Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 12
1.1 Основные факторы среды и их роль в жизни виноградного растения 12
1.1.1 Влага 13
1.1.2 Почва 18
1.2 Содержание и обработка почвы как составляющая антропогенных факторов, и их роль в улучшении среды произрастания и плодоношения винограда 21
1.2.1 Система содержания и обработка почвы по типу черного пара 21
1.2.2 Система содержания почвы на основе залуження 24
1.3 Водный режим почвы и элементы водного баланса .27
1.3.1 Суммарное водопотребление винограда 27
1.3.2 Физическое испарение с поверхности почвы на чёрном пару 29
1.3.3 Физическое испарение с поверхности почвы под растительным покровом 33
1.3.4 Сезонная и суточная транспирация винограда 34
2 Место, условия и методика проведения исследований 38
2.1 Место проведения исследований 38
2.2 Общие сведения об опытном участке 39
2.3 Схема исследований 40
2.4 Методы учётов и наблюдений 45
3 Результаты исследований 48
3.1 Анализ состояния влажности и температуры воздуха на опытном участке 48
3.2 Водный режим почвы, элементы водного баланса и их изменение под при биологизированной системе содержания почвы в междурядьях уп лотнённых насаждений винограда 51
3.2.1 Динамика влагозапасов и суммарного водопотребления винограда 51
3.2.2 Изменения физического испарения с поверхности почвы по периодам вегетации винограда 64
3.2.3 Сезонная и суточная транспирация винограда и щавеля кислого 71
3.2.4 Водопроницаемость почвы 85
3.3 Реакция растений винограда на изменение водного режима под влиянием разных способов содержания почвы в междурядьях насаждений 89
3.3.1 Влияние типа задернения почвы на некоторые физиологические процессы растений винограда 89
3.3.2 Развитие корневой системы винограда при разных способах содержания почвы в междурядьях с уплотнёнными схемами посадки 91
3.3.3 Продуктивность виноградников при разных способах содержания почвы 99
3.3.4 Продуктивность травяного покрова в ампелоценозе 108
3.4 Экономическое обоснование применения залуження на виноградниках с плотной посадкой кустов 112
Заключение 115
Библиографический список использованной
Литературы 120
Приложения 141
- Система содержания и обработка почвы по типу черного пара
- Физическое испарение с поверхности почвы на чёрном пару
- Водный режим почвы, элементы водного баланса и их изменение под при биологизированной системе содержания почвы в междурядьях уп лотнённых насаждений винограда
- Развитие корневой системы винограда при разных способах содержания почвы в междурядьях с уплотнёнными схемами посадки
Введение к работе
Ростовская область считается наиболее северным регионом в России, где сформировалось промышленное виноградарство. Наиболее благоприятные условия для развития "северного" виноградарства размещаются у подножия склонов правого берега Дона. Характерные особенности климата виноградарских районов области - жаркое лето и суровая зима.
Виноград относится к относительно засушливым мезофитам. Его засухоустойчивость объясняется в значительной мере сильным и глубоким развитием корневой системы, обладающей большой сосущей силой.
Тем не менее, развитие и плодоношение возделываемых виноградников зависит от запасов влаги в почве в осенне-зимний и вегетационный периоды, биологических особенностей выращиваемых сортов, агротехнического состояния и возраста насаждений.
Почвенная влага представляет собой одну из важнейших составных частей почвы. Она играет весьма важную роль в почвообразовании, так как передвижение различных веществ в почвенной толще, в результате которого формируется почвенный профиль, совершается по преимуществу в виде растворов.
Не менее важное значение имеет почвенная влага как фактор плодородия почв, а отсюда и как фактор сельскохозяйственного производства. Управление водным режимом почвы является всегда одним из важных, а часто и самым важным приёмом повышения производительности сельскохозяйственных угодий.
Вопросам водного режима почвы посвящено много работ, и, тем не менее, острота этой проблемы неуклонно возрастает в связи с запросами сельскохозяйственного производства.
Многолетняя практика в условиях засушливого земледелия показала, что величина урожая и даже сама возможность его получения определяются, главным образом, количеством доступной воды в почве и наиболее производительным её использованием.
Систематические углубленные исследования водного режима почвы на чернозёмах были начаты в восьмидесятых годах девятнадцатого века и связаны с именем А. А. Измаильского (1894). Исследования водного режима под, ее і ее і-венной растительностью, культурными растениями и в пару А. А. Измаильский впервые сопроводил качественной характеристикой воды в почве, и количественным выражением потребления её различными растениями. Его подход определению количества доступной воды для различных растений и передвижения воды в почве до настоящего времени не утратил своего научного значения.
Вслед за А. А. Измаильским и не без его влияния стационарные исследования водного режима проводил Г. Н. Высоцкий (1902) на чернозёмах Велико -Анадольского лесничества. Его многолетние труды обогатили науку важными данными по водному режиму почвы в лесу, лесополосе, в поле и вскрыли влияние водного режима на процессы почвообразования в степной полосе.
