Разработка и обоснование прогрессивных агротехнических приёмов выращивания свеклы столовой сорта Опольски в условиях Брянской области

 

Продолжительность вегетационного периода 123 дня

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Обоснование  программируемой урожайности свеклы по обобщённым почвенно-климатическим показателям Брянской области.

3.1.Биологические особенности и хозяйственная характеристика сортов свеклы

Сахарная свекла, относясь в принципе к растениям аридного типа, приобрела в результате совершенствования сортов и технологии производства достаточно высокую агроклиматическую адаптивность для того, чтобы ареал ее возделывания расширился в масштабах всего умеренного климатического пояса Земли. Однако и при этом она является достаточно требовательной практически ко всем составляющим агроклиматического потенциала, оставаясь в значительной мере "культурой годовой агротехники", хотя и с существенными смягчениями этого распространенного ранее ее определения за счет успехов в развитии селекции и технологии.

При всей сложности и ограниченности пофакторной оценки агроклиматического потенциала интенсификации свекловодства  в силу непростых здесь корреляций и синергетических эффектов основополагающим в системе "климат-погода" остается то, насколько полно обеспечиваются специфические потребности интенсивных посевов сахарной свеклы в фундаментальных факторах продуционного процесса - в воде, солнечной радиации во всех ее составляющих (тепло, освещенность, ФАР), в кислороде и углероде воздуха и воздушной среды почвы.

В целом сахарная свекла относится  к культурам, сравнительно экономно расходующим воду, и поэтому является достаточно засухоустойчивой. Средний  показатель коэффициента транспирации, то есть количества испаряемой листьями воды в граммах в расчете на один грамм сухого вещества, синтезируемого в урожае надземной и подземной части растений, у нее составляет 397, тогда как у пшеницы - 513, а у картофеля - 638. Однако в связи с исключительно интенсивным продукционным процессом растений сахарной свеклы, очень большим суммарным накоплением ими сухого вещества 1 га посева при урожайности 400 - 500 ц корнеплодов расходуеттолько на транспирацию от 4 до 8 тыс. т воды. Кроме того 20 - 30% этого количества воды практически неизбежно расходуется в ее посевах на свободное испарение из поверхности почвы. Отсюда и очень высокая требовательность сахарной свеклы к водному балансу и режиму водообеспе-ченности свеклопригодних территорий.

Удовлетворительно проблемы влагообеспечения интенсивных ее посевов решаются лишь на тех территориях, где почвы с хорошими водоудержи-вающими свойствами имеют весной запасы продуктивной влаги в метровом их слое на уровне не менее 170 - 180 мм, а поступление воды из осадков за период вегетации свеклы составляет не менее 340 - 350 мм при благоприятном их распределении (выпадении) по месяцам вегетации, особенно, в критические по водопотреблению периоды развития растений. Во всех других условиях уже требуется применение особых агротехнических мер запасания и сбережения влаги или же орошение посевов.

Сахарная свекла имеет ряд специфических  требований к водобеспеченности, связанных, в основном, с особенностями водопотребления  и водного режима роста и развития растений по фазам и периодам их вегетации.

Для успешного прорастания ее семян  в силу специфики их анатомо-морфологического строения (клубочек с большим околоплодником) требуется 120 - 170% воды от их массы. И  сама по себе эта потребность в  воде на фоне других сельскохозяйственных культур очень большая, но еще и обеспечить ее надо за счет влагоемкости посевного слоя почвы толщиной всего лишь в 2 - 2,5 см. Отсюда исключительное значение очень тесного контакта семян с почвой, тщательного агротехнического предохранения ее от пересыхания во время предпосевной, припосевной и послепосевной обработки, поддержания притока влаги из более глубокого почвенного слоя. Малейший недостаток влаги затягивает появление всходов, снижает полевую всхожесть семян.

В течение вегетации  расход воды на транспирацию нарастает по мере увеличения листовой поверхности растений, интенсивности ростовых процессов и фотосинтеза. Самый высокий уровень водопотребления приходится на фазу смыкания листьев в междурядьях, что совпадает с максимумом роста растений и сахаронакопления и приходится, как правило, на июль - август. Если период вегетации сахарной свеклы (15 мая - 15 октября) разбить на три равные (по 50 дней) части, то соотношение расхода воды в каждой из них будет близко к 1:9:3. Наиболее пагубным для продуктивности является даже кратковременный недостаток влаги в пиковый период потребления, особенно во второй половине июля - начале августа.

В связи с тем, что  транспирация является не только механизмом водоснабжения растений, но и их теплорегуляции, ее уровень существенно  увеличивается в условиях повышенной температуры и пониженной влажности воздуха. Это отражается на динамике водопотребления в связи с особенносями температурного режима периодов вегетации в одной и той же зоне, его различиями по годам выращивания сахарной свеклы, а также в течение дня. При других равных условиях зональное и по годам выращивания повышение уровня температурного режима вызывает увеличение расходов воды на транспирацию. Этому способствует и то, что у сахарной свеклы устьица листового аппарата раскрыты даже ночью.

Оптимальной для сахарной свеклы является влажность почвы в пределах 60 - 70% от ее наименьшей влагоемкости. Естественно, что почвы с большим уровнем самого показателя наименьшей влагоемкости полнее, вплоть до оптимума, обеспечивают количественную потребность интенсивных посевов сахарной свеклы в воде. Следует отметить, что при всей высокой требовательности сахарной свеклы к водообеспечению смягчающим фактором здесь выступает достаточно мощная и глубоко проникающая в почву ее корневая система. Один гектар интенсивного посева сахарной свеклы с хорошо и гармонично развивающимися растениями использует запасы влаги из объема почвы не менее 20 - 25 тыс. м3. При этом в продуционный процесс могут вовлекаться водные ресурсы не только отдельных полей, но и целых территорий. Именно в этом заключается одна из сторон эффективности агроэкосистемного подхода к повышению полноты использования агроклиматических ресурсов на основе ландшафтных систем земледелия.

Отношение к теплу

Сахарная свекла относится  к культурам с умеренными требованиями к теплу. Ее продуционный процесс идет достаточно интенсивно и завершается значительным результатом по показателям урожайности корнеплодов и их технологических качеств при относительно широком диапазоне суммы активных температур воздуха от 1900 до 3500°С. Оптимальной же принято считать сумму этих температур, составляющую в среднем 2340°С. Однако и это значение является оптимальным очень относительно. Оно может существенно увеличиваться во всех тех случаях, когда среднесуточные температуры периода вегетации сахарной свеклы в большей мере приближаются к оптимальным, а длительность самого периода возрастает. То есть и здесь имеет исключительное значение не только и не столько баланс тепла, сколько оптимальный тепловой режим периода вегетации и его отдельных этапов.

Сама потребность сахарной свеклы в тепле, в уровне и режиме теплообеспеченности обусловлена двумя основными факторами: тепло необходимо для эффективного протекания биохимических реакций, лежащих в основе всех процессов жизнедеятельности растений, в соответствии с законами биологической термодинамики; транспирация как основа водоснабжения и водного режима растений по своей физической сущности является биологическим тепловым двигателем. Следует отметить, что оба эти факторы (процессы) имеют близкий по значению оптимум как относительно баланса, так и режима теплообеспеченности практически на всех этапах вегетации сахарной свеклы.

Для оптимального хода процесса прорастания семян сахарной свеклы необходимое количество тепла в  сумме составляет 100 - 125°С. Так как семена способны прорастать и при температуре, близкой к нижнему рубежу биологически активной (3 - 4°С) и даже при существенно более низкой (1 - 2°С), а оптимум находится в широких границах (12 - 25°С), то необходимая сумма температур для всего процесса прорастания может быть набрана за период - соответственно от 60 до 3 - 4 дней. При рекомендованных сроках начала сева сахарной свеклы, связанных с достижением температурой в посевном слое почвы уровня 6 - 7°С, прорастание семян длится в среднем 8 - 10 дней.

Растения сахарной свеклы в фазе "вилочки" относительно легко переносят кратковременные  заморозки до минус 3°С, а в фазе первой пары настоящих листьев - до минус 4 - 5°С. Однако воздействие пониженных температур в это время может  вызывать цветушность растений неустойчивых к этому явлению сортов и гибридов.

Наиболее полная реализация биологического потенциала продуктивности сахарной свеклы возможна в условиях, когда основные фазы роста надземной  и подземной части растений, синтеза  сухих веществ и сахаронакоп-ления приходятся на период с температурами, близкими к оптимальным для этих процессов, то есть в интервалах 15 - 23°С. При этом для наиболее интенсивного и продуктивного фотосинтеза необходима температура около20°С, хотя даже очень большой градиент температур (10 - 30°С) в количественном отношении на результаты фотосинтеза в целом влияет незначительно. Полной депрессии фотосинтеза не происходит даже при температуре 40° С, он продолжает превалировать над дыханием, тогда как у многих других культур (например, картофеля) при такой температуре интенсивность дыхания существенно превосходит интенсивность фотосинтеза. Следовательно, сахарная свекла - достаточно жаростойкая культура. Важно и то, что на заключительных этапах вегетации взрослые растения, снизившие интенсивность продукционного процесса, хорошо переносят значительное (до минус 3 - 5°С) понижение температуры без ущерба для качества корнеплодов. При раннем наступлении осени это способствует успешному завершению уборки урожая. Особенности требований сахарной свеклы к теплу являются лишь одной из сторон отношения ее растений к солнечной радиации в целом. Природный свет - солнечная радиация является не только глобальным источником тепла, но и комплексным фактором многих других биологических процессов жизнедеятельности растений сахарной свеклы. Это относится как к общему воздействию видимого спектра солнечной радиации на рост и развитие ее растений, так и к специфическому воздействию той его части, которая является носителем энергии, ассимилируемой в процессе фотосинтеза.

Сахарная свекла - достаточно свето- (фото-) активная культура. Не

только фотосинтез, но и множество других биологических  процессов на молекулярном, клеточном  и организменном уровнях нормально  протекают только на свету, к тому же при определенном световом режиме, что в природных условиях обеспечивается периодической сменой дня и ночи. Реакцию растений на соотношение продолжительности этих периодов называют фотопериодической. Общим проявлением ее является ускорение или замедление процессов развития растений. Те растения, которые ускоряют развитие при удлиненном световом дне, что характерно для более северных районов, называют растениями длинного дня. Именно к ним и относится сахарная свекла. Под влиянием радиации достаточно длинного светового дня на фоне относительно низких тепловых режимов развитие растений сахарной свеклы может ускориться настолько, что уже в первый год жизни заканчивается весь его цикл и все или значительная часть растений зацветает.

Оптимальным для свеклы является фотопериодический режим с умеренной длительностью светового дня (13 - 16 час.) при интенсивности освещения 10 - 30 тыс. Л к и благоприятной напряженности суммарной солнечной радиации, составляющей в сумме за период ее вегетации в среднем 2,8 --3,0тыс. МДж/м2. Радиационный баланс посевов сахарной свеклы при этом составляет 1,5 - 2 тыс.МДж/м2 [3, 129, 268].

Как уже отмечалось, непосредственное участие в фотосинтезе принимает  только часть солнечной радиации - фотосинтетически активная (ФАР). По длине  световых волн - это преимущественно красноволновая часть (400 - 700 нм) ее спектра.

Общее отношение сахарной свеклы к ФАР и уровень ее преобразования в энергетические вещества как продукты фотосинтеза в значительной мере определяется тем, что свекла относится  к СЗ-растениям, у которых, в отличие от С4-растений, фотореспирация (фотодыхание) в 3 - 5 раз активнее, чем ночное дыхание.

В суммарном световом потоке энергия ФАР составляет в  среднем около 50%. За период вегетации  сахарной свеклы ресурсы ФАР должны составлять не менее 13 млн МДж/га [3, 129, 268]. Требования сахарной свеклы в интенсивных ее посевах к воздушному обеспечению роста и развития надземной и подземной частей как одной из составляющих агроклимата определяются особенностью дыхания и фотосинтеза, для нормального осуществления которых, соответственно, необходим кислород и углекислый газ. Естественный газовый состав воздуха обычно полностью обеспечивает дыхание надземной части растений, а при оптимальной влажности и рыхлости почвы - и подземной. Следует учитывать, что для дыхания используется и кислород, растворенный в воде. Интенсивность дыхания надземной части выше, чем подземной, однако для роста и развития корневой системы и, особенно, корнеплодов необходима хорошая аэрация всего пахотного слоя почвы. Мелкие корнеплоды дышат интенсивные, чем крупные.

Особенно интенсивно дышат молодые листья, чем объясняется, в частности, негативная роль их новообразований  в предуборочный период вегетации  сахарной свеклы. Значительная вспышка  интенсивности дыхания происходит под влиянием высоких дневных температур воздуха, что усугубляет потери продуктивности от паралельной депрессии фотосинтеза. Нормализации дыхания и улучшению его соотношения с фотосинтезом способствует сбалансированное обеспечение сахарной свеклы элементами минерального питания.

Как уже отмечалось, основным источником углекислого газа для  фотосинтеза также является воздух. Интенсивные посевы сахарной свеклы используют не менее 1 т/га углекислого  газа за день. С учетом того, что в  воздухе содержится лишь 0,03% СО2, становится очевидным (еще раз подчеркнем) аргумент в пользу более широкого использования под сахарную свеклу органических удобрений, в том числе и как дополнительного источника углекислого газа (он продуцируется при аэробном их разложении).

3.2. Расчёт уровней программируемой урожайности

Расчёт потенциальной  урожайности (ПУ)

Потенциальная урожайность  – это урожайность, которая может  быть получена в идеальных почвенно-климатических  и зависит только от прихода ФАР  и генотипа.

Исходные данные

Культура – сахарная свёкла

Калорийность биомассы (с) = 16,1 МДж/кг сухого вещества

Вегетационный период –  с 1 мая по 31 августа.

Стандартная влажность  основной продукции (Wст) =82%

Соотношение частей основной и побочной продукции по массе  при стандартной влажности (1: п) = 1 : 0,8

Содержание ФАР в  потоках прямой и рассеянной радиации соответственно 42 и 58%

 Коэффициент использования  ФАР (КФАР) – 3,5%

Таблица 4 Приход солнечной радиации в Волгоградской области по месяцам.

Месяцы	май	июнь	июль	август
Прямая радиация (ПР) (Дж/ см2)	28567	35982	31897	25259
Рассеянная радиация (РР) (Дж/см2)	27688	34998	30659	23034

Расчёт суммы ФАР  за вегетационный период:

Qфар = 0,42∑S +0,58∑D = 0,42 х (28567 + 35982 + 31897 +25259) + 0,58 х (27688 + 34998 + 30659 + 23034) = 120189 Дж/см²