.А., Шкаредный И.С., Якименко В.М. Севообороты, об-работка почвы и удобрение в зонах свеклосеяния // К., ИСС, 2002 г, на украинском языке.