Существенный вклад в обогащение современной науки новыми знаниями о водном режиме внесла группа учёных под руководством Н. Ф. Кулика (1979).
Глубокие исследования, раскрывающие водный режим, а так же приходные и расходные статьи водного баланса на песчаных землях под виноградниками Ставрополя и Чечни выполнены учёными Всероссийского НИИ виноградарства и виноделия им. Я. И. Потапенко при участии В. В. Науменко (1999).
По сравнению с другими элементами плодородия водный режим почвы наиболее изменчив и нуждается в постоянном учете соотношений отдельных элементов водного баланса. Для управления водным режимом крайне необходимо знать взаимосвязи между приходной и расходной частями водного баланса, а также между почвенной влагой и ее потреблением растениями.
В изучение источников прихода влаги в наших исследованиях был включен вопрос о размере и использовании жидких осадков. Из источников расхода влаги изучали: а) потери влаги путем испарения ее с поверхности почвы; б) потребление воды растениями; в) потери влаги из корнеобитаемого слоя за счет передвижения ее в глубокие, недоступные для растений горизонты.
Эти исследования были направлены на установление размеров непроизводительных потерь воды (помимо растений) и на вскрытие резервов, значительная часть которых путем агрономического воздействия должна быть использована для повышения урожайности.
Слабая изученность водного режима винограда в зависимости от способа содержания почвы, отсутствие балансовых исследований, показывающих эффективность использования почвенной влаги, диктует необходимость проведения в этом направлении исследований для обоснования систем содержания почвы, достижения эффективного возделывания виноградников, повышения урожайности и их долговечности. Необходимость таких исследований и внедрения в практику данных научно обоснованных рекомендаций и обусловливает актуальность темы диссертационного исследования.
Цель исследования: выявление закономерностей водного режима на виноградниках с биологизированной системой содержания почвы; определение параметров расходных и приходных статей водного баланса; установление влияния изменений водного режима на развитие и продуктивность винограда.
Достижению цели способствовало решение следующих задач: изучение динамики почвенных влагозапасов в междурядьях уплотнённых насаждений бесшпалерных виноградников с различными вариантами их залуження; определение влаги, расходуемой на физическое испарение, транспирацию виноградным растением и травами; установление физиологических изменений виноградного растения на участках залуження; исследование влияния залуження на устойчивость растений к засухе; изучение корневой системы винограда, ее метрические параметры и характер распределения в пространстве на участках с черным паром и залужением; агротехнологическая оценка разных способов содержания почвы и вариантов залуження, их влияния на рост и продуктивность винограда.
Объект исследования: водный режим почвы на уплотнённых виноградниках с залужением, его изменение под влиянием разных способов содержания и обработки почвы, а так же трансформация условий произрастания и плодоношения винограда.
Предмет исследования - почва и её водные свойства, виноград технического сорта Бианка.
Информационная база исследований включает в себя материалы, опубликованные в отечественных и зарубежных изданиях, а также непубликуемые материалы (отчеты о научно-исследовательских работах).
Методологической и теоретической основой исследования послужило использование гипотетико-дедуктивного и индуктивного методов научного познания. Достоверность научных выводов основывается на теоретических и методологических положениях, большом экспериментальном материале.
Изучение теоретических вопросов, проведение стационарных, полевых опытов и анализ научных данных привели к результатам, имеющим элементы научной новизны: параметры составляющих элементов водного баланса на виноградниках с разными способами содержания почвы; гидрологическое обоснование возможности применения залужения на виноградниках с уплотненной посадкой кустов; способы ведения виноградников при залужений междурядий в условиях правобережья Нижнего Дона; характер влияния залужения на физиологические изменения у растений винограда; экономическая целесообразность выращивания уплотненных насаждений винограда с использованием биологизированной системы содержания почвы на основе залужения.
Теоретическая значимость исследования заключается в получении новых знаний о закономерностях и параметрах перераспределения расходной час- ти почвенной влаги, реакции виноградного растения на изменения условий вла-гообеспеченности.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты позволяют оптимизировать регламенты биологизированной системы содержания почвы, адаптировать ее к природно-климатическим условиям правобережья Нижнего Дона и обеспечить ресурсосберегающий, экологически безопасный, экономически эффективный режим возделывания виноградников.
Положения, выносимые на защиту: параметры элементов водного режима уплотненных насаждений винограда с разными системами содержания почвы в условиях правобережья Нижнего Дона; гидрологическое обоснование возможности применения залуження в междурядьях виноградников с уплотненной посадкой кустов; способы эффективного залуження междурядий виноградников при плотной посадке кустов, адаптированных к природным, почвенно-климатическим условиям правобережья Нижнего Дона; агротехнологические элементы системы ведения виноградных кустов при залужений междурядий; экономическое обоснование биологизированной системы содержания почвы на виноградниках.
