Книга: Биологические основы получения высоких урожаев овощных культур

8.3. Водный режим

8.3. Водный режим

Вода играет важную роль в жизни растений и является незаменимым фактором их нормального роста и развития. Вода входит в состав тканей растения, обеспечивает передвижение питательных веществ, участвует во всех физиологических и биохимических процессах и регулирует температуру листьев. Недостаток водоснабжения растений приводит к резкому снижению урожая, огрубению тканей и потере товарных и вкусовых качеств овощей. При избыточном водоснабжении овощи становятся водянистыми, они содержат мало сахаров и солей.

Овощные растения отличаются высокой требовательностью к водному режиму почвы и воздуха. Основным источником воды для них является почвенная влага.

Требовательность овощных растений к почвенной и воздушной влажности определяется развитием корневой системы, размерами и строением надземной испаряющей поверхности растений.

Размеры и строение корневой системы овощных растений чрезвычайно разнообразны (см. рис. 4).

Рис. 4. Корневая система овощных растений (по Е. Г. Петрову)

По развитию корневой системы они подразделяются на четыре группы.

1. С сильно разветвленной корневой системой, густо покрытой корневыми волосками, уходящей в глубину и ширину на 2–5 м: тыква, арбуз, дыня, столовая свекла, хрен.

2. Со сравнительно сильно разветвленной корневой системой с большим количеством корневых волосков, уходящей в подпахотные горизонты на глубину до 1–2 м: морковь, петрушка, томат, капуста при посеве семян на постоянное место.

3. С сильно разветвленными корнями, в основном располагающимися в пахотном слое и только частично проникающими в более глубокие слои почвы: капуста при выращивании через рассаду, огурец, перец, баклажан, редис, шпинат.

4. Со струновидной корневой системой, слабо разветвленной, сосредоточенной в основном в пахотном горизонте почвы и образующей небольшое количество корневых волосков: лук, чеснок.

В. И. Эдельштейн сообщает, что корневая система тыквы и арбуза в период интенсивного развития занимает объем почвы свыше 100 м3, столовой свеклы — 17 м3, а корневая система лука — всего лишь 0,3 м3.

Размеры и строение испаряющей поверхности овощных растений также имеют значение при определении требований к водному режиму почвы и воздуха.

Сильно рассеченные листья растений из семейства сельдерейных, узкие и густо покрытые восковым налетом листья луков и чеснока испаряют значительно меньше воды, чем крупные листья свеклы, шпината, салата, капусты и др.

Исключение в этом отношении составляют тыква, дыня, арбуз, которые развивают мощную листовую поверхность и сравнительно хорошо переносят засуху, т. к. обладают мощной корневой системой, которая снабжает надземную массу достаточным количеством воды и элементов питания.

Способность растений добывать влагу связана с характером развития корневой системы.

Принимая во внимание размеры, расположение и строение корневой системы и надземной части растений, Е. Г. Петров делит овощные культуры на четыре группы (см. рис. 5).

Рис. 5. Группировка овощных растений по способности извлекать воду из почвы и расходовать ее в процессе вегетации:

а — способность расходовать воду на испарение; б — способность извлекать воду из почвы; 1 — первая группа; 2 — вторая группа; 3 — третья группа; 4 — четвертая группа.

1. Растения, обладающие способностью хорошо добывать воду и интенсивно ее расходовать в процессе испарения, — свекла. Эта культура отзывчива на орошение.

2. Растения, обладающие способностью хорошо добывать воду, но расходующие ее экономно, — арбуз, дыня, тыква, овощная кукуруза, морковь, петрушка, томат, перец, фасоль. Наиболее устойчивы к недостатку воды арбуз, дыня, овощная кукуруза и фасоль; наименее устойчива — тыква, которая расходует много влаги на испарение.

3. Растения, обладающие слабой способностью добывать воду и расходующие ее неэкономно, — различные виды капусты, огурец, баклажан, редис, редька, брюква, репа, салат, шпинат, укроп, сельдерей. Эти культуры требовательны к уровню обеспечения водой и отзывчивы на орошение.

