Гидротехника и мелиорация
Орошение и фитоклимат виноградников
В. И. БАЖОВ, кандидат географических наук
Государственный Никитский ботанический сад, 1968 г.
УДК 634.83+631.6:626.87
Учитывая огромную роль орошения в повышении урожаев винограда, этот агротехнический прием в хозяйствах Крыма приобретает все большее распространение. Орошение складывается из влагозарядковых и вегетационных поливов. Первые осуществляются зимой и ранней весной и преследуют цель обеспечить растения влагой к началу вегетации, вторые приурочивают к наиболее ответственным периодам развития винограда — цветению и завязи ягод, то есть проводятся в фазы, когда виноградные кусты вследствие быстрого роста побегов и листьев потребляют много воды.
Для выяснения влияния орошения на фитоклимат виноградников наблюдения проводились на поливном и неполивном участках в период, завязи и роста ягод в первой декаде августа в учхозе "Коммунар" Крымской области. Виноградники в хозяйстве занимают площадь около 600 га, из них орошаемых 90 га. Виноград установлен на шпалере, направленной с севера на юг. Ширина междурядий 250 см, высота кустов 150—170 см.
На орошаемом винограднике пункт для наблюдений находился в центре участка на расстоянии 250 м от прилегающих полей. В 500 м к юго-востоку от этого участка располагался пункт для наблюдений на неорошаемом винограднике.
Фитоклиматические наблюдения на обоих пунктах проводили по местному среднесолнечному времени через каждые два часа. Погода была сухой солнечной с умеренным и слабым ветром днем и штилем ночью. Суточный ход температуры и влажности воздуха отмечали на высотах 20 и 150 см над почвой, то есть в слое, подверженном наибольшим климатическим 'возмущениям, с помощью психрометров, максимальных и минимальных термометров. Температуру почвы на поверхности измеряли срочными, максимальными и минимальными термометрами, на глубинах 10 и 20 см—термометрами конструкции Савинова. Приборы на плантациях были установлены через 10 час. после полива виноградника.
Микроклимат любого участка, занятого сельскохозяйственной культурой, складывается под влиянием целого ряда факторов: радиационного баланса, интенсивности суммарного испарения, величины увлажнения почвы, характера турбулентного обмена воздуха, типа погоды, размера участка.
Тепловой режим на винограднике формируется под влиянием сложного взаимодействия физических процессов, совершающихся в приземном слое воздуха. Располагаясь узкими рядами на шпалере, виноградные растения создают огромную листовую поверхность (15—20 тыс. м2/га), которая днем поглощает большое количество солнечной энергии, а ночью теряет много тепла через излучение.
В начальный период после полива на орошаемом винограднике в течение первых трех-четырех суток наблюдается устойчивая инверсия, то есть температура воздуха на высоте 0,2 м оказывается ниже, чем на высоте 1,5 м.
Рис. 1. Распределение температуры воздуха по вертикали на орошаемом (1) и неорошаемом (2) винограднике.
В последующие дни инверсия температуры в полуденные часы исчезает и на орошаемом участке, так же как и на богарном, устанавливается инсоляционный тип распределения температуры воздуха ; (рис. 1). Огромная роль здесь принадлежит испарению и излучению тепла с поверхности растений. Днем вследствие высокой транспирации и затраты на нее большого количества тепла происходит заметное охлаждение воздуха вблизи виноградных растений, ночью в результате потери тепла через излучение процесс охлаждения воздуха еще больше усиливается. Воздух, охладившись у листовой поверхности, в силу большей плотности опускается в междурядья виноградника, вытесняя оттуда вверх менее охлажденный, а следовательно, и менее плотный воздух.
Рис. 2. Суточный ход метеорологических элементов на орошаемом и неорошаемом винограднике: а — на высоте 150 см; б — на высоте 20 см.
Таблица 1
Суточное среднечасовое изменение температуры воздуха за декаду на орошаемом и неорошаемом виноградниках в фазу завязи ягод (град.)
