Основные требования к факторам агроклиматического
потенциала и особенности их использования растениями
интенсивных посевов сахарной 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.