Водопотребление винограда - Водный режим почвы и влагообеспеченность винограда

Почвенная влага в отличие от других составных частей почвы является самой динамичной. В зависимости от физико-механических свойств почвы, рельефа местности и метеорологических условий вода в почве передвигается в любых направлениях — сверху вниз (при просачивании атмосферных осадков), снизу вверх (при испарении и капиллярном поднятии) и в горизонтальном направлении (приток и отток влаги в результате фильтрации). Кроме подвижной части воды, в почве находится и неподвижная ее часть: влага, прочно связанная почвенными частицами (гигроскопическая), которая не участвует в водоснабжении растений.
Вся подвижная часть почвенной влаги по степени своей мобильности делится на легкоподвижную и малоподвижную влагу. Последнюю называют рыхлосвязанной, или пленочной водой. В отличие от гигроскопической, пленочная вода менее прочно связана с почвой и поэтому передвигается в почве под действием молекулярных сил от частиц с большей толщиной пленки к частицам с меньшей толщиной пленки.
Более подвижной формой почвенной влаги по сравнению с пленочной является капиллярная вода. Этот вид почвенной влаги является основным источником водоснабжения растений и фактором, формирующим водный режим почвы.
В почве встречается еще один вид воды — гравитационная, которая временами имеется в почве сверх капиллярной влаги. Гравитационная вода передвигается в почве только под влиянием силы тяжести и движется только вниз. Согласно А. А. Роде [97], к гравитационной воде относятся и грунтовые воды, скопившиеся над водонепроницаемым слоем почвы.
Каждый вид почвенной влаги подвержен значительным количественным изменениям во времени и по почвенным разновидностям. Временные изменения содержания влаги в почве зависят от метеорологических условий — атмосферных осадков, солнечной радиации, температуры почвы, испарения, поглощения воды корнями растений и пр. Все это формирует водный режим почвы, от которого во многом зависит ее плодородие, т. е. способность давать урожай.
Виноград возделывается на самых разных почвах и поэтому его рост, развитие и плодоношение протекают в различных условиях влагообеспеченности. Для изучения водного режима виноградника необходимо знать, на какой глубине расположены его корни, основные органы, добывающие из почвы воду и растворенные в ней питательные вещества.
Многочисленными исследованиями установлено, что характер расположения корневой системы винограда в почве в основном определяется физико-химическим составом последней. Например, корневая система винограда на шиферных почвах Южного берега Крыма проникла на глубину 350—600 см [125]. На каштановых черноземновидных почвах и легких лёссовидных суглинках Таманского полуострова корневая система сортов Алиготе, Рислинг и Каберне Савиньон проникла на глубину 353—409 см [14]. Однако, по тем же данным, на лесных перегнойно-карбонатных почвах в Краснодарском крае корневая система винограда располагалась на глубине 100—150 см.
На разновидностях черноземов в Молдавии корневая система винограда проникла на глубину 3—5 м, а основная масса корней (80 % по весу и длине всех корней) размещена в слое почвы 0—200 см. В Северной Болгарии [55] основная масса корневой системы винограда (45 % активной части корневой системы) расположена в слое почвы 15—30 см и около 70% всей биомассы корней проникает до глубины 45 см.
Согласно нашим исследованиям, проводимым в Мухранской долине Грузии [125, 126], отдельные корни сортов Алиготе и Пино фран на коричневых лесных карбонатных почвах проникали до глубины 4—5 м. Но основная масса активных корней была расположена в слое почвы 0—70 см (табл. 10).

Таблица 10
Распределение корневой системы сорта Алиготе в плантажном слое при различных системах содержания почвы в Мухрани

