Особенности температурного режима и его влияние на почвенную микрофлору и развитие растений
Что такое период развития растений
Температурный режим теплого периода является одним из главных погодно-климатических факторов. Под его влиянием формируются различные типы фитоценозов, уровень продуктивности сельскохозяйственных культур. Речь идет о среднесуточной температуре воздуха и ее влиянии на рост и развитие растений, и, опосредованно, на микробиологические процессы в почве.При описании климата зон в климатологии принято приводить в качестве характеристики такой показатель, как «возможная длительность вегетационного периода». Однако с агрономической точки зрения, этот показатель не дает возможности принимать решения.
В различной литературе и открытых источниках очень много информации о минимальных температурах, необходимых для прорастания семян (это, как правило, 1-2°С для холодостойких культур, 8-10°С для теплолюбивых культур). Появление всходов холодостойких культур возможно при температуре не менее 2-4°С, теплолюбивых — 10-12°С.
Для принятия агротехнических решений необходимо взглянуть на температурный режим с другой стороны, а именно оценить в разрезе зон общую длительность и календарные периоды, когда возможно активное развитие сельскохозяйственных растений и когда возможна биологическая активность почвы.
Для протекания активного фотосинтеза, а главное, для развития (т.е. дифференциации органов растений и их дальнейшего роста) необходимый минимум температуры +17°С. Несмотря на то, что нижний предел для фотосинтеза +10°С, но только при температуре выше +17°С будет происходить дифференциация, т.е. образование новых органов растений и их дальнейший рост. Период с температурой выше +17°С назовем «периодом развития растения».
При агротехнологической оценке для принятия решений нужна информация о периоде развития растений, т.е. о периоде, когда среднесуточная температура выше +17°С и растения могут развиваться и расти.
Понимая в какой зоне находится хозяйство, т.е. где ведется земледелие, анализируя длительность, календарное начало и конец периода развития растений, можно перейти к пониманию и экспертному планированию возможных сценариев развития растений. На основании этого принимать такие решения, как выбор культур и сортов, определение целесообразных сроков сева и т.д.
Для принятия решения о сроках сева необходимо понимание сколько времени (длительность периода) от посева до начала возможного непосредственно развития, т.е. времени, когда у растений начнется дифференциация и дальнейший рост вновь образованных органов. У зерновых — это с начала формирования стебля-узла кущения (4-6 листьев) до образования настоящих листьев у крестоцветных. Заканчивается период развития в фазу полного налива, т.е. в фазу тестообразного состояния. Дозревать семена (зерно) могут и при среднесуточной температуре +10°С.
От посева до полных всходов (второй лист) при нормальной влажности и средней теплообеспеченности требуется 12-14 дней и 7-10 дней до начала образования 4-6 листа зерновых или образования настоящих листьев у крестоцветных. Таким образом, от посева до начала развития и дальнейшего роста растений проходит 19-24 дней. Методом обратного отчета можно понять раньше какого срока нет смысла сеять. Если посеять раньше, даже если почва достигла физической спелости и температура посевного слоя достаточная для прорастания семян, все равно если посевы достигнут фазы, на которой должно идти развитие — дифференциация — а среднесуточная температура будет ниже +17°С, то растения встанут на паузу (как в холодильнике). Более того, появляются риски зарастания поля сорняками, т.к. культурные растения в таком состоянии не создают конкуренции.
Если же растение не закончило налив до перехода среднесуточной температуры +17°С, т.е. до окончания периода развития, то зерновки будут просто досыхать под воздействием разности температур и процесс этот будет очень длительный. При этом получить качественное зерно (по белку или масличности) весьма маловероятно, семенного материала с таких посевов получить невозможно.
Микробиологическая активность почв — сложный, зависящий от многих условий процесс. Рассмотрим только один аспект этой темы, а именно влияние температуры воздуха на нитрификацию. Принято считать, что при температуре ниже +5°С основная почвенная микрофлора уходит в анабиоз полностью, т.е. микробиологическая деятельность прекращается. Нижний предел активности нитрифицирующих бактерий начинается, когда среднесуточная температура превышает +10°С. Это не значит, что весной, как только температура перейдет через 10°С, появится доступный для растений азот. Это означает, что начнут развиваться виды микроорганизмов, которые за зиму погибли. Для того, чтобы появился доступный для растений азот, при всех других благоприятных условиях (влага, воздух, наличие необходимого питания), потребуется 14-16 дней.
Период развития растений по зонам
Рассмотрим, что из себя представляет период развития растений, когда он начинается весной и когда заканчивается осенью в зависимости от зоны, и, что это означает с агротехнологической точки зрения.
