Особенности систем земледелия в различных почвенно-климатических зонах Украины
Ведения земледелия на Полесье
Агроклиматическая характеристика
Украинское Полесье в составе страны является отдельной почвенно-климатическая зона, которая находится в пределах Волынской, Львовской, Ровенской, Житомирской, Тернопольской, Хмельницкой, Киевской, Черниговской и Сумской областей.
Зона занимает 11 млн. 768 тыс. Га, или около 19,5% территории Украины.
Почвенный покров Полесья. Грунтотворний процесс здесь связан с особенностями географического положения, а именно: мягкий и влажный климат, легкие породы и бедность их на основы, близость к поверхности грунтовых вод, распространение в прошлом смешанных и широколиственных лесов с развитым травяным покровом обусловили здесь три основных процесса почвообразования: дерновая, подзолистый и болотный.
Различные проявления этих процессов привели к формированию разнообразного чрезвычайно пестрого и мозаичного почвенного покрова. На повышенных водораздельных территориях сформировались дерново-подзолистые почвы. На относительно пониженном с близким уровнем грунтовых вод - дерново-подзолистые разной степени оглеения, дерновые и луговые. В речных поймах и широких понижениях сформировались болотные, торфяные и луговые почвы.
Доминирующее место в зоне Полесья занимают дерново-подзолистые почвы, которые сформировались под смешанными и сосновыми лесами в условиях промывного типа водного режима на водно-ледниковых, аллювиальных и моренных отложениях.
Основной диагностическим признаком этих почв является выраженная дифференциация профиля на генетические горизонты. Почвы имеют слабую гумусованисть (от 0,3-0,5 до 1,5-2,5% гумуса). Гумус груб с большим количеством слабоминерализованных органических остатков. Почвенно-поглощающий комплекс не насыщен основаниями (20-70%), имеет высокое содержание обменного водорода и очень кислую реакцию почвенного раствора.
В гранулометрическому составе пахотного слоя наибольшую долю имеет фракция физического песка (89,0%), а на физическую глину приходится лишь 9,9%, илистых частиц всего 1,9%.
Такой гранулометрический состав обусловливает неудовлетворительные водно-физические свойства почвы. Объемная масса в пахотном слое дерново-подзолистых почв превышает оптимальные значения на 0,3-0,5 г / см 3. При этом есть и очень низкая щилиннисть этих почв, как и уровня предельной влагоемкости и водоподъемной способности при высокой водопроницаемости. Вследствие таких значений водно-физических свойств эти почвы быстро прогреваются и подсыхают, что позволяет на 10-15 дней раньше начать здесь весенние полевые работы.
Дерново-подзолистые глинисто-песчаные почвы маломощные - гумусовый горизонт их составляет всего 15-18 см, содержание гумуса в нем не превышает 1% и резко уменьшается с глубины 20-22 см, а уже с глубины 20-30 см практически отсутствует. Реакция почвенного раствора в верхней части профиля колеблется от слабо до средне-кислой, гидролитическая кислотность относительно высока. Сумма поглощенных оснований низкая, степень насыщения основаниями составляет лишь 52-53%. Очень слабо обеспечены эти почвы подвижными формами фосфора и калия.
Физические и физико-химические свойства дерново-слабо- и средне-подзолистых глинисто-песчаных почв несколько лучше, из-за чего используют их для выращивания малотребовательных культур в сидеральных севооборотах, а именно: ржи, гречихи, картофеля, люпина. Эти почвы непригодны под сады.
Естественное плодородие дерново-подзолистых супесчаных почв выше, чем песчаных и глинисто-песчаных. Они пригодны для выращивания всех районированных в зоне культур. В гранулометрическому составе преобладают песчаные фракции. В связи с большим содержанием ила супесчаные почвы по сравнению с глинисто-песчаными имеют высшее связность, влагоемкость, лучшую водоподъемную и водоудерживающую способность. Такие почвы могут накапливать в метровом слое до 180 мм влаги. Наличие плотного илювиального горизонта с глубины 50-60 см сдерживает фильтрацию влаги в глубину и создает благоприятные условия увлажнения для развития растений.
Физико-химические и физические свойства дерново-подзолистых супесчаных почв также мало благоприятны для получения высоких урожаев. Эти почвы бедны гумусом, сильно кислые, насыщенные основаниями, обладают повышенной гидролитическую кислотность и малую сумму поглощенных оснований. Обеспеченность растений подвижным азотом, калием (5 мг / 100 г почвы) и фосфором (4-5 мг / 100 г почвы) низкая.
