Об аграриях, засухе и соломе

Участившиеся засухи в Украине  мешают агропроизводству. Однако технологии помогают бороться с этим явлением. Пожнивные остатки в виде соломы могут помочь.

О том, что «утопающий хватается за соломинку», известно из соответствующей пословицы. Спастись от гибели в воде таким способом маловероятно. Проще поступить наоборот. То есть использовать солому не на море, а на суше, и не для спасения от воды, а для сохранения влаги. Солома, как и другие пожнивные остатки, может существенно повлиять как на накопление, так и на сохранение в почве влаги осадков. В условиях потепления климата (соответственно — иссушения почв) для оптимизации водного снабжения посевов все средства хороши. И «хвататься за соломинку» – один из самых простых и эффективных способов скорректировать водный баланс почвы в свою пользу.

О СТАТИСТИКЕ И ЗАСУХЕ

Не дай себе засохнуть.

Рекламный слоган Sprite (Спрайт)

Статистика, как известно, знает все. В том числе и количество засушливых сезонов в обозримом прошлом. В Степи (данные Комиссаровской метеостанции, Пятихатский район Днепропетровской области) с 1900-го по 2011 г. было зафиксировано более 70 засух. То есть за 110 лет только каждый третий год был относительно благоприятным для растениеводства. Причем со второй половины 20 века ситуация ухудшилась. В период с 1956-го по 2005 год наблюдалось 60 засух, которые охватили более 10% площадей и имели значительную интенсивность (ГТК 0,4). Неравномерность выпадения осадков привела к увеличению числа засушливых явлений. За период 1989-2003 гг. повторяемость засух увеличилась почти вдвое. Засухи проявились даже в Полесье и северных районы Лесостепи, которые традиционно относятся к зоне достаточного увлажнения. Засухи 2007, 2009, 2011, 2012 годов охватывали значительную часть территории страны, но особенно суровыми оказались в степной зоне, включая Крым. Даже в относительно влажные 2013-2015 годы с середины лета по октябрь месяц включительно, в степной и лесостепной зонах почва была иссушена до такой степени, что посев озимого рапса оказался неудачным, а всходы озимых колосовых появились не раньше второй декады октября.

Агрометеорологи объясняют частые засухи изменением климата. Для большинства регионов Украины 2007 и 2010 гг. были самыми теплыми за всю историю регулярных метеорологических наблюдений (80-150 лет). Средние годовые температуры воздуха превышали климатическую норму на 1,0-3,0°C. Тенденция сохранилась и в 2013-2016 гг.

Возможно, что в ближайшем будущем похолодает, причем надолго. Для летней температуры на территории Украины характерна цикличность колебаний, причем продолжительность каждого цикла обычно составляет около 30 лет. Период с 1881 по 1911 год характеризовался постепенным уменьшением средней температуры воздуха в летний период. Фаза повышения температуры продолжалась почти 30 лет, с 1911 по 1943 год. Ее сменила фаза спада – с 1944 по 1975 год. А с 1976 года по 2012 была фаза подъёма, с пиковыми значениями температуры воздуха в 2008-2010 годах. С 2013 года, если ориентироваться на среднюю продолжительность циклов, должна плавно начаться фаза спада температур, которая будет длиться приблизительно 30-32 года. Что, по сути, и наблюдается. Но ещё минимум 5-7 лет придется жить в условиях высоких температур в летний период.

 

Повышение средней годовой температуры воздуха на 1°C приводит к увеличению продолжительности вегетационного периода на 10 дней и увеличению сумм активных температур. Переход температуры воздуха весной через 0°C происходит в среднем на 15-20 дней раньше обычного. В отдельные годы, особенно в южных областях, наблюдались экстремально ранние даты перехода, практически не было зимы. Переход через плюс 5°C и 10°C также стал более ранним – в среднем на неделю-полторы. Существенный рост тепловых ресурсов (повышение температуры воздуха, особенно в зимний и летний периоды) при неизменной увлажненности увеличивает испарение влаги, формируя засушливый климат. Из-за этого зона рискованного земледелия превращается зону чрезвычайно рискованного земледелия, а в некоторых регионах явственно начинается процесс опустынивания.

