Отношение растений к влагообеспеченности

Вода в жизни растений выступает как важнейший экологический фактор. Она является основной частью протоплазмы клеток, тканей и органов. Все биохимические процессы ассимиляции и диссимиляции, газообмен в организме осуществляется при наличии воды. Недостаток или дефицит влаги снижает прирост растений, может стать причиной их недоразвитости, низкорослости и бесплодия из-за недоразвития генеративных органов.

Растения извлекают воду из почвы корневой системой. Поглощение воды происходит тем интенсивнее, чем больше всасывающая поверхность корневой системы и чем легче корни и почвенная влага приходят в соприкосновение друг с другом.

Агроэкологическая оценка сельскохозяйственных культур по отношению к влагообеспеченности проводится по таким показателям как: засухоустойчивость, устойчивость растений к избыточному увлажнению, глубине залегания грунтовых вод и др.

Растения по их отношению к водному режиму классифицируют на следующие основные экологические типы: гидрофиты, гигрофиты, мезофиты, ксерофиты. Большинство сельскохозяйственных культур – мезофиты и значительно реже ксерофиты. Среди культурных форм типичных ксерофитов практически нет, они представлены дикорастущими видами.

Засухоустойчивость как комплексное свойство зависит от способности растений избегать высыхания и устойчивости к высыханию. Избегать высыхания помогают все механизмы, с помощью которых растению удается при сухости воздуха и почвы сохранять как можно дольше хорошее состояние воды в тканях. Это достигается в той или иной мере более эффективным поглощением воды из почвы путем повышения сосущей силы и развития корневой системы, уменьшением потери воды благодаря своевременному закрытию устьиц, эффективной защите от кутикулярной транспирации и уменьшению транспирирующей поверхности, запасанием воды и повышением способности проводить воду.

Засухоустойчивость растений в определенной мере может характеризоваться коэффициентом транспирации, т.е. количеством воды в граммах, которое расходуется на синтез 1 г. сухого вещества. Величина его во многом зависит от условий местообитания (водно-физических свойств почвы, обеспеченности питательными веществами и др.) и сомкнутости фитоценоза. В то же время этот коэффициент весьма специфичен для различных культур и позволяет судить, насколько продуктивно расходуется влага растениями (табл.1).

Коэффициент водопотребления сельскохозяйственных культур - количество воды (м³), расходуемое на испарение с поверхности почвы и транспирацию для образования 1 т сухой биомассы.

Таблица 1.

Средний расход воды на образование 1 г. сухого вещества, г.

(по В. Лархер)

В отличие от коэффициента транспирации данный показатель менее специфичен для конкретных растений и характеризует эффективность использования влаги агроценозом в целом. Он в большей степени, чем коэффициент транспирации зависит от природных и агротехнических факторов, резко возрастает в годы с недостаточным количеством осадков.

Коэффициент водопотребления имеет важное значение при расчете уровня возможной урожайности. В таблице 2 представлены наиболее характерные коэффициенты водопотребления основных полевых культур.

Нормальный рост и развитие сельскохозяйственных культур, а также их высокая продуктивность, возможны лишь при оптимальной влажности корнеобитаемого слоя почвы, которая изменяется для различных видов в пределах 65-90% наименьшей влагоемкости. В частности: для многолетних трав – 75-90%, для зерновых – 65-80%, овощных – 70-85%.

Диапазон оптимальной влажности непостоянен и зависит от структурного состояния почв, их гранулометрического состава. Например, нижний оптимальный предел влажности почвы для озимой пшеницы, кукурузы, зернобобовых культур и картофеля составляет на тяжелых, средних и легких почвах соответственно 75, 70 и 65% НВ, для овощных культур – 80, 75 и 70% НВ, для многолетних трав – 75, 70 и 60% НВ.

Таблица 2.

Коэффициенты водопотребления сельскохозяйственных культур

для районов европейской части Нечерноземной зоны Российской Федерации, м³/т сухой биомассы (по Каюмову)

Таблица 3.

Оптимум влажности почвы для различных сельскохозяйственных культур (по Валькову)

Не менее важным является реакция растений на переувлажнение почв. При переувлажнении нарушается воздушный режим почв, накапливаются токсичные продукты анаэробиозиса. Устойчивость различных растений к переувлажнению или затоплению водой неодинакова. Некоторые виды характеризуются высокой приспособленностью к избытку влаги за счет развития воздухоносных тканей в корнях, поверхностного развития корневых систем в более аэрированных слоях почвы и др.

Таблица 4.

Относительная устойчивость растений к затоплению (по Валькову)

Растения по-разному реагируют на глубину залегания грунтовых вод. Их влияние может быть положительным, когда речь идет о «грунтовом питании» растений пресными водами, особенно проточными, при оптимальной глубине их залегания, и наоборот, растения могут угнетаться в результате заболачивания при близком расположении грунтовых вод.

Уровень грунтовых вод, при котором растения начинают угнетаться и погибать, называется критическим. В полуаридных и аридных условиях это происходит в основном из-за высокой их минерализации. В гумидных условиях негативное влияние их связано только с заболачиванием.

Близкое залегание застойных грунтовых вод характерно для пониженных замкнутых элементов рельефа. Особенно неблагоприятны такие воды для многолетних плодовых насаждений. При уровне грунтовых вод 1,5-2 м неизбежна их преждевременная гибель.

Таблица 5.

Оптимальная глубина залегания пресных грунтовых вод

для различных растений (по Кирюшину)