Погодные факторы урожая. Тепло

Отношение культурных растений к теплу

Все сельскохозяйственные культуры по их требовательности к теплу могут быть разделены на пять групп: наименее требовательные, нетребовательные, с повышенным требованием, теплолюбивые « наиболее требовательные. К первой группе относятся зерновые культуры (рожь, пшеница, ячмень, овес), зерно-бобовые раннего высева (вика, горох, чина, нут) и масличные раннего высева (горчица, рыжик, рапс). Семена их могут прорастать при температуре 1-2°. Во вторую группу входят лен и подсолнечник, семена которых прорастают при температуре 3-5°. Повышенные требования к теплу предъявляют гречиха, бобы, люпин, прорастающие при температуре около 5-6°. Семена теплолюбивых культур - проса, кукурузы, кориандра, клещевины, сои могут прорастать только при температуре не ниже 9-10°. И, наконец, к числу наиболее теплолюбивых культур относятся сорго, фасоль, кунжут, семена которых прорастают при температуре выше 10°.

Семена некоторых видов растений лучше прорастают при чередовании повышенной температуры с пониженной. Такие суточные колебания температуры всегда наблюдаются в естественных условиях (при переходе от дня к ночи и наоборот). По мере роста растений требования их к теплу повышаются. Если семена проросли при пониженной температуре, то они будут находиться в состоянии проростков до тех пор, пока не наступит более повышенная температура, необходимая для развития ростков. Поэтому в разные годы при различном характере погоды весны наблюдаются большие различия в продолжительности периода от посева до появления всходов.

Эта особенность развития растений создает некоторые возможности агротехнического воздействия на корнеобразование и развитие стеблей. При раннем посеве яровых культур в холодную почву корни развиваются интенсивнее, чем всходы. При позднем же посеве или при быстром повышении температуры развитие всходов идет быстрее, чем развитие корней. Ранний посев в холодную почву способствует лучшему использованию влаги глубинных слоев и устойчивости растений против засухи. Ускоренное развитие наземной части растений имеет важное значение для борьбы с сорняками. Достигается оно более поздним посевом в хорошо прогретую почву. В дальнейшем в условиях Поволжья нарастание тепла обычно происходит очень быстро и не бывает таких температур, которые бы приостанавливали развитие растений.

Достаточная обеспеченность растений теплом способствует нормальному прохождению всех фаз развития. Однако в разные периоды жизни растения неодинаково относятся к теплу. Многие культуры в начальные периоды роста предъявляют примерно одинаковые требования к теплообеспеченности, а затем на более поздних фазах развития эти требования становятся разными. Например, яровые зерновые культуры - яровая пшеница мягкая, яровая пшеница твердая, ячмень при посеве в один срок одновременно вступают в фазу колошения, а для прохождения фазы колошение - созревание требуется уже разное количество тепла. Так, по многолетним данным Пугачевского госсортоучастка, у этих культур колошение в среднем наступает в один и тот же день - 22 июня. Восковая же спелость зерна наступает у ячменя 16 июля, мягкой яровой пшеницы (Саррубра) - 22 июля и у твердой яровой пшеницы (Мелянопус 69) - 26 июля. Это объясняется различными требованиями к теплу указанных культур после колошения.

Биологический минимум температуры не остается без изменений! в течение всей жизни растения. Как правило, с ростом растений он увеличивается. Так, минимум температуры, необходимый для прорастания семян, недостаточен для появления всходов или начального роста. Биологический минимум начального роста у большей части культур на 2-3° выше, чем для прорастания семян.

Наиболее благоприятные условия для роста и развития растений создаются при температуре выше биологического минимума на 5-10°. Однако оптимальные температуры развития растений не остаются постоянными. В зависимости от других факторов внешней среды они подвержены значительным изменениям. Разница в оптимальных температурных условиях в разных почвенно-климатических районах и в зависимости от особенностей погоды во время вегетации может составлять 8-10°.

Показатели требований сельскохозяйственных растений к теплу в разные периоды жизни имеют большое значение при решении вопросов об их размещении и технологии возделывания.

Исходя из особенностей биологии развития культуры яровой пшеницы, возникает необходимость различного подхода к срокам ее посева в Поволжье, где типичным является быстрое нарастание температуры с первых дней весны, и в Северном Казахстане или Западной Сибири, для которых характерна затяжная холодная весна. В первом случае наиболее благоприятная обстановка для развития посевов создается на самых ранних сроках посева. В районах же с затяжной холодной весной успешно развиваются и дают более высокий урожай посевы, проведенные перед началом устойчивого повышения температуры, или через 2-3 недели после развертывания полевых работ. В практике земледелия давно известны агротехнические приемы воздействия на температурный режим путем гребневых (в районах недостатка тепла) и бороздковых (в районах избытка тепла) посевов и посадки сельскохозяйственных культур. В пустынных районах Средней Азии известны опыты с выращиванием сельскохозяйственных культур в глубоких траншеях.

Потребность растений в тепле и повторные посевы

Общая потребность сельскохозяйственных растений в тепле зависит от продолжительности вегетационного периода. По этому признаку, в известной мере условно, все виды и сорта полевых культур делятся на три группы: раннеспелые, среднеспелые и позднеспелые. Продолжительность вегетационного периода одного и того же вида и сорта подвержена существенным изменениям в зависимости от географической шпроты, континентальности климата, микроклиматических особенностей места произрастания и погодных условий каждого года.

Потребность растений в тепле принято выражать в виде сумм температур. В современных агроклиматических работах (Д. И. Шашко) при оценке теплообеспеченности и установлении климатических границ сельскохозяйственных культур различают суммы климатических, биологических и биоклиматических температур. Суммы климатических температур характеризуют общие ресурсы тепла в данной местности. Определяются они суммированием средних суточных температур за весь период возможной вегетации культур.

Суммы биологических температур характеризуют потребность растений в тепле, и определяются они суммированием средних суточных температур непосредственно за период вегетации данного вида и сорта. Суммы биоклиматических температур характеризуют количество тепла, обеспечивающее ежегодное созревание растений.