Изучение динамики роста и регенерации корневой системы указанных выше сортов показало, что глубина проникновения корней в почву зависит от системы ухода за почвой и условий погоды вегетационного периода. В засушливые годы молодые корни в погоне за влагой устремляются в более глубокие слои. О значительном влиянии фактора влаги на размещение корней наглядно свидетельствует характер размещения корневой системы винограда в почве в орошаемых и богарных условиях. Как правило, при орошении корневая система расположена ближе к поверхности, чем на богаре.
Таким образом, в результате многочисленных исследований в различных районах возделывания винограда установлено, что основная масса его корневой системы размещается в слое почвы до 1 м. Это очень важно с точки зрения организации регулярных наблюдений за влажностью почвы, без которых невозможно изучение водного режима почв и обоснования мелиоративных мероприятий.
Регулярные инструментальные наблюдения за влажностью почвы под основными сельскохозяйственными культурами в нашей стране осуществляет государственная сеть гидрометеорологических станций и постов. В некоторых районах такие наблюдения ведут и ведомственные агрометеорологические посты, а также опытные станции научно-исследовательских институтов сельскохозяйственного профиля.
Этот ценный материал наблюдений систематизируется в учреждениях Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды и издается в виде ежегодников и справочников. Такие наблюдения проводятся и на виноградниках в различных почвенно-климатических условиях нашей страны, что дает возможность детально изучать водный режим почв под этой культурой и научно обосновывать целый ряд агротехнических мероприятий.
В табл. 11 представлены данные об агрогидрологических свойствах почвы на наблюдательном участке в Мухрани. Почва перегнойно-карбонатная, глинистая, участок орошаемый. Судя по данным таблицы, почва участка достаточно мощная и влагоемкая. При насыщении до предельной полевой влагоемкости в слое 0—100 см содержится 211 мм продуктивной влаги, что в пересчете на 1 га составляет 2110 м³ воды. Этот запас влаги может снабжать растения в течение довольно длительного времени.

Таблица 11
Агрогидрологические свойства почвы на наблюдательном участке в Мухрани

Таблица 12
Агрогидрологические свойства почвы на опытных участках в Самгорском винсовхозе

Однако не все почвы характеризуются такой влагоемкостью. Виноград часто возделывается на легких маломощных почвах, влагоемкость которых невысокая. В табл. 12 приводятся агрогидрологические свойства почв двух виноградников одного совхоза. Один из них (№ 105) расположен на плато, где слой почвы достигает 100 см, а второй (№ 61) —на склоне, здесь слой почвы не превышает 60 см. Участок на склоне эродированный. Почва на обоих виноградниках темно-каштановая суглинистая, но влагоемкость ее разная. Запасы продуктивной влаги при насыщении до НВ в пахотном слое на втором участке на 9 мм меньше; в полуметровом слое эта разность составляет уже 30 мм. Если учесть еще и то, что мощность второго участка всего 60 см, а первого — около 100 см, то запасы продуктивной влаги на первом участке при НВ в два с лишним раза больше, чем на втором (161 и 73 мм). Это очень наглядный пример того, как резко могут различаться условия влагообеспеченности винограда на двух участках, порой расположенных недалеко друг от друга.
Отсюда следует, что одним из основных факторов, определяющих водный режим почвы, является ее физико-механический состав — в одних и тех же климатических и погодных условиях водный режим различных по мощности и механическому составу почв различен.
Вторым существенным фактором, определяющим водный режим почвы, является климат. Количество атмосферных осадков и их распределение по месяцам, температура и влажность воздуха, а также ветровой режим — основные элементы климата, определяющие водный баланс почвы.
На рис. 6 представлен годовой ход изменения продуктивных влагозапасов в полуметровом слое почв разных типов в основных районах виноградарства Грузии. Несмотря на большую пестроту почвенных и климатических условий, во всех районах ярко выражен годовой ход влагозапасов с минимумом в июле— августе и максимумом в декабре—январе. Наряду с распределением осадков это обусловлено температурным режимом и расходом влаги на испарение. Наивысшим содержанием влаги отличаются районы Западной Грузии (Гудаута), где выпадает за год более 1000 мм осадков, и орошаемые районы Восточной Грузии (Мухрани, Гурджаани).

Рис. 6. Изменение запасов продуктивной влаги в течение года в слое 0—50 см под культурой винограда в орошаемых районах Грузии.
1 — Гудаута, 2 — Мухрани, 3 — Гурджаани, 4 — Сакара, 5 — Болниси, 6 — Телави.

Если годовой ход влагозапасов почвы (рис. 6) разбить на межфазные периоды годичного цикла развития винограда, то можно убедиться, что каждый межфазный период имеет характерные особенности водного режима почвы. Прежде всего ясно вырисовывается характер изменения влагозапасов в периоды покоя винограда (ноябрь—март) и активной вегетации (апрель— октябрь). В период покоя в почве в основном идет накопление влагозапасов, а в период вегетации — истощение этих запасов. Точнее, накопление влагозапасов начинается в период созревания винограда и продолжается до конца марта — начала апреля. Это объясняется тем, что в конце лета — начале осени вегетативный рост винограда затухает и идет накопление в органах винограда сухих веществ. Повышение влагозапасов в этот период обусловлено еще и тем, что с конца лета — начала осени возрастает количество атмосферных осадков.