Апробация работы: основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на молодежной научной конференции "Экологические аспекты агропромышленного комплекса" (Персиановский, 27 - 28 ноября 2003 г.), международной научно - производственной конференции "Актуальнее проблемы и пути их решения в современном плодоводстве, овощеводстве и виноградарстве Дона" (Персиановский, 3 — 4 марта 2004 г.), школе молодых учёных и специалистов "Адаптивное ведение виноградарства" (Новочеркасск, 19 — 23 апреля 2004 г.), Южно - Российском инвестиционно - промышленном форуме "Промышленный потенциал Юга России - 2004" (Ростов - на - Дону, 2 -5 июня 2004 г.), шестой региональной научно - практической конференции мо- лодых учёных "Научное обеспечение агропромышленного комплекса" (Краснодар, 9-10 декабря 2004 г.), научно - практической конференции и расширенного заседания секции виноградарства Отделения растениеводства Россель-хозакадемии "Новации, повышающие эффективность производственных процессов в виноградарстве и виноделии" (Краснодар, 25 - 28 июля 2005 г).
Публикации: по материалам диссертации опубликовано шесть научных статей, в том числе 2 в центральном цитируемом научном журнале, отражающих основное содержание научно - исследовательской работы. В соавторстве опубликовано три работы, доля личного участия автора составляет 60 % по каждой из совместных печатных работ.
Объём и структура диссертации: работа изложена на 200 страницах машинописного текста, содержит введение, словарь используемых терминов и сокращений, главы с описанием условий, объектов и методов исследования, результатов исследований, заключение, выводы и практические рекомендации. Библиографический список используемой литературы, включает 215 наименований, в том числе 35 на иностранных языках, 15 приложений представленных на 60 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 21 таблицу, 25 рисунков в основной части работы, а также 33 таблицы и 12 рисунков в приложениях.
Система содержания и обработка почвы по типу черного пара
Основные виноградопроизводящие регионы Российской Федерации находятся в зоне недостаточного и неустойчивого увлажнения. Согласно основному закону земледелия "Закон минимума, оптимума, максимума" влага для этой зоны является одним из основных факторов, от которого зависят объемы производства и качество винограда. В результате исторически сложилась и получила наибольшее распространение технология ухода за почвой виноградников по типу черного пара. При такой обработке почва содержится чистой от сорняков, на ее поверхности образуется разрыхленный мульчирующий слой из сухих комочков почвы.
Такой эффект достигается при выполнении на виноградниках до 6-10 агротехнических механизированных операций по уходу за почвой. Всего на виноградниках за сезон выполняется до 15-20 агротехнических механизированных операций. В результате многочисленных механизированных работ почва уплотняется и, особенно на участке колеи, разрушаются почвенные агрегаты, почва распыляется, становится бесструктурной, легко поддающейся смыву. По данным Е. А. Даниленко (1982), на 13-й год после закладки виноградников почва северо-приазовских черноземов (ОПХ "Ключевое" ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко) на участке колеи в слое 0-50 см уплотняется до 1,30 - 1,42 г/см . При такой плотности почвы рост корней винограда замедляется, растения развиваются слабо (Сохрина Р. Ф., Челпанова О. М., Шарова В. Я., 1959). При плотности 1,5 г/см3 и порозности 45 - 50 % урожайность снижается в два раза, а при плотности более 1,7 г/см растение винограда гибнет (Вальков В. Ф., 1986).
Колея, образующаяся вблизи ряда, препятствует проникновению корней в середину междурядий, ограничивает тем самым площадь питания растений.
Уплотненная почва трудно проницаема для воды. Атмосферные осадки, выпадающие на виноградниках, не успевают полностью просачиваться в почву, накапливаются на её поверхности, затем концентрированными потоками стекают вниз по склону. Расчётный слой поверхностного стока 10 % - ной обеспеченности, например для условий Ростовской области составляет 20 - 27 мм. Исследования, проводившиеся в 1980 году на виноградниках ОПХ "Ключевое". ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко, показывают, что сток талых вод может достигать 36 мм (Толоков Н. Р., Петров В. С, 1986). Кроме того, потеря влаги в виде поверхностного стока сопровождается смывом верхнего, плодородного слоя почвы, потерей потенциального, трудновосполнимого почвенного плодородия, нарушением экологического равновесия. На смытых почвах, подверженных эрозионным процессам, ухудшаются водно - физические свойства почвы, нарушаются ее тепловой, воздушный и питательный режимы, уменьшается микробиологическая активность. Происходит деградация основного средства производства в сельском хозяйстве - почвы, снижение урожайности возделываемых культур.