При подсчете сумм биологических температур важно учитывать только активные температуры для каждой культуры, заключенные в интервале между биологическим минимумом и максимумом. Включение низких температур, лежащих ниже биологического минимума, и чрезмерно высоких температур, тормозящих развитие растений, приводит к неустойчивости данного агроклиматического показателя. Однако даже при выполнении этого требования трудно ожидать абсолютного постоянства сумм температур. Дело в том, что при подсчетах суммируются средние суточные температуры воздуха без учета особенностей суточного хода, что несомненно имеет важное значение для развития растений. Кроме того, постоянства суммы температур не может быть вследствие изменчивости других факторов жизни растений.

В табл. 6 приведены данные о суммах биологических температур для основных полевых культур в разных районах Поволжья.

Все основные полевые культуры, возделываемые в Поволжье, из имеющихся ресурсов полностью обеспечиваются теплом. Некоторое напряжение с теплообеспеченностью испытывают только сорго и кукуруза. Во многих районах при возделывании зерновых культур значительное количество тепла остается неиспользованным. Наряду с суммой средних суточных температур для характеристики теплообеспеченности важное значение имеет и количество дней с температурой выше определенного предела (табл. 7).

Сумма средних суточных температур воздуха за период с температурами выше 10° близка к сумме биологических температур, так как биологический минимум в период плодоношения находится на уровне выше 10°, а от посева до перехода средней суточной температуры через 10° весной в условиях Поволжья проходит слишком небольшой срок. Количество тепла за период со средними суточными температурами выше 10° по районам Поволжья изменяется в пределах от 2200 до 3500°.

В приведенной выше таблице о суммах биологических температур для разных культур указаны суммы по многолетним средним показателям. Этого недостаточно при планировании размещения сельскохозяйственных культур. Чтобы определить хозяйственную целесообразность возделывания какой-либо культуры, необходимо знать определенный минимум (гарантированный) эффективного ее возделывания. В качестве такого минимума обычно применяется обеспеченность созревания этой культуры в 90% всех лет, что характеризуется суммой биоклиматических температур.

Сумма биоклиматических температур несколько больше суммы биологических. Разница составляет примерно около 200-300°. Рассчитывается она по кривой обеспеченности.

При расчетах по более эффективному и рациональному использованию ресурсов тепла можно пользоваться примерной шкалой, составленной Д. И. Шашко совместно с С. А. Сапожниковой, о необходимых суммах температур за период со средней суточной температурой выше 10°, обеспечивающей созревание или достижение хозяйственно ценных фаз развития растений в 90% всех лет:

В данной шкале каждая последующая сумма температур обеспечивает созревание всех указанных выше культур.

При возделывании основной зерновой культуры Поволжья - яровой пшеницы остается большое количество неиспользованного тепла. В лесостепных районах сумма неиспользованных биологических температур составляет 600-900°, в районах засушливой черноземной степи 900-1200° и в районах сухой степи 1200-1600°. Использование избытка тепла для выращивания пожнивных культур на кормовые цели или для получения дополнительной основной продукции ограничивается недостатком влаги. Только в годы с обильными осадками во второй половине лета повторные посевы могут быть оправданы в неорошаемом земледелии.

Значительно более благоприятные перспективы для повторных посевов создаются на орошаемых землях Поволжья, где после уборки зерновых культур остается еще 60-75 дней со средней суточной температурой воздуха выше 10° и суммой неиспользованных биологических температур 1200-1600°.

Для пожнивного посева наиболее подходящи культуры с коротким вегетационным периодом. Условия развития растений на таких посевах коренным образом отличаются от условий на ранневесенних, где развитие растений происходит на фоне повышающейся кривой температуры и увеличения продолжительности дневного освещения. На пожнивных посевах всходы с первых же дней находятся в условиях повышенной температуры, а дальнейшее развитие идет на фоне все убывающей продолжительности дневного освещения. Поэтому на повторных посевах целесообразнее размещать культуры с коротким вегетационным периодом, относящиеся к растениям короткого дня или же не реагирующие на продолжительность дневного освещения.

Суммы тепла и развитие растений

Нельзя суммам температур придавать абсолютное значение. Они могут быть использованы лишь для приближенных расчетов при районировании сельскохозяйственных культур, которые должны уточняться с учетом ряда других факторов. Растения нуждаются не только в определенной сумме температур, но для их нормального развития необходимо и соответствующее распределение температуры в течение вегетационного периода, а также определенное состояние других факторов внешней среды. Например, сумма температур в Ашхабаде и Сухуми примерно одинаковая, но условия для развития сельскохозяйственных растений в этих двух пунктах различные. Ашхабад находится в зоне пустынь с очень низкой влажностью воздуха и жарким летним периодом. Сухуми расположен в полосе влажных субтропиков с благоприятными условиями для развития растительности.

При оценке температурного фактора в развитии культурных растений в полевых условиях приходится считаться с тем, что температуру нельзя рассматривать изолированно, вне связи с другими факторами внешней среды и прежде всего с состоянием увлажнения. В земледельческих районах Поволжья в период интенсивной вегетации сельскохозяйственных культур снижению температуры по отношению к многолетнему среднему уровню обычно сопутствуют повышенные облачность и влажность воздуха, большое количество осадков, пониженная транспирация растений. Периоды с высокой температурой в подавляющем большинстве случаев отличаются низкой влажностью воздуха, суховейной погодой и интенсивным расходованием влаги на испарение. Влияние температуры этого периода в чистом виде выделить практически невозможно. Бесспорно только одно: с повышением температуры ускоряется развитие растений, с понижением - замедляется.

Если повышение температуры выходит за пределы оптимальных условий развития растений, то сокращаются межфазные периоды, зачастую в ущерб нормальному росту растений. Под влиянием высоких температур в вегетационный период острее ощущается недостаток влаги для растений. В качестве примера можно привести результаты наблюдений за наступлением фаз развития яровой пшеницы в зависимости от температурных условий межфазного периода.