4. Растения, обладающие слабой способностью добывать воду и расходующие ее экономно, — лук, чеснок. При сравнительно небольшом расходе воды они требуют в первой половине вегетации высокой влажности почвы. Со способностью добывать и расходовать воду связана устойчивость растений к стрессу в условиях дефицита влаги. Относительно устойчивы к стрессу бахчевые, бобовые, пряно-вкусовые овощные растения, овощная кукуруза и фасоль.

Сильно, часто необратимо, реагируют на стрессовые ситуации овощные растения, обладающие слабой способностью добывать воду и неэкономно ее расходующие. Так, цветная капуста при дефиците влаги не наращивает крупной розетки листьев и очень быстро образует мелкую не товарную головку; редис не образует корнеплодов; кочанная капуста образует рыхлые кочаны; огурец прекращает рост.

Стрессовые ситуации могут складываться не только при дефиците влаги, но и при ее избытке, затоплении растений, приводящие к недостатку кислорода для корневой системы. Наиболее чувствительна к затоплению и очень требовательна к аэрации корневая система огурца. Значительно более устойчивы к избытку влаги — томат и капуста.

Вода, потребляемая растением, в основном расходуется на транспирацию, и лишь около 2 % остается в биомассе его органов. Отношение растений к воде, эффективность ее использования характеризуются рядом показателей. Потребление культурой воды с единицы площади (суммарное водопотребление) включает расход на транспирацию, испарение, сток с поверхности почвы, глубинное поглощение и количество воды, содержащееся в биомассе культуры. Выражается оно обычно в кубических метрах на гектар или в миллиметрах (10 м3/га соответствует 1 мм осадков). Количество воды, израсходованной на единицу урожая (м3/т), называется коэффициентом водопотребления (KW).

Показателем расхода воды при транспирации является транспирационный коэффициент — количество воды в граммах, израсходованное на образование 1 г сухого вещества. Коэффициент водопотребления и транспирационный коэффициент различаются у овощных культур и различных сортов. Меняются они в зависимости от условий выращивания, биомассы и продуктивности фотосинтеза. Чем выше эти показатели, тем ниже коэффициенты.

Приведем транспирационные коэффициенты некоторых овощных культур: капуста кочанная — 250–600, картофель — 285–575, томат — 500–650, огурец — 700 и более.

Суммарное водопотребление обычно возрастает с повышением плодородия почвы, с улучшением условий минерального питания, увеличением густоты стояния растений и урожайности.

Водопотребление овощными культурами неодинаково в течение онтогенеза. Наибольшая потребность в воде необходима в период прорастания семян. Снижение влажности почвы ниже оптимального уровня увеличивает период их прорастания или может быть губительным, особенно для туговсхожих семян (морковь, петрушка, пастернак, укроп, свекла и др.). Для набухания и передвижения питательных веществ в прорастающем семени необходимо небольшое количество воды, но в почве эти процессы нормально проходят только при сравнительно высокой ее влажности. В дальнейшем водопотребление относительно невелико в период начального роста, на первых этапах формирования ассимиляционного аппарата, но значительно возрастает с началом формирования продуктовых органов. Во время созревания плодов, семян и луковиц потребность во влаге снижается, а избыток становится вредным.

Наименьшая влагоемкость (НВ) — важнейшая агрономическая характеристика почвы, так как показывает запас доступной для растений воды, который почва может удерживать длительное время. Почва при этом находится в мягкопластичном состоянии, и условия для ее обработки наилучшие. Оптимальный уровень влажности почвы в открытом грунте для большинства овощных культур (капусты, овощной кукурузы, листовых, картофеля, томата и др.) должен составлять 70–80 % НВ, для корнеплодов — 60–70 % НВ, для огурца — 80–100 %, при такой влажности почвы растения используют ее наиболее продуктивно. Разность между значением НВ и фактической влажностью почвы называется дефицитом влаги в почве и используется при расчете оросительных и поливных норм.

