Сделай Сам Свою Работу на 5

Количественные показатели транспирации

Количество воды, затраченное растением на обра­зование 1 г сухой массы, получило название транспи­рационного коэффициента,а обратная величина, т.е. количество граммов сухой массы, образовавшейся при испарении 1 л воды, называется продуктивностью транспирации.Транспирационный коэффициент у боль­шинства растений колеблется от 200 и до 1000. Напри­мер, у ели в среднем он равен 230, сосны – 300, бере­зы – 320, дуба – 350. У некоторых тропических рас­тений он меньше, а продуктивность транспирации, наоборот, выше, чем у растений умеренной зоны. Транспирационный коэффициент зависит от климатических и почвенных условий и от вида растений (например, у просовидных злаков он относительно низок). Зная транспирационный коэффициент, можно приблизительно вычислять поливные нормы для орошаемых культур в разных почвенно-климатических условиях и рационализировать приемы орошения. Транспирационный коэффициент уменьшается с улучшением условий питания, увлажнения, с повышением плодородия почвы и уровня агротехники. Величину, обратную транспирационному коэффициенту, называют продуктивностью транспирации.

Под экономностью транспирации,или быстротой расхода воды, подразумевается отношение количества испаренной воды за 1 ч к общему количеству ее в растении, выраженное в %.

Отношение интенсивности транспирации к интен­сивности испарения со свободной водной поверхности носит название относительной транспирации.Она всегда меньше единицы, Т.е. транспирация происхо­дит медленнее, чем испарение с поверхности чистой воды при тех же условиях.

Широко используется термин эвапотранспирация,под которой понимается сумма транспирационных потерь всеми растениями сообщества плюс физическое испарение (эвапорация) с поверхности почвы и растений, в част­ности со стволов и ветвей деревьев. Для лесных площа­дей центральных районов европейской части России в среднем транспирация древостоя составляет 50–60 % эвапотранспирации, напочвенного покрова – 15–25 %, испарение с поверхности почвы и растений – 25–35 %.



Интенсивность транспирации – весьма изменчи­вый показатель. Она меняется в зависимости от сезо­на, от различного сочетания почвенно-экологических и метеорологических факторов. У древесных растений листья верхних ярусов транспирируют, как правило, с большей интенсивностью, чем средние и нижние. Тем не менее, необходимо отметить наличие видовой спе­цифики интенсивности транспирации у различных видов древесных растений. Видовые особенности это­го процесса связаны, прежде всего, с количеством, размером и строением устьиц. Хвойные растения име­ют погруженные устьица, прикрытые в переднем дворике восковыми зернами. Это создает дополнитель­ные трудности для диффузии паров и уменьшает ее примерно на одну треть.

Методы измерения интенсивности транспирации растений подразделяют на две группы. Первую составляют методы, осно­ванные на учете массы исследуемого объекта через заданные промежутки времени или непрерывно. В случае, если все другие причины изменения массы, кроме испарения воды растением, исключены или учитываются отдельно, интенсивность транспи­рации вычисляют, продифференцировав кривую изменения массы во времени.

В полевых условиях для определения интенсивности транспи­рации обычно применяют различные модификации предложен­ного Л.А. Ивановым метода быстрого взвешивания отчлененно­го от растения листа или побега. Первое взвешивание проводят сразу после срезания, а второе – через 3–5 мин, что дает воз­можность измерять транспирацию при том состоянии насышен­ности листа водой, в каком он находился на растении.

Однако надо иметь в виду, что этот метод не отличается высокой точностью, так как само срезание приводит к сущест­венному изменению интенсивности транспирации. В первый мо­мент после срезания она очень сильно возрастает вследствие нарушения непрерывности натянутых водяных нитей в сосудах ксилемы. Сразу же после всплеска интенсивность транспирации падает, сначала очень быстро, а затем все медленнее, иногда она может слегка подняться. Через некоторое время благодаря уменьшению содержания воды в листе и увеличению водоудер­живающей способности тканей интенсивность транспирации ус­тойчиво снижается. «Скачок» транспирации будет не таким рез­ким, если лист или побег растения срезать под расплавленным парафином, который, застывая, предотвращает сокращение натя­нутых водных нитей.