У большей части полевых культур Поволжья наиболее благоприятные температурные условия для развития создаются при средних температурах за сутки порядка 20-25°. Как при высокой, так и при низкой температуре темпы развития культурных растений в большей или меньшей мере подавляются. Все дни вегетационного сезона условно можно разбить на пять групп: холодные, умеренно теплые, теплые, жаркие и очень жаркие. К первой группе относятся дни со среднесуточной температурой воздуха 10° и ниже. При таких температурах растительные процессы у большинства видов (растений находятся в подавленном состоянии. Вторая группа включает дни со средней суточной температурой воздуха от 10,1 до 20,0°. В такие дни максимальная температура воздуха обычно не превышает 25,0°. Некоторые авторы относят их к числу ненастоящих летних дней. Наиболее благоприятный тепловой режим для роста растений создается при средних суточных температурах от 20,1 до 25,0°, что соответствует дневным максимумам до 30°. Это настоящие летние дни. Дальнейшее повышение температуры воздуха и переход максимума в дневные часы за 30° (при средней суточной температуре воздуха 25,1-30,0°) ухудшают условия развития полевых культур. Особо тяжелая обстановка создается, когда максимальная температура воздуха днем превышает 35° (средняя суточная температура воздуха выше 30°).

В табл. 8, в среднем по многолетним данным, приводится число дней со средней суточной температурой воздуха по указанным выше пяти группам в различных районах Поволжья.

Количество жарких дней, или, как их некоторые называют, с «вредной» температурой воздуха, закономерно нарастает с севера на юг и с запада на восток. Разница в количестве таких дней в северных и южных районах достигает 30-35, а в западных и восточных районах - 12-15 дней.

Число дней с максимальной температурой воздуха выше 30° сильно изменяется по годам. По наблюдениям в районе Саратова за 59 лет количество их изменялось от 0 до 9 в мае (1917), до 21 в июне (1948), до 26 в июле (1931) и до 19 в августе (1929 и 1932). Повышенное количество жарких дней в подавляющем большинстве случаев сопутствует засушливым годам. В годы наиболее интенсивных засух в мае и июне (наиболее ответственный период для развития зерновых культур) было не менее 14 жарких и очень жарких дней. В годы, когда максимальная температура воздуха не поднимается выше 30° или поднимается очень редко, обычно складываются благоприятные условия для развития полевых культур.

Выгорание посевов

С повышенным температурным режимом связаны такие известные явления, как запал, захват растений и выгорание посевов.

Под выгоранием посевов обычно понимают преждевременное засыхание растений вследствие недостатка влаги в засушливые годы. Оно связано с повышенным напряжением транспирации, при котором расход влаги на испарение превышает количество воды, поступающей в растения из почвы. Выгорание происходит постепенно. В дневные часы во время наиболее высокого напряжения транспирации наблюдается завядание растений, но ночью, когда расход влаги на испарение сокращается, тургор восстанавливается, и растения принимают нормальный вид. В дальнейшем растения постепенно «заостряются», наиболее слабые побеги прекращают рост, посев становится «клочковатым». Если засушливая погода продолжается и дальше, то начинается пожелтение и покраснение отдельных побегов и концов листьев. У злаковых растений засыхание начинается с нижних ярусов листьев, так как листья более верхних ярусов, развивающиеся в условиях большей физиологической сухости, отличаются и большей засухоустойчивостью.

Выгорание посевов бывает обычно в первой половине лета, до начала формирования зерна. Аналогичные процессы во второй половине лета, после цветения, в период налива и созревания зерна вызывают «запал» или «захват» хлебов.

Чаще всего посевы выгорают пятнами, и только в очень редкие годы в острозасушливых районах выгорание может захватить крупные массивы.

В сухие годы посевы в основном выгорают на солонцовых пятнах. Основная причина - слишком высокая концентрация почвенного раствора, вредная для растений. Для нормального питания растений необходимы слабые почвенные растворы, содержащие в среднем около 0,3% солей. Поэтому на солонцовых почвах рано весной, пока еще есть весенний запас влаги и концентрация почвенного раствора слабая, растения хорошо развиваются, они образуют широкий лист, хорошо кустятся. Но с наступлением засухи посевы постепенно блекнут, желтеют, высыхают. При интенсивном развитии засухи с резким повышением температуры и суховеями посевы быстро выгорают и, не успев пожелтеть, засыхают на корню.

Высыхание растений пятнами наблюдается также в местах, переудобренных навозом или азотистыми минеральными удобрениями. Избыток азотистой пищи вызывает интенсивное развитие вегетативной массы растений. В связи с этим усиливается испарение воды из почвы, что может в засушливую погоду привести к выгоранию растений.

Причиной выгорания может быть также плохое весеннее увлажнение почвы. В годы после сухой осени весенняя влагозарядка почвы находится в прямой зависимости от высоты снегового покрова. Посевы в последующем как бы фотографируют карту распределения снега. Там, где снега было много и почва весной была глубоко промочена, растения развиваются более высокие и мощные. В местах же незначительного снегового покрова (бугры, крутосклоны, другие повышения микрорельефа и зоны выдувания снега) почва весной бывает промочена на небольшую глубину. Ограниченные запасы доступной растениям воды быстро расходуются на испарение, и посевы постепенно выгорают. Такое же явление наблюдается иногда и на посевах озимых культур по непаровым предшественникам с заделкой семян в сухую почву. После небольших дождей семена прорастают, дают всходы, которые при длительном бездождье засыхают.

При недостатке влаги в почве и длительной засухе прежде всего выгорают чрезмерно загущенные посевы зерновых культур. Обильная вегетативная масса на загущенных посевах испаряет много воды, и разрыв между потребностью в ней растений на испарение и имеющимися резервами постепенно достигает такого уровня, при котором начинается засыхание или выгорание посевов. Такие примеры нередко можно наблюдать на концах полей зерновых культур при неправильном их обсеве. Выгорают места пересечения основного посева и обсева, где получилась двойная норма высева.