В северной лесостепи (рис.1) возможное начало развития (переход через среднесуточную температуру +17°С) отмечается ближе к середине второй декады июня. Учитывая, что на период посев-начало развития растений требуется 19-24 дней, сеять здесь раньше конца второй декады мая нет смысла, так как более ранние посевы после всходов просто уйдут в паузу до наступления среднесуточных температур выше +17°С и только потом возможен дальнейший рост.
В южной лесостепи (рис.2) благоприятные условия для развития сложатся на 7-10 дней раньше, чем в северной лесостепи, т.е. посев во второй декаде мая вполне возможен.
В колочной и типичной степи (рис. 3,4) этот период наступит еще на 5-7 дней раньше, чем южной лесостепи — в конце первой декады мая и, если нет других факторов, а это может быть время летнего максимума, определяющего срок сева зерновых, культуры раннего срока сева (рапс, лен) могут быть посеяны.
В сухой степи (рис.5) этот период наступает еще раньше, в третьей декаде мая, т.е. посев в начале мая не зерновых, а таких культур, как горчица, подсолнечник, нут, лен вполне возможен.
Окончание периода развития в северной лесостепи приходится на середину августа, т.е. все что не налилось (не готово созревать) к этому времени уже не нальется, а будет просто усыхать под воздействием температур. Общая длительность периода 56 дней. Этого очень мало и по количеству дней (продолжительности), и по сумме тепла, которое поступит. Поэтому ряд культур здесь просто невозможно выращивать, многие другие культуры и сорта будут в зоне высоких рисков.
В южной лесостепи продолжительность этого периода 66 дней, в колочной степи — 77 дней, и период закончится соответственно 12-14 августа и 20-22 августа. Здесь диапазон выбора культур и сортов значительно шире, особенно в колочной степи.
В типичной степи длительность периода 80 дней, окончание приходится на середину августа. В сухой степи период длится 90 дней, т.е. до конца августа - начала сентября. Здесь длительность и теплообеспеченность не являются лимитирующими факторами. Основной лимитирующий фактор — влагообеспеченность.
Еще один значимый фактор — это календарный период (начало-конец) и длительность возможной нитрификации. Нитрифицирующие бактерии могут начать развиваться весной, когда температура воздуха превысит +10°С, но до появления доступного азота, если нет других отрицательных условий, им требуется еще 14-16 теплых дней. Нитрификация значительно ослабнет осенью, когда температура воздуха опустится ниже +10°С.
В северной лесостепи (рис.1) период посевной приходится, как правило, на вторую–третью декаду мая, иногда — на первые числа июня. Среднесуточная температура воздуха достигает +10°С в конце первой декады мая, плюс еще 2 недели до возможного появления нитратного азота в почве. Это значит, что даже при самых благоприятных условиях рассчитывать на наличие почвенного азота в начальные фазы роста растений нельзя. Покрыть этот дефицит азота можно только внесением нитратных форм азотных удобрений. Уборка основных товарных культур происходит не раньше середины - конца сентября, а это значит, что, если после уборки даже проведена зяблевая обработка, доступный азот все равно не накопится. С середины сентября температура опустится ниже +10°С.
В южной лесостепи (рис.2) ситуация примерно аналогичная, с разницей как весной, так и осенью на 3-5 дней, что не существенно.
В колочной степи (рис.3) весной переход через +10°С наблюдается в первых числах мая. Если другие условия будут благоприятны, то к посеву в конце мая - начале июня (а это лучшие сроки сева зерновых в этой зоне) с большей вероятностью в почве может быть нитратный азот в количестве, достаточном для первоначального роста растений. Осенью нитрификация прекратится в конце второй – начале третьей декады сентября. Проведение зяблевой обработки вплоть до начала сентября, если в почве есть влага, окажет влияние на накопление азота и скажется на обеспеченности растений азотом в следующем году.
В типичной и сухой степи (рис.4,5) нитрификация в принципе возможна с конца апреля – начала мая и, казалось бы, что к середине второй началу третьей декады мая в почве должен быть доступный азот. Но в сухой и частично типичной степи на первую роль выходят другие факторы, такие как влага и соотношение в почве влаги и воздуха.
Также неоднозначно обстоит ситуация осенью, несмотря на длительность послеуборочных периодов. Как правило, почва в это время сухая и зябь либо вообще не получается, либо она глыбистая, только в отдельные годы возможна влажная осень. Поэтому для типичной и сухой степи, существует следующее общее земледельческое правило: во влажную осень делается глубокая зябь, при средней увлажненности целесообразна только мелкая зябь, в сухие осени, когда влажность почвы на уровне 1-1,5 максимальной гигроскопичности, делать зябь с точки зрения физики почв не надо.
В типичной и сухой степи к сухости почв весной и осенью добавляется низкое содержание органического вещества, которое не накапливается, так как идет усиленное его разложение (минерализация) в летний период.
Поэтому, как правило, в типичной и сухой степи зябь в большинстве лет либо мало, либо вообще не влияет на осеннее накопление нитратов.