Для большинства растений интенсивность транспирации за время, начиная от первой минуты после срезания и кончая четвертой (за 3-минутный интервал), равна интенсивности транспирации неповрежденного растения. Однако характер и вы­раженность реакции на отчленение и последующее обезвожива­ние листа значительно различаются в зависимости от видовых особенностей, возраста листа, его оводненности, условий внеш­ней среды. Поэтому, начиная работать с новым объектом, следу­ет повторять взвешивания с интервалом 1 мин в течение 10 мин. Результаты изображают графически и устанавливают время, когда заканчиваются альтерации и процесс выходит на кратковременное плато, после которого наблюдается устойчивое сни­жение транспирации в результате уменьшения оводненности. Этот интервал времени в дальнейшем должен соответствовать экспозиции при определении интенсивности транспирации.

Метод быстрого взвешивания используют также при работе с частями листовой пластинки, когда необходимо определить ин­тенсивность транспирации растений с крупными листьями, или при работе с дисками, когда изучают и другие параметры или процессы, например водный дефицит, водный потенциал, ин­тенсивность фотосинтеза, и т.д. Б. Славик рекомендует для вве­дения поправки на потерю воды срезанной частью, относитель­ная доля которой в этом случае значительно возрастает, опреде­лять интенсивность транспирации двух дисков с разным соотношением между площадями интактной поверхности и среза.

Методы второй группы основаны на учете величины потока водяного пара, поступающего из растения. В этом случае всю надземную часть растения или лист помещают в транспирацион­ную камеру, через которую непрерывно прокачивают воздух. Пробы воздуха с входа и выхода камеры подаются в измеритель­ное устройство, что позволяет регистрировать увеличение влаж­ности воздуха в результате транспирации (ΔС, мг/см3). Интен­сивность транспирации, мг/(см2·с), рассчитывают по формуле: , где V – объемная скорость движения воздуха через камеру, см3/с; S – площадь транспирирующей поверхности листьев, находящихся в камере, см2.

Для обеспечения достаточной точности определения большое значение имеют создание и поддержание определенной скорости тока воздуха в системе. При транспирирующей поверхности до 20 см2 используют расход воздуха 50-100 л/ч (14–28 см3 /с), для более крупных объектов – 100–300 л/ч, иногда больше. Для прокачки воздуха применяют формвакуумные насосы или мик­рокомпрессоры, в качестве «сглаживающей емкости» используют пустой кислородный баллон, скорость потоков воздуха измеряют с помощью газового счетчика ГСБ-500 или ротаметра.

Одним из основных узлов установки для определения транс­пирации в токе воздуха является листовая камера. Имеется мно­жество различных конструкций камер, однако требования, предъявляемые к ним, чрезвычайно трудно выполнить. С одной стороны, условия внутри камеры (влажность и температура воз­духа, интенсивность и спектральный состав света, концентрация СО2 и паров воды, скорость потока воздуха и т.д.) не должны существенно отличаться от условий вне камеры, чтобы сохранял­ся естественный ход физиологических процессов, а это очень сложно соблюсти в ограниченном пространстве. С другой сторо­ны, на выходе из камеры для четкой регистрации концентрации паров воды она должна быть иной, чем входная. Чтобы выпол­нить эти условия, приходится искать компромиссное решение. Обычно исследователь выбирает форму, объем и конфигурацию листовой камеры исходя из конкретной задачи, особенностей объекта и возможностей измерительной системы.

В качестве измерительного устройства чаще используют дифференциальный психрометр или инфракрасный газовый анализа­тор, которые позволяют с высокой точностью измерять разность концентраций водяных паров и обладают малой инерционностью.

Дифференциальный психрометр представляет собой два непрерывно смачиваемых идентичных датчика температуры, поме­щенных в два цилиндрических канала измерительного устройст­ва, через которые с одинаковой скоростью пропускают воздух, предварительно нагретый до одинаковой температуры. В первый канал поступает воздух с входа, а во второй – с выхода листовой камеры.