Особенно неблагоприятным для растений является воздушный режим супесчаных почв, что связано с очень высокой плотностью как пахотного, так и подпахотного слоев (1,51-1,53 г / см 3), а также чрезмерно низкой общей щилиннисть, которая, по классификации Н. А. Ка-чинского, для пахотного слоя неудовлетворительная. В этой связи возникает необходимость поиска средств и путей оптимизации физических свойств дерново-подзолистых почв при их сельскохозяйственном использовании.
Середньозмитих почвы по сравнению с незмитимы содержат значительно меньше гумуса, поглощенных оснований и имеют степень насыщения основаниями на уровне илювиального горизонта незмитих отличий. Итак, пахотный слой середньозмитих почв частично включает илювий горизонт, который отмечается меньшей плодородием сравнению с гумусовым горизонтом и, как следствие, эти почвы менее плодородны и нуждаются в улучшении.
Среди самых разнообразных природных богатств весомое место занимают климатические ресурсы. От того, как они используются, в значительной степени зависят результаты хозяйственной деятельности человека. Получать высокие урожаи, как показывает опыт, возможно лишь при использовании сельскохозяйственных культур на должном агротехническом уровне с учетом особенностей погоды и климата.
Комплексное изучение закономерностей формирования урожая растений в системе почва-растение-атмосфера, его прогнозирование и программирование возможны на основе количественной оценки климатических факторов.
Солнечная радиация среди климатических показателей - важнейший экологический фактор. Она является источником энергии почти всех природных процессов и явлений, происходящих на земной поверхности, в атмосфере, гидросфере и верхних слоях литосферы.
Благодаря солнечной радиации во всем мире, по подсчетам А. А. Никифорович, образуется более 100 млрд. Т органического вещества и одновременно атмосфера обогащается кислородом и освобождается от избыточного количества углекислого газа.
Солнечной радиации принадлежит исключительно важное значение в природе и жизнедеятельности растений. При ее участии происходит процесс фотосинтеза, транспирации, перемещения веществ в растениях, качественные биохимические преобразования. Энергия солнечных лучей расходуется на осуществление морфологических процессов: прорастание семян, закладки и развитие узла кущения в злаковых растений, рост проростков, формирование междоузлий, развитие цветков, соцветий, вызревания плодов и т. Солнечная радиация в полной мере используется на нагрев почвы, растений, испарение и другие процессы.
В сельскохозяйственном производстве важными характеристиками радиационного режима является продолжительность солнечного сияния и суммарная радиация. Они имеют значение в период роста и развития растений, влияющие и определяющие величину урожайности и качества растительной продукции.
В технологии выращивания продукции растениеводства всего экологическое значение имеет продолжительность дня и ночи в течение года, которая меняется в соответствии с изменением географической широты. Продолжительность дня называют фотопериодом, а реакцию развития растений на нее - фотопериодизмом. Фотопериодизм существенно влияет на физиологические, биохимические процессы, развитие, морфологию, анатомическое строение растений. По реакции на свет растения условно разделяют на четыре группы: 1) требующие длительного дневного освещения (растения длинного дня, фотопериодизм которых продолжается более 12 часов); 2) требующие непродолжительного дневного освещения (растения длинного дня, фотопериодизм которых длится менее 12 часов); 3) которые требуют среднего дневного освещения (10-12 час.) 4) нейтральные (цветут независимо от продолжительности фотопериодизма).
К первой группе растений относят пшеницу, рожь, овес, ячмень, лен, горох, чечевицу, мак, горчицу, вику, клевер, тимофеевка, свеклу, морковь; ко второй - просо, кукурузу, сорго, конопли, хлопок, сою, фасоль. Остальные растений относят к последним двум группам.
Растения первой группы по мере перемещения на север ускоряют свое развитие, а при продвижении на юг их развитие замедляется.
Растения короткого дня развиваются быстрее, если короче день и длиннее ночь. Перемещение указанных растений на север вызывает увеличение периода их развития. Благодаря этому растения короткого дня в более северных районах будут цвести с опозданием, а то и вовсе не цветут, наращивая значительную массу.
В жизни сельскохозяйственных культур важную роль играет суммарная радиация. Она нужна растениям в первую очередь для прохождения фотосинтеза. В годовом ходе месячные суммы суммарной радиации изменяются в соответствии с годового хода высоты солнца и продолжительности дня с минимумом в декабре и максимумом в июне-июле. Суммарная радиация в зоне Полесья достигает 90-95 ккал / см 2. Месячные суммы радиации в течение теплых частей года превышают 10 ккал / см 2, иногда 16-17 ккал / см 2; зимой они составляют не более 3 ккал / см 2, снижаются в отдельные годы до 1,2-1,3 ккал / см 2.