Агрономические приемы борьбы с выгоранием посевов должны быть направлены в первую очередь на повышение культуры земледелия, всемерное накопление влаги и рациональное ее использование, применение дифференцированных норм высева сельскохозяйственных культур с учетом увлажнения почвы, сочетание удобрений с обязательным проведением мероприятий по накоплению влаги в почве. Важное значение имеет посев засухоустойчивых сортов. Сорта, отличающиеся высокой засухоустойчивостью, обладают способностью легко восстанавливаться после длительного завядания с наименьшим ущербом как для самих растений, так и для получаемого урожая.

Запал и захват хлебов (зерна)

В практике земледелия в засушливых районах широко известно явление под названием «захват хлебов». Сущность этого явления состоит в том, что в некоторые годы под влиянием засух и суховеев повреждаются плодоносящие органы зерновых культур, в результате чего получается щуплое зерно, череззерница, а в некоторых случаях и пустоколосость. К аналогичным результатам приводит и запал растений. Строгого разграничения понятий «захват» растений и «запал» нет, и обычно они употребляются как синонимы. Чаще всего под захватом хлебов имеют в виду повреждения растений или отдельных его частей, вызванные нарушением водного баланса растений вследствие интенсивного расходования влаги на испарение наземными органами и недостатка доступной растениям воды в почве. Повреждения же, вызванные сильным перегревом растений, даже при наличии в почве продуктивной влаги, называют запалом. Однако в природных условиях трудно бывает разграничить влияние этих факторов внешней среды, так как в большинстве случаев действие их сказывается одновременно.

Главная причина захвата зерна - недостаток влаги во второй репродуктивный период развития растений. Значительный недостаток влаги приводит к тому, что сильно испаряющие листья не успевают получать через корневую систему необходимое количество ее. При этом увеличивается испарение с поверхности колоса, начинается процесс отсасывания воды от соцветий интенсивно испаряющими листьями. Отсасывание влаги может происходить и в том случае, когда соцветия еще не вышли из листовых влагалищ.

Характер повреждения растений от захвата зависит от времени и интенсивности процесса. Острый недостаток влаги во время дифференцировки пыльцы и семяпочек может лишить оплодотворения, в результате чего получается череззерница или даже пустоколосость. В таких случаях вышедший из влагалища по внешнему виду нормальный колос постепенно начинает сохнуть и становиться белым. Этот же вторичный процесс повеления колоса может проходить и при вполне благоприятных погодных условиях во время выколашивания, что нередко приводит к ошибочным предположениям о повреждении колоса вредителями или болезнями.

Если захват хлебов произошел в фазе молочной спелости, то зерно получается почти исключительно из одних оболочек, содержащих небольшое количество белого крахмалистого вещества. Такое зерно непригодно для продовольственных целей.

При захвате хлебов в более поздние периоды налива преждевременно засыхающее под влиянием захвата зерно сморщивается снаружи, принимает несвойственную ему искривленную форму. Объемный вес зерна сильно падает, цвет его становится пестрым, на стекловидных зернах появляются темные пятна. Светлые пятна (белобокость) на зерне, подверженном захвату, по внешнему виду напоминают повреждения, вызванные уколами зерна клопом-черепашкой, жужелицей или другими вредителями. На поперечном разрезе зерна также исчезает равномерность. Центр зерна стекловидных пшениц остается мучнистым, а у сортов с мучнистым зерном по периферии зерна появляется как бы роговой слой. Выход муки из такого зерна падает, много получается отходов в виде отрубей, качество муки снижается.

Следует иметь в виду, что щуплость зерна помимо захвата может быть вызвана полеганием хлебов, развитием на растениях ржавчины или же повреждением их хлебным пилильщиком.

Щуплость зерна при захвате хлебов, как правило, связана с недостатком влаги во время налива в глубинных слоях корнеобитаемого слоя почвы (глубже 50 см). Число зерен в колосе изменяется при этом очень мало. При интенсивных же суховеях и резком повышении температуры воздуха происходит неравномерное повреждение завязей, в результате чего получается череззерница. Если в почве много влаги, то и при череззернице оставшиеся зерна могут быть крупными, крупнее, чем в неповрежденных колосьях, хотя урожай и получается ниже.

Снижение урожая при захвате хлебов происходит за счет уменьшения абсолютного веса зерна и пониженной озерненности колоса. В основном конкурсном сортоиспытании НИИСХ Юго-Востока в районе Саратова на южных черноземах средний вес 1000 зерен мягкой яровой пшеницы колеблется по годам от 17,6 до 41,2 г, а твердой яровой пшеницы от 17,5 до 42,8 г. Таким образом, за счет щуплости зерна урожай может быть снижен примерно в два с половиной раза. Количество неозерненных колосков в колосе в зависимости от времени и интенсивности захвата также колеблется в очень широких пределах - от 15-20% до полной стерильности колоса. В 1961 г. в ряде хозяйств Поволжья на больших массивах площадью в несколько сот гектаров при нормальном травостое яровой пшеницы и хорошо развитом колосе вследствие интенсивных суховеев и высокой температуры воздуха перед цветением зерно в колосе совсем не образовалось и посевы были скошены на сено.

Посевы зерновых культур периодически подвергаются захвату на огромной территории нашей страны, включая Украину, Центральные черноземные области, Северный Кавказ, Поволжье, засушливые районы Урала и Казахской ССР.

Учитывая, что главной причиной захвата хлебов является недостаток влаги во второй репродуктивный период развития зерновых культур, решающее значение для предупреждения захвата имеет увлажнение почвы к началу весенней вегетации на всю глубину корнеобитаемого слоя. Очень важно довести увлажнение до предельной полевой влагоемкости на посевах яровых зерновых культур в слое 50-150 см и на озимых в слое 50-200 см. Поэтому все агротехнические мероприятия, направленные на накопление и лучшее сохранение влаги (глубокая вспашка, снегозадержание, задержание талых и ливневых вод, борьба с сорняками и др.) будут способствовать уменьшению повреждения растений от захвата хлебов. Для ослабления вредного влияния суховеев, помимо того, большое значение имеет обсадка полей защитными лесонасаждениями. В районах, подверженных захватам, для посева следует применять засухоустойчивые сорта зерновых культур.