Поэтому надеяться на милости природы, а точнее -погоды, в ближайшее время не стоит. Безоговорочно признавать поражение не хочется, а справиться с климатом можно только локально. Но есть еще вариант. Хитроумный грек Фокион советовал: «Или умейте побеждать, или умейте дружить с победителем». Поэтому необходимо научиться дружить с засухой.

ЧТО ТАКОЕ ЗАСУХА?

Жаропонижающий жаждоутолитель.

Рекламный слоган7-Up (Севен-Ап)

Засуха – сочетание почвенно-климатических и агротехнических условий, при котором посевы культурных растений угнетаются из-за недостаточного обеспечения влагой. Поступление воды в растения меньше, чем требуется для транспирации. Причин может быть несколько: недостаточные запасы продуктивной влаги в почве, высокая транспирация при повышенной температуре и низкой влажности воздуха, длительное отсутствие осадков, неправильная агротехника. Слабые засухи уменьшают урожайность на 10–15%, средние – на 25%, сильные – на 50%, очень сильные – более чем на 50% от среднего многолетнего значения.

Обычно засуха связывается с длительным отсутствием дождей, сухой и жаркой погодой. Однако засуха — это не только воздействие определенных атмосферных факторов, но реакция на них растения. И зависит эта реакция от трех «участников процесса»: растения, почвы, атмосферы. И, конечно же, агронома, который или может удачно «собрать пазлы» технологии, соответствующей почвенно-климатическим условиям, или нет… Поэтому, кстати, нередко на соседних полях у разных соседей, но одинаковой температуре и сумме осадков наблюдаются разные «пейзажи». У одного — типичная засуха, а у другого — вполне бодрые посевы. Все дело в том, что решающее значение имеет не температура воздуха, а температура самого растения. Растение в состоянии «потеть», то есть снижать свою температуру за счет испарения влаги. Если в зоне корневой системы достаточно влаги, а проводящая система растения в порядке и не поражена болезнями, то жара и сухой воздух не создадут проблем. Поэтому накопление, сохранение и рациональное использование запасов влаги могут обеспечить посевам и жизнеспособность, и продуктивность.

Для агронома засуха — это период несоответствия между потребностью культурных растений во влаге и ее наличием. Поэтому для объективной оценки засухи необходимо знать потребность сельскохозяйственных растений в воде, наличие продуктивной влаги в почве до посева, а также количество влаги, которое может быть усвоено из осадков на протяжении вегетации. То есть составить баланс, сравнив приходную и расходную часть. Но сделать это непросто, так как на расход и приход влаги влияют многие факторы. В том числе — фактор времени. Дефицит влаги в критическую фазу развития с/х культуры невозможно компенсировать обильными осадками через неделю…

СЕЛЯНИНОВ И ДРУГИЕ….

Дай голове отдохнуть!
Рекламный слоган слабоалкогольного коктейля IQ

 

Е. К. Зоидзе предложил для оценки интенсивности атмосферных засух использовать несколько показателей (табл. 1): гидротермический коэффициент Селянинова, показатель увлажнения Шашко, показатель влагообеспеченности Процерова, число дней за i-декаду с относительной влажностью воздуха ≤30% и число дней за i-декаду с максимальной температурой воздуха >30°C. Наибольшей популярностью благодаря простоте и широкой доступности исходных данных пользуется показатель увлажнения, предложенный Г. Т. Селяниновым. Гидротермический коэффициент (ГТК Селянинова), определяется отношением суммы осадков (R) в мм, за период со средней суточной температурой воздуха выше 10°C, к сумме средних суточных температур (ЕТ) за этот же период, уменьшенный в 10 раз (что весьма близко характеризует испаряемость).

ГТК = ЕR/0,1ЕT

По мнению Г. Т. Селянинова, гидротермический коэффициент более 1,0 характеризует достаточное увлажнение сельскохозяйственных культур, ниже 1,0 — свидетельствует о недостаточной увлажненности вегетационного периода, ниже 0,5 — соответствует резкому недостатку осадков и показывает сухость климата.

Но простота методики расчетов «не дружит» с точностью вычислений. Прежде всего, ГТК Селянинова не учитывает состояния влажности воздуха. А ведь при одной и той же сумме температур испаряемость в условиях влажного климата всегда меньше, чем в условиях климата засушливого. В районах умеренного климата с холодными зимами гидротермический коэффициент занижает наличие в почве доступной растениям воды весной в начале вегетационного сезона.