Плодородие почвы формируется, прежде всего, благодаря поступлению в нее органики. При современной агротехнике содержания почвы на виноградниках количество органической массы поступает в почву значительно меньше, чем выносится с урожаем. Весь однолетний прирост органики отчуждается с урожаем и удалением из междурядий виноградной лозы. Лишь незначительная часть органики в виде листового опада и отмерших корней поступает в почву. Эта доля восполняет органические источники почвообразовательного процесса только частично и не обеспечивает воспроизводства почвенного плодородия.
Для смягчения негативных процессов, возникающих при содержании почвы по типу черного пара, применяют дополнительные специальные агротехнические приемы. Все дополнительные агротехнические приемы, применяемые на фоне черного пара, объединяются в две большие группы.
Первая группа специальных приемов направлена на изменение микрорельефа междурядий путем бороздования, лункования, валкования и т.д. Такие агротехнические приемы направлены на задержание поверхностного стока талых и ливневых вод, уменьшение интенсивности эрозионных процессов. По нашему мнению, это направление самое неудачное и неперспективное. Многими исследованиями установлена низкая (Рожков А. Г., Грищенко Н.В., 1978; Сурмач Г. П. 1976), а в отдельных случаях отрицательная (Грин А. М., Савельева Т. А., Чернышев Е. П., 1971) эффективность таких агротехнических приемов.
Вторая группа агротехнических приемов направлена на восстановление водно - физических свойств почвы путем ее рыхления, мульчирования и т.д. Наиболее изучено из этой группы глубокое рыхление.
При глубоком рыхлении наблюдается возрастание влажности почвы, уменьшение плотности почвы, интенсивности эрозионных процессов, повышение урожайности винограда (Константинов И. С, 1964; Литвинов П. И., Бескровный А. С, 1981; Streng P., Schottdorf W., 1987; Mohr N. D., 1999).
Улучшение водно-физических свойств почвы от рыхления при сохранении всех основных механизированных работ по уходу за почвой и кустом наблюдается в течение короткого периода времени и требует периодического возобновления. Это приводит к дополнительной механической нагрузке на почву, распылению агрономически ценных почвенных агрегатов, а также дополнительным затратам труда и материальных средств. То есть, с позиций требований, предъявляемых к перспективным системам содержания почвы в междурядьях виноградников, глубокое рыхление при таких недостатках не может иметь широкое распространение для практического применения.
Таким образом, эффективность агротехнических приемов, как правило, невысокая, сохраняется непродолжительный период времени в течение одного сезона. Повсеместное использование черного пара, а также специальных агротехнических приемов при их малой эффективности оправдано в условиях экстенсивного земледелия. В современных условиях при постоянном росте интенсивности производства черный пар не обеспечивает воспроизводства почвенного плодородия. Можно в некоторой степени добиться восстановления эффективного плодородия, но потенциальное, природное плодородие в условиях интенсивного производства на черном пару устойчиво снижается. Снижение потенциального плодородия процесс закономерный, так как при возделывании винограда в режиме монокультуры на черном пару нарушается малый биологический круговорот элементов питания, основанный на постоянном присутствии растительного покрова и притоке органики в почву. Для того чтобы предотвратить устойчивое снижение плодородия почвы, восстановить естественный процесс его воспроизводства необходимо создать условия для функционирования малого биологического круговорота, восстановить растительный покров и обеспечить приток органики в почву. Один из вариантов кардинального решения этой проблемы - переход на биологизированную систему содержания почвы на основе залуження.
Физическое испарение с поверхности почвы на чёрном пару
В подавляющем большинстве случаев в любых климатических условиях большая часть влаги, поступившей в почву, возвращается обратно в атмосферу в парообразном состоянии. Этот процесс в целом называется испарением, и количественная его характеристика является важным элементом водного режима почв. Развитие учения об испарении с поверхности почвы в нашей стране связано с именами П. С. Коссовича (1904) и Е. В. Оппокова (1904,1934). Теоретические выводы П. С. Коссовича (1904) о механизме испарения воды из почвы сохранили своё значение и для настоящего времени; они получили дальнейшее развитее в работах В. Н. Попова (1928,1948), Б. Г. Иванова (1939), А. В. Лыкова (1950), С. Н. Рыжова (1950), Д. И. Бурова (1951, 1952), М. П. Козлова (1959), А. А. Роде (1960), С. И. Долгова (1963), А. Р. Константинова (1968), К. А. Серпуховитиной (1991) и др., а за рубежом в работах Л. Мозера (1961) и Шервуда, Лемона, Кина, Фишера (Бялый А. М., 1971). Физическое испарение с поверхности почвы тесно связано с режимом увлажнения почвы. Как указывает Л. А. Разумова (1958), наибольшему количеству выпавших осадков за период парования соответствует и наибольшее испарение. Однако эта связь не всегда отчетливо выражена, что связано с особенностями предшествующего почвенного увлажнения и характером выпадения атмосферных осадков.
Величины испарения за отдельные фазы (Харченко К. И., 1959) для одних и тех же культур из года в год в зависимости от условий погоды сильно меняются (от 100 % и более). Следовательно, величина суммарного испарения с различных угодий определяется метеорологическими условиями.