Межфазный период распускание почек — конец цветения характеризуется наиболее высоким содержанием запасов влаги в почве, так как температура воздуха в этот период еще сравнительно невысокая и биомасса растений развита неполностью. Кроме того, в этот период выпадает значительное количество осадков. Интенсивное расходование почвенной влаги начинается после завершения цветения и выгорашивания ягод. Этот межфазный период отличается интенсивным ростом зеленых побегов и ягод винограда; кроме того, он совпадает с наиболее засушливым периодом года.
Динамика влагозапасов в метровом слое почвы под виноградом в районах Крыма в основном аналогична рассмотренной нами для условий Грузии.
На основе многочисленных опытов установлено, что содержащаяся в почве влага в пределах от влажности завядания до наименьшей влагоемкости неравнозначна для сельскохозяйственных растений с точки зрения ее усвояемости. Еще в 20-х годах Н. В. Лобанов в вегетационных опытах отметил замедление скорости транспирации при снижении влажности почвы на каком- то уровне до наступления влажности завядания. Это же явление было установлено в опытах С. И. Долгова с овсом на разных типах почв. Несколько позднее Б. Н. Мичурин установил, что замедление транспирации подопытных растений (овес, рожь и тимофеевка на дерново-подзолистой почве) начинается при влажности, равной полусумме значений полевой влагоемкости и влажности завядания.
В обстоятельных исследованиях А. А. Роде [97] установлено, что критической влажностью почвы, когда резко снижаются подвижность воды и скорость транспирации, является влажность разрыва капилляров, которая соответствует 70—80 %-ной наименьшей влагоемкости суглинистой почвы.
А. М. Алпатьев [4], обобщив многолетние данные полевых опытов, проведенных с различными сельскохозяйственными культурами в разных почвенно-климатических условиях нашей страны, обнаружил сравнительную устойчивость числовых значений оптимальной влажности суглинистых почв, которая в подавляющем большинстве случаев лежит в пределах от 65 до 100 % наименьшей влагоемкости. На почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных) нижний предел оптимального увлажнения несколько ниже и составляет 50—60 % НВ.

Таблица 13
Характеристика увлажнения корнеобитаемого слоя почвы под виноградником в основные фазы развития

С. А. Вериго и Л. А. Разумова [24] на основе многочисленных наблюдений обширной сети гидрометеорологических станций  в различных географических условиях СССР пришли к выводу, что нижним оптимальным пределом увлажнения суглинистых почв является 70—80 % НВ. При снижении запасов продуктивной влаги до 50—40 % НВ состояние растений заметно ухудшается.
Оптимальный уровень увлажнения почвы под культурой винограда изучен сравнительно мало, однако накопленные данные полевых опытов позволяют их обобщить. На основе трехлетних наблюдений за сортом Пино фран в Мухрани [135] было установлено, что нижним пределом оптимального увлажнения суглинистой коричневой луговой почвы районов Внутренней Картли является 75 % НВ.
Согласно исследованиям Г. Ф. Турянского [155], оптимальный нижний предел увлажнения южных супесчаных черноземов 50%, среднесуглинистых каштановых почв 70—75 % и глинистых 80 % НВ.
К таким же выводам для орошаемых условий пришли П. Г. Тузов и Ш. В. Угрехелидзе в Грузии [140, 157], У. Александреску в Румынии [55], Д. И. Фурса на Южном берегу Крыма [167] и др.
Наиболее удобным количественным показателем для оценки обеспеченности сельскохозяйственных растений почвенной влагой является отношение фактических влагозапасов к влагозапасам данного слоя, соответствующим наименьшей влагоемкости данной почвы. Такое отношение можно вычислять как для каждой декады (пятидневки), так и для отдельного отрезка вегетационного периода. В последнем случае необходимо вычислять средние значения запасов продуктивной влаги в почве и отношение полученной средней величины к НВ (%).
В качестве примера в табл. 13 приводятся результаты оценки условий увлажнения метрового слоя почвы под виноградником в различных почвенно-климатических районах Грузии в основные фазы вегетации винограда. Оказалось, что наилучшие условия складываются в Аджарии, Колхиде и Внутренней Кахетии. Самые худшие условия отмечаются в Нижней Картли, где обеспеченность почвенной влагой в среднем составляет 40—56 %. а в большинстве случаев (75%) снижается до 30—49 %. При оценке условий влагообеспеченности по фазам развития винограда получено, что в большинстве рассмотренных районов виноградарства Грузии наиболее засушливым является период роста ягод.