Температура, а, следовательно, и электросопротивление каждого датчика зависят от интенсивности испарения воды батисто­вым фитилем. Так как скорость и температура воздуха, поступа­ющего в оба канала, постоянны, интенсивность испарения зави­сит только от содержания в нем водяных паров.

Наиболее перспективными приборами для определения ин­тенсивности транспирации в токе воздуха являются инфракрасные газоанализаторы, предназначенные для регистрации кон­центрации СО2 и паров воды. Обычно используется дифферен­циальная схема, т.е. через контрольную кювету непрерывно пропускается естественный воздух. Прибор регистрирует разницу между концентрацией водяных паров в исходном воздухе и воз­духе, прошедшем через камеру с листом.

Основное достоинство дифференциального психрометра и ин­фракрасного газоанализатора в том, что они дают возможность вести непрерывную автоматическую регистрацию транспирации на одном и том же объекте, не отчлененном от растения в течение длительного времени как в лабораторных, так и в поле­вых условиях.

Зависимость транспирации от внешних условий и внутреннего состояния растений. Главным фактором, регулирующим транспирацию, является свет. С интенсивностью солнечной радиации хорошо коррелируют температура и влажность среды. Во время максимальной освещенности наблюдается и максимальная интенсивность транспирации. Ночью транспирация в 10 раз меньше, чем днем. Солнечная радиация служит источником энергии, затрачиваемой на транспирацию. Лист, поглощая свет, использует на фотосинтез 1–2 %, максимум 5 %, а остальная энергия тратится на испарение воды. Это прямое действие света на транспирацию. Однако свет играет и иную роль, как мы уже отмечали, влияя на открытие и закрытие устьиц.

Очень важным внешним фактором, влияющим на интенсивность транспирации, является доступность воды корням растений. При недостатке воды в почве интенсивность транспирации древесных растений за­метно снижается. На затопленной почве этот процесс, несмотря на обилие воды, также снижен у деревьев при­мерно в 1,5–2 раза. На первое место здесь выходит плохая аэрация почвы, которая вызывает ряд неже­лательных изменений в метаболизме корней, а затем и надземных частей древесных растений. Снижается транспирация и при сильном охлаждении почвы в свя­зи с резким уменьшением скорости поглощения воды. Засоление почвы также снижает транспирационные по­тери растений вследствие отсутствия надлежащего гра­диента сосущих сил между почвенным раствором и клет­ками поглощающих корневых окончаний. Отсюда можно сделать следующий важный вывод: недостаток или избыток воды, засоление или холодная почва действуют на интенсивность транспирации не сами по себе, а через их влияние на поглощение воды корневыми системами.

Как физический процесс (испарение) транспирация зависит от дефицита насыщения воздуха водяными парами, температуры, ветра, величины испаряющей поверхности и др.

Потеря воды в условиях, когда солнечная радиация отсутствует, как раз и обусловлена дефицитом насыщения воздуха водяными парами.

Интенсивность транспирации в какой-то мере зависит от наличия ветра. Появление ветра приводит к увеличению транспирации. Однако прямой зависимости между скоростью ветра и величиной транспирации не наблюдается, так как испарение происходит из межклетников, защищаемых от ветра.

Интенсивность транспирации зависит от условий минерального питания. У растений при недостатке азота, фосфора и калия интенсивность транспирации максимальна. Почти такая же интенсивность у растений, получивших калий и фосфор, но при дефиците азота.

Резко уменьшается транспирация при полных сбалансированных минеральных удобрениях. Чем лучше питание, тем ниже транспирация. Увеличение транспирации может свидетельствовать о нарушении минерального питания.

При изменении солнечной радиации, температуры, влажности воздуха дневной ход интенсивности транспирации выглядит следующим образом: слабая в утренние часы транспирация быстро увеличивается по мере восхода солнца, увеличения температуры и уменьшения влажности воздуха, достигает максимума около полудня, затем быстро падает к заходу солнца.

Однако такой дневной ход наблюдается не всегда. В некоторых случаях, несмотря на интенсивную освещенность и высокую температуру, в полдень транспирация уменьшается, и отмечаются двухвершинные кривые. Нужно отметить, что кривые дневного хода транспирации очень разнообразны, что обусловлено тремя факторами: внешние условия данного дня, условия предыдущих дней и наследственность. Взаимодействие этих факторов и определяет реальную интенсивность транспирации.

