Спецвозможности
Аналитика

Влияние ветров на посевы сельхозкультур

05.05.2020
1675
Влияние ветров на посевы сельхозкультур фото, иллюстрация
Аграрии в подавляющем большинстве имеют за плечами высшее профессиональное образование и поэтому хорошо помнят о пяти обязательных для жизни растений факторов: свет, тепло, воздух, вода и минеральные вещества. Так при чем здесь ветер, о котором автор предлагает вести разговор?

 

 

 

 

Ветер имеет к проблемам выращивания посевов сельскохозяйственных культур непосредственное отношение. Рассмотрим все по порядку. Начнем анализ с простого вопроса: нужен ли в практической деятельности агрономов и вообще аграриев ветер над их пахотными землями? Современные знания доказывают - нужен. Воздух, как известно, является обязательным и незаменимым фактором для жизни растений, в том числе и сельскохозяйственных. Воздух атмосферы планеты содержит важные для растений составляющие: кислород (О2) - около 20,95%, который нужен для нормального протекания процессов дыхания и энергетического обмена, углекислый газ (СО2) - для обеспечения второй (темновой) стадии фотосинтеза. Немаловажен и инертный молекулярный (N) азот, которого содержится в воздухе 78,8%. Этот газ отличается высоким уровнем химической инертности и непосредственно для использования растительным организмом он недоступен. Однако атмосферный азот способны успешно использовать как свободно живущие почвенные бактерии (Asotobacter), так и ассоциированные симбиотические (клубеньковые) бактерии, формирующие соединения азота, которые становятся доступными для усвоения зелеными растениями.

В зависимости от биологической активности пахотного слоя, уровня его увлажнения, аэрации, продолжительности теплого периода и специфики посевов сельскохозяйственных культур, объемы биологически зафиксированных соединений азота могут составлять от 15 до 180 кг/га в теплый период года. Кроме этого, из воздуха в течение года с осадками в пахотный слой почвы поступает от 6 до 26 кг соединений азота, сформированных из промышленных загрязнений приземного слоя и как продукты трансформации окислов азота (NO, NO2, NO3), которые формируются в результате грозовых разрядов в атмосфере. Соответственно, азот атмосферы, с которой непременно взаимодействуют все растения в процессе своей вегетации, на самом деле далеко не инертен.
 
Если наличие молекулярного азота в приземном слое воздуха относительно стабильно и составляет 78,8%, доля свободного кислорода (О2) - 20,95%, то доля углекислого газа (СО2) способна существенно колебаться. Например, если в атмосфере планеты доля углекислого газа в воздухе составляет 0,037%, то в летний солнечный день в глубине посевов культурных растений (кукурузы, рапса и других) содержание СО2 может снижаться до 0,002%. Если интенсивность процессов фотосинтеза, при наличии в оптимуме всех других факторов, способна существенно повышаться при концентрации СО2 0,3% (в специальных фитокамерах), то становится очевидным, что низкая концентрация углекислого газа в приземном слое воздуха является одним из факторов, который реально ограничивает возможности синтеза органических веществ в хлоропластах.
 
Почему же концентрация СО2 в приземном слое атмосферы ощутимо снижается? Прежде всего - это результат активного его усвоения в ярусе посевов растениями через устьица листьев и химического связывания в процессе фотосинтеза. При таких условиях аграрии непосредственно заинтересованы в наличии процессов конвекции (перемешивания) воздуха в приземном слое атмосферы. Такой эффект обеспечивает ветер. Соответственно, наличие горизонтального движения потока воздуха (ветра) для земледельцев является фактором положительным.
 
Однако это лишь один из показателей воздействия ветра на посевы. Есть и другие. Для того, чтобы оценить значение остальных факторов воздействия ветра, воспользуемся другой сферой познания - физикой. В свое время в курсе физики все мы подробно изучали законы движения потока газа (ламинарный поток) и особенности изменения давлений (статическое, динамическое), а также основы аэродинамики. Чем выше динамическое давление потока газа или жидкости, тем меньше показатели статического - и наоборот. Ветер - это тоже ламинарный поток воздуха (смеси газов), который движется над поверхностью почвы. Поэтому над пахотными землями имеем почти классическую схему из курса физики. Чем выше скорость движения воздуха над поверхностью почвы, тем интенсивнее поток воздуха вытягивает воду из капилляров пахотного слоя и выносит ее из поля.

Критический читатель может возразить: почему автор говорит то о газовом составе воздуха, то о законах физики, если предполагалось рассматривать роль ветра в процессе вегетации посевов. Научные исследования доказывают, что ветер над пахотными землями - это очень серьезный фактор, имеющий влияние на растениеводство.
 