Эта же мысль высказывается и А. М. Алпатьевым (1954), который, анализируя данные, приведенные в работе Н. С. Петинова (1950), пишет: «В условиях бесперебойного снабжения растений водой и питательными веществами в процессе транспирации ведущее место принадлежит внешним факторам, значение же внутренних факторов занимает подчиненное место». Те же взгляды изложены в еще более ранней работе Н. М. Тулайкова (1915).
Суточный ход испарения с сельскохозяйственных угодий в большинстве случаев имеет чётко выраженный характер (Козлов М. П. 1959; Константинов А. Р. 1960, 1963). Испарение начинается утром, приблизительно через 0,5 - 1,0 часа после восхода солнца, и прекращается вечером, примерно за 0,5 - 1,0 часа до захода солнца. В темное время суток испарение практически равно нулю. Максимальная интенсивность испарения со всех угодий наблюдается в период от 12 до 13 часа и составляет в зависимости от времени года 0,15 - 0,50 мм/час.
Подобные количественные характеристики присущи суточному ходу испарения с леса (Ахромейко А. И. 1950; Иванов Л. А. 1956; Федоров С. Ф. 1959). Весной, к началу полевых работ, по мере подсыхания поверхности почвы испарение постепенно снижается. В этой связи известный интерес представляют данные полевых опытов А. И. Куценко (1953), Сводные данные по суточному испарению с черного пара показали, что его величина за первую пятидневку (5 — 10 июля) в открытой степи и межполосном поле была максимальной и практически одинаковой (4,26 - 4,44 мм). В это время испарение шло главным образом за счет слоя 0 - 50 см (3,22 - 3,76 мм/сутки). По мере подсыхания поверхности почвы, суточное испарение в среднем за 20 суток уменьшилось почти в два раза (2,70 - 2,29 мм), и происходило за счет всего почвенного профиля. Таким образом, в первой пятидневке на фоне высокого увлажнения испарение определялось главным образом метеорологическими факторами, а во втором периоде - передвижением воды по всему почвенному профилю к поверхности почвы.
В Казахстане, Акмолинской области чистые пары на малогумусных тяжелосуглинистых черноземах, по данным Л. А. Разумовой (1958), теряют на испарение за летний период 82 мм, в том числе из почвенных запасов 42 мм. На обыкновенных черноземах степных районов Алтайского края C. И. Долгов (1963) установил значительные колебания испарения из почвы в чистом пару. Суммарные потери влаги на испарение в черном пару были наи большими - 233 мм, в том числе за счет почвенных запасов лишь 28 мм. М. М. Абрамова и А. Ф. Большаков (1960) установили, что на мощном черноземе Курской области средние годовые потери за 1948 - 1951 гг. на испарение в чистом пару из весенних водных запасов составили 60 мм; кроме того, на испарение потеряны все выпавшие за этот период атмосферные осадки в количестве 360 мм. Испарение происходило преимущественно из верхнего полуметрового слоя, что особенно хорошо выражено на структурных мощных черноземах.
Существенное влияние на скорость испарения оказывает агрегатное состояние поверхностного слоя почвы. Опыты А. А. Роде (1963) показали, что наименьшая потеря влаги наблюдалась при размере агрегатов, слагающих поверхностный слой почвы, 0,25 - 0,3 мм. Увеличение размера агрегатов облегчало проветривание почвы, а уменьшение - облегчало подтягивание влаги к поверхности. П. А. Костычевым (1940), М. М. Абрамовым (1953), А. И. Будаговским (1964), С. Ф. Неговеловым (1968, 1975) установлено, что величина испарения воды с поверхности почвы зависит не только от температуры воздуха, влажности почвы, но и от ее обработки. А. А. Измаильский (1950) отмечал, что испарение с поверхности почвы резко уменьшается, если пахотный слой имеет комковатое строение. F.G. Veihmeyer, А. Н. Hendrickson (1955) считают, что рыхление почвы эффективно лишь при проведении его в первые дни после полива или дождя, до просыхания почвы. К таким выводам пришли В. Н. Wilsdon, D. R. Bonner, М. Е. Nottage (1956). По результатам их исследований было выяв лено, что рыхление на глубину 2,5...7,5 см в первый день привело к сокраще нию потерь влаги в почве на 50 %, через 18 суток оно уже не влияет на сбере жение почвенной влаги. По наблюдениям Г. А. Акопяна, Э. О. Оганяна (1978) в условиях Нагорного Карабаха за вегетационный период 1971 г. испарилось мм, что составило 43 % годового количества атмосферных осадков, а при применении рыхления почвы после осадков 37 %.