Показатель годового увлажнения Д. И. Шашко равен отношению суммарного

годового количества осадков к годовой сумме среднесуточных дефицитов влажности воздуха. Метод дает более точную оценку, чем ГТК Селянинова, но сложность расчетов не позволяет использовать его в обычных производственных условиях.

Количество доступной растениям влаги, взятой культурными растениями из весенних запасов в корнеобитаемом слое почвы, помимо размеров весеннего увлажнения, в большой степени зависит от метеорологических условий года. В дождливые годы с пониженной температурой воздуха и невысоким напряжением транспирации потребность зерновых культур в воде удовлетворяется атмосферными осадками, почвенная влага расходуется мало. В засушливые годы, наоборот, растения вынуждены жить за счет резерва воды в почве. Поэтому используют расчет числа дней за i-декаду с относительной влажностью воздуха ≤30% и числа дней за i-декаду с максимальной температурой воздуха >30°С.

Таблица1.Показатели оценки засухи (С. И. Пряхина, Е.И. Гужова, М. М.Смирнова, 2011)

Номер

показателя

Показатель оценки засух Класс засух по интенсивности
очень

сильная засуха

(класс 1-й)

сильная

засуха

(класс 2-й)

средняя

засуха

(класс 3-й)

слабая

засуха

(класс 4-й)

отсутствие

засухи

(класс 5-й)

1 Гидротермический коэффициент по Селянинову (ГТК) ≤0,19 0,20–0,39 0,40–0,60 0,61–0,75 ≥0,76
2 Показатель увлажнения (КУ)

Шашко

≤0,09 0,10–0,19 0,20–0,30 0,31–0,40 ≥0,41
3 Показатель влагообеспеченности Процерова (V, %) 0–40 41–50 51–60 61–70 71≤V≤100
4 Число дней за i-ю декаду с

относительной влажностью

воздуха <30% (No)

8–10 6–7 3–5 1–2 0
5 Число дней за i-ю декаду с

максимальной температурой

воздуха >30°C (NT)

8–10 6–7 3–5 1–2 0

Ученые, проверившие на практике упомянутые выше методики расчетов, пришли к выводу, что ни один из вышеперечисленных критериев не отражает точно степень засух, т. е. метеорологические факторы плохо проводят границу между сильной и очень сильной засухой. Дескать, современная наука не может описать четкое взаимодействие метеорологических и физиологических  показателей.

Разочаровали…Для того, чтобы бороться с засухой (а тем более — с ней «дружить»), надо знать ее характеристики. Вместо хрестоматийного вопроса «Кто виноват?!» и торжественного сожжения книг по агрометеорологии, стоит задать другой вопрос. Тоже хрестоматийный: «Что делать?». И попытаться найти ответ в другой куче книг…

УРАВНЕНИЕ ПЕНМАНА

Жизнь хороша, когда пьешь не спеша.
Слоган Миринда (Mirinda)

По мнению S. Lawrence Dingman: «Испарение – это диффузионный

процесс, который можно рассматривать как функции давления пара, дефицита влажности воздуха и скорости ветра». Суммарное водопотребление (эвапотранспирация) – это объем воды, расходуемый сельскохозяйственным полем на транспирацию растениями и испарение с почвы. Испарение с поверхности почвы зависит от свойств самой почвы и метеорологических условий внешней среды, а транспирация обуславливается взаимным влиянием внешних и внутренних факторов растений, а также метеорологическими условиями. Поэтому потери влаги с поверхности почвы без растений (черный пар, например), удается рассчитать более-менее точно. А вот расход влаги на транспирацию можно определить только приблизительно.

Кстати, даже с определением испарения «голой почвы» не все так просто, как хотелось бы. По данным А. М. Алпатьева, отношение испаряемости на склонах к испаряемости на ровном месте оказалось равным 0,91–0,95 на северных склонах и 1,03–1,05 на южных (при крутизне склона 5°), 0,84–0,88 на северных и 1,07–1,10 на южных (при крутизне склона 10°).

