Главная >> Статьи >> Учет влагообеспеченности при выращивании виноградников в засушливых условиях

Учет влагообеспеченности при выращивании виноградников в засушливых условиях

В. В. Науменко ГНУ ВНИИВиВ им Я.И. Потапенко Россельхозакадемии
Изложены методы учета влагообеспеченности при возделывании виноградников в засушливых условиях, приведено решение задачи количественного определения площади листовой поверхности, соответствующей влагообеспеченности. Задача решена с использованием динамики интенсивности транспирации, закономерности роста листовой поверхности и величины влагообеспеченности.
В виноградарстве довольно остро стоит проблема получения стабильных по объему и качеству урожаев. Научное обеспечение стабильного виноградарства требует разностороннего подхода оценки и учета различных факторов, важнейшими из которых являются обеспеченность влагой, теплом, светом, элементами питания, трудовыми и материальными ресурсами. Неустойчивость урожаев во многом является следствием, с одной стороны, недостаточности и вариабельности некоторых ресурсов, а с другой, - неприспособленности технологий выращивания винограда к тому или иному уровню ресурса.
Рассмотрим один из самых изменчивых факторов среды - влагообеспеченность и методы учета этого фактора при выращивании винограда.
Кардинальным решением вопроса удовлетворения потребностей растений в воде в засушливых условиях является орошение. Но у всего есть своя цена. Есть она и у орошения. Возможности орошения и ресурсы пресной воды небезграничны. Поэтому большинство виноградников культивируются без поливов. И, по всей вероятности, неорошаемые виноградники, в том числе и в засушливых условиях, будут всегда. В связи с этим происходит переосмысление стратегии сельскохозяйственного производства, становится все более очевидным, что неограниченные преобразования природы - это миф, что коренные мелиорации крупных территорий имеют большие отрицательные последствия, в итоге приводящие к разрушению и выводу экологии нашей планеты из равновесия, из того состояния, в котором человечество сформировалось как вид [1].
Альтернативой представляется адаптивная стратегия сельскохозяйственного производства, предусматривающая максимальную вписываемость культуры в экологическую нишу, максимальное использование естественных ресурсов и минимальное воздействие на них [1]. Решение этой задачи требует новых методических подходов.
Гипотеза адаптации культуры винограда к естественной влагообеспеченности предполагает, что параметры биомассы растений, особенно их листовая поверхность, должна соответствовать ресурсам влаги. Гипотеза базируется на многочисленных фактах, свидетельствующих о том, что лучшей водообеспеченности соответствует большая листовая поверхность, большая нагрузка побегами, большая биомасса растений. Эта тенденция прослеживается в различных отраслях сельского хозяйства: в виноградарстве, полеводстве и лесоводстве. Естественные растительные сообщества также подтверждают данную закономерность. Во влажных условиях формируются густые, многоярусные, с большой облиственностью насаждения, в сухих - редкие, малооблиственные.
На необходимость поддержания соответствия между листовой поверхностью виноградников и ресурсами влаги указывают многие исследователи: А.Л. Подражанский [2], Я.И. Потапенко [3], А.Г. Амирджанов [4] и др. Но абсолютное большинство исследователей формулированием проблемы и ограничиваются. Количественная сторона зависимости листовой поверхности и биомассы виноградников от их влагообеспеченности остается недостаточно исследованной. Наиболее часто оптимальную нагрузку' виноградников определяют в полевых условиях путем подбора. Этот метод надежно работает при очень длинном ряде наблюдений, что имеет место в старых виноградарских районах. В идеале метод позволяет определить оптимальную нагрузку, но не дает количественной оценки роли отдельных экологических факторов и не позволяет выделить узкие места, которые лимитируют нагрузку.
Для характеристики влагообеспеченности виноградников часто используют коэффициенты и индексы увлажненности [5, 6, 7, 8, 9]. Рассмотрим основные идеи, заложенные в них.
В.В. Докучаев при характеристике почвенных зон сопоставил количество осадков и испаряемость. Эта идея оказалась очень плодотворной и развивалась многими исследователями. Г.Н. Высоцкий предположил индекс, равный отношению годовой суммы осадков к испаряемости [10, 11, 12]. Эту величину часто называют коэффициентом увлажнения (КУ)
коэффициент увлажнения
где Я - сумма осадков за период;
Ео - испаряемость.
Недостатком КУ являлось отсутствие надежных данных по испаряемости. Поэтому было предложено большое число эмпирических зависимостей для ее определения. В нашей стране широкое распространение нашел коэффициент увлажнения Н.Н. Иванова, в котором испаряемость определялась по предложенной им форм)Ё^ 0,0018(Г + 25)2- (100 - Л), где t - среднемесячная температура воздуха;
h - среднемесячная влажность воздуха.
Вариантом ухода от использования испаряемости являются гидротермические коэффициенты, в которых использовались осадки и температура.
В конце XIX века для характеристики увлажненности вегетационного периода Д.И. Прянишников применил гидротермический коэффициент, равный частному от деления суммы осадков на сумму температур. Аналогичный «дождевой фактор» в 1930 году предложил Ланг [12], но он оперировал годовой суммой осадков и среднегодовой температурой.
В 1928 году Г.Н. Селянинов предложил гидротермический коэффициент, равный увеличенному в 10 раз отношению суммы осадков (Н) за характеризуемый период к сумме среднесуточных температур выше 10 °С (£7>10) за этот же период [10, 11, 12]:

Большим недостатком ГТК является неучет весенних запасов влаги в почве.
В 1946 году Н.В. Бова [10, 11, 12] предложил показатель засушливости, в котором к осадкам добавляют влагозапасы корнеобитаемого слоя:
где V-весенний запас доступной влаги в почве;
Н- сумма осадков;
ХГ - сумма температур за период, начиная от даты перехода через 0° весной.
П.И. Колосков, Д.И. Шашко, А.П. Федосеев, Н.Г. Грибкова [13, 11] в качестве показателя атмосферного увлажнения использовали отношение осадков, а позднее суммы осадков и влагозапасов почвы к сумме средних суточных дефицитов влажности воздуха.
Коэффициент, предложенный А.П. Федосеевым [11], имеет
вид:
где В, - весенние запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы;
Ос - количество осадков, выпавших за период от весеннего определения запасов влаги в почве до момента оценки условий увлаж нения;
сумма средних суточных дефицитов насыщения водяного пара за этот же период.
М.И. Будыко предложил коэффициент, учитывающий радиационный баланс:

где R - радиационный баланс;
L - скрытая теплота парообразования; Н - сумма осадков за год.
Отношение радиационного баланса к энергии, необходимой для испарения выпадающих осадков, имеет большой физический смысл, но радиационный баланс наблюдают небольшое число станций, и этот показатель в настоящее время не может быть широко использован.
Из предложений зарубежных исследователей следует отметить индекс влажности Торнтвейта [12], который лег в основу выделения климатических типов земного шара, и биоклиматический показатель виноградной лозы Г. Константинеску:

где Ibeiini - биоклиматический показатель виноградной лозы;
С\ - среднесуточная температура воздуха за период вегетации, °С„
С,- - среднесуточное количество часов солнечного сияния за период вегетации;
Ср среднесуточное количество осадков за период вегетации, мм.
Предложено много других индексов и коэффициентов. Рассчитана корреляция между ними и продуктивностью сельскохозяйственных культур. Корреляция безусловно есть. Индексы и коэффициенты позволяют сравнивать средние многолетние условия и помогают (совместно с показателями теплообеспеченности) обосновывать возможность использования в другой местности уже отработанной технологии выращивания винограда, внося некоторые коррективы. Но они не способны напрямую дать ответ на вопрос о параметрах нагрузки и листовой поверхности, соответствующих водообеспеченности.
Гидрометеорологами разработан ряд моделей, увязывающих агроклиматические ресурсы с продуктивностью естественных биоценозов и сельскохозяйственных культур. Применительно к виноградарству это направление развивали Ф.Ф. Давитая [5], Т.И. Турманид- зе [15], Д.И. Фурса [8], А.П. Штарева [9] и другие. В основном это статистические модели. Они интересны, но рассмотреть их в данном сообщении нет возможности.
Одно из решений задачи количественного определения биомассы насаждений, соответствующей условиям влагообеспечения, выполнено при помощи коэффициента транспирации (ТРК), представляющего собой количество влаги, расходуемое растениями на транспирацию при продуцировании единицы биологического урожая (сухие побеги, листья, грозди), а также при помощи коэффициента водопотребления, представляющего собой отношение суммарного водопотребления к урожайности. Это решение используется при программировании урожаев по величине влагообеспеченности [16].
Аналогичным способом определял размер листовой поверхности, соответствующей водообеспеченности, Н.Ф. Кулик [17], но вместо ТРК он использовал коэффициент транспирации, рассчитанный не на всю созданную биомассу, а только на массу воздушно сухих листьев (ТРК). Этот показатель обладает меньшей стабильностью, чем ТрК, но он позволяет рассчитывать массу листьев, не определяя структуру биологического урожая.
Применительно к винограду у ТРК' проявляется еще один недостаток. Если у древесных пород (тополь, вяз и др.), для которых
Н.Ф. Кулик выполнил расчеты оптимальной листовой поверхности, доля плодов в суммарном биологическом урожае незначительна, то у винограда она (в пересчете на сухую продукцию) может составлять 45..50 % [4, 18]. Поэтому на виноградниках в годы с малой урожайностью гроздей наблюдается усиленный рост побегов и листьев, а в урожайные годы, наоборот, - рост побегов/и листьев подавляется. При этом суммарный биологический урожай может находиться на одном уровне.
При определении ТРК' винограда это приводит к увеличению его варьирования. В урожайные годы он оказывается завышенным, в неурожайные - заниженным.
У обоих коэффициентов (ТРК и ТРК') имеется общий недостаток. С их помощью практически невозможно анализировать ситуации, складывающиеся в отдельные периоды внутри вегетации. Максимальный рост листьев наблюдается в июне, к концу июля прирост листьев прекращается, но влага расходуется, ТРК' становится бесконечно большим. Далее, до конца вегетации влага на транспирацию расходуется, но продукты синтеза направляются в ягоды и побеги, а масса листьев уменьшается. Прирост листовой массы становится отрицательным. ТРК' также приобретает отрицательное значение.
Учитывая большую роль осенне-зимних влагозапасов для виноградников Крыма, В.П. Кожевников [6] предложил корректировать их нагрузку (установленную другими методами) пропорционально величине W-I/Wc,
где WT - влажность (или влагозапасы) почвы в слое 30-150 см на начало вегетации текущего года;
IVC - то же, среднее многолетнее.
Предположение сделано конструктивно, но оно проверено полевым опытом и базируется на анализе ситуаций, имевших место в засушливые годы. Так, в 1983 году в Крыму нагрузка кустов была повышенной - следствие хорошего прироста кустов во влажный преды дущий год. Но запасы продуктивной влаги после холодного сезона оказались на 40-50 % ниже среднемноголетних. Сочетание этих двух факторов привело летом 1983 года к массовой гибели кустов.
Несмотря на то, что задача расчета листовой поверхности, нагрузки и биомассы виноградников по влагообеспеченности В.П. Кожевниковым не решена, сделанное им предложение может оказаться
весьма перспективным, так как предполагает простой способ коррекции нагрузки виноградников, определенной другими способами.
Мы решили задачу количественного определения листовой поверхности, используя динамику интенсивности транспирации, закономерность роста листовой поверхности и величину водообесиеченности.
Полезное водопотребление (расход влаги на транспирацию) виноградника, мм, за любой i-й отрезок времени вегетационного периода составит:

где S, - средняя за ;-й отрезок времени площадь листовой поверхности, м2/га;
7\ - средняя за /-й отрезок времени интенсивность транспирации, кг/ м2-сутки;
/, — продолжительность г'-го интервала времени, сутки.
Если в уравнении (1)5, выразить через Smax:

где К[ - средняя за г'-й интервал времени доля площади листьев от ее максимальной величины Smax, и просуммировать все ;-е отрезки, то получим величину полезного водопотребления (ПВ) за вегетацию:

При суммировании представляется возможным £тах вынести за знак суммы и решить относительно него уравнение:
(2)
Для того чтобы воспользоваться уравнением (2), необходимо знать количество влаги, достающейся винограду за вегетацию (ПВ), закономерность роста листовой поверхности и динамику интенсивности транспирации.
Полезное водопотребление определяется из баланса влаги. Необходимо отметить, что для решения аналогичных задач в богарных условиях необходимо оперировать именно полезным водопотреблением, то есть тем количеством влаги, которое достается виноградным растениям. Суммарное водопотребление - для решения аналогичных задач является недостаточно точным методическим инструментарием. Но научных исследований, позволяющих разделить суммарное водопотребление на транспирацию и физическое испарение, недостаточно. Вопрос определения физического испарения на виноградниках не решен.
Полезное водопотребление, как и количество осадков, от которых оно зависит, - вариабельная величина, которая сильно варьирует по годам. На наш взгляд, ориентация на среднюю величину водообес- печенности в богарных условиях является одним из главных источников нестабильности урожаев. Средняя величина изначально предполагает, что каждый второй год растения будут испытывать дефицит влаги. У многолетних насаждений водный дефицит сказывается не только в текущий год, но и в последующие годы. Перенесенная засуха часто усугубляет действие других неблагоприятных факторов, например зимних морозов. Мы предлагаем расчет вести на 80 %-ную обеспеченность, а для того, чтобы не упустить влагу во влажные годы, - применять корректирующие мероприятия.
Величину К- долю площади листьев в любой момент времени от ее максимальной величины можно определить по графику динамики роста листовой поверхности. Нами было подобрано уравнение, аппроксимирующее величину К, для сорта Ркацители на Терско- Кумских песках:
где t - время от начала распускания глазков, сутки.
F, a, b, d- коэффициенты, для указанных условий они равны:
F- 0,873, а ~ 2, 16, Ъ = -0,0469 сутки1, d = 0,0000178 сутки"2.
Этим способом были определены площадь листовой поверхности, нагрузка зелеными побегами, урожайность, соответствующие влагообеспеченности виноградников на Терско-Кумских песках при глубоком (6-10 м) залегании грунтовых вод [10].
Проверочный опыт и производственная проверка показали правильность выполненных расчетов.

Литература

  1. Жученко А.А. Стратегия адаптивной инстенскфикации сельскохозяйственного производства. - Кишинев: Штиинца, 1984. - 304 с.
  2. Подражанский А.Л. Густота посадки винограда. - Кишинев: Штиинца, 1974. -77 с.
  3. Потапенко Я.И. Улучшение среды и свойств растений. - Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1962. - 332 с.
  4. Амирджанов А.Г. Солнечная радиация и продуктивность виноградников. - Л.: Гидрометеоиздат, 1980. - 208 с.
  5. Данитая Ф.Ф. Климатические зоны виноградарства в СССР. - М.: Пищепро- миздат, 1948,- 192 с.
  6. Кожевников В.П. Регулирование нагрузки виноградников с учетом влагоза- пасов // Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии. - 1986. - № 5. -С. 22-24.
  7. Виноградарство / К.В. Смирнов, Л.М. Малтабар, А.К. Раджабов, Н.В. Мату- зюк. - М.: Изд-во МСХА, 1998. - 403 с.
  8. Фурса Д.И.'Погода, орошение и продуктивность винограда. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 127 с.
  9. Штарева А.П. Агроклиматические условия произрастания винограда на территории Северного Кавказа. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 74 с.
  10. Грибкова В.А. Повышение урожайности путем эффективного использования осадков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1969. - 95 с.
  11. Математические методы оценки агроклиматических ресурсов / В.А. Жуков, А.Н. Полевой, А.Н. Витченко и др. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 208 с.
  12. Савина С.С. Гидрометеорологический показатель засухи и его распределение на территории Европейской части СССР. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 104 с.
  13. Шашко Д.И. Агроклиматические ресурсы СССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-247 с.
  14. Константинеску Г. Районирование и микрорайонирование сортов - научная основа развития плодоводства и виноградарства // Садоводство, виноградарство и виноделие Молдавии. - 1977. - №11. - С. 53-56.
  15. Турманидзе Т.И. Климат и урожай виноградников. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981.-224с.
  16. Бондаренко С.Г., Кибенко Т.Я., Буянович Н.А. Программирование урожаев винограда. - Кишинев. Штиинца, 1977. - 102 с.
  17. Кулик Н.Ф. Водный режим песков аридной зоны. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979.-280 с.
  18. Науменко В В. Водный режим и особенности культуры винограда на Терско- Кумских песках при глубоком залегании грунтовых вод: Автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. - Новочеркасск, 1999. - 26 с.

По материалам научно-практической конференции «Адаптивное ведение виноградарства (селекция, питомниководство, технологии возделывания, виноделие)», г. Новочеркасск, 19-23 апр. 2004 г.

 
< Уточнение происхождения эндемичных и реликтовых форм винограда   Учитель сказал бы спасибо… >
Искать по сайту:
или внутренним поиском:

Translator

Наверх