Продуктивность агрофитоценозов, как функция воздействия комплекса почвенно-климатических факторов при разработке АЛСЗ

Агроэкологическая оценка земель осуществляется в соответствии с биологическими требованиями сельскохозяйственных культур к условиям произрастания, их средообразующим влиянием и агротехологиями. Эти условия сопоставляются с агроэкологическими параметрами первичных земельных участков (элементарных ареалов агроландшафта – ЭАА), на основании чего делается вывод о степени пригодности их для использования под ту или иную культуру. Близкие по условиям возделывания конкретных сельскохозяйственных растений ЭАА объединяются в агроэкологические типы земель, в пределах которых формируются производственные участки. Чем выше уровень интенсификации производства, тем точнее должны быть соответствующие оценки. При интенсивных агротехнологиях, особенно при высокоинтенсивных, эта задача решается на основе математических моделей земледелия с использованием ГИС-технологий, автоматизированного проектирования и реализуется на практике новейшими агротехнологическими и информатизационными средствами. Это означает, что система агроэкологической оценки культур и соответствующая ей система агроэкологической оценки земель должны получить предельно конкретизированное достаточно формализованное выражение.

Пока что не все аспекты агроэкологической оценки растений разработаны с достаточной полнотой, особенно почвенные, некоторые трудно поддаются формализации. Часть критериев данной оценки имеют описательный характер и основываются на практическом опыте без углубленной экспериментальной проработки, что определяет необходимость развития соответствующих научных исследований. Тем не менее, имеющийся обширный фактический материал позволяет достаточно эффективно решать эту задачу при формировании современных систем земледелия.

Система агроэкологической оценки культур включает следующие основные позиции:

1. Оценка сельскохозяйственных культур по их биологическим требованиям к условиям произрастания:

- отношение растений к свету;

- требования растений к теплообеспечености и температурному режиму;

- отношение растений к влагообеспеченности, водному и воздушному режимам почв;

- требования растений к физическим условиям почв, их сложению и структурному состоянию,

- потребность растений в элементах питания и характер их потребления;

- отношение к реакции почвы (рН);

- устойчивость сельскохозяйственных культур к эродированным и техногенно-нарушенным почвам;

- отношение растений к фитосанитарным условиям почвы;

- чувствительность растений к загрязнению почв тяжелыми металлами, радионуклидами и другими токсикантами;

- реакция растений на загрязнение воздуха.

2. Оценка сельскохозяйственных культур по влиянию на почву и ландшафт в связи с биологическими особенностями и технологиями возделывания:

- оценка культур по количеству растительных остатков, поступающих в почву и их качественному составу;

- влияние растений на симбиотическую и ассоциативную азотофиксацию;

- влияние культур и технологий на сложение и структурное состояние почв;

- оценка растений по характеру их влияния на водный режим почв;

- оценка фитомелиоративного влияния растений на почву;

- оценка культур по влиянию на фитосанитарное состояние почв, на накопление специфических видов сорняков, болезней и вредителей;

- влияние на почвоутомление.

Помимо учета состояния и оценки культурных растений немаловажное значение имеет оценка агроклиматических условий по ряду показателей.

1. Термические показатели:

- среднегодовая температура;

- среднемесячные температуры самого холодного и самого теплого месяцев;

- среднемноголетние минимальная и максимальная температуры самого холодного и самого теплого месяцев;

- абсолютные минимум и максимум температуры;

- сумма температур выше 15, 10 и 5 оС за вегетацию;

- длительность периодов со среднесуточными температурами выше 5, 10 и 15 оС (длительность вегетационного периода для многолетних трав, большинства полевых культур, теплолюбивых культур);

- даты прохождения среднесуточных температур через 0, 5, 10 и 15 оС весной и осенью (даты начала и окончания полевого периода, вегетации многолетних трав, большинства полевых культур, теплолюбивых культур);

- даты первого осеннего и последнего весеннего заморозков среднемноголетние и экстремальные – самые ранние осенние, самые поздние весенние;

- длительность безморозного периода;

- даты промерзания и оттаивания почвы;

- даты устойчивого прогревания почвы до 5 и 10 оС на глубине 5 и 10 см;

- сумма среднесуточных температур почвы выше 10 оС на глубине 5 и 10 см.

2.Показатели влагообеспеченности:

- сумма осадков за год;

- сумма осадков за вегетацию;

- коэффициент увлажнения;

- суммы осадков за зиму, весну, лето, осень;

- характер выпадения осадков;

- вероятность выпадения ливней и сильных дождей в отдельные периоды;

- число дней в году с ливнями и сильными дождями;

- вероятность проявления засух в отдельные периоды вегетации;

- число дней в году с засухой;

- продолжительность засух;

- запасы продуктивной влаги в слое почвы 0…20 см осенью перед началом сева озимых и в слое 0…100 см весной.