В 1948 г. Пенман объединил теорию энергетического баланса с методом переноса массы и вывел уравнение для расчета испарения с открытой водной поверхности для стандартных климатических условий: по солнечному освещению, температуре, влажности и скорости ветра. А в 1990 году ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН) утвердила новый стандарт – расчет эталонного суммарного испарения по уравнению Пенмана – Монтейта (рис. 1), которое на основе тех же погодных параметров позволяет рассчитать, сколько влаги испаряется в данных погодных условиях с гектара люцерны высотой 12 см. Тогда же были разработаны коэффициенты по культурам, которые позволяют пересчитать этот показатель для каждого конкретного вида наших растений.

Расчетная формула Пенмана- Монтейта выглядит так:

ЕТо– нормативная эвапотранспирация (мм день-1);

– радиация нетто на поверхности культуры [Mjм-2 день-1];

– плотность почвенного теплового потока [Mjм-2 день-1];

– средняя дневная температура на высоте 2м [оС];

– скорость ветра на высоте 2м [ms-1];

– наклон кривой давления пара [kPa oC-1];

– психометрическая постоянная [kPa oC-1];

– фактическое давление пара [kPa];

– давление насыщенного пара [kPa];

– дефицит давления насыщенного пара [kPa];

Уравнение Пенмана- Монтейта интересно тем, что наглядно показывает зависимость испарения от таких факторов, как температура почвы, скорость ветра, влажность воздуха и особенность растительного покрова.

Основным источником энергии, способным превратить большие количества воды в пар, является солнечная радиация. Положение испаряющей поверхности в пространстве и время года определяют потенциальное количество радиации, способное достичь испаряющей поверхности. Поэтому «черная» почва и поле, покрытое слоем соломенной мульчи, будут поглощать (и отражать) разное количество солнечной энергии.

Солнечная радиация, поглощенная атмосферой и тепло, излучаемое почвой, повышают температуру воздуха. Физическое тепло окружающего воздуха передает энергию растениям и контролирует скорость эвапотранспирации. При жаркой солнечной погоде потери воды на эвапотранспирацию больше, чем в облачную и прохладную погоду.

Процесс удаления пара в большой степени зависит от турбулентности ветра и воздуха, которая переносит большие массы воздуха над испаряющей поверхностью. Воздух над испаряющей поверхностью постепенно насыщается водяными парами. Если этот воздух не замещается постоянно более сухим, движущая сила удаления водяного пара и эвапотранспирации ослабевает.

То есть «принцип фена», эмпирически понятный, получил благодаря уравнению Пенмана математическое выражение. При этом появилась возможность оценить, как изменение переменных (температуры почвы, скорости ветра и т.д.) отразятся на испарении влаги.

В Лос-Анджелесе, например, для сохранения влаги в водохранилище площадью 0,7 км² и водоизмещением 12,5 млрд. литров в 2016 году были использованы 96 миллионов маленьких черных пластиковых шаров. Этот способ снизил испарение воды почти на 300 млн. галлонов (около 1,1 млрд. литров) в год, то есть сохранил десятую часть емкости хранилища.

Наглядно можно оценить влияние температуры и скорости ветра на испарение влаги, рассмотрев данные исследований А.П. Несват (2010). При проведении поливов многолетних трав в ночное время потери воды на снос и испарение оказались в 2,2–2,9 раза ниже, чем при дневных поливах. Это благодаря тому, что скорость ветра в ночное время была в 1,2–1,6 раза ниже, чем днём, а температура воздуха на 7°-8°С ниже.

– Вовочка, при каких условиях жидкость испаряется быстрее, при
нагревании или при охлаждении?
– Это смотря какая жидкость, Мариванна.
– Ерунда. Все жидкости имеют одинаковые физические свойства.
– Мама сама удивляется. Но проведенные экспериментальные исследования
убедительно доказывают, что водка из холодильника испаряется, в среднем,
в три раза быстрее, чем если ее просто оставить на окне.

А так как растительные остатки (солома) влияют и на температуру почвы, и на скорость ветра, то можно выявить логично обоснованную закономерность между наличием растительных остатков на поверхности почвы и количеством влаги в ее толще.

СОЛОМА — «КОНДИЦИОНЕР» ДЛЯ ПОЧВЫ.

40 градусов в тени.

