Водопотребление винограда - Суммарное водопотребление винограда

Виноград во время вегетации расходует большое количество воды путем транспирации. Значительное количество воды на винограднике испаряется также непосредственно с открытой
поверхности почвы. Расход воды путем транспирации и испарения с поверхности почвы составляет суммарное водопотребление.
Показателем потребности винограда в воде является его суммарное водопотребление относительно других сельскохозяйственных культур. Такие данные приведены в табл. 14.

Таблица 14
Суммарное водопотребление винограда относительно других сельскохозяйственных культур (по Ш. В. Угрехелидзе)

Однако такое сравнение нельзя считать методически безупречным, поскольку неоднородны почвенные и климатические условия, в которых эти данные получены. Например, водопотребление чая и мандарина изучалось во влажных субтропиках Западной Грузии, а подсолнечника и озимой пшеницы — в жарких и засушливых районах Восточной Грузии. Проведенные нами многочисленные исследования показали, что суммарное водопотребление различных сельскохозяйственных культур в одинаковых почвенно-климатических условиях примерно одинаково, но только для растений с одинаковой продолжительностью периода вегетации. Поэтому неправильно сравнивать, например, интенсивность суммарного водопотребления кукурузы и озимой пшеницы в июне, когда кукуруза (посеянная весной, в обычные сроки) испаряет максимальное количество почвенной влаги, а озимая пшеница в это время почти полностью прекращает водопотребление (находится в фазе спелости). По этой причине валовые расходы на суммарное испарение больше у сельскохозяйственных культур с длинным периодом вегетации.
Для характеристики связи водопотребления с продолжительностью периода вегетации сельскохозяйственных культур используем коэффициент водопотребления, который представляем отношением величин фактического испарения к испаряемости: Кв = —Еф/Ео. Чем выше испаряемость (дефицит влажности воздуха), тем меньше коэффициент водопотребления. Эта закономерность показана на рис. 7, где коэффициенты водопотребления довольно четко коррелируют с продолжительностью вегетационного периода отдельных сельскохозяйственных культур.
По исследованиям П. М. Бушина [21, 22], расход влаги виноградником за вегетацию в Самаркандском районе достигает 1100 мм. По данным Г. Ф. Туринского [155], на юге Украины общий расход влаги от сокодвижения до листопада колеблется от 521 до 577 мм. По данным А. И. Цейко [168, 169], расход влаги с орошаемых виноградников Дона составляет 450 мм. Суммарное водопотребление винограда в орошаемых районах Грузии, исследованное нами [133], приводится в табл. 15. Суммарное водопотребление по районам колеблется в пределах 368—434 мм.
В последующих наших исследованиях суммарное водопотребление изучалось в различных почвенно-климатических условиях Грузии. Для этого использовались данные наблюдений девяти гидрометеорологических станций УГКС ГрузССР, расположенных в основных виноградарских районах, а также данные наблюдений всей сети гидрометеорологических станций по температуре, влажности воздуха и атмосферным осадкам.

Рис. 7. Связь между Кв и продолжительностью вегетационного периода сельскохозяйственных культур в орошаемых районах Грузии.
В — виноград, К — кукуруза, П — подсолнечник, Т — томаты, Оз. П — озимая пшеница.

Таблица 15
Суммарное водопотребление винограда в основных орошаемых районах Грузии в период вегетации