Растения выработали в процессе эволюции различные приспособления для уменьшения транспирации: восковой налет на поверхности листьев и плодов, погружение устьиц в мезофилл, развитие волосков (опушенность), редукция листовой поверхности.

Сильно уменьшать транспирацию нельзя, так как она определяет подъем воды по растению, поддерживает постоянной температуру растения и т.д.

Внутренние факторы, влияющие на транспирацию. Общая площадь листьев значительно влияет на потерю воды отдельными растениями. Растения с большой листовой поверхностью обычно транспирируют больше, чем растения с малой поверхностью. Однако при удалении с дерева половины листьев не обязательно пропорционально сократится интенсивность транспирации.

Некоторые виды древесных растений, например креозотовый куст, сбрасывают большую часть листьев при водном стрессе, значительно сокращая транспирирующую поверхность. Это происходит также и у некоторых мезофитных видов, например у конского каштана и даже у тюльпанного дерева. Скручивание и свертывание завядающих листьев также уменьшает открытую поверхность и повышает сопротивление диффузии водяного пара, особенно если большинство устьиц находится на внутренней поверхности скрученного листа.

Имеются большие различия в транспирации на единицу листовой поверхности среди разных видов. Однако эти различия могут быть обманчивыми, потому что неодинаковая общая площадь листьев может компенсировать разницу в интенсивности на единицу листовой поверхности. Например, интенсивность транспирации на единицу листовой поверхности сосны ладанной ниже, чем у некоторых лиственных пород, но общая поверхность листвы одного сеянца сосны настолько больше, что потеря воды на один сеянец оказывается также больше. Таким образом, одно дерево сосны ладанной может терять за день столько же воды, сколько и дерево лиственной породы с кроной сходного размера.

Отношение корни/побеги, или, точнее, поглощающей поверхности к транспирирующей имеет большее значение, чем одна только площадь листовой поверхности, так как если поглощение отстает от транспирации, то возникает водный дефицит, устьица закрываются и транспирация уменьшается. Например, интенсивность транспирации на единицу листовой поверхности у сеянцев дуба красного и сосны ладанной, растущих на влажной почве, повышалась с увеличением отношения сухого веса корней к поверхности листьев. У сеянцев клена сахарного с большой поверхностью листьев развивался более сильный водный стресс, чем у сеянцев после частичной дефолиации. Деревья с обширной, сильно разветвленной корневой системой гораздо лучше переносили засуху, чем деревья с поверхностной или слабо разветвленной корневой системой.

Потеря корней во время выкопки сеянцев – серьезная проблема, потому что наиболее обычной причиной гибели пересаживаемых сеянцев является засыхание из-за отсутствия эффективной поглощающей поверхности. Подрезка и «скручивание» сеянцев в грядках проводится для создания компактной, сильно разветвленной корневой системы, которую можно выкопать с минимальным повреждением. По сообщениям, выживаемость сеянцев дугласии и сосны желтой, пересаженных в районе с засушливым летом, повышалась при хорошо развитой корневой системе и большой величине отношения корни / побеги. Установлено, что подрезка саженцев сосны болотной до длины 12,5 см уменьшала отпад после пересадки. На практике обычно применяется обрезка надземной массы пересаживаемых деревьев и кустарников для того, чтобы скомпенсировать потерю корней в процессе пересадки. Однако сокращение транспирирующей поверхности уменьшает и фотосинтезирующую поверхность, что нежелательно. Исключение составляют случаи, когда сохранение содержания воды важнее потери фотосинтетической способности.

Размер и форма листьев влияют на интенсивность транспирации на единицу поверхности. Кроме того, небольшие, глубоко рассеченные листья и сложные листья с маленькими листочками обычно бывают холоднее, чем крупные листья, так как их более тонкие пограничные слои способствуют более быстрому переносу тепла. В спокойном воздухе широкие листья значительно теплее хвои сосны, подвергающейся действию такой же падающей радиации.