Повреждение растений заморозками

В некоторые годы весенние и осенние заморозки наносят большой ущерб сельскому хозяйству. Правильный учет возможностей наступления заморозков и практическое осуществление мер по защите от них посевов позволяет значительно ослабить наносимый ими ущерб, а в некоторых случаях полностью избежать повреждения растений.

Заморозки нередко возникают в результате приноса извне холодного воздуха. Низкие температуры наблюдаются не только у поверхности почвы или растений, но распространяются до больших высот, во всей толще притекающего воздуха. Они отличаются большой продолжительностью, так как прогревание принесенного холодного воздуха длится 3-4 дня. В начальный период похолодания температура воздуха ниже 0° может держаться не только ночью, но и в дневные часы. Затем она сохраняется только ночью, постепенно повышаясь в дневное время. Наиболее морозоопасными являются открытые холодным ветрам участки, особенно наветренные склоны возвышенностей.

Чаще же заморозки образуются в тихие безоблачные ночи в результате охлаждения поверхности почвы и растений через излучение. Холодный воздух, как более тяжелый, стекает в пониженные места и вызывает там наиболее сильное понижение температуры. При таких заморозках температура опускается ниже 0° только в ночные часы и в зависимости от их интенсивности держится от получаса до 10 часов.

Уменьшают вероятность образования такого типа заморозков наличие облачности или значительной запыленности атмосферы, ветер и повышенная влажность воздуха. Даже небольшой ветер вызывает перемешивание теплого и холодного воздуха и снижает опасность образования заморозка. При повышенной влажности воздуха «точка росы», или температура, при которой воздух достигает полного насыщения водяными парами, находится на уровне выше 0°. Дальнейшее понижение температуры вызывает конденсацию водяных паров, при которой выделяется скрытая теплота парообразования и охлаждение сильно замедляется.

Появление облачности резко снижает земное излучение, и опасность заморозка чаще всего отпадает. Если же облака появились после того, как заморозок уже начался, то он быстро ослабевает и прекращается.

Наиболее опасны интенсивные заморозки смешанного типа, когда принос извне холодного воздуха сопровождается дополнительным охлаждением почвы через излучение.

Ущерб, наносимый культурным растениям заморозками, зависит не только от интенсивности, но и от их длительности. Небольшие, но длительные заморозки могут нанести более сильные повреждения, чем кратковременные, хотя и с более резким понижением температуры. Степень повреждения растений заморозками зависит также от вида и сорта растения, состояния его во время заморозка, фазы развития, хода погоды в предшествующий период и связанной с этим подготовленностью растений.

Растения, попавшие под действие заморозка, после оттаивания могут восстановить жизнеспособность. Во время оттаивания большую опасность для них представляет утреннее, после заморозка, облучение прямыми солнечными лучами. При быстром оттаивании на солнце растения не успевают восстановить тургор и задержать испарение влаги, образовавшейся от таяния льда в клетках замерзшего растения. В результате поврежденное растение погибает от высыхания, аналогично тому, как это бывает при суховеях. Затенение растений или полив холодной водой может предотвратить их от гибели.

Под влиянием сильного заморозка, при котором в тканях растений образуется лед, растения могут полностью погибнуть, получить повреждения, а в некоторых случаях внешне остаться неповрежденными. Однако и в последнем случае, когда не заметно видимых повреждений, продуктивность посевов несколько снижается, а продолжительность вегетационного периода увеличивается.

При одинаковой интенсивности заморозка растения сильнее повреждаются в тех случаях, когда заморозок наступил после предшествующей теплой погоды, нежели в годы с холодной весной. Слабые заморозки такого отрицательного влияния на растения не оказывают, а в некоторых случаях они могут даже положительно сказаться на последующем развитии растений. Последействие заморозка наиболее заметно в первые два-три дня, и затухает оно через 10-12 дней.

Установлено, что после заморозка во всех органах растений накапливается значительное количество аммиака и других соединений азота. Изменения начинаются примерно через 1-2 часа после окончания заморозка. В дальнейшем процессы накопления аммиака нарастают, и через двое-трое суток содержание его в растениях увеличивается в 2-3 раза. Есть предположение, что повышенное содержание аммиака оказывает токсическое действие на растения, в результате чего и снижается их продуктивность после заморозка. Внешне же это воздействие наблюдается в замедленном росте растений или полной приостановке его. Любопытно отметить, что в некоторых северных районах земледелия, где заморозки бывают особенно часто, для ослабления их вредного влияния народный опыт выработал прием скашивания молодых растений, поврежденных заморозком. Удаляются части растений, обогащенные аммиаком, после чего начинается интенсивное отрастание.

В условиях континентального климата Поволжья заморозки прекращаются весной и возникают осенью в разные годы по-разному. В некоторые годы весенние заморозки прекращаются очень поздно - в период установления средней суточной температуры воздуха до уровня 12-15°. Довольно часто они наносят значительные повреждения овощным культурам и садам, а иногда и полевым культурам. Особенно опасны поздневесенние заморозки в период Цветения полевых культур. Даже слабые заморозки з это время приводят к гибели цветков в колосках озимой ржи, что влечет за собой сильную череззерницу или же пустоколосость.

В 1959 г. в ряде районов Поволжья температура воздуха в конце мая (23, 24 и 31 мая) понизилась до заморозков. Заморозки повредили всходы подсолнечника, кукурузы и овощных культур, а также частично листья яровой пшеницы и ячменя. Местами заморозки совпали с периодом цветения озимой ржи, что вызвало повреждение цветков, череззерницу и снижение урожая. Площади озимой ржи, на которых заморозки совпали с массовым цветением посевов, совсем не дали зерна, и их пришлось скосить на сено. Надо заметить, что медлить со скашиванием таких посевов нельзя. Ожидать, что поврежденная во время цветения рожь поправится, нет оснований. Колосья остаются пустыми, и если затянуть скашивание, то вместо удовлетворительного сена можно получить лишь малоценную солому.