Большой интерес для практики сельского хозяйства представляет вопрос о влиянии уровня грунтовых вод на интенсивность испарения с сельскохозяйственных угодий. Их описание приводится в работах А. Р. Константинова, В. Ф. Пушкарева (1954), А. Р. Константинова, К. И. Харченко, М. Р. Бархатовои и В. С. Бурова (1961), А. Р. Константинова (1962). Исследования показали, что максимальное испарение и оптимальное развитие имеют луговые растения при залегании капиллярной каймы грунтовых вод в месте их произрастания на глубине 10-30 см. При снижении уровня грунтовых вод испарение уменьшается. Если уровень грунтовых вод или капиллярная кайма доходит до поверхности, то испарение с суходольного луга снижается, а сами растения испытывают угнетенное состояние вследствие нарушения аэрации почвы.
Изучение зависимости испарения от уровня грунтовых вод дает возможность рационально размещать различные культуры по территории с учетом увлажнения почвы. Последнее, при прочих равных условиях, зависит от количества осадков и рельефа местности и, следовательно, может быть учтено заранее, поскольку ориентировочная величина осадков за предстоящий вегетационный период может быть получена из данных долгосрочного прогноза.
В полевых условиях на испарение большое влияние оказывает ветер, ускоряющий турбулентный обмен в приземном слое. Исходя из кинетической теории испарения, М. А. Великанов (1940,1948) считал, что при нулевой скорости ветра испарение также равно нулю независимо от значения дефицита влажности. Однако зависимость испарения от условий ветра и турбулентного обмена не является прямой, а уменьшается по мере увеличения мощности верхнего сухого слоя.
Водный режим почвы, элементы водного баланса и их изменение под при биологизированной системе содержания почвы в междурядьях уп лотнённых насаждений винограда
Обеспеченность растений винограда почвенной влагой в значительной степени зависит от содержания почвы. В наших исследованиях посев щавеля в междурядьях винограда способствовал увеличению водопотребления по отношению к чёрному пару.
За исследуемый период с 2001 — 2004 год суммарное водопотребление на виноградниках со сплошным и полосным залужением было больше чем на чёрном пару соответственно на 14 % и 5 % (см. рисунок 3, приложение М).
В начале вегетации влагозапасы на черном пару в среднем за четыре года находились на уровне 525 мм. В дальнейшем, с началом активного роста винограда и малым количеством осадков влагозапасы почвы понижались до 480 мм. К концу периода от распускания почек до цветения за счет выпадения осадков влагозапасы почвы на черном пару увеличились до уровня влагозапасов в начале вегетации винограда.
В период от начала созревания до технологической зрелости ягод за счет большого количества осадков (в среднем за четыре года в этот период выпадало осадков почти в два раза больше среднемноголетней нормы, см. таблица 1), влагозапасы почвы увеличились до 500 мм. В конце периода вегетации винограда влагозапасы почвы на черном пару в среднем за четыре года не опускались ниже 480 мм, по причине выпадения осадков и прекращения активного роста винограда.
Таким образом, в варианте с чёрным паром влажность почвы не опускалась ниже порога влагозапасов и соответствовала оптимальному росту и развитию винограда во все периоды вегетации.
В варианте с полосным залужением междурядий щавелем кислым влагозапасы почвы в начале периода роста и развития винограда были такими же, как и в варианте с черным паром. В дальнейшем, с началом активного роста щавеля кислого и кустов винограда влагозапасы почвы в среднем за четыре года понижались. В середине периода от распускания почек до цветения влажность почвы в варианте с полосным залужением находилась на уровне 460 мм. После скашивания травостоя и выпадения осадков влажность почвы повысилась, и к концу фазы цветения составляла 485 мм. В течение периода от конца цветения до технологической зрелости на полосном залужений щавелем кислым наблюдалось плавное снижение влажности почвы, вызванное активным ростом винограда и щавеля кислого. Наименьший уровень влагозапасов наблюдался в период технологической зрелости ягод винограда. В конце вегетации, когда активность роста и развития винограда, а также щавеля кислого снижалась, водопотребление этими растениями становилось меньше, чем в начале вегетации, а также за счет выпадения осадков, влажность почвы увеличилась. Таким образом, влагозапасы на полосном залужений щавелем кислым в среднем за четыре года были меньше, чем на черном пару на 15-50 мм. Однако влажность почвы не опускалась ниже предельного порога влагозапасов и соответствовала оптимальному росту и развитию винограда во все периоды вегетации.
В варианте со сплошным залужением междурядий щавелем кислым влагозапасы были оптимальными только в начале и в конце вегетации винограда, что было обусловлено малым водопотреблением как щавеля кислого, так и винограда. В течение остального периода времени водопотребление возросло за счёт активного роста, как винограда, так и трав, поэтому влагозапасы почвы в среднем за четыре года снизились до уровня порога оптимальных влагозапасов. На данном варианте опыта суммарное водопотребление было на 47 мм выше, чем на черном пару и на 16 мм, - чем на полосном залужений.