Часть потока солнечной радиации, которая используется растениями в процессе фотосинтеза, называется фотосинтетической активной радиацией (ФАР). Физиологически активная радиация, кроме процесса фотосинтеза, обеспечивает дыхание, рост, развитие, накопление органического вещества, которые являются основой жизнедеятельности растений.
Большую часть ФАР зеленая поверхность зоны получает в весенне-летний период. Такое количество солнечной радиации обеспечивает выращивание многих основных сельскохозяйственных культур.
В сельском хозяйстве используют ряд научно обоснованных агротехнических мер по регулированию увеличение или уменьшение солнечной радиации, получаемой отдельной растением. Среди них: прореживания посевов, уменьшение или увеличение норм высева, способ посева, посадки кулис с высокостебельных растений, совместимые посевы, дополнительное искусственное освещение, изменение направления сева относительно сторон горизонта и т.
Посев сельскохозяйственных культур - это сложная оптическая система, которая перераспределяет поток солнечной энергии. Основным фактором, от которого зависит поглощения и пропускания ФАР, является отношение площади листовой поверхности к площади поля. Установлено, что больше ФАР поглощается тогда, когда площадь листовой поверхности превышает площадь поля в 4 раза и более, то есть когда она составляет не менее 40 тыс / м 2 на 1 га. Поглощение ФАР зависит от густоты стояния растений в ценозе. Для каждой культуры она разная. Оптимальная густота стояния для озимой пшеницы - 3,0-3,5 млн. Шт. / Га, яровых зерновых - 3,5-4,0, кукурузы на зерно - 50-60 тыс. Шт. / Га, сахарной свеклы - 80 100, картофеля - не менее 50-60 тыс. шт. / га.
В использовании солнечной радиации важное значение имеет направление сева. При направлении сева с севера на юг урожайность озимой пшеницы наибольшая. Это также относится к большинству полевых культур.
Направление сева влияет на качество и количество урожая льна и конопли. Лен, посеянный в направлении с востока на запад, выше и отмечается большим выходом качественного волокна.
В увеличении поглощения солнечной радиации важное значение имеет способ сева. Для равномерного использования света применяют современные способы сева, а именно - пунктирные, точные, полосные, перекрестные.
Зерновые культуры нельзя высевать очень густо, чтобы растения не затеняли друг друга и вследствие этого не вилягалы. Лен наоборот, высевают гуще, чтобы стебли были тоньше и с лучшим качеством волокон.
При выращивании пропашных культур важное значение имеет своевременное прореживание культур. Если с ним опаздывают, то растения от недостатка света "стекают". Для улучшения светового режима необходимо своевременно уничтожать сорняки, поскольку они отнимают у растений, кроме питательных веществ и воды, много света.
В кормопроизводстве для эффективного использования солнечной радиации высевают травосмеси, в результате чего создаются ризноярусни травостой, способны полнее поглощать энергию солнца.
Повышению уровня использования солнечной энергии способствуют и другие агротехнические мероприятия, направленные на лучшее обеспечение растений влагой, питательными веществами и другими факторами с целью ускорения роста растений и образования оптимальной листовой поверхности.
Температурные условия. Тепло - необходимое условие жизнедеятельности растений. При его участии осуществляются метаболизм, морфогенез, рост и развитие последних. Поглощение воды и минеральных солей происходит при определенных температурных условий среды.
Ферментативная активность, фотосинтез, дыхание, прорастание семян, рост и развитие растений происходят только при определенном температурном режиму.
Для выращивания сельскохозяйственных растений важное значение имеет не абсолютное количество тепла и его распределение в пространстве, а тепловой режим.
В зоне Полесья зима характеризуется частыми оттепелями с повышением температуры в отдельные годы до 10-13С тепла. Устойчивое промерзание почвы в восточных и северо-восточных районах Полесья продолжается в отдельные годы до 145 дней, в западных - около 110, в юго-западных - до 120 дней.
Больше промерзает грунт под озимыми в крайних восточных районах в первой декаде, в центральных - во второй декаде ноября, а в западных - в начале декабря. В направлении с юго-запада на восток и северо-восток почвы промерзают на большую глубину.
Зимний характер распределения температуры воздуха сохраняется еще и в марте. Однако с этого месяца начинается ее быстрый рост и она становится на 3-5 ° С выше, чем в феврале. В апреле средняя температура воздуха на 5-9С выше мартовской и повсюду положительная. Средняя месячная температура воздуха в апреле составляет 6-7 ° С.
В мае преобладает погода летнего типа. Средняя температура воздуха на 5-7 ° С выше, чем в апреле. С мая по июнь средняя температура повышается на 3-4 ° С. Летом рост температуры от месяца к месяцу происходит медленнее.