Осторожно приходится оценивать характер повреждения заморозками подсолнечника. Посев его в этом случае представляет удручающую картину. Почерневшие листья сливаются с темным фоном земли, и накануне зеленевшее поле предстает полностью черным. Но точка роста у подсолнечника в эту пору хорошо закрыта и чаще всего сохраняется. Через несколько дней поле вновь начинает зеленеть, растения дружно трогаются в рост. Пересевать подсолнечник следует только в тех случаях, когда хотя бы у части растений погибла точка роста, что можно установить по разрезам, сделанным вдоль стебля через точку роста.

В некоторые довольно редкие годы заморозки в Поволжье отмечаются и в первой половине июня. В Саратовской области заморозком 8 июня 1950 г. во время цветения озимой ржи в западных районах также были нанесены существенные повреждения посевам. Однако в Заволжье, где цветение ржи уже закончилось и растения находились в фазе формирования зерна, посевы совсем не пострадали, хотя температура на поверхности почвы опускалась до -4°.

Ранние заморозки в начальные периоды роста яровых зерновых культур не наносят заметного вреда растениям. Были случаи, когда после появления ©сходов ранних зерновых яровых культур температура воздуха опускалась до 6-7° мороза, однако неизвестно ни одного факта, когда бы под влиянием заморозков ухудшилось их состояние. Иногда повреждались верхушки листьев яровой пшеницы и ячменя, но затем растения поправлялись и развивались нормально. Поэтому даже в условиях самой ранней весны нет оснований оттягивать сроки посева ранних яровых культур из опасения, что их погубят заморозки.

Длительность безморозного периода

По многолетним наблюдениям, в Поволжье заморозки заканчиваются раньше всего в Волгоградской области - во второй половине апреля. В некоторые годы они заканчиваются здесь во второй декаде марта. Почти на месяц позднее заканчиваются заморозки в северной части Ульяновской области. Разница в сроках начала осенних заморозков также составляет около месяца. Таким образом, продолжительность безморозного периода в воздухе, по многолетним средним, колеблется по районам Поволжья (без Астраханской области) от 120 до 180 дней (табл. 9).

По срокам начала и конца безморозного периода можно ориентироваться при решении ряда вопросов, возникающих в сельскохозяйственной практике. Длительность безморозного периода определяет продолжительность возможной вегетации теплолюбивых неморозостойких культур. По времени начала осенних заморозков можно судить о предельно допустимых сроках уборки кукурузы, бахчевых и овощных культур, которые повреждаются заморозками.

В приведенной выше таблице указаны данные по соответствующим метеорологическим станциям. Следует иметь в виду, что на показатели этих станций в отношении заморозков большое влияние могут оказывать условия расположения (ровное плато, возвышенность, долина, наличие водоемов, древесной растительности и др.).

Даты наступления последнего весеннего и первого осеннего заморозков, а также продолжительность безморозного периода приведены по показаниям термометров, расположенных в психрометрической будке на высоте 2 м от поверхности почвы. На поверхности почвы или растений, если почва закрыта растениями, в ясные тихие ночи температура бывает обычно ниже, чем в психрометрической будке. Поэтому посевы могут повреждаться заморозками и в тех случаях, когда температура воздуха в будке не опускается ниже 0°. На поверхности почвы или растительности минимальная температура может быть на 3-4° ниже, чем в психрометрической будке.

Для определения начала, конца и продолжительности безморозного периода на поверхности почвы на основе этих показателей по наблюдениям в психрометрической будке можно пользоваться табл. 10, 11 и 12.

Защита растений от заморозков

Для защиты растений от заморозков применяются различные способы. Они сводятся в основном к ослаблению ночного излучения или к повышению температуры воздуха, а в некоторых случаях и к тому, и к другому. К числу наиболее распространенных приемов относятся Дымление, открытый обогрев грелками и кострами, закрытие растений различными покрышками и колпаками из малотеплопроводных материалов, полив и др.

При помощи дымления удается повысить температуру на защищаемых участках на 1-2°, а при использовании прямого обогрева - до 3-4°. Но даже такое относительно небольшое повышение температуры воздуха в ряде случаев может спасти Лосевы бахчевых, овощей и насаждения плодовых от повреждения заморозками.

Для дымления можно использовать сжигание в кучах различного рода отбросов сада и огорода, полуперепревшие листья, ветки, сучья, скошенные бурьянистые сорняки, соломистый навоз и т.п. Материалы для сжигания должны быть влажными, чтобы при горении образовалось большое количество водяных паров. Количество образуемого дыма увеличивается при добавлении в сжигаемую массу дегтя, тяжелых минеральных масел, смолы. Перспективно использование для образования дыма и искусственных туманов специальных химикатов (типа дымовых шашек).

Наиболее эффективно дымление при слабом ветре, на ровных местах, где нет подтока холодного воздуха. На участках с изрезанным рельефом возможен подток холодного воздуха с прилегающих более высоких частей долины или склонов, поэтому дымление никакого эффекта не дает, применять его бесполезно.

Чтобы повысить результативность дымления, его нужно продолжать в течение получаса-часа после восхода солнца. Дымовая завеса защищает поврежденные заморозком растения от прямых солнечных лучей, оттаивание их замедляется, вследствие чего растения лучше поправляются после легких повреждений.

Открытый обогрев участка специальными грелками обходится дорого и находит применение преимущественно для защиты от заморозков цитрусовых плантаций в субтропической зоне.

В овощеводстве довольно широко используются укрытия всходов и высаженной рассады теплолюбивых культур различного рода покрышками, колпаками или присыпкой землей. Такие мероприятия в большинстве случаев дают положительные результаты. Однако эффективность их во многом зависит от способов закрытия и теплопроводности материалов, из которых сделаны укрытия.

На орошаемых участках для защиты растений может использоваться полив перед ожидаемым заморозком, который дает повышение температуры в холодные ночи до 2°.

Для успешной борьбы с заморозками важно уметь ориентироваться в возможности их образования. Предупреждения об опасности появления заморозков даются метеорологическими станциями. В хозяйствах на конкретных участках в морозоопасные ночи могут быть организованы регулярные наблюдения за температурой воздуха. Термометры в данном случае устанавливаются на высотах, соответствующих высоте защищаемых растений: в садах на уровне ,нижней части кроны (1,0-1,5 м), на огородах и бахчах - на уровне 20-50 см. Для предупреждения о возможности заморозка можно использовать автоматические сигнализаторы.