Рекламный слоган  – водка «Топаз»

Нормальные герои, как известно, идут в обход. Поэтому стоит сделать небольшой крюк, и перед тем, как рассматривать поле, заглянуть в лес. Вырубленный и /или выжженный.

Понятно, что пейзаж вырубки не вдохновляет, и глаз не радует. Но зато позволяет выяснить, какая температура поверхности почвы на выжженных участках, а какая — на вырубках, прикрытых слоем щепы и коры. То есть мульчей.

Сильное нагревание темной поверхности гарей в дневные часы и ее большое охлаждение ночью приводит к тому, что суточная амплитуда температур превышает 50°С (от 55 днем до 2,4°С ночью) даже в условиях тайги. Если же вырубка замульчирована (П.А. Тарасов, Е.О. Бакшеева, В.А. Иванов 2015), то благодаря отражению значительной части световой энергии поверхностью щепы, в период с 13 до 20 часов (когда солнечные лучи наиболее активны) температура почвы ниже как минимум на 5–6°С, а в ночное время выше на 1–2°С. Выявленные различия температурных показателей поверхности исследуемых отразились и на суточной динамике температуры на глубине 5 см.

Солома злаков или озимого рапса, например, вполне сопоставима по светоотражающим и теплоизоляционным свойствам с древесной щепой и опилками. А черная пашня вполне может быть сопоставлена с черной от гари вырубкой. Поэтому эффект от соломенной мульчи как минимум такой же, как от древесной шепы.

Растительные остатки выполняют две функции одновременно: светотеплоотражательного «зеркала», отбивающего энергию солнечного света в атмосферу, и теплоизолирующего «одеяла», препятствующего нагреву почвы теплым воздухом днем и ее охлаждению — ночью.

Среднее количество солнечной лучистой энергии, поступающей отвесно на каждый квадратный сантиметр земной поверхности в одну минуту, составляет 1,946 калорий. Однако фактическое поступление энергии солнечной радиации непосредственно на поверхность земли в 2—4 раза меньше вследствие рассеивания ее атмосферой, облачностью и отражением от земной поверхности. Солнечная энергия не полностью поглощается поверхностью почвы, часть ее отражается. Количество отраженной энергии (альбедо) зависит от характера поверхности земли. Высокая отражающая способность (высокое альбедо, %) обуславливает минимальный нагрев почвы, растений и испарение. Альбедо зависит от рельефа (в т.ч. микрорельефа поверхности), цвета и влажности поверхности почвы.

С увеличением доли поглощенной энергии поле способствует нагреванию воздуха и повышению его температуры. Изменяя отражательную способность поверхности, можно воздействовать на температурный режим воздуха и почвы. На этом принципе основаны некоторые агрономические приемы воздействия на температуру почвы, в частности изменение окраски поверхности, способ посева, мульчирование.

Глыбистая, неборонованная пашня с влажной поверхностью отражает энергии в два раза меньше (альбедо 5,2%), чем пашня, выровненная с сухой поверхностью (альбедо 11%). Сухая вспаханная темно-каштановая почва отражает 13% всей поступающей солнечной энергии, светлые подзолистые почвы — около 10%. То есть обработанная почва поглощает примерно 90-95% энергии солнечного света. Это показатель, сопоставимый с альбедо асфальта (5%). Для сравнения, свежий снег отражает до 90% солнечных лучей. То есть вспаханное поле прогревается солнцем в 15-20 раз интенсивнее, чем тот же участок, покрытый снегом.

Надпись на спине байкера: “Если ты читаешь ЭТУ надпись, то это значит, что моя баба упала с мотоцикла”.

Отражательная способность у растений выше, чем у почвы. Поэтому поле, занятое культурой, имеет более высокое альбедо, чем пашня. От появления всходов до уборки урожая альбедо непрерывно возрастает, сначала очень быстро благодаря росту растений и смыканию зеленой массы, затем несколько медленнее, главным образом на счет изменения цвета растительности. Наиболее высокое альбедо поле, занятое зерновыми культурами, имеет в период полной спелости зерна. После уборки урожая отражательная способность поля сильно снижается.

Оставшаяся после уборки зерновых культур стерня (низкий срез) отражает в среднем около 15-20% падающей энергии. Альбедо почвы, покрытой слоем соломенной мульчи (3-3,5 т/га) почти в два раза больше – от 30 до 40% в зависимости от состояния растительности и почвы.