В защищенном грунте в зимние месяцы необходимо поддерживать влажность тепличного грунта на уровне 50–60 % НВ, так как более высокий уровень влажности приводит к угнетению и задержке роста корневой системы, что отрицательно сказывается на продуктивности растений в марте — апреле.

Все скороспелые сорта овощных растений нуждаются в воде больше, чем позднеспелые, т. к. они отличаются быстрыми темпами роста и развития, а также большей густотой стояния на единице площади.

Недостаток влаги в период плодоношения томата приводит к поражению плодов вершинной гнилью; у листовых и редиса вызывает преждевременное стрелкование; опадение цветков и молодых завязей у огурца, томата, перца; корнеплоды семейства капустных становятся грубыми и горькими. Чередование недостатка влаги с ее избытком вызывает растрескивание корнеплодов.

Растения семейства капустных больше всего нуждаются в воде во время нарастания продуктовых органов (кочанов, корнеплодов); корнеплодные растения семейства сельдерейных и маревых — в первую половину вегетационного периода, когда у них еще не образовалась мощная, глубинная корневая система; плодовые растения — во время плодоношения; луковые — в период усиленного нарастания листьев. Для луковых растений, образующих крупную луковицу, подача воды должна прекращаться за 3–4 недели до уборки в целях лучшего вызревания луковицы.

Водный режим почвы регулируется поливами. Для этой цели нужно использовать воду, не содержащую вредных солей и имеющую близкую к нейтральной реакцию. Температура воды для полива не должна быть ниже температуры воздуха в открытом грунте. При поливе холодной водой в тканях растений требовательных к теплу овощных культур повышается вязкость протоплазмы, понижается сосущая сила, вследствие чего резко снижается поступление в растения воды и, несмотря на наличие воды в почве, наступает так называемая физиологическая засуха.

Свои особенности имеет поддержание водного режима в защищенном грунте, что связано с малым объемом субстрата, применением повышенных доз минеральных удобрений, высоким приходом солнечной радиации весной и летом, малым — осенью и зимой. Зимние теплицы имеют двойное регулирование водного режима — поверхностный полив (дождевание и капельный полив) и дренирование субстрата.

Большое влияние на рост и развитие овощных растений оказывает относительная влажность воздуха.

По требовательности к влажности воздуха овощные растения делят на три группы.

1. Требующие влажность воздуха 60–65 % — томат, баклажан, перец, фасоль, бахчевые.

2. Требующие влажность воздуха 70–75 % — капуста, морковь, свекла, укроп, петрушка, щавель, лук порей.

3. Требующие влажность воздуха 80–90 % — огурец, салат, шпинат, сельдерей, лук на зеленый лист.

Значительное снижение относительной влажности воздуха при повышенной температуре замедляет транспирацию и фотосинтез, способствует распространению опасных вредителей.

Избыточная влажность воздуха способствует формированию у растений рыхлых листьев с небольшим количеством устьиц. Плохо переносят повышенную влажность воздуха бахчевые культуры. Особенно неблагоприятна высокая влажность воздуха при подготовке рассады для открытого грунта, т. к. после посадки в поле у растений сильно нарушается водный обмен и снижается приживаемость. Избыточная влажность воздуха усиливает поражаемость растений бактериальными и грибными болезнями, а в период цветения она препятствует нормальному опылению цветков и оплодотворению завязей.

Особое внимание следует обращать на требование овощных растений к относительной влажности воздуха в защищенном грунте. Влажность воздуха можно снизить более редкими поливами и повышением температуры воздуха, а также усиленным проветриванием. Относительную влажность воздуха можно повысить снижением вентиляции, обильными поливами, опрыскиванием растений и сооружений защищенного грунта.

Расход воды на 1 га площади, выраженный в кубических метрах за один полив, составляет поливную норму. Поливная норма зависит от фазы роста и развития растения, мощности корневой системы, водно-физических свойств почвы, температуры воздуха и способа полива.

Расход воды на 1 га за весь вегетативный период растений составляет оросительную норму. Оросительная норма равна сумме поливных норм.