Весенние возвраты холодов

Понижение средней суточной температуры воздуха на 5° и более ниже многолетней средней температуры данного дня - довольно обычное явление в Поволжье. Бывают они после посева ранних яровых культур, в конце апреля, в мае и даже в июне. Иногда это сопровождается заморозками и выпадением снега.

Для ранних зерновых культур наиболее существенное значение имеют майские возвраты холодов. Годы, в которые в мае не было возвратов холодов, составляют в Кузнецке 6% всех лет, в Саратове и Безенчуке - 12, в Волгограде - 20 и Астрахани - 50%. Таким образом, по мере удаления от лесостепных районов в сухие степи Поволжья вероятность весеннего возврата холодов уменьшается. Волны холода, надвигающиеся на Юго-Восток, обычно формируются в районе Баренцева моря. При движении они, прогреваясь от поверхности почвы, постепенно затухают и доходят до южных границ Поволжья уже в сильной степени ослабленными.

Количество холодных дней, с отклонениями средней суточной температуры воздуха от многолетней средней на 5° и более, и прохладных, с отклонениями температуры на 2-5°, значительно изменяется по годам. Например, в Саратове в 1945 г. в мае и июне было 11 холодных и 25 прохладных дней, а в 1957 засушливом году только 1 день холодный и 7 прохладных.

В Поволжье волны холода оказывают скорее положительное влияние на развитие ранних зерновых культур. Чаще всего похолодание сопровождается осадками и действует освежающе на растения и почву.

С понижением температуры уменьшается испарение влаги растениями и улучшаются условия развития корневой системы. В годы временного понижения температуры в начальные периоды роста зерновых последние создают более мощную корневую систему.

Преобладание в ранневесенний период антициклональной погоды преграждает доступ холодного воздуха с севера и способствует излишнему перегреву степей. Ранняя теплая весна без возврата холодов в мае чаще всего сопровождает весеннюю засуху, при которой обеспечение нормального развития ранних яровых культур связано с большими трудностями. Сравнительно редко в Поволжье наблюдается «холодная» весенне-летняя засуха, когда частые возвраты холодов происходят на фоне сухой погоды без осадков.

На полях НИИСХ Юго-Востока годы повышенного урожая яровых зерновых культур отличались значительным количеством холодных и прохладных дней. В среднем за 8 лет с высокими урожаями яровой пшеницы (по данным конкурсного сортоиспытания более 25 ц с 1 га) было в мае и июне в среднем 5,1 холодных и 11,7 прохладных дней. По тем же данным, в среднем за 6 лет с пониженной урожайностью яровой пшеницы (ниже 15 ц с 1 га) было только 1,5 дней холодных и 5,8 прохладных.

Тепловой режим почвы и его регулирование

Жизнь растений определяется не только условиями воздушной среды, в которой развиваются наземные органы, но также и почвенными условиями, где расположена корневая система. Температурный режим корнеобитаемого слоя почвы является одним из важных факторов жизнедеятельности растений. От температуры почвы зависят прорастание семян, развитие корневой системы, всасывающая способность корней, а также условия, определяющие состояние почвенного плодородия, интенсивность разложения органического вещества, жизнедеятельность почвенных микроорганизмов.

Температурный режим почвы меняется в зависимости от ее цвета, наличия растительности или снегового покрова, экспозиции склона. Почвы светлоокрашенные больше отражают солнечные лучи, чем почвы темные, и меньше нагреваются. Влияние цвета почвы на ее температуру заметно сказывается только в ясные солнечные дни. В облачную погоду существенной разницы в температурном режиме нет. Шероховатая, крупнокомковатая поверхность пашни днем отражает солнечной энергии меньше, а ночью излучает тепла больше, чем поверхность поля, хорошо выровненная. Поэтому в комковатой пашне температура верхних слоев почвы в дневные часы ниже, чем на выровненной, особенно на прикатанной, а ночью выше.

На склонах различной экспозиции приток тепла от солнца не одинаковый. Больше всего он на южных склонах и меньше на северных. Это сказывается и на температурном режиме верхних слоев почвы. Наиболее теплая почва на южных склонах со смещением к западным, которые интенсивно прогреваются в послеполуденные часы при высокой температуре воздуха. Учет особенностей прогревания почвы на склонах различной экспозиции важен при возделывании теплолюбивых культур. Размещение на южных и юго-западных более теплых склонах позволяет продвинуть их значительно дальше на север, чем при возделывании на равнине.

Существенно изменяется тепловой режим почвы при наличии на ней растительности. Подавляющую часть солнечной энергии в данном случае принимает на себя растение, а не почва. Часть тепла расходуется на нагревание растений, а также на испарение и физиологические процессы. Диффузная радиация, которая идет по различным направлениям, глубже проникает в среду растений и в большей степени, чем прямая радиация, достигает земной поверхности. В результате только 20-30% общего притока энергии доходит до поверхности почвы, покрытой растительностью, причем растения не только уменьшают приток энергии к поверхности почвы, но также снижают и расход тепла на излучение, особенно в ночные часы.

Семена могут прорастать лишь при наличии определенного минимума температуры. С повышением температуры почвы набухание и прорастание ускоряются, а затем при температуре выше оптимальной - вновь замедляются. К примеру, семена озимой пшеницы могут прорастать при температуре почвы в пределах от 4,4 до 32°. Однако если при температуре 4,4° прорастание начинается только через 6 суток, то при температуре почвы на глубине заделки семян 20° для начала прорастания требуется менее двух суток.

