Успіх у балансі тепла та води

/ Агрономія Сьогодні / П'ятниця, 18 травня 2012 15:04
Іван Шувар, доктор с.-г. наук, професор, академік АН ВО України і МАНЕБ,
Львівський національний аграрний університет
Глобальні зміни клімату і його вплив на довкілля - одна з найважливіших проблем ХХІ сторіччя. Аналіз змін, які відбуваються в атмосфері, погоді і біофізичній системі Землі упродовж ХХ та на початку ХХІ сторіччя, дають вченим усі підстави стверджувати про глобальні зміни клімату планети, які відчутні вже зараз, і очікуються у найближчому майбутньому. Як підтверджують деякі кліматичні моделі, очікується глобальне потепління приблизно на 1,5-5,8 ?С.
 
Вологість і фотосинтез
Зміни клімату позначаються на водозабезпеченні і температурних умовах розвитку рослин. Дефіцит вологи у ґрунті ускладнює засвоєння рослиною елементів живлення, гальмує її ріст, фотосинтез та інші фізіолого-біохімічні реакції. За оптимального вмісту у ґрунті азоту, фосфору і калію на синтез одиниці маси сухої речовини, наприклад пшеницею, потрібно 480 од. маси води, льоном - 787. Надмірна вологість ґрунту також негативно впливає на поглинання елементів живлення і процеси синтезу та розпаду, зокрема, в тканинах рослини можуть накопичуватися до рівня токсичних концентрацій закисні солі заліза і марганцю тощо. Температура нижче 0°С стрімко гальмує процеси фотосинтезу. Це відбувається як унаслідок уповільнення швидкості ферментних реакцій, так і через зневоднення клітин, спричинене утворенням кристалів льоду.
altБільшість рослин Центральної Європи за цих умов зазнає низькотемпературного стресу, тоді як полярні та високогірні рослини і хвойні дерева зберігають життєдіяльність і здатність до асиміляції СО2 за температур значно нижчих від 0°С. З іншого боку, підвищення температури понад оптимум зумовлює теплові стреси та зневоднення у рослин внаслідок підвищеної транспірації вологи та висушування ґрунту. Як відомо, оптимум процесу фотосинтезу перебуває між 20 і 35°С. Максимальна температура, за якої ще можливий фотосинтез, коливається у межах 35-50°С, проте це стосу­ється лише термофільних водоростей.
Проаналізувавши дані 26 метеостанцій України фактично за ціле минуле століття, науковці, зокрема М. Барабаш із колегами, дійшли висновку про загальну тенденцію до підвищення середньорічної температури повітря та збільшення кількості атмосферних опадів, відповідно, на 0,3-0,7°С і на 50-100 мм. На їхню думку, зросте також внутрішньосезонна мінливість метеопараметрів. У найближчому майбутньому в Україні прогнозують аномально холодні зими з раптовими перепадами температур і браком снігу. Влітку можуть виникати посухи.
Переважна більшість прогнозів переконує, що техногенне наростання парникового ефекту є загрозою для цивілізації і біосфери. Біологи стверджують, що в арсеналі методів боротьби з глобальним потеплінням чільне місце має належати відновленню природних екосистем: лісових насаджень, боліт, луків, морських і прісноводних водойм, зменшенню площі орних земель, удосконаленню біологічних агротехнологій, пошуку та селекції високоврожайних сортів сільськогосподарських культур, які вирізняються значними коефіцієнтами засвоєння сонячної енергії та вуглекислоти. Сучасна наукова думка працює над розробленням новітніх агротехнологій, спрямованих на збагачення ґрунту гуміновими сполуками. Це не тільки розв’яже проблему поліпшення їх родючості, а й сприятиме надійному депонуванню у них надлишку вуглецю.