Примечание: О — орошаемый, Н — неорошаемый, Р — разность
Таблица 2
Суточное среднечасовое изменение абсолютной влажности воздуха (мб) на орошаемом и неорошаемом виноградниках
Следствием такого воздухообмена является возникновение минимумов температуры в ночные часы в приземном слое.
Под влиянием орошения метеорологические элементы в приземном слое воздуха претерпевают глубокие изменения (табл. 1).
Наибольшие различия в температуре воздуха между орошаемым и неорошаемым виноградниками наблюдаются ночью. На высоте 150 см разница достигала 0,5—1,7°, в отдельные ночи — 3—4°, на высоте 20 см — 1,5—2,4°, в отдельные ночи — 4—5°.
Днем различия в температуре воздуха между участками сглаживаются: на высоте 150 см они не превышали 0,1—0,4°, а в 20 см от поверхности почвы — 0,5—1,5°. На орошаемом и богарном виноградниках максимальные температуры воздуха наблюдаются в послеполуденные часы, минимальные — перед восходом солнца. Максимальная и минимальная величины при поливе на обеих высотах были ниже, чем на неорошаемом. Суточные амплитуды температуры воздуха на орошаемом винограднике были больше, чем на неорошаемом. С высотой амплитуды уменьшаются. Разницы в них по высотам на орошаемом участке составляют 0,7°, на неорошаемом — 1,2°.
Абсолютная влажность воздуха на орошаемом и неорошаемом виноградниках имеет по два максимума и минимума (табл. 2).
Первый наибольший максимум абсолютной влажности наблюдается утром, второй — меньший по величине — вечером после захода солнца, во время перехода радиационного баланса через нуль. Основной минимум абсолютной влажности отмечается во второй половине ночи, когда вследствие понижения температуры происходит резкое уменьшение испарения. Второй минимум абсолютной влажности, связанный с увеличением турбулентного обмена воздуха, имеет место в послеполуденные часы. За период наблюдений среднесуточная величина абсолютной влажности на орошаемом участке на обоих уровнях была на 1,4— 1,6 мб больше, чем на неорошаемом. В отдельные часы суток эти разности достигали 2,6—3,1 мб. Величина абсолютной влажности в часы дневного и ночного минимумов на орошаемом винограднике по сравнению с богарным была больше на высоте 150 см на 0,5—0,7 мб, на высоте 20 см—на 1,3—2,0 мб. В часы максимума разности соответственно по высотам составляли 0,4—4,4 и 1,3 мб.
Рис. 3. Суточный ход градиентов температуры (а), абсолютной (б), относительной (в) и дефицита (2) влажности воздуха между уровнями 0,2—1,5 м на орошаемом (1) и неорошаемом (2) винограднике.
Т а б л и ц а 3 Суточное среднечасовое изменение относительной влажности воздуха на орошаемом и неорошаемом виноградниках (%)
Таблица 4 Суточный ход среднечасовых величин дефицита влажности на орошаемом и неорошаемом виноградниках (мб)
Средние суточные амплитуды и абсолютной влажности на орошаемом и неорошаемом виноградниках разнятся незначительно. С высотой на поливном участке амплитуда влажности уменьшается, на неорошаемом остается без изменений.
Относительная влажность, показывающая, насколько воздух на исследуемых участках был близок или далек от насыщения, имела существенные различия между орошаемым и неорошаемым виноградниками (табл. 3).