Ориентация листьев. Большинство листьев растет таким образом, чтобы располагаться более или менее перпендикулярно наиболее яркому свету, проникающему к ним. Это хорошо заметно у покрывающих стены лиан и у одиночных деревьев, на наружной поверхности которых имеется сплошная мозаика листьев, четко расположенных так, чтобы поглощать как можно больше света. С другой стороны, листья дуба гладкого, а также хвоя сеянцев сосны болотной в травянистой фазе располагаются вертикально. Такая ориентация, очевидно, уменьшает поглощение энергии и понижает температуру листьев в полдень, что в свою очередь может сократить потерю воды, хотя еще не было доказано, что такое необычное расположение листьев действительно имеет жизненно важное значение. Иглы большинства сосен располагаются пучками и затеняют друг друга, что понижает фотосинтез, а возможно, и транспирацию. Опускание и скручивание, характерные для вялых листьев, также уменьшают количество получаемой радиации. Завядание служит признаком водного стресса, но оно способствует сокращению дальнейшей потери воды, достаточному, вероятно, для продления жизни. По сообщениям, вызываемые ветром изменения ориентации листьев сосны кедровой сильно понижают фотосинтез.

Поверхность листьев. Мы уже упоминали о значении кутикулы и воска для увеличения сопротивления потере воды через эпидерму. Суммарное действие плотного покрова из волосков, имеющегося у некоторых типов листьев, является менее определенным. Следовало бы ожидать, что опушение будет уменьшать выделение водяного пара в подвижный воздух. Однако, живые волоски могут усиливать транспирацию вследствие увеличения испаряющей поверхности.

Альбедо, или отражательная способность, поверхности листьев существенно влияет на их температуру. Растительность обычно отражает 15–25 % падающей радиации. Листья пустынных растений обычно отражают света больше, чем листья растений менее освещаемых местообитаний. Белые, густо опушенные листья пустынных кустарников отражают приблизительно вдвое больше радиации, чем зеленые неопушенные листья.

Размер устьичных отверстий регулируется тургором замыкающих клеток, увеличиваясь с повышением тургора и уменьшаясь с его понижением. Устьичные реакции изменяются в зависимости от возраста растений и условий внешней среды. Известно, что устьица чутко реагируют на интенсивность света, концентрацию СО2 и водный стресс, но на их ответную реакцию влияет предшествующая ситуация. При старении листьев их устьица становятся менее чувствительными и полуденное устьичное сопротивление может увеличиться в несколько раз, так как они не открываются полностью.

Группы древесных растений по интенсивности транспирации.По интенсивности транспирации наиболее рас­пространенные в лесной зоне древесные растения разделяются на три группы: сильнотранспирирующие (400–500 мг/г сырой массы в час и более); среднетранспирирующие (300–400 мг/г · ч); слаботранспирирующие (до 200 мг/г · ч)

 

сильнотранспирирующие среднетранспирирующие слаботранспирирующие
береза повислая осина ясень обыкновенный липа мелколистная тополь канадский лох узколистный дуб черешчатый клен остролистный клен американский ясень зеленый вяз мелколистный рябина обыкновенная сосна обыкновенная сосна сибирская лиственница сибирская ель обыкновенная пихта сибирская

 

Несмотря на видовую специфичность транспира­ции, общий расход воды насаждениями разных пород, например хвойными и лиственными лесами, может быть близким. Это обусловлено большей облиственно­стью крон хвойных деревьев.

Транспирацию кроны дерева используют для подсушки древесины после рубки древостоя и для пропитки ее различными химическими реагентами. Известно, что свежесрубленная древесина ряда древесных пород (лиственница, береза, осина и др.) настолько тяжела, что тонет при помещении ее в воду. Это затрудняет транс­портировку такой древесины дешевым водным путем. Вместе с тем более сухая и, следовательно, более легкая древесина тех же пород с успехом сплавляется на да­лекие расстояния. Способ подсушки весьма прост. Сруб­ленное дерево оставляют лежать в лесу с кроной в те­чение 10–15 суток. В это время крона срубленного дерева продолжает жить за счет внутренних запасов воды и питательных веществ, а листья – транспириро­вать. С каждым последующим днем количество свобод­ной воды в стволе понижается. Уменьшение массы 1 м3 древесины за указанное время составляет 25–30 %. Этого вполне достаточно, чтобы резко повысить плаву­честь такой древесины. Облегчается в связи с этим и ее трелевка и транспортировка. Известно также, что после сплава предварительно подсушенная древесина быст­рее сохнет.