Суммарное водопотребление винограда изучалось методом водного баланса по упрощенному уравнению
(4) где Е — суммарное водопотребление, мм;— разность продуктивных влагозапасов корнеобитаемого слоя почвы (100 см) в начале и конце расчетного периода (  — сумма атмосферных осадков за период, мм; Q — количество оросительной воды, мм.
Для расчета оптимального суммарного водопотребления были подобраны годы, когда влагозапасы в корнеобитаемом слое были в пределах оптимума: для почв тяжелого механического состава выше 70 % НВ, а для легких почв выше 60 % НВ.
Суммарное водопотребление рассматривается за три основных периода вегетации винограда: распускание почек — конец цветения, конец цветения — начало созревания и начало созревания— уборка. Эти три периода соответствуют периодам роста побегов, роста ягод и созревания винограда. Отношение винограда к условиям увлажнения за эти периоды, которые отличаются друг от друга и по агрометеорологическим показателям, неодинаково.
Условия увлажнения различных периодов вегетации винограда можно характеризовать коэффициентом водопотребления Кв, который представляет собой отношение суммарного водопотребления Е к суммам среднесуточных дефицитов влажности воздуха:
(5)
В табл. 16 представлены данные о составляющих водного баланса, суммарном водопотреблении и величинах Кв за отдельные периоды вегетации.
За первый период вегетации суммарное водопотребление винограда составляет 127—182 мм. При этом средние суточные величины суммарного испарения не превышают 2,2—3,2 мм. Наиболее стабильными показателями водопотребления являются значения Кв, которые составляют 0,46—0,57 как в орошаемых, так и в богарных районах виноградарства. Исключение составляют предгорные (Амбролаури, Сагареджо) и прибрежные районы Западной Грузии (Гудаута). В предгорных районах коэффициенты занижены (0,41—0,44), в прибрежных — завышены (0,68).

Таблица 16
Характеристика увлажнения виноградника по межфазным периодам в основных виноградарских районах Грузии

Второй период вегетации, более продолжительный (63— 74 дня), характеризуется повышенным термическим режимом и испаряемостью при примерно таком же, как за первый период, количестве осадков. Суммарное водопотребление винограда за этот период составляет 167—226 мм. В соответствии с этим суточные величины Е составляют 2,4—3,0 мм, а коэффициенты водопотребления Кв колеблются от 0,25 до 0,45.
В третьем периоде вегетации явно заметно снижение напряженности метеорологических условий. Суммарное испарение в этот период в среднем за сутки составляет 1,4—2,1, суммарное водопотребление 44—81 мм. Коэффициенты водопотребления равны 0,27—0,39.
Известно, что условия водопотребления винограда не одинаковы на протяжении вегетационного периода. Максимальное водопотребление винограда наблюдается в июне — июле, т. е. в период наибольшего притока солнечной энергии и наибольшего прироста биомассы. С понижением радиационного баланса и температуры воздуха к концу вегетации оно постепенно снижается.
Наиболее активный влагообмен у виноградной лозы начинается после фазы цветения. О потребности винограда в воде в период цветения в литературе встречаются противоречивые мнения. Одни авторы [55] указывают, что во время цветения винограда потребность в воде минимальная, другие [22, 25] придерживаются противоположного мнения. Бушин [21] указывает, что в Узбекистане в период от начала до конца цветения винограда на транспирацию листьями уходит до 10 % всей влаги, израсходованной в течение вегетации.
О постепенном снижении водопотребления винограда в течение вегетации говорится в работах И. Н. Кондо [54, 55], С. А. Мельника и В. И. Шигловской [71], Р. М. Мехтизадзе [72] и др.
Водопотребление винограда, по исследованиям Г. Ф. Туринского [155], в фазу роста ягод достигает примерно 50% общего расхода влаги за вегетационный период. Среднесуточный расход влаги во время роста ягод на юге Украины менялся в зависимости от внешних условий и достигал в некоторые годы 5,4 мм. В Узбекистане [22] он иногда достигал 10 мм.
И. Н. Кондо и К. Д. Стоев [55] отмечают, что водопотребление винограда в течение вегетационного периода можно представить в виде одновершинной типичной кривой с максимумом в период конец цветения — начало созревания ягод.
Приведенные данные показывают, что водопотребление винограда как за весь вегетационный период, так и по фазам его развития заметно изменяется во времени и по территории, что связано с климатическими особенностями района возделывания винограда, режимом увлажнения почвы и биологическими свойствами самого виноградного растения.
Для выявления характера водопотребления винограда мы использовали биологическую кривую, подобно тому, как ее использовала в своей работе Д. И. Фурса [167], где в основу была положена методика А. М. Алпатьева и А. Р. Константинова [58].
Биологическая кривая водопотребления винограда в зоне достаточного увлажнения может использоваться в любых климатических районах, если с помощью коэффициента потребности в воде k (зависящего от среднесуточного дефицита влажности воздуха) привести ее к погодным условиям данного места. Сделав такое приведение, Д. И. Фурса [167] исследовала биологические кривые водопотребления винограда для различных климатических условий Крыма. Все они получились однотипными.