Посуха - втрати світового ВВП чи високі врожаї?
Сильні й тривалі посухи призводять до серйозних економічних і соціальних стресів. За даними ООН, посухи належать до трійки найбільших стихійних лих разом із тропічними циклонами і повенями.
За наявними оцінками, підвищення глобальної температури на 2-3оС спричинить постійні економічні втрати на рівні 0-3% від загальносвітового виробництва. При потеплінні на 5-6оС, яке є ймовірним у наступному сторіччі, втрати можуть сягати 5-10% світового ВВП.
Із загальної кількості сонячної енергії, яка надходить в атмосферу, приблизно 20% поглинається парниковими газами (вуглекислота, метан, кисень, азот, озон та ін.), які прозорі для короткохвильової радіації, але затримують теплове випромінювання з поверхні планети, 47 акумулюється діяльним шаром суші й океану, 5 - хмарами і 28% відбивається у навколоземний простір. Слід підкреслити важливу роль рослинності у формуванні альбедо: крони дерев дають 10-15%, трав’яний покрив - 20-25, рілля - 15%.
Щодо сільськогосподарської галузі загалом, то, на думку деяких фахівців, потепління клімату позитивно позначиться на продуктивності рослинництва, адже інтенсивність процесів фотосинтезу, залежно від ін­соляції і температури, може зрости на 30-100%. Такі культури, як пшениця, ячмінь, соняшник, рис і соя дозріватимуть швидше, їхня врожайність підвищиться на 20-30%.
На прикладі озимої пшениці науковці передбачають, що на всій території України дати настання фенологічних фаз, порівняно із сучасними, зміняться на більш ранні строки: зміщення дат появи сходів від трьох днів у Лісостепу до семи - на Поліссі. На 3-6 тижнів раніше наставатимуть фенологічні фази розвитку пшениці у весняний період. Максимальне зміщення у бік ранніх строків очікується на Поліссі, а найменше – у Степу. Зміниться і тривалість міжфазних періодів. Так, термін міжфазного періоду сходи-колосіння скоротиться на тиждень у Степу і на 3 тижні – на Поліссі. З огляду на це зміни клімату сприятимуть розвитку молочного тваринництва у Степу та західному Поліссі.
Загалом позитивно оцінюючи прогнози вітчизняних фахівців, варто зауважити, що дехто розуміє глобальне потепління надто прямолінійно. Адже підвищення середньорічної температури на 1 і навіть 3°С не означає зникнення похолодань і приморозків на півдні держави і в Автономній Республіці Крим, як і не виключає виникнення спорадичних посух у степовій і лісостеповій зонах.

Стратегії проти глобального потепління
На сучасному етапі розвитку сільськогосподарського виробництва вчені розглядають дві стратегії зменшення негативного впливу на сільське господарство наслідків глобального потепління:
  • стратегія пом’якшення, спрямована на розроблення заходів щодо зменшення емісії тепличних газів і збільшення стоку вуглецю. Вона призначена для сповільнення впливу негативних наслідків, зумовлених зміною клімату, і може бути реалізована на регіональному, державному і міжнародному рівнях;
  • адаптивна стратегія, яка передбачає зміну менеджменту екосистем і спрямована на налаштування систем управління сільськогосподарським виробництвом за умов зміни клімату на локальному (місцевому) рівні.