Данные таблицы 3 показывают, что на том и на другом виноградниках на обеих высотах максимум и минимум влажности наступают в одно и то же время. Максимум относительной влажности на обоих участках наблюдается перед восходом солнца, минимум—в полдень, что обусловливается снижением температуры в ночные часы и резким повышением ее в полдень при одновременном уменьшении в то время абсолютной влажности. Относительная влажность во все часы суток на орошаемом участке выше, чем на неорошаемом. В часы максимума на орошаемом участке в слое 20—150 см она была на 13%, а в часы минимума на 4—8% выше, чем на неорошаемом. Разница среднесуточных значений относительной влажности составляла 7—10%. Следует отметить, что в фазу завязи в первую неделю после полива на орошаемом участке в ночные часы величина влажности воздуха постоянно находилась на уровне, благоприятном для развития на растениях грибковых болезней — мильдью и оидиума.
На орошаемом и неорошаемом виноградниках наблюдается хорошо выраженный суточный ход дефицита влажности воздуха. При этом на орошаемом винограднике дефицит всегда меньше, чем на неорошаемом (табл. 4).
Данные таблицы 4 показывают; что на неорошаемом винограднике дефицит влажности воздуха на высоте 150 см на 0,6—3,3 мб и на высоте 20 см на 2,2—6,1 мб был больше, Чем на орошаемом. Более высокий недостаток влаги в воздухе говорит о менее благоприятных микроклиматических условиях, складывающихся на неорошаемом винограднике. Наибольшие разности в дефиците влажности воздуха в приземном слое на винограднике наблюдаются днем, меньшие — ночью.
Наглядное представление о суточном ходе метеорологических элементов на орошаемом и неорошаемом виноградниках дают приводимые ниже графики (рис. 2).
Остановимся на распределении разностей температуры и влажности воздуха во времени между уровнями 20—450 см при поливе и без него. На графике (рис. 3) приведены изменения средних часовых градиентов указанных метеорологических элементов. На орошаемом винограднике градиенты температуры воздуха между уровнями всегда отрицательны, то есть здесь почти круглые сутки наблюдается инверсия, на неорошаемом — отрицательные градиенты температуры имеют место только ночью, днем они положительны. Градиенты абсолютной влажности, за исключением утренних часов, на обоих»участках имеют положительные отклонения. У относительной влажности при орошении градиенты положительны круглые сутки, без него - только ночью. Градиенты дефицита влажности на поливном участке, за исключением короткого промежутка времени в полдень, отрицательны, то есть дефицит на высоте 20 см всегда бывает меньше, чем на уровне 150 см. На неорошаемом участке .градиенты дефицита отрицательны только ночью, днем они положительны.
Тепловой режим почвы поливных и богарных виноградников изучен слабо. Поэтому параллельно с исследованием гидротермического режима воздуха мы проводили также наблюдения и за температурой почвы на орошаемом и неорошаемом виноградниках на поверхности и на глубинах 10 и 20 см (табл. 5).
Таблица 5
Суточное среднечасовое изменение температуры почвы на орошаемом и неорошаемом виноградниках (град.)
Оказалось, что под влиянием полива температура почвы претерпевает существенные изменения. Наглядное представление об этом дает рисунок 4. На орошаемом участке на поверхности почвы температура во все часы суток оказывается ниже, чем на неорошаемом. За период наблюдений разница среднесуточной температуры между участками составила 2,2°. В отдельные дни различия достигали 3—3,5°. Наибольшими они были во второй половине дня, когда под действием нагрева почвы солнечными лучами на орошаемом участке происходит усиленное испарение влаги. Потери тепла на испарение приводят к существенному понижению температуры поверхности почвы. На поверхности почвы как орошаемого, так и неорошаемого виноградников минимум и максимум температуры наступают одновременно — первый перед восходом солнца, второй в полдень. С увеличением глубины наблюдается резкое изменение суточного хода температуры почвы. По сравнению с поверхностью минимумы температуры становятся выше, максимумы ниже. Кроме того, с глубиной изменяется и время их наступления. Увеличение глубины на 10 см влечет запаздывание в наступлении минимума и максимума температуры в среднем на два часа по сравнению с вышележащим слоем.