Рис. 8. Биологические кривые водопотребления винограда.

Наиболее четкое представление о биологической потребности винограда во влаге по фазам развития дает среднесуточное водопотребление (суммарное испарение). В Крыму суточный максимум водопотребления при средних условиях погоды и оптимальных влагозапасах приходится на период конец цветения — рост ягод и составляет 3,3—4,5 мм. Среднесуточный расход влаги от распускания почек до цветения в более жарком степном Крыму несколько выше, чем на побережье и в предгорных районах. Во время роста ягод расход влаги на Южном берегу Крыма и в степной части составляет 3,6—3,7 мм/сут., в предгорных районах — 3,3 мм/сут.
Построенная нами для районов Грузии биологическая кривая водопотребления винограда получилась двухвершинной (рис. 8 а) с прогибом в мае—июне, т. е. в период цветения. Однако это не является результатом уменьшения интенсивности водопотребления в этот период. Доказательством тому служит построенная нами на этих же исходных данных одновершинная биологическая кривая (рис. 8 б), где на оси ординат отложены суточные величины суммарного испарения. Остается предположить, что причиной прогиба кривой в мае—июне является резкое повышение испаряемости в этот период и в результате некоторое отставание испарения от испаряемости.

Согласно рис. 8 б, суточные величины суммарного испарения в начале вегетации (распускание почек) довольно высокие — 2,5—3,0 мм, в июне—июле они достигают максимума — 5 мм и больше и постепенно снижаются до 0,5 мм в конце вегетации (уборка урожая).

Рис. 9. Биологические кривые водопотребления винограда, построенные с учетом напряженности дефицита влажности воздуха.
Среднесуточный дефицит влажности воздуха: 1) <2 мм, 2) 2—4 мм, 3) 4—6 мм, 4) 6—8 мм, 5) 8—40 мм, 6) 10—12 мм, 7) >12 мм.

На основе многолетних исследований, проведенных в различных почвенно-климатических условиях Грузии, мы пришли к выводу, что основным фактором, формирующим характер биологических кривых сельскохозяйственных растений, является климат. Влияние биологических особенностей растений на характер этих кривых проявляется в основном в разных сроках начала и конца вегетации и главным образом в продолжительности вегетационного периода. Например, биологическая кривая озимой пшеницы и кукурузы не может быть одинаковой только потому, что пшеница дает всходы в ноябре—декабре, потом уходит под снег, возобновляя вегетацию ранней весной и завершая ее в июне— июле, а кукуруза высевается в середине весны и завершает вегетацию в зависимости от скороспелости сорта в августе—октябре.
Определяющее значение климата в характере формирования биологической кривой водопотребления состоит еще и в том, что в одинаковых почвенно-климатических условиях разные культуры расходуют примерно одинаковые количества почвенной влаги за равные промежутки времени и, наоборот, одни и те же культуры в зависимости от метеорологических факторов в разных почвенно-климатических условиях расходуют разные количества почвенной влаги.
Характерной особенностью биологических кривых водопотребления является то, что коэффициент потребности в воде k не всегда постоянен даже для одной и той же сельскохозяйственной культуры в одних и тех же почвенно-климатических условиях. В зависимости от напряженности дефицита влажности воздуха он меняется порой в значительных пределах. В условиях Грузии, например, среднесуточные величины дефицита влажности воздуха могут колебаться от 2 до 12 мм и более, в зависимости от этого значения k меняются в два с лишним раза — в фазе роста побегов от 0,46 до 0,85, в фазе роста ягод от 0,3 до 0,65 и т. д.
Приняв во внимание вышеприведенные особенности биологических кривых водопотребления, мы на основе многочисленных экспериментальных данных построили семейство кривых, позволяющих установить k для любой культуры с учетом среднесуточной величины дефицита влажности воздуха (рис. 9). Проверка его на независимом материале дала положительные результаты не только для винограда, но и для других сельскохозяйственных культур, близких к винограду по продолжительности вегетационного периода.