Теоретичний класифікатор
Посуха - це невластивий для певного регіону тривалий прояв сухих і спекотних погодних умов. Те, що для одного регіону (південь України - мала кількість атмосферних опадів і підвищена температура повітря) є нормою, то для іншого - надзвичайною подією. Такі райони, з нестійкими з року в рік погодними умовами, називають районами ризикованого землеробства.
Основний показник посухи - це нестача вологи на фоні теплої і навіть спекотної погоди.
Посухи класифікують за кількома показниками:
1) за кількістю опадів, що випали впродовж місяця:
  • сильні, коли сума опадів за місяць менше 50% за норму (у середньому за багаторічними даними);
  • середні, коли сума опадів за місяць становить 50-75% від норми;
  • слабкі, коли сума опадів за місяць перевищує 75% норми, але менше 100% від норми;
2) за ступенем зменшення урожайності порівняно до попередніх 5 років:
  • дуже сильна, якщо врожайність зменшилась більш ніж на 50%;
  • сильна, якщо врожайність становить 20-50% поточного року порівняно до 5 попередніх років;
  • слабка, якщо втрати врожаю становлять 20% і менше;
3) за тривалістю бездощового періоду:
  • сильна посуха, якщо тривалість цього періоду становить понад 40 днів упродовж вегетаційного періоду;
  • середня, якщо період бездощів’я триває від 20 до 40 днів;
  • слабка, якщо період бездощів’я триває менше 20 днів, але не більше 10;
4) за періодом року:
  • ранньовесняна посуха припадає на період «сівба-сходи-початок-кущення», зазвичай від початку до кінця травня, небезпечна для ранніх зернових культур;
  • весняно-літня – припадає на фази «кущення-виходу у трубку-колосіння», переважно від третьої декади травня до кінця червня, небезпечна для ранніх зернових і пізніх однорічних, а також плодових рослин;
  • пізня літня – припадає на період «цвітіння-дозрівання зерна», зазвичай у липні;
  • осіння – несприятлива для сівби озимих і одержання їх сходів;
  • стійка (повна) посуха – спостерігається у період від сівби до повного дозрівання зерна з нечастими дощами в окремі фази розвитку рослин.
Для ефективного управління продуційними процесами у землеробстві фахівцям агропромислового виробництва важливо знати й уміти виявити час настання посухи та передбачити можливі негативні наслідки.
 
Практичні інструменти
Є ряд традиційних способів виявлення посухи. Для цього зазвичай використовують такі метеорологічні дані: кількість атмосферних опадів, температура поверхні грунту і повітря, вологість грунту і повітря.
Індекс Пальмера (PalmerDroughtSeverityIndex (ThePalmer; PDSI) застосовують для визначення часу настання посухи і виявлення ступеня її суворості. Цей індекс визначає метеорологічну посуху. Він ґрунтується на концепції «запаси-витрати» вологи рівняння водного балансу, враховуючи точний дефіцит вологи. Індекс калібрований для однорідних ділянок, тому він ефективний на великих площах з однаковою топографією.
Індекс «Запаси поверхневої вологи» (SurfaceWaterSupplyIndex) враховують унікальні фактори, скажімо, як запаси снігового покриву. Для моніторингу умов зволоження використовують «Стандартний індекс опадів» (StandardizedPrecipitationIndexSPI). Він  ґрунтується на визначенні вірогідності випадання опадів для будь-якого часового масштабу. Знаковою особливістю цього індексу є те, що він виявляє настання посухи раніше, ніж індекс Пальмера.
Ще одним інструментом визначення посухи є «Індекс критичного вмісту води в посівах» (CWSI), який нормалізує сезонні і денні відхилення температурних вимірювань рослинного покриву:

CWSI = 1–mad = Ed/Epd,
де Ed- щоденне реальне сумарне випаровування; Epd- щоденне теоретичне випаровування; mad- реальна вологість, яка представляє собою відношення щоденного реального до щоденного теоретичного випаровування.
 