Таким образом, избежать нагрева почвы можно, обеспечив ей постоянное покрытие. То есть следовать принципам природы: почва закрыта либо растениями (в период вегетации), либо растительными остатками. Увеличение отражающей способности (альбедо) как минимум в 3-4 раза по сравнению с пашней уменьшает нагрев почвы и испарение влаги.

Результаты исследований ученых из Швейцарской высшей технической школы Цюриха показали, что невспаханные поля (с растительными остатками) отражают на 50% больше солнечного света. В случае сильной жары (например, как на территории в Европе в 2003 году), нераспаханное поле может понизить локальную температуру на целых два градуса по Цельсию. Мелочь, а приятно…

Если верить справочникам по строительству, то «теплоизоляционные свойства соломы в 3,5–4 раза лучше, чем у дерева поперек волокон (и в 6–7 лучше, чем вдоль), что позволяет отнести прессованную солому к хорошим утеплителям». А теплоизоляционные свойства утрамбованной почвы соответствуют кирпичу или саману. Известно, что прикатывание верхнего слоя почвы может повысить температуру на 3-5°С в  10 – сантиметровом слое, залегающем ниже уплотненной прослойки. Поэтому температура почвы «голого» поля (без растительных остатков), многократно утрамбованного колесами техники, и температура почвы под мульчей могут отличаться на 8-10°С при одинаковой температуре воздуха. Теплоизоляционный слой мульчи «работает» в обе стороны, как среднеазиатский халат. Днем спасает от жары, а ночью — от холода. Это способствует не только сохранению влаги, но и ее накоплению в результате конденсации водяных паров в темное время суток.

О снижении температуры почвы при использовании разного по толщине мульчирующего слоя можно судить по данным Николай Косолапа и Алексея Кротинова (статья «Взаимосвязь температуры почвы и количества растительных остатков (no-till и традиционная модель”).

Таблица 1. Температура почвы при традиционной и нулевой обработке в поле яровой пшеницы после посева (Н.Косолап,А.Кротинов,2012)

Вариант На поверхности почвы На глубине 5 см На глубине 10 см
No-till, предшественник – озимая пшеница 18,5°С 15°С 11°С
No-till, предшественник – озимая пшеница + промежуточная гречиха 18°С 14°С 10°С
Традиционная обработка, предшественник – озимая пшеница 13°С 9°С 8°С
Традиционная обработка, предшественник – озимая пшеница + промежуточная гречиха 10°С 7,5°С 6,5°С

Количество растительных остатков определяет в первую очередь температуру верхнего слоя почвы. На глубине 10 см это влияние в несколько раз ниже. Критической толщиной растительных остатков, при которой поверхность почв прогревается меньше, чем более глубокие слои, оказался слой 2,5 см. При повышении температуры воздуха наблюдается следующая закономерность: чем толще слой растительных остатков, тем меньше разница в температуре поверхности почвы и нижних ее слоев (5 и 10 см). То есть испарение из глубины почвы по принципу «фитиля» уменьшается, так как сглаживается градиент температур.

Таблица 2. Температура почвы в зависимости от слоя растительных остатков (солома яровой пшеницы) в поле озимой пшеницы в фазу кущения. (Н.Косолап,А.Кротинов,2012)

Слой соломы °С на поверхности °С на 5 см °С на 10 см
0 см 14 8,5 6,5
1,5 см 11,5 7,5 6
2 см 12 8,5 6,5
2,5 см 10,5 7,5 6
3 см 10 7,4 6
3,5 см 10 7,6 6,5
4 см 10,5 7,5 6
4,5 см 8,5 7,6 6
5 см 10 7,5 6

Наличие растительных остатков существенно влияет на температурный режим (и испарение) почвы в период посева поздних яровых культур. Измерение температуры почвы перед посевом кукурузы (по «нулю» и по вспашке) показало, что разница в температура на глубине 10 см была почти 3 градуса меньше, а на поверхности почвы – меньше на 6 градусов.

Курсантам летного училища ВВС Великобритании обычно задавали такой вопрос: “Чтовы будете делать, если во время полета на двухместном самолете Ее Величество
королева вывалится из своего сидения?”