Температурный режим летнего периода почти одинаков на всей территории Полесья. Теплым месяцем является июль. Средняя температура июля колеблется в пределах 18-19 ° С, максимальная - 33-40 ° С. В 90% лет на всей территории в июле возможна максимальная температура около 30 ° С.
В период с сентября по декабрь температура ежемесячно уменьшается на 4-6 ° С.
Вегетационный период большинства сельскохозяйственных культур ограничивается переходами весной и осенью средней суточной температуры воздуха через плюс УС. В зоне Полесья период с температурой выше УС продолжается 195-238, а период со средними плюсовыми температурами - 240-288 дней.
Средняя продолжительность безморозного периода составляет 156-170 дней.
Период вегетации теплолюбивых культур ограничивается переходами средней суточной температуры воздуха через плюс 10 ° С, а период наибольшей активности вегетации - переходами температуры через плюс 15 ° С. На территории Полесья количество дней с температурой выше 10 ° С достигает 157-186, а с температурой выше плюс 15 ° С - 90-130 дней.
Для общей характеристики теплозабезпеченисть сельскохозяйственных культур распространенным показателем является сумма активных температур (температура выше 10 ° С). Этот показатель позволяет определить северную границу возможного выращивания той или иной культуры.
Средние многолетние суммы активных температур на территории зоны составляют 2310-306УС.
В украинском Полесье в весенний и осенний периоды наблюдаются заморозки. На поверхности почвы весной они заканчиваются позже, а осенью начинаются раньше на 10-20 дней.
Режим осадков. На Полесье среднее количество осадков в течение года колеблется в пределах 550-650 мм. В холодные и теплые месяцы выпадает разная их количество.
В холодный период года (декабрь-март) выпадает лишь 20-25% годовой суммы осадков составляет около 150-170 мм.
В теплый период года (апрель-ноябрь) на Полесье выпадает 400-500 мм осадков. Максимум их почти на всей территории приходится на июнь. За вегетационный период (апрель-октябрь) количество дней с такими осадками составляет: в первую половину вегетационного периода (апрель-июль) 30-35, во вторую (август-октябрь) 20-25 дней. Количество дней с осадками более или 5 мм в сутки составляет соответственно 13-15 и 8-10.
Наибольшая суточная сумма осадков в Полесье колеблется от 60 до 120 мм. Для сельского хозяйства особенно вредные ливни. На территории Полесья такие ливни наблюдаются очень редко - 1-5 раз в 100 лет. Значительный ущерб сельскому хозяйству наносит град, который часто сопровождается сильными ливнями и грозами. Чаще всего град выпадает в мае-июне и продолжается от нескольких минут до четверти часа. Засушливые явления, очень вредные для сельского хозяйства, на Полесье наблюдается редко. Обычно они обусловлены дождей, который длится в течение 10 дней и более. В этой зоне наблюдается в среднем 2-3 бездождевых периоды в течение апреля-октября.
Сельскохозяйственные растения для нормального течения биологических процессов в период своего развития требуют определенного количества доступной влаги. Иногда количество влаги в почве бывает больше и нарушает воздушный режим последнего, в результате чего растения находятся в подавленном состоянии. Когда же запасы влаги недостаточны и грунтовые поры чрезмерно заполнены воздухом, растения угнетаются чрезмерным высушенных нием и за резкой нехватки воды погибают. Таким образом, обеспеченность сельскохозяйственных культур водой определяется соотношением фактического количества ее в почве до количества, которое необходимо для нормального развития растений.
Доказано, что для нормального развития зерновых культур, запасы влаги в посевном слое почвы в начальный период роста должны составлять не менее 10 мм. В период интенсивного образования и развития основной корневой системы в пахотном слое должно быть не менее 20-40 мм продуктивной влаги. В период наибольшего прироста вегетативной массы и формирование колоса и цветков (выход в трубку - колошения) запасы влаги в метровом слое нужно чтобы составляли не менее 65% наименьшей полевой влагоемкости.
В период развития зерна (от цветения до восковой спелости) для удовлетворительного состояния растений запасы продуктивной влаги в метровом слое должны быть не ниже 50-60 мм. Запасы влаги 125-175 мм в этот период обеспечивают максимальные урожаи. Вместе с тем такие запасы ее в этот период могут негативно влиять на урожай в результате полеганию хлебов и интенсивного развития болезней и вредителей.
Для комплексной оценки условий увлажнения пользуются гидротермическим коэффициентом (ГТК). В украинском Полесье значение ГТК неодинаково.
Доказано, что лучшие условия для получения высоких урожаев зерновых и других культур создают тогда, когда ГТК равен 1,1-1,4. За теплый период в Полесье ГТК составляет 1,4-1,9. Влагообеспеченность достаточная для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