Совокупность числа, сроков и норм поливов называется режимом орошения.

Под поливами обычно понимают искусственное увлажнение почвы. Однако наряду с этим поливы могут иметь и другое назначение: борьба с заморозками, обеспечение внекорневых и почвенных подкормок, увлажнение надземных частей растений и приземного слоя воздуха и др. Решение этих задач при помощи поливов, а в ряде случаев и совмещения в одном поливе нескольких назначений (например, полив и подкормка) еще более повышает значение орошения.

В настоящее время в овощеводстве применяют пять видов поливов (табл. 4).

Таблица 4. Виды и назначение поливов овощных культур

1. Предпосевные, предпосадочные и послепосевные, обеспечивающие хорошие всходы семян и приживаемость растений; поливные нормы равны 100–200 м3/га.

2. Основные вегетационные поливы для восстановления запасов влаги в корнеобитаемом слое поливными нормами 200–550 м3/га.

3. Освежительные поливы для увлажнения надземных органов растений и приземного слоя воздуха в жаркие дни поливными нормами 20–30 м3/га.

4. Противозаморозковые поливы для предохранения надземных органов растений от небольших заморозков в весенний и осенний периоды.

5. Подкормочные поливы для внесения с водой удобрений в растворенном виде.

Основными методами регулирования водного режима почвы является орошение, осушение, сохранение чистых паров, соответствующие приемы обработки почвы, лесозащитные и кулисные посевы, профилирование поверхности, мульчирование.

Для улучшения водного режима при недостатке влаги овощные растения размещают на участках с пониженным рельефом.

Орошение — наиболее надежный способ создания оптимальной обеспеченности влагой овощных растений. Вид полива и способ орошения определяют характер увлажнения почвы и влажность воздуха. В овощеводстве применяют полив дождеванием, по бороздам и капельный. При поливе дождеванием наряду с увлажнением почвы повышается относительная влажность воздуха, увлажняется поверхность листьев, что позволяет использовать дождевание для снижения температуры листьев в жаркую погоду.

В районах избыточного увлажнения, а также на заболоченных территориях, наиболее характерных для Нечерноземья, для улучшения водного режима почв применяют различные способы осушения. В то же время в засушливые годы на осушенных почвах влагообеспеченность овощных культур может резко ухудшаться.

Профилирование поверхности почвы путем нарезки гряд и гребней в районах с избыточным увлажнением усиливает испарение влаги из почвы, способствует стеканию излишков влаги и улучшает аэрацию корнеобитаемого слоя. Мульчирование препятствует испарению влаги и образованию корки. Кулисные посевы и лесополосы способствуют увлажнению окружающего воздуха, сокращают испарение влаги почвой и листьями овощных растений.

В накоплении, сохранении и эффективном использование влаги существенное значение имеют пары и система обработки почвы. Значение чистых паров сводится к исключению расходования влаги из почвы путем транспирации растений в течение вегетационного периода или части этого периода, что позволяет накопить влагу в почве и компенсировать недостаточное количество осадков. Важным средством накопления и сохранения почвенной влаги являются приемы обработки почвы. Ранняя зяблевая вспашка, ранневесеннее боронование зяби, рыхление междурядий, разрушение почвенной корки на овощных культурах уменьшают непродуктивное испарение с поверхности почвы. Верхний рыхлый слой почвы снижает потери влаги на испарение, хорошо аккумулирует выпадающие осадки и весенние талые воды. Обработка почвы поперек склона сокращает поверхностный сток воды в 2–10 раз по сравнение со вспашкой вдоль склона и обеспечивает увеличение запасов влаги в почве на 30–95 %.

Контрольные вопросы

1. Перечислите группы овощных растений по развитию корневой системы?

2. На какие группы делятся овощные культуры по способности добывать и расходовать воду?

3. На какие группы делятся овощные культуры по требовательности к влажности воздуха?

4. Чем определяется требовательность овощных растений к почвенной и воздушной влажности?

5. Какие виды поливов применяют в овощеводстве?