Ответы были самые разные:
“Я прыгну вслед за королевой, схвачу ее в воздухе и вместе с ней спущусь на
парашюте. Я покончу с собой! Я постараюсь исчезнуть после посадки.”
Правильный ответ был следующим: “Я сразу выровняю самолет
для восстановления аэродинамического баланса, нарушенного в результате
внезапного уменьшения веса самолета”

СОЛОМА КАК НИППЕЛЬ

Бери от жизни все.
Слоган Pepsi (Пепси)

 

В Украине увеличилось количество осадков в осенне-зимний период, повысилась температура воздуха в зимние месяцы. Имеющегося количества осадков, которое выпадает в этот период, вполне достаточно для накопления в почве до 200 мм доступной влаги. Однако проблема в том, что даже после непарового предшественника кукурузы на силос степень сохранения выпадающих осадков составляет 42%, а в поле пара – всего 20%.

По данным опытов Запорожской областной с.х. исследовательской станции за осень и зиму в двухметровом слое почвы, в зависимости от предшественников пшеницы, поглощается 21- 59% осадков.

Подобная картина наблюдается и в РФ. В Поволжье (данные НИИСХ Юго-Востока) на зяби из 116 мм осадков, выпавших между сроками определения влажности почвы (в среднем с 11 августа по 24 сентября), только 39 мм осталось в почве, а 77 мм, или 66%, было потеряно на испарение почвой. На посевах озимых расход воды на испарение еще больше. В среднем за 12 лет из 88 мм осадков, выпавших между сроками определения влажности почвы (с 22 августа по 17 ноября), в почве не только ничего не осталось, но дополнительно было израсходовано на испарение 10 мм за счет влаги, имевшейся на парах во время посева озимых. За 17 лет наблюдений за остаточной влагой, а также за подзимними запасами влаги в почве в пяти случаях коэффициент использования осенних осадков составлял меньше 0,25, в девяти колебался в пределах от 0,25 до 0,5 и только в трех случаях он был больше 0,5. Наиболее высокий коэффициент использования дают обильные осадки преимущественно обложного характера. Мелкие дожди при теплой погоде полностью теряются на испарение. При этом в августе примерно половина, а в сентябре и октябре – больше половины всех осадков выпадает в виде небольших дождей с суточным количеством менее 10 мм.

 

Новый русский с женой гуляет по Парижу. Видят Эйфелеву башню.
– Когда я был здесь 10 лет назад, эта буровая уже стояла. Видимо нефть так и не нашли.

 

Растительные остатки на поверхности почвы, значительно снижают уровень испарения Ориентация растительных остатков (на корню, уложенные механически или в виде покрова) также влияет на скорость испарения, т.к. ориентация влияет на аэродинамику и отражающую способность, что, в свою очередь, влияет на баланс солнечной энергии у поверхности. Пример эффективности использования растительных остатков приведен в научной работе Smika (1983). Он измерял потери воды из почвы, возникающие в течение 35-дневного периода без осадков. Потери составляли 23 мм из непокрытой почвы и 20 мм при уложенных растительных остатках, 19 мм при 75% уложенных остатков и 25% остатков на корню и 15 мм при 50% уложенных остатков и 50% остатков на корню на поверхности. Количество остатков было 4,6 т/га, а остатки на корню были 0,46 м в высоту.

В исследованиях Ф. Г. Бакирова и А. В. Коряковского было установлено, что мульчирование поверхности почвы соломенной мульчей позволяет за тёплый период лета-осени накопить дополнительно по мелкому рыхлению 27 мм и по «нулевой» обработке 30 мм влаги в сравнении с контрольным вариантом. Отсутствие мульчи приводит к значительному снижению аккумуляции летне-осенних осадков. Причём хуже всего влага аккумулируется при отказе от обработки почвы, чуть лучше – при мелком рыхлении, вспашка занимает промежуточное положение между ними. Мульчирование поверхности почвы соломой пшеницы увеличивает аккумулирование осенне-зимних осадков по мелкому рыхлению на 9%, а по «нулевой» обработке – на 5%. В то же время «нулевая» обработка, не дополненная соломенной мульчей, ведёт к повышению коэффициента водопотребления почти в 2 раза. Высокий расход влаги на единицу продукции отмечен на вариантах с мелким рыхлением без мульчи и на вспашке.

Таблица 3. Изменение запасов влаги в метровом слое почвы под влиянием способов основной обработки почвы и соломенной мульчи в летне-осенний период (2008–2009 гг.), (Ф. Г. Бакиров, А. В. Коряковский 2011).

Вариант Запасы влаги

в уборку, мм

Осадки за август–

октябрь, мм

Запасы влаги

5 ноября, мм

Потери влаги за

август– октябрь, мм

Вспашка(контроль) 164 79 181 62
Мелкое рыхление без мульчи 163 185 57
Мелкое рыхление с мульчей 165 209 35
«Нулевая» обработка без мульчи 161 173 67
«Нулевая» обработка с мульчей 168 215 32

Использование мульчи при no-till и мелкой поверхностной обработке почвы обеспечили дополнительное усвоение влаги осадков, причем в течении периода с августа по апрель мульча обеспечила накопление на 15% больше влаги, чем отвальная вспашка.

Таблица 4. Изменение запасов влаги в метровом слое почвы в осенне-зимне-весенний

период (2008–2010 гг.) (Ф. Г. Бакиров, А. В. Коряковский ,2011)

Вариант Осадки

за август–

апрель, мм

Дополнительное

накопление влаги

за август– апрель, мм

Усвоение осадков,

выпавших

за август– апрель, %

Вспашка(контроль) 209 125 60
Мелкое рыхление без мульчи 121 58
Мелкое рыхление с мульчей 154 74
«Нулевая» обработка без мульчи 109 52
«Нулевая» обработка с мульчей 157 75

ПОЛЯ БЕЗ «ЭПИЛЯЦИИ»?

Новый этап вашей жизни.
Слоган водка «Колыма»

Традиционные системы земледелия не позволяют эффективно регулировать тепловой режим почвы. Отвальная или безотвальная система обработки почвы создает благоприятный температурный режим на начальных этапах роста и развития растений. При этом «цена» повышения температуры почвы на начальных этапах роста растений — увеличение потерь влаги. Механическая обработка почвы и уничтожение естественной мульчи – растительных остатков вынуждает рассчитывать на осадки весенне-летнего периода, а не на накопленные запасы продуктивной влаги.

Для растений важно не то количество влаги, которое выпадает с дождями или снегом, а то, которое в итоге накопилось и сохранилось в почве. Поэтому непродуктивные потери влаги для растений равноценны отсутствию осадков. А при минимуме осадков любые потери могут стать той самой соломинкой, которая переломила спину верблюду.

Потери влаги можно уменьшить следующими способами:

1. Контролировать поток поступающей энергии, то есть уменьшив нагрев поверхности почвы за счет увеличения ее альбедо (отражающей способности). При традиционной технологии альбедо уменьшается (несущественно) при выравнивании поверхности почвы.

2, Нарушить «фитиль», связывающий запасы влаги в глубине почвы с жаркой и сухой ее поверхностью. Например, разрушив капилляры механической обработкой.

То есть дополнительно обрабатывать обработанную почву, чтобы уменьшить дополнительное испарение влаги. Звучит запутанно, выглядит — не лучше. Как говорится, «без поллитра не разберешься». Причем для окончательного просветления, судя по рекламному слогану, необходима только водка марки «Путинка». Ее слоган – «Мы не ищем легких путей!». Впрочем, «что россиянину хорошо, то немцу смерть», а для других это, как минимум, испорченное настроение…

Легкий путь, причем малозатратный и естественный (подсмотрено у природы) — использование растительных остатков. Мульча способствует увеличению альбедо ,препятствует нагреву верхнего слоя почвы и как результат — уменьшению потерь влаги. «Черные» поля кому-то кажутся эстетичными, но не каждая красота стоит тех жертв, которые требуются. И не каждую традицию стоит продолжать. Как писал Клод Адриан Гельвеций, «Чтобы вбить в его голову некоторое количество истин, из неё приходится часто выбить такое же количество заблуждений». Солома, то есть растительные остатки — это ресурс, который не надо покупать. Но его рациональное использование позволяет накопить и сберечь влагу. Которую купить, к сожалению, невозможно.

Александр Гончаров

Читайте нас у Telegram

Популярні Новини

Підпишись на Infoindustry