3. Показатели ветрового режима:

- годовая роза ветров;

- средняя скорость ветра в году и в отдельные периоды вегетации;

- вероятность скоростей ветра выше 5 м/с в отдельные периоды вегетации;

- число дней в году со скоростью ветра выше 5 м/с;

- вероятность суховеев в отдельные периоды;

- число дней в году с суховеями;

- длительность суховеев.

4. Показатели условий перезимовки:

- даты установления и схода снежного покрова;

- средняя высота снежного покрова;

- влажность почвы перед промерзанием и установлением устойчивого снежного покрова;

- вероятность наступления оттепелей;

- число дней в году с оттепелями;

- продолжительность оттепелей.

Выбор культуры и сорта для региона, конкретного хозяйства и поля осуществляют на основе оценки их биологических требований и средообразующего влияния. Показатели агроэкологической оценки культур, указанные в паспорте сорта, сравниваются с соответствующими параметрами агроландшафта. На плодородных почвах выращивают более требовательные высокоурожайные культуры, имеющие недостаточно мощную корневую систему (пшеница яровая и озимая, сахарная свекла, ячмень, горох, фасоль, лен, конопля и др.). Менее требовательны к плодородию почвы культуры, отличающиеся хорошо развитой корневой системой или повышенной усвояющей способностью корней (рожь, сорго, овес, нут, чина, пелюшка, люпин желтый и синий, сераделла, гречиха и др.). Они меньше снижают урожайность при выращивании на смытых, супесчаных малоплодородных почвах. На эродированных почвах сильнее других снижают урожайность сахарная свекла, картофель, подсолнечник, конопля, махорка, пшеница, просо и др. Их необходимо выращивать на несмытых почвах равнин. Среднетребовательные культуры (ячмень, гречиха, зернобобовые, однолетние травы) допустимо возделывать на склоновых почвах средней эродированнсти. На сильносмытых почвах нужно выращивать малотребовательные культуры (овес, озимую рожь, люцерну желтую, эспарцет песчаный, донник желтый и белый, житняк и др.).

На почвах с щелочной реакцией почвенного раствора высевают люцерну, сахарную свеклу, нут, капусту и др., с нейтральной или слабокислой — пшеницу, ячмень, кукурузу, зернобобовые (кроме люпина), подсолнечник, клевер, а на кислых почвах - люпин, сераделлу, турнепс, брюкву, картофель. Рожь, овес, гречиха, просо, тимофеевка - малотребовательны к реакции почвенного раствора.

На засоленных почвах высевают люцерну желтую, лядвенец рогатый, донник, житняк, нут, ячмень, арбуз, сафлор, рапс, горчицу и сахарную свеклу. Неустойчивы к засолению фасоль, гречиха, кукуруза, клевер луговой, клевер ползучий, лисохвост и др. На тяжелых хорошо гумусированных почвах растения страдают от засоления меньше, чем на малогумусных песчаных почвах.

На карбонатных почвах лучше удаются представители семейства бобовые (эспарцет песчаный, донник желтый и белый, люцерна желтая, нут, соя), мятликовые (овсяница красная, житняк гребневидный, рожь, ячмень, кукуруза), амарант и некоторые виды семейства капустных (вайда красильная, сурепица и др.).

Легкие (песчаные и супесчаные) удобренные почвы можно использовать для возделывания озимой ржи, овса песчаного, сорго, картофеля, турнепса, арбуза, дыни, сераделлы, эспарцета песчаного, люцерны желтой и житняка. Не выносят песчаных почв кукуруза, пшеница, ячмень, горох, сахарная свекла и другие высокотребовательные культуры. Среднесуглинистые почвы больше подходят для овса, проса, сорго, гречихи, ячменя, подсолнечника, сои, фасоли, го­роха, картофеля. Тяжелосуглинистые и глинистые структурные по­чвы предпочтительны для озимой и яровой пшеницы, ячменя, куку­рузы, ржи, подсолнечника, кориандра, нута, фасоли, сахарной свеклы, конопли, вики, клевера лугового, донника желтого и белого, люцерны синей.

В засушливых и теплообеспеченных районах лучше сеять ко-роткодневные засухоустойчивые культуры с глубокоразвитой корневой системой или экономно расходующие влагу и имеющие транспирационный коэффициент 250-300: сорго, просо, кукурузу, нут, чину, люцерну, сахарную свеклу, подсолнечник, житняк, вайду и др., а во влагообеспечениых районах северных широт – типичные хлеба, картофель, рапс, гречиху, кормовые бобы, вику и другие, у которых транспирационный коэффициент составляет 450-500 и более. Лучше обеспечены влагой бывают растения на северных склонах и в низинах, хуже — в верхней части южных склонов.