По метеоусловиям 2001 год в целом был благоприятным для закладки урожая и перезимовки кустов, их развития и плодоношения. По количеству атмосферных осадков год был влажным. В период вегетации винограда количество осадков было в 1,5 раза больше чем обычно (см. таблицу 1). При таком количестве атмосферных осадков в начале вегетации винограда наблюдали полное промачивание 1,5 м корнеобитаемого слоя почвы на опытном участке. Влагозапасы во всех вариантах опыта соответствовали оптимальным значениям для этого периода и составляли 430 - 530 мм (см. рисунок 4, приложение М). В дальнейшем, начиная с июня, по мере повышения среднесуточной температуры и понижения влажности воздуха, нарастания зеленой массы трав и развития винограда появились различия между вариантами. Наибольшая разница была между вариантом с чёрным паром и сплошным залужением щавелем кислым, которая составила 100 мм. Различия были обусловлены неодинаковым водопотреблением в междурядьях с разными способами содержания почвы - черным паром, полосным и сплошным залужением. В период роста ягод суммарный расход влаги составлял на варианте с чёрным паром 101 мм, на полосном и сплошном залужением 108 и 123 мм соответственно. После выпадения 24 мм атмосферных осадков (за один дождь) в конце июня влагозапасы увеличились на черном пару до 520 мм. Далее, до конца вегетации винограда (созревание ягод, листопад) при небольшом количестве выпадающих осадков влагозапасы устойчиво уменьшались. Наименьшее количество влаги 440 мм в 1,5 м слое почвы на черном пару наблюдали во второй половине сентября, в начале листопада. Для этого периода вегетации такое количество влагозапасов соответствует оптимальному количеству.
Таким образом, на черном пару во все фазы вегетации влагообеспечен-ность винограда во влажном 2001 году была благоприятной для роста и формирования урожая, запас воды в корнеобитаемом 1,5 м слое почвы не опускался ниже минимальных значений оптимальных влагозапасов.
На виноградниках с залужением щавелем кислым активное водопотреб-ление начинается значительно раньше, чем на черном пару - ранней весной, сразу при переходе температуры воздуха через 0С. При наступлении положительных температур воздуха растения щавеля кислого быстро формируют листовую поверхность, набирают зеленую массу, используя для этого большое количество воды. Поэтому уже к началу распускания почек, при быстром характере нарастания зеленой массы щавеля между вариантами: черный пар и залу-жение появились существенные различия по влагозапасам в корнеобитаемом 1,5 м слое почвы.
В варианте с полосным залужением влагозапасы в 1,5 м слое почвы были меньше чем на черном пару в среднем за вегетацию на 28 мм. При такой разнице влагообеспеченность во все фазы вегетации винограда на участке с полосным залужением "соответствовала оптимальным значениям и не опускалась за пределы нижнего порога оптимальных влагозапасов.
Развитие корневой системы винограда при разных способах содержания почвы в междурядьях с уплотнёнными схемами посадки
Корневая система выполняет ряд важнейших функций - поглощает из почвы воду и необходимые для жизни минеральные элементы питания, транспортирует их в надземные органы, а так же является хранилищем питательных веществ (крахмал, белки, жиры, и др.), местом сложных биохимических процессов (синтез органических соединений, обмен углеводов, жировых и дубильных веществ), выполняет якорную функцию. На глубину залегания, характер развития и расположение корневой системы влияют подготовка почвы, глубина посадки, качество посадочного материала, особенность ухода за кустом, свойства почвы - её увлажнённость, химические и физические свойства. Исследования показали, что развитие корней винограда на участках с чёрным паром и залужением происходило неодинаково. На варианте с черным паром количество росяных корней в среднем было 4...5 шт. на куст в каждом смежном междурядье, прилегающем к обследуемым кустам с одной и другой стороны. Длина их составляла в среднем 17 ... 28 см, росли они в верхнем (20 см) слое почвы. Росяные корни были покрыты мелкими корешками, ответвлениями второго порядка, диаметром менее 0,1 см и длиной от 0,5 до 2 см. Корни удалялись от подземного штамба в сторону междурядий горизонтально и расходились веером (рисунок 23). Боковые корни были преимущественно с одной стороны куста. Их количество было в среднем 1 ... 4 шт./куст, длина 47 ... 62 см, диаметр 0,5 ... 0,6 см.