І без води біда, і з нею теж
Серед зернових культур вагоме місце займає озима пшениця, значні площі якої розташовані майже в усіх ґрунтово-кліматичних зонах України та становлять головний ресурс зернового потенціалу країни. Що стосується озимих жита, ячменю, то вирощування цих культур практикується на значно менших площах.
altУ зимовий період на полях озимих культур також можуть спостерігатись такі негативні явища, як утворення льодової кірки, випирання, випрівання та вимокання.
Утворення льодової кірки - це одна з основних причин загибелі озимих культур на великій площі. Іноді товщина притертої льодової кірки доходить до 20 см, яка тримається на полях упродовж місяця, а часом і значно довше.
Основною причиною випирання на полях озимини є утворення у грунтi під впливом низьких температур льодових кристалів. Лід, який при тій же масі з водою, має більший об'єм, розширюється, внаслідок чого корені рослин розриваються, вузол кущення виноситься на поверхню грунту та під впливом низьких температур гине.
Випадки випрівання рослин озимих культур спостерігаються переважно у понижених елементах рельєфу, де нагромаджується велика кількість снігу, який дуже повільно розтає, навіть за раптового підвищення температури. Рослини, що перебувають під снігом за умов порівняно високих температур, енергійно відновлюють процес дихання, унаслідок чого спостерігається виснаження та голодування. Послаблені рослинні організми стають більш чутливими до захворювань. Вони пошкоджуються приморозками та хворобами, головно «сніговою цвіллю».
Вимокання озимини пов’язано, перш за все, з нагромадженням на посівах весняної талої води, яка не поглинається ґрунтом унаслідок його попереднього промерзання та утворення водотривкого прошарку. Значна кількість вологі нагромаджується у низинах, заповнює усі ґрунтові пори та капіляри, що викликає кризову нестачу кисню, необхідного рослинам для дихання. За умов досить тривалого часу перебування води на поверхні грунту полів озимих культур спостерігається чітко виражена гіпоксія (нестача кисню), а відтак - загибель рослинних організмів.

По зимі корисно знати про вегетацію
Найбільш важливим у процесі вирощування та отримання урожаїв озимини є визначення здатності рослин продовжувати нормальну вегетацію після проходження зимового періоду. Для цього використовують такі методи:
Метод монолітів дає найбільш достовірну оцінку життєздатності посівів озимих культур. Відбирати моноліти необхідно 25 січня, 20 лютого, 10 березня, 20 березня, а також після сильних знижень температури або впливу інших несприятливих умов.
Для використання цього методу з типових ділянок поля відбирають грунт із рослинами (так називаний моноліт) розміром 30х30 см і товщиною 15 см.
Моноліти розміщують у дерев’яні скриньки і перевозять до приміщення з температурою +5-+10°С для розмерзання. Після повного розмерзання (як правило, 1-1,5 доби) моноліти переносять у тепле, добре освітлене приміщення з температурою +17-+20°С. Верхню частину рослин на висоті 5-7 см від поверхні грунту зрізують, а частину, що залишилася, поливають водою кімнатної температури, не допускаючи пересихання моноліту. Попередню оцінку життєздатності рослин можна здійснювати че­рез 10 днів, а остаточну – через 2-3 тижні.
Візуальна оцінка рослин дозволяє оцінити їхню життєздатність. Якщо спостерігається, як мінімум, відростання листкових пластинок, то такі рослини вважають життєздатними. У випадку ж утворення нових листків і вузлових коренів, сумнівів щодо їх життєздатності немає.
Водяний метод уможливлює більш швидку оцінку стану рослин озимих культур. Однак його достовірність дещо нижча за метод монолітів.
У типових місцях посіву разом із грудками грунту обережно витягають рослини озимої пшениці (0,5 м у рядку). Потім їх розморожують і відмивають корені водою кімнатної температури. Після відмивання кінці коренів обрізують на відстані 3-4 см, а пагони з листами на 5-6 см від вузла кущення.
Підготовані рослини розміщують у дрібні ємності з водою, щоб вони були укриті водою на 2-3 см вище рівня вузла кущення і залишають у добре освітленому приміщенні з температурою +18...+20°С. Воду у ємностях змінюють через кожні два дні, тому що саме через цей проміжок часу життєздатні рослини починають активно відростати, утворюючи нові листки і корінці. Ушкоджені екземпляри відростають слабко, а загиблі не утворять нових листків і коренів взагалі.
Цукровий метод (розроблений Інститутом рослинництва імені В. Я. Юр’єва