Прежде всего ветер - это мощный фактор влияния на формирование и сохранение запасов на пахотных землях другого незаменимого фактора - воды в почве. Для аграриев всех почвенно-климатических зон страны количество осадков и регулярность выпадения дождей является очень важным показателем благоприятности течения вегетационного периода для успешного выращивания посевов сельскохозяйственных культур. Остановимся подробнее лишь на части объемов влаги осадков, которая не попадает в поверхностный сток, не инфильтрируется в глубокие слои и остается в пахотном слое почвы и на глубине проникновения корневых систем растений. Такая капиллярная влага частично находится в свободном состоянии, частично - в форме различных коллоидов с гуминовыми соединениями, имеющимися в пахотном слое почвы. Такие формы влаги доступны для растений - в отличие от воды пленчатой ​​и других форм связанной воды.

На величину показателей способности пахотного почвенного слоя удерживать воду проявляет влияние материнская порода: она самая маленькая у песчаных почв, наибольшая - у глинистых. Гуминовые кислоты (гумус) в форме коллоидов способны удерживать в пять - семь раз больше воды по сравнению с показателями материнской почвообразующей породы. Вот еще одна важная функция гумуса в почве, особенно в зонах Степи и Лесостепи, где вода постоянно является дефицитным фактором в функционировании аграрного сектора экономики. То есть, чем больше гумуса будут иметь аграрии в пахотном слое своих пахотных земель, тем весомее запасы влаги будут на полях.

Территория нашей страны в подавляющем большинстве регионов равнинная. Особенно эти качества рельефа характерны для южной части Степи. То есть, в первую очередь там, где наблюдается острый дефицит воды на пахотных землях. Вместе с тем именно в таких регионах почти не бывает безветренной погоды.

Попробуем оценить роль ветра в теплый период года на пахотных землях в зоне Степи на конкретном примере. Аграриям нет необходимости подробно объяснять, что означает летний обложной дождь с объемом осадков на уровне 30 мм. Интенсивность обложного дождя традиционно низкая, поэтому, соответственно, влага успешно проникает в пахотный слой почвы. Ситуация для вегетации посевов сельскохозяйственных культур в таких условиях оптимальна.

Однако не менее актуальным остается практический вопрос: какова продолжительность положительного влияния такого дождя на растения сельскохозяйственных культур? Ответ на этот вопрос будет зависеть от нескольких факторов: показателей температуры, силы ветра, уровня относительной влажности воздуха и специфики физиологии растений сельскохозяйственных культур. Главными среди них являются сила ветра и уровень относительной влажности воздуха. Научные исследования аргументированно доказывают, что при температуре 20-24°С и уровне относительной влажности в пределах 45-60% и скорости ветра 5-6 м/с и выше с поверхности поля за сутки испаряется от 4 до 9 мм воды.

На этом проблемы дефицита воды для вегетации посевов не заканчиваются. Сильный ветер - это результат значительных перепадов температур и атмосферного давления, он вызывает большие расходы воды самими растениями. Транспирация воды у растений возрастает в условиях ветреной погоды в 1,5-6 раз по сравнению с тихой безветренной погодой и при одинаковой температуре и относительной влажности воздуха. Поэтому сильный ветер на полях - это всегда напряженный водный баланс у растений, потребность усиленного усвоения ими воды из почвы, нерациональный расход жизненной энергии, которая была предварительно усвоена растениями в процессе фотосинтеза. Вот такие научные факты..

Что реально можно противопоставить таким нежелательным процессам? Самое простое решение - изолировать сельскохозяйственные растения от внешней среды, в том числе и от ветра, и создать им оптимальные условия вегетации. Хорошим примером успешного решения является широкая современная практика создания теплиц в такой передовой аграрной стране, как Израиль. Как известно, эта страна находится на географической широте настоящих субтропиков, и значительного дефицита тепла для вегетации растений (даже бананов в открытом грунте) в зимний период там нет. Однако рядом с сельскохозяйственными площадями размещены пустыни Негев и Иудейская, из которых постоянно дуют очень сухие и мощные ветры, которые интенсивно забирают влагу как из почвы, так и с самих растений.
 
Разместить посевы полевых культур с учетом их значительных площадей в нашей стране в условиях теплицы невозможно, а соответственно, следует применять приемы оптимизации факторов погоды и климата в регионах.
 
Как реально в условиях широких равнин снизить скорость ветра, дующего у поверхности пахотных земель с большой скоростью? Вопрос оказывается далеко не риторический и очень актуальный.

Действие сильных ветров - это не только нерациональные потери влаги из почвы и усиленная транспирация воды и снижение уровня биологической продуктивности сельскохозяйственных растений. Не менее важна и экологическая проблема ветровой эрозии на пахотных землях - дефляция пахотного слоя почвы.
 
