Роль водного режима в жизнедеятельности растений

Общеизвестно, что нормальное развитие растений возможно только при условиях, создаваемых благоприятным сочетанием основных фак­торов их жизни - освещенностью, температурой окружающей среды, содержанием в ней влаги и элементов минерального питания. Основ­ным показателем оптимальности условий является обеспечение необ­ходимого энерго- и массообмена между растениями и средой их оби­тания.

В практике сельскохозяйственного производства создание требуе­мых для развития растений условий осуществляется либо естествен­ным образом (природой), либо путем искусственного регулирования водного, теплового, светового и пищевого режимов в почве и призем­ном слое воздуха. Эти режимы связаны между собой и взаимовлияют друг на друга, в том числе и посредством растений.

Так, содержание воды в почве существенным образом влияет на содержание воды в растении, на температуру почвы и надземных рас­тительных органов, на интенсивность поступления элементов мине­рального питания в растение. Таким образом, от водного фактора напрямую зависит интенсивность транспирации, фотосинтеза, дыха­ния и всего продукционного процесса.

Водный и тепловой режимы почвы во многом обусловливают ин­тенсивность микробиологических процессов, ответственных за разло­жение органического вещества, а следовательно, и формирование пи­щевого режима. От этих факторов зависит также развитие болезней растений. В свою очередь, содержание питательных веществ в почве влияет на интенсивность нарастания листовой поверхности, на транс- пирацию, а через нее - на водный и температурный режимы расти­тельного покрова и почвы.
Очевидно, что установление оптимального режима осушения должно базироваться на системном подходе (всестороннем учете всех факторов, определяющих эффективность сельхозпроизводства на ме­лиорируемых землях). Это требует знания как закономерностей водно­го, минерального, теплового и газового (углеродного) обмена в систе­ме почва - растение, так и влияния этого обмена на продукционные процессы в растительном сообществе и на свойства самой среды оби­тания. Ниже приводятся краткие сведения о качественных характери­стиках этих процессов.

Водный режим почв характеризуется почвенной влажностью, глу­биной расположения уровней грунтовых вод и интенсивностью обмена влагой между приземным слоем воздуха, корнеобитаемым слоем и нижележащими слоями почвы. Избыток воды в корнеобитаемом слое снижает поступление кислорода, вследствие чего в почве протекают анаэробные процессы. При недостатке кислорода в почве замедляется процесс минерализации органических веществ, так как избыток воды угнетает жизнедеятельность аэробных микроорганизмов, разлагающих органику. При этом снижается интенсивность обменных процессов между почвой и растениями, ухудшается их питательный режим. Пе­реувлажнение снижает также несущую способность почвы, что пре­пятствует ее механической обработке, увеличивая энергозатраты.

Влажные почвы более теплоемки, имеют большую теплопроводи- мость, чем сухие. Они медленнее оттаивают и хуже прогреваются вес­ной, что сокращает продолжительность вегетационного периода. При набухании связных почв снижается их водопроницаемость. Кор­невая система растений при высоком уровне стояния грунтовых вод не может развиваться вглубь и концентрируется в верхнем слое.

При удалении воды из почвы ее место занимает воздух. Поступле­ние кислорода воздуха интенсифицирует микробиологический про­цесс, создавая для него аэробные условия. Это усиливает окисление (разложение) органического вещества, повышает обеспеченность рас­тений минеральным азотом. Удаление избыточной влаги стимулирует проникновение растений в нижние слои почвы, что приводит к форми­рованию более мощной корневой системы. Как правило, снижение содержания влаги в почве сопровождается повышением ее температу­ры, а это влияет на продолжительность теплого периода, увеличивая обеспеченность растений тепловыми ресурсами. И, наконец, повыша­ется несущая способность почв. Она становится пригодной для веде­ния сельскохозяйственных работ на протяжении всего вегетационного периода.

На тяжелых почвах переувлажняется в первую очередь пахотный слой. Например, во время снеготаяния почва обычно насыщается пол­ностью, вплоть до появления грунтовых вод в корнеобитаемом слое. Такое явление может иметь место также во время выпадения значи­тельных осадков летом.

В связи с тем, что вертикальный влагообмен на тяжелых почвах не­значителен, основой регулирования водного режима на них является организация (ускорение) поверхностного стока, а также перевод его в дренажный. Необходимая влажность здесь может достигаться после удаления избытка влаги из пахотного слоя за счет физического испа­рения и транспирации растениями. Процесс понижения влажности в корнеобитаемом слое на практике интенсифицируется такими прие­мами, как глубокое рыхление, кротование и другими мерами, способ­ствующими перераспределению влаги по почвенному профилю.

Несколько иная картина наблюдается на почвах при постоянном подпоре грунтовыми водами. Здесь влажность почвы существенно зависит от положения грунтовых вод. Поэтому в таких случаях, изме­няя положение уровня грунтовых вод, можно осушить корнеобитае- мый слой почвы до допустимой влажности.

Положение уровня грунтовых вод не остается постоянным во вре­мени. Под воздействием атмосферных осадков возможно затопление поверхности почвы или подтопление корневой системы за счет подъ­ема уровня грунтовых вод. При затоплении корневой системы нару­шаются обменные процессы в растении, вследствие чего угнетается ростовый процесс и снижается продуктивность культуры. Например, затопление весенними паводковыми водами посевов озимой пшеницы в течение трех суток снижает урожай на 20-40 %, а при затоплении на 3-6 суток урожайность падает на 60-90 %. Если растения находятся в воде семь суток и более, их урожайность снижается на 80 % и выше. Поэтому продолжительность затопления допускается такой, чтобы она не повлияла существенно на развитие сельскохозяйственных культур.

Подобная картина наблюдается и при частичном подтоплении кор­невой системы растений. Подтопление корневой системы капусты в период формирования качана на двое суток снижает урожай на 19 %, в течение пяти суток - на 66 % и за семь суток - на 74 %. При подтопле­нии в течение двух суток до половины корневой системы капусты в стадии завязывания качана урожай уменьшается на 7 %, за пять су­ток - на 25 % и за семь суток - на 40 %, а при подтоплении до корне­вой шейки - соответственно на 9, 38 и 90 %.

Мелиорированные земли, которые затапливаются весенними поло­водьями 10%-ной обеспеченности, не рекомендуется использовать под посевы озимых зерновых культур.