Основная масса боковых корней находилась на глубине 18 ... 23 см, некоторые из них заглублялись до 37 ... 40 см. Корни на расстоянии 10 ... 13 см от места прикрепления к подземному штамбу были покрыты корешками второго порядка длиной 0,5 ... 2 см и диаметром менее 0,1 см. Боковые корни с приближением к уплотненным участкам почвы на участке колеи резко заглублялись и старались обойти уплотнение снизу. Главных корней было в среднем по 3 ... 4 шт. на куст в каждом междурядье, длиной от 83 до 131 см, с диаметром от 0,9 до 1,1 см. Главные корни имели веерообразную направленность к середине междурядий. Суммарная протяженность главных корней составила 706 см, объём — 816 см3. На главных корнях имелось большое количество корней второго и последующих порядков. Главные корни с приближением к участкам колеи также заглублялись и старались обойти уплотнение снизу. Эта закономерность на главных корнях была менее выражена, чем на боковых. Таким образом, общая протяжённость корней винограда на участке с чёр-ным паром составила 1426 см, суммарный объём - 951 см /куст. Существенных различий по длине и объему корней между смежными междурядьями в варианте с черным паром не установлено (таблица 11).
На варианте с полосным залужением наиболее развитой была корневая система в междурядье с черным паром и менее развитой - в смежном междурядье с залужением (рисунок 24). В междурядье с черным паром росяные корни находились на глубине от 10 до 17 см, длина их составляла в среднем 26 см, диаметр 0,3 см, количество -3 шт. Корни располагались веером. В смежном междурядье с залужением щавелем кислым корни были несколько короче и тоньше, в среднем соответственно 15 и 0,1 см. Количество их было в 2 раза больше чем в междурядье с черным паром - 7 шт. Эти корни в отличие от корней с междурядья с черным паром, росли преимущественно вдоль оси ряда, и лишь незначительная их часть, а это один или два корня, росли к середине междурядья, но длина их, как правило, не превышала 15 см. Характерной отличительной особенностью росяных корней в междурядье с залужением, рост которых был направлен в середину междурядья, являлось отсутствие ответвлений второго и последующего порядков. В междурядье с черным паром корни имели множество мелких корешков второго порядка длиной от 0,5 до 2 см и диаметром от 0,1 см и менее. Боковые корни в варианте опыта с полосным залужением были в основном со стороны черного пара. Их количество составляло в среднем 3 шт/куст, длина 33 см, диаметр 0,3 см. Эти корни имели мелкие корешки второго порядка, длиной от 0,5 до 2 см и диаметром 0,1 см и менее. Основная масса боковых корней находилась на глубине от 20 до 35 см. В междурядье с черным паром боковые корни с приближением к уплотненной почве на участке колеи резко заглублялись и старались обойти уплотнение снизу, также как и в варианте с черным паром.
Главные корни были более развиты в междурядье с черным паром, по сравнению с залужением. В междурядье с черным паром среднее количество корней было около 3 шт, средняя длина 89 см, диаметр - 1 см. Корни распределялись веером и росли в глубь до 80 см. В смежном междурядье с залужением щавелем кислым среднее количество главных корней было 3 шт, длина 57 см, диаметр 0,7 см. Отличительной особенностью корневой системы в междурядье с залужением по сравнению с черным паром было то, что корни, начиная от штамба, резко росли в глубину. Боковых ответвлений второго порядка было мало.
Иногда, на варианте с залужением на главных корнях встречался рост корней вверх, а среди росяных - встречались остатки мертвых корней. Таким образом, в варианте с полосным залужением корневая система винограда в междурядье с черным паром развивалась лучше, чем в междурядье с залужением. В междурядье с черным паром общая протяжённость корней со ставляла - 532 см, объём - 420 см 3, в междурядье с залужением соответствен-но 335 см и 101 см .В целом по варианту суммарный прирост был меньше чем на варианте с черным паром в 1,8 раза.
На варианте сплошного залужения щавелем кислым основная масса поверхностных корней с обеих сторон распределялась вдоль оси ряда (рисунок 25). Длина их в среднем составляла 14 ... 20 см, диаметр 0,2 ... 0,3 см, количество 5 шт. Корни, которые росли вдоль оси ряда, имели мелкие корешки второго порядка, длиной 0,5 ... 1 см, диаметром менее 0,1 см. Корни, которые росли к середине междурядья, имели гладкую поверхность. Основная масса поверхностных корней находилась на глубине от 3 до 13 см, некоторые из них уходили на глубину до 17 см. Среди поверхностных корней встречались остатки мёртвых корней.
Боковые корни росли вдоль оси ряда. От места прикрепления к штамбу их рост был направлен резко в глубь. Длина составляла в среднем 20 ... 35 см, диаметр 0,5 ... 0,6 см, некоторые из них опускались на глубину до 50 см. Боковые корни в этом варианте не имели ответвлений.
Главные корни были развиты гораздо слабее по сравнению с предыдущими вариантами. В среднем на куст было по 2 ... 3 корня в каждом прилегающем междурядье. Корни опускались на глубину до 120 см, а основная масса корней располагалась на глубине от 40 до 80 см. Длина корней была в среднем 72 - 80 см, диаметр от 0,7 см. Следует отметить, что на главных корнях практически не было боковых ответвлений второго порядка. В среднем встречается один главный корень из восьми с ответвлениями второго порядка. У некоторых корней проявлялся отрицательный геотропизм.