С целью пропитки сосущая сила кроны использу­ется при консервировании, окраске и повышении ог­нестойкости древесины. Для пропитки срубленного дерева красителями и антисептиками на его комель надевается резиновый мешок, соединенный с резер­вуаром, наполненным раствором. В среднем за сутки в летний период деревья диаметром 35–36 смвсасыва­ют следующее количество раствора: ель, сосна – 40–­50 л, береза, липа, осина – 50–70 л, бук – до 100 л.

Испарение воды различными органами древесных растений. Лист является основным органом процесса транс­пирации, но не единственным. Транспирацuя стеблей и почек деревьев составляет очень небольшую величину по сравнению с транспирационными потерями облиственного побега. Несмотря на это, в зимний пе­риод нередко наблюдаются случаи, когда значительные потери воды приводят к суховершинности древесных растений. При этом наиболее интенсивно теряется вода через листовые рубцы на побегах, затем – через почки и перидерму. Молодые побеги отличаются более высокой интенсивностью зимней транспирации, чем старые. Подсчитано, что у хвойных древесных расте­ний потери воды зимой иглами и побегами составляют от 3 до 15 %, а у лиственных – от 20 до 65 % от общего содержания воды в них. У многих древесных растений указанные потери воды возмещаются на 55 – 90 %, а иногда и на все 100 % за счет притока ее из нижеле­жащих частей ствола и корней и частично из почвы, если она не промерзла.

Бутоны и цветки транспирируют обычно слабее, чем листья (в расчете на единицу сырой массы). В свою очередь, цветки обладают более высокой транспира­ционной способностью, чем бутоны, а венчик – чем целый цветок. У большинства древесных растений и кустарников транспирация венчика даже выше, чем транспирация листа. Водный обмен бутонов менее интенсивен, чем цветков.

Признается очевидным тот факт, что водный ре­жим растений с появлением цветков становится более напряженным. Поэтому в период цветения и завязы­вания плодов, особенно у плодовых древесных расте­ний, необходимо обеспечивать оптимальное увлажне­ние почвы.

В расчете на единицу сырой массы листья транс­пирируют сильнее, чем плоды. Вместе с тем при рас­чете на единицу испаряющей поверхности получаем обратную картину. Это связано с тем, что листья име­ют большую поверхность на единицу сырой массы, чем плоды. Молодые плоды теряют воду значительно силь­нее, чем зрелые. Характерно, что при недостатке воды в почве особенно резко падает транспирация листьев и в меньшей степени - плодов. Установлена согласо­ванность метаболической активности плодов и семян с интенсивностью транспирации. В этом проявляется еще одна мало пока известная физиологическая роль рассматриваемого процесса.

Суточные колебания транспирации.Периодичность суточного хода транспирации наблюдается у всех растений, но кривые, отражающие фактическую транспирацию, сильно отличаются у разных видов и в неодинаковых погодных условиях. У деревьев, теневыносливых растений, многих злаков и т.д. (гидростабильные виды) с совершенной регуляцией устьичной транспирации испарение воды достигает макси­мума до установления максимума дневной температуры. В по­луденные часы транспирация падает и вновь может увеличи­ваться в предвечерние часы при снижении температуры воздуха. Такой ход транспирации приводит к незначительным суточным изменениям осмотического давления и содержания воды в листьях. У видов, способных переносить резкие измене­ния содержания воды в клетках в течение дня (гидролабuльные виды), наблюдается одно вершинный суточный ход транспира­ции с максимумом в полуденные часы. В обоих случаях ночью транспирация минимальна.

Колебания интенсивности транспирации отражают измене­ния степени открытия устьиц в течение суток. Закрывание усть­иц в полдень может быть связано как с увеличением уровня СО2 в листьях при повышении температуры воздуха (из-за уси­ления дыхания и фотодыхания), так и с возможным водным дефицитом, возникающим в тканях при высокой температуре, низкой влажности воздуха и особенно в ветреную погоду. Это приводит к увеличению концентрации абсцизовой кислоты и закрыванию устьиц. Снижение температуры воздуха во второй половине дня способствует открыванию устьиц и усилению фотосинтеза.