На орошаемом винограднике максимум температуры почвы начиная с глубины 10 см наступает несколько раньше, чем на неорошаемом (рис. 4). Такое явление обусловливается повышенной теплопроводностью увлажненной почвы, способствующей более быстрой передаче тепла вглубь.
Как и на поверхности, на глубине 10 и 20 см между орошаемым и неорошаемым участками наблюдаются заметные различия в температуре почвы. При поливе на глубине 10 и 20 см среднесуточная температура была на 2,4—2,5° ниже, чем на неорошаемом.
Разности температур в часы максимума составляли на глубине 10 см 0,6—1,9°, 20 см — 1,7—2,3°. В ночные часы на глубине 10 см температура почвы на орошаемом винограднике была на 3,2—4,4° ниже, в полдень — на 0,6—1,7°, выше, чем на неорошаемом. На глубине 20 см температура увлажненной почвы во все часы суток была ниже, чем неувлажненной. Разница между участками на этой глубине колебалась в пределах 1,7—2,8°.
Рис. 4. Суточный ход температуры почвы на орошаемом и неорошаемом виноградниках.
Изменения температуры почвы от одного слоя к другому на орошаемом и неорошаемом виноградниках различны по величине. Наибольшими они были в слое почвы 0— 10 см. На орошаемом участке в часы максимума разница в температуре между поверхностью почвы и глубиной 10 см составляет 25—26°, в часы минимума — 6—7°, на неорошаемом соответственно 27—28 и 8—9°. С увеличением глубины колебания температуры почвы быстро уменьшаются. Между глубиной 10 и 20 см различия в температуре на орошаемом участке выше.
В первом случае суточные различия между глубинами составляют 0,4—6,9°, во втором — 0,1—4,2°. Наименьшими они бывают ночью, наибольшими — во второй половине дня.
SUMMARY
The article describes results of observations of the change of microclimate in vineyards as affected by irrigation performed during the formation of ovaries and the growth of berries.
Watering greatly changes the hydrothermal regime in the vineyard’s 0.2—1.5 m air layer: air temperature lowers, relative and absolute humidity increases, humidity deficit decreases.
The temperature of soil at .the surface and at the depth of 10 and 20 cm is lower. Irrigated plantations of the Kokur and Saperavi varieties produced berries by 30 centners per I hectare more than unirrigated vineyards.
ZUSAMMlENFASSUNG
Im Beitrag sind dargelegt die Ergebnisse der Beobachtungen an V'eranderungen des Mikroklimas in Weinbergen unter dem Einflufi der Bewasserung, die in der Zeit der Fruchtknotenbildung und des Wachstums der Beeren durchgefiihrt wurde.
Nach Begiefiung verandert sich bedeutend das hydrothermische Regime in der Luftschicht von 0,2 bis 1,5 m stark, Lufttemperatur setzt sich herab, relative und absolute Feuchtigkeit vergrdfiert sich, Mangel an Feuchtigkeit geht zuruck.
Oberflachentemperatur und Temperatur des Bodens in der Tiefe von 10 bis 20 cm ist niedriger, als auf den unbewasserten Weinbergen.
Auf dem bewasserten Weinberg war der Ertrag der Sorten «Konkur» und «Saperavi» auf 30 dz je Hektar hoher, als auf dem unbewasserten.
RESUME
Dans cet article on donne les resultats des observations sur le changement du microclimat des vignes sous l’influence de l’irrigation pendant la periode de formation de l’ovaire et de croissance.
Apres l’arrosage de la vigne le regime hydrothermique dans une couche d’air de 0,2—1,5 m. change considerablement: la temperature de l’air baisse, le degre relatif et absolu de l’humidite augmente, l’insuffisance de l’humidite diminue.
La temperature au niveau du sol et a 10 et 20 sm. de profondeur reste inferieure.
Le rendement a l’hectare sur la vigne ou on avait employe l’arrosage pour les va- rietes Cocour et Saperavi a ete de 30 quintaux de grain plus par comparaison a celui de la vigne non-irrignee.