Большое влияние оказывает температурный режим почвы и на развитие корневой системы. В первые дни после прорастания семян суточный прирост корешков у растений озимой пшеницы при температуре 19° в шесть раз больше, чем при начальной температуре роста (4,4°). Развитие узловых корней у озимых культур осенью нормально идет при температуре 6-10°, но дальнейшее понижение ее тормозит укоренение растений. Поэтому в засушливых районах яровые зерновые культуры при ранних сроках посева имеют более благоприятные условия развития, чем при поздних, даже в условиях хорошей влагообеспеченности. И. В. Красовская убедительно показала, что мощность развития корневой системы яровой пшеницы зависит не только от влажности, но и от температуры почвы.

По исследованиям М. С. Дунина, возбудитель твердой головни пшеницы при температуре почвы 16-18° не заражает даже самые восприимчивые сорта. Но при температуре 7-10° и при прочих равных условиях поражаемость твердой головней у тех же сортов достигает 40-60%.

С помощью агротехнических приемов можно в некоторой мере воздействовать на температурный режим почвы и менять его в направлении более благоприятном для развития растений.

Однако регулированию теплового режима почвы агротехническими средствами в районах засушливого земледелия уделяется мало внимания. Это в известной мере связано с отсутствием достаточных данных о требованиях основных полевых культур Поволжья к тепловым условиям почвы и об агротехнических способах воздействия на тепловой режим.

В орошаемом земледелии при поливе затоплением большими нормами каштановые почвы заволжских степей, высыхая, делаются плотными, клекнут, в связи с чем повышается их теплоемкость по сравнению с более рыхлыми почвами на неорошаемых землях. До полного смыкания растений на орошаемых посевах часть прямых солнечных лучей доходит до поверхности почвы и сильно ее нагревает. В некоторых случаях почва под несомкнувшимся травостоем орошаемых посевов нагревается даже больше, чем на неполивных посевах. Такого перегревания можно избежать применением частых поливов.

В первое время после полива, когда поверхность поля с орошаемыми посевами еще влажная, значительная доля притекающей тепловой энергии расходуется на испарение влаги. Поэтому наибольшие расхождения в температуре почвы на орошаемом и неорошаемом полях наблюдаются в полуденные часы при ясной погоде. Утром и вечером разница уменьшается.

Соотношение температуры почвы и воздуха имеет, несомненно, важное значение для развития растений. На первых этапах развития однолетних растений повышение температуры почвы при наличии влаги ускоряет появление всходов, обеспечивает более дружные всходы. Но затем соотношение температуры почвы и воздуха приобретает уже иное значение.

По исследованиям С. И. Радченко, в тех случаях, когда температура воздуха держится выше, чем температура верхнего слоя почвы, создаются благоприятные условия для развития растений. Перегревание же почвы по сравнению с температурой воздуха резко ухудшает развитие растений. Лабораторными опытами С. И. Радченко установил, что при температуре почвы 10-12° и воздуха 22-24° обеспечивалось хорошее развитие надземных и подземных частей растений. При такой же температуре воздуха (22-24°), но при температуре почвы 34-36° растения развиваются быстрее, но и быстрее стареют, у них слабее растут корни и надземные органы.

В засушливые годы наиболее благоприятный температурный режим почвы по отношению к температуре воздуха создается на глубине 10-20 см. Самые верхние слои почвы, в которых образуется узел кущения и узловые корни, в годы с жаркой весной в той или иной степени перегреваются, в связи с чем ухудшаются и условия для укоренения растений.

Проведенные нами исследования температурного режима почвы и приземного слоя воздуха на пару и на посевах яровой пшеницы показали, что в Поволжье чаще всего верхние слои почвы, имеют более высокую температуру, чем приземные слои воздуха, особенно в годы с сухой жаркой погодой. Такой характер распределения температуры ухудшает условия роста сельскохозяйственных культур. Поэтому все агротехнические приемы, задерживающие перегревание верхних слоев почвы, благоприятно сказываются на развитии культурных растений.

По наблюдениям И. В. Красовской, в Саратове чем ниже температура почвы в период раннего развития пшеницы, тем больше у нее первичных корней. На запоздалых посевах пшеницы, когда корни с самого начала их образования попали в условия повышенного температурного режима, вес наземных и подземных частей растений возрастал быстрее, чем на ранних посевах, но наземные органы увеличивались в большей степени, чем корни, и, следовательно, обеспеченность наземных частей корневой системой снижалась.

Как установила И. В. Красовская, оптимум для начального развития корней мягкой яровой пшеницы находится в пределах: для первичных корней 15-20°, колеоптильных 14-19° и для вторичных узловых корней 16-24°. В жаркую весну температура верхних слоев почвы бывает выше указанных пределов. В такие годы возрастает значение агротехнических приемов, задерживающих прогревание верхних слоев почвы или способствующих снижению ее температуры.

Один из агротехнических приемов воздействия на температурный режим почвы - прикатывание. Уплотнение верхнего слоя вызывает повышение альбедо и температуропроводности почвы и соответственно некоторое понижение температуры верхних слоев.

По данным П. М. Фокеева, мульчирование поверхности почвы не только уменьшает непроизводительные потери влаги на испарение, но и в некоторой мере ослабляет прогревание почвы, вызывает снижение ее температуры, что улучшает условия укоренения ранних зерновых культур. В опытах П. М. Фокеева мульчирование оказалось особенно эффективным в сухую, жаркую весну, когда данный прием значительно улучшает укоренение растений. В прохладные и обильно увлажненные весны мульчирование никакого влияния на процессы укоренения растений практически не оказывает.

С учетом состояния увлажнения и температуры почвы следует подходить и к определению глубины заделки семян. При прохладной и влажной погоде весной на посевах с мелкой заделкой семян растения яровой пшеницы имеют больше узловых корней, чем на посевах с глубокой заделкой семян. Но прямые наблюдения в опытах показали, что в жаркие весны, когда верхние слои почвы чрезмерно перегреваются, лучшее укоренение растений обеспечивает более глубокая заделка семян.

Все агротехнические приемы, обеспечивающие образование мощной растительной массы и интенсивное затенение почвы, способствуют установлению более пониженного температурного режима в верхних слоях почвы. Пониженный температурный режим, в свою очередь, оказывает влияние на интенсивность разложения органического вещества в почве, на ее водный режим и микробиологические процессы.