Эвапотранспирация. В полевых опытах и агрономической практике для оценки эффективности использования воды определяют коэффициент водопотребления (эвапотранспирационный коэффициент), кото­рый рассчитывают как отношение эвапотранспирации к создан­ной биомассе или хозяйственно полезному урожаю.

Эвапотранспирацию можно рассчитать балансовым способом. Она равняется разности в содержании влаги в метровом слое почвы в начале и конце вегетации плюс приход воды с осадками и поливом.

Параллельные определения суммарного водопотребления и транспирации сельскохозяйственных растений показали, что доля транспирационного расхода влаги в суммарном водопотреблении за период посев – уборка полевых культур составляет на низкоплодородных полях 19–23 %, на хорошо удобряемых участках – 32–45 %.

Коэффициент водопотребления в значительной степени зави­сит от почвенно-климатических факторов. В засушливые годы он выше, чем в более влажные. Так, во влажные годы коэф­фициент водопотребления основных зерновых культур составлял 400–600, а в засушливые поднимался до 2000–2500. Установле­но, что коэффициент водопотребления повышается примерно в 2 раза для одних и тех же чистых линий селекционных сортов разных полевых культур по мере продвижения с запада на вос­ток, из влажного климата в сухой. Это объясняется тем, что в засушливых условиях усиление эвапотранспирации не сопровож­дается увеличением продуктивности растений, чаще она снижается, поэтому эффективность использования воды уменьшается.

Другим метеорологическим фактором, значительно влияющим на эффективность использования воды сельскохозяйственными культурами, является температура. С повышением температуры эвапотранспирация усиливается; рост растений и накопление ими сухого вещества находятся в более сложной зависимости от температуры, которая выражается одновершинной кривой. При­чем температурный оптимум для ассимиляционных процессов у разных видов растений различный. Поэтому температурная зави­симость эффективности использования воды определяется видо­выми особенностями растений. Так, выращивание сельскохозяй­ственных культур прохладного и жаркого климата в теплицах при температуре 10–13 ◦С и около 27 ◦С показало, что яровая рожь в прохладной теплице имела коэффициент водопотребления 423, а при 27 ◦С – 875, теплолюбивое сорго – соответствен­но 1236 и 223. Прохладный воздух снижает эвапотранспирацию, но у теплолюбивых культур вызывает также резкое подавление ассимиляционных процессов.

Мощным факто­ром снижения коэффициента водопотребления является повыше­ние плодородия почвы. В многочисленных вегетационных и поле­вых опытах доказано, что внесение удобрений не только повышает урожай, но и снижает затраты воды на создание едини­цы продукции, так как расход воды на эвапотранспирацию воз­растает незначительно.

Снижение коэффициента водопотребления происходит не только при внесении удобрений, но и в случае любого изменения условий произрастания растений, со­провождающегося повыше­нием урожая, в том числе и улучшения обеспечения их водой. Поддержание влаж­ности почвы орошаемого пастбища в Подмосковье на уровне 80–85 % ПВ способ­ствует повышению урожай­ности зеленой массы до 71,5 т/га, без орошения по­лучают около 48,0 т/га. При этом коэффициент водопо­требления соответственно составляет 95 и 156 м3/т.

Приведенные данные свидетельствуют, что водопотребление и урожайность связаны нелинейной зависимостью. Графически эта взаимосвязь выражается кривой с насыщением. При некотором достаточно высоком уровне урожайности ее рост уже не сопровождался повышением водопотребления, так как испарение в посеве или насаждении приближается к испаре­нию со свободной водной поверхности.

По многочисленным данным, повышение водопотребления прекращается по достижении урожайности кукурузы 10,0–11,0 т/га, озимой пшеницы – 5,2–6,0, картофеля – 42–46, яблок – 30–33, винограда – 25–27 т/га. Получение таких урожаев возможно только при высоком уровне агротехники.



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.