При подборе культур для залужения пойм следует учитывать их устойчивость к длительному затоплению. Выдерживают ранневесеннее затопление половодьем до 30-40 дней и более канареечник тростниковидный, бекмания обыкновенная, лисохвост луговой, кострец безостый, пырей ползучий и мышиный горошек. Тимофеевка луговая, клевер белый, клевер розовый, лядвенец рогатый, люцерна желтая и желтогибридная среднеустойчивы к затоплению (25-30 дней), пырей бескорневищный, овсяница луговая, мятлик луговой -слабоустойчивы (до 15 дней), а эспарцет, клевер луговой, люцерна синегибридная, ежа сборная, житняк гребневидный неустойчивы к затоплению (4-10 дней). Кратковременное затопление талой водой (10-15 до 20 дней) может выдержать также озимая пшеница и рожь. При летней повышенной температуре многолетние травы выдерживают затопление не более 20-26 часов и зерновые культуры - 5-12 часов.

Выбор сорта, как самого малозатратного фактора интенсифи­кации, очень важен. Правильный выбор сортов позволяет повысить урожайность культуры, эффективно использовать почвенно-климатический потенциал и увеличить окупаемость затрат. Внедрение но­вых сортов - дешевый и экологически безопасный фактор повышения урожайности на 30-50 %. Новые сорта должны обладать высокой продуктивностью, быстрым начальным ростом, высокой интенсивностью фотосинтеза, улучшенным соотношением основной и побочной продукции. Успех возделывания сорта во многом определяется тем, насколько ритм его развития вписывается в характерный для данного региона ход метеорологических факторов. Поэтому для каждого региона, зоны и микрозоны выделены наиболее адаптивные и высокопродуктивные сорта. В арсенале земледельца имеется большой набор разных сортов, отличающихся по биологическим и агроэкологическим особенностям, а также потенциалом продуктивности.

Сорта интенсивные, обладающие высоким потенциалом продуктивности, устойчивые против полегания, с узким соотношением зерна и соломы требуют значительно лучших условий произрастания, своевременной высококачественной подготовки почвы, оптимальных сроков сева, высоких доз удобрений, эффективной защиты от сорняков, болезней и вредителей, чем сорта пластичные, менее прихотливые и более выносливые к недостаткам питания и агротехники. Кроме того замечено, что в годы с сухим весенне-летним периодом и с повышенными температурами в процессе вегетации предпочтительны сорта степного экологического типа, а при влажной погоде лучше вегетируют и дают высшую продуктивность сорта лесостепного и западноевропейского экологического типа.

Наряду с интенсивными необходимо иметь полуинтенсивные сорта и гибриды, у которых лучше сохранились устойчивость и толерантность к неблагоприятным факторам среды. Для создания сортов и гибридов интенсивного типа с широкой нормой реакции, адаптивности и устойчивости необходимо преодолеть противоречие между продуктивностью и устойчивостью. В ряде случаев она решена в части устойчивости к опасным патогенам. Исключительную трудность представляет проблема устойчивости к засухе и другим абиотическим факторам среды. Причина этих трудностей - полигенность указанных признаков. Интенсификация продукционного процесса в новых сортах и гибридах за счет перераспределения метаболитов из вегетативной в генеративную сферу привела в большинстве случаев к ослаблению защитных механизмов в растениях, снижению уровня резистентности и толерантности. Генетически детерминированная карликовость, например, у озимой пшеницы часто сопряжена со слабой зимостойкостью, мелкой корневой системой, пониженным качеством зерна, с повышенной склонностью к поражению грибными болезнями.

При выборе сорта необходимо иметь информацию о всех районированных и перспективных сортах сельскохозяйственных культур, представляющих интерес для возделывания в данном хозяйстве на различных категориях земель и элементах агроландшафта при различных уровнях интенсификации. Важнейшие критерии отбора сортов - длительность периода вегетации, потенциальная урожайность, качество продукции, устойчивость к погодным стрессам, устойчи­вость к вредным организмам, засухоустойчивость, устойчивость к неблагоприятным почвенным условиям (засолению, солонцеватости, кислотности и др.).

Исходной позицией при подборе сортов является сопоставление требований сорта к теплу с фактической теплообеспеченностью данного участка с учетом его положения на мезорельефе. При этом учитывают длительность вегетационного периода сорта и его потреб­ность в сумме активных температур с длительностью теплого пери­ода и суммой активных температур с указанием среднемноголетнеи их обеспеченности.

В описании перспективных сортов обычно приводят данные среднеклиматически обеспеченной урожайности и качества продукции при экстенсивной, нормальной, интенсивной и высокой технологиях их возделывания на основе экспериментальных материалов зональных НИИ и ГСУ. При выборе сортов необходимо учитывать результаты их испытания на близ расположенном госссортоучастке.

При выборе сорта учитывают не только урожайность и качество, но и комплекс хозяйственно-полезных показателей: пригодность для выращивания в конкретных почвенно-климатических условиях; устойчивость к болезням и вредителям; конкурентоспособность с сорняками; устойчивость к полеганию; развитость корневой системы; устойчивость к стрессовым факторам; морфобиологические, технологические и потребительские свойства. Например, при выбо­ре сорта мягкой или твердой пшеницы учитывают: форму (озимая или яровая); направление использования (кормовая, хлебопекарная, крупяная и др.); качество зерна и муки (содержание белка и сырой клейковины, ИДК, показатель седиментации, объем хлеба, стекловидность и др.); устойчивость к болезням (корневая гниль, мучнистая роса, желтая и бурая ржавчина, септориоз, фузариоз и др.); устойчивость к стрессовым факторам (зимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к полеганию и осыпанию, прорастанию зерен в колосьях и др.); элементы структуры урожайности (число продуктивных стеблей на 1 м2, число колосков в колосе, масса 1000 зерен, масса зерен в 1 колосе и др.).

Важными показателями при выборе сорта являются потреби­тельские качества полученной продукции, которые зависят от ее на­значения. У большинства культур выделены наиболее ценные по ка­честву сорта. Например, выделяют сорта сильной, ценной и мягкозерной пшеницы, пивоваренные и ценные крупяные сорта ячменя, ценные сорта проса, гречихи, овса, высокомасличные, высокоолеиновые и крупноплодные сорта и гибриды подсолнечника и т.п.

Устойчивость сорта к стрессовым факторам обеспечивает по­лучение урожайности в неоптимальных условиях выращивания. От зимостойкости сортов зависит успешное выращивание озимых и многолетних культур. Толерантность к низким температурам при прорастании, к заморозкам в фазе всходов, к прохладной погоде и повышенным температурам в период цветения, к кратковременной и длительной засухе - важные показатели при выборе сорта.

От особенностей сорта зависит устойчивость к полеганию и пригодность к механизированной уборке. Например, для однофаз­ной уборки гороха надо подбирать сорта полубезлистного типа с не­полегающим, цепляющимся, быстро высыхающим стеблем с нерастрескивающимися и одновременно созревающими бобами. Для сои северного экотипа нужны скороспелые сорта детерминантного типа, слабо ветвящиеся, с расположением бобов преимущественно в сред­нем и верхнем ярусах.

Существуют различия между сортами по отзывчивости на удоб­рения и увлажнение, по урожайности, качеству урожая, приспособ­ленности к определенным условиям, устойчивости к вредителям, болезням и реакции на стрессовые факторы. Поэтому для стабили­зации урожаев целесообразно в хозяйстве иметь не один, а 2-3 сорта разной скороспелости. Выбор сорта играет ключевую роль в выборе агротехнологий, поскольку генетический потенциал сорта предопределяет возмож­ную урожайность, качество продукции, затратность и устойчивость производства. С помощью технологии в той или иной мере реализу­ются заложенные в сорте возможности. Эти возможности должны быть раскрыты в агроэкологическом паспорте сорта.

 Специалистам следует выбирать те сорта, ко­торые отвечают условиям хозяйства, и размещать их в севооборотах в соответствии с плодородием полей, качеством предшественников, возможностями внесения удобрений, сроками и качеством обработ­ки почвы. Причем в каждом хозяйстве целесообразно иметь не менее двух-трех сортов, отвечающих условиям и потребностям производ­ства.

Вопросы для самоконтроля

1. Сущность адаптивно-ландшафтной системы земледелия (АЛСЗ).

2. Методологические принципы современных адаптивно-ландшафтных систем земледелия.

3. Место агротехнологий в системах земледелия, связь между ними.

4. Классификация адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий.

5. Проектирование высоких агротехнологий на примере точного земледелия.

6. Требования к землеоценочной основе для проектирования агротехнологий различных уровней интенсификации.

7. Группировка земель сельскохозяйственного назначения,

8. Система агроэкологической оценки с.-х. культур.

9. Требования культур и сортов к почвенно-климатическим условиям.

10. Влияние агротехники на выбор культур. Стрессовые ситуации и их преодоление.

Дата: 2018-11-18, просмотров: 359.