Интенсивность процессов ветровой эрозии зависит от многих факторов: силы ветра, наличия или отсутствия развитой растительности на поверхности почвы, уровня увлажненности верхней части пахотного слоя, специфики рельефа в регионах. Особенно интенсивно происходят как процессы испарения воды, так и процессы выдувания частиц почвы на склонах, экспозиционно размещенных против направления движения ветра. Например, процессы испарения растут в 1,5-3 раза, если поток воздуха движется не параллельно поверхности водоема или почвы, а под определенным углом и упирается в такую ​​поверхность.
 
Желательным вариантом для аграриев является снижение скорости ветра для посевов сельскохозяйственных культур (оптимальная скорость - 0,5-1,5 м/с) и обеспечение уровня относительной влажности воздуха до оптимальных параметров для вегетации посевов сельскохозяйственных растений (65-90%). Актуальным является вопрос: как этого достичь на практике и возможно ли это вообще?

Как результаты научных исследований, так и практика их внедрения в производство однозначно доказывают - возможно. Отечественные ученые еще с XIX в. активно работали над решением этой проблемы. Стоит напомнить известные ветрозащитные лесополосы, которые были посажены по инициативе В.В. Докучаева. Благодаря реализации известной государственной программы «преобразования природы», которая была выполнена в конце 40-х - начале 50-х годов, не только было покрыто большинство регионов страны лесополосами, но и практически прекращено возникновение «черных пылевых бурь». Активные процессы ветровой эрозии на пахотных землях юга страны тогда были остановлены.
 
Сегодня все это в прошлом. Ветрозащитные лесополосы фактически остались без хозяина и сейчас массово вырублены, активные процессы ветровой эрозии и «черные бури» снова регулярно возникают в зоне Степи. Актуальность проблемы влияния сильных ветров и дефицита воды для посевов с каждым годом набирает остроты и требует конструктивного решения.
 
Научные наработки центров Национальной академии аграрных наук Украины сегодня позволяют с успехом комплексно решать такие проблемы. Для их положительного решения необходимо только инициатива самих аграриев.
 
Обострение экологической ситуации и реальное снижение уровня эффективности ведения аграрного производства непременно рано или поздно заставят заниматься вопросами снижения скорости движения воздуха над пахотными землями и реализации мероприятий по уменьшению непроизводительных потерь дефицитной влаги с пахотного слоя. Поэтому целесообразно такую ​​работу начинать своевременно, пока деструктивные процессы в окружающей среде еще не получили значительной мощности и их еще можно останавливать без значительных материальных и трудовых затрат. Если отечественные научные наработки и опыт применения их в нашей стране украинских аграриев не убеждают, можно воспользоваться результатами зарубежной практики по противодействию негативному влиянию ветров на пахотных землях. Например, успешным опытом противодействия ветрам в США на Великих американских равнинах.
 
Приведенные факты дают основания для такого обобщения:
 
сильный ветер - мощный отрицательный естественный фактор влияния как на пахотные земли, так и на посевы сельскохозяйственных растений, который приводит к значительным непроизводительным потерям воды - такого дефицитного фактора в Степи и Лесостепи;
 
для успешной вегетации посевов сельскохозяйственных культур оптимальная скорость ветра на полях - не выше 0,5-1,5 м/с;
 
для успешного противодействия процессам ветровой эрозии пахотного слоя почвы в структуре посевов на сельскохозяйственных землях доля широкорядных культур не должна превышать 30%, не менее двух третей площадей пахотных земель должны быть заняты посевами и насаждениями, имеющих развитые растения в течение всего теплого периода года;
 
снижение скорости приземного слоя воздуха до приемлемых для аграриев параметров эффективно обеспечат: развитая система полезащитных лесных насаждений, полосное размещение посевов, агроприемы контурного и противоэрозионного земледелия;
 
конструктивное решение проблемы сильных ветров в Степи и Лесостепи позволит существенно улучшить режим водного обеспечения сельскохозяйственных растений в процессе их вегетации и повысить уровень урожайности посевов, что будет способствовать лучшей устойчивости растений и меньшей зависимости аграрного производства от капризов погоды.

 

А. Иващенко, академик НААН

Журнал «Пропозиція», №2, 2019 р.

Ключевые слова: ветровая эрозия почв

Интервью
Осенью 2018-го гипермаркет «Ашан Украина» запускает проект «Фермерские товары» - на полках магазинов будут продаваться продукты, поставленные напрямую украинскими фермерами. О том, как будут выбирать
Юрий Крутько
25 апреля руководителю районной организации ОО «Аграрная самооборона Украины» в Кропивницком районе Виталию Береговому средь белого дня в областном центре сожгли автомобиль. Случилось это после того, как «Аграрная самооборона Украины»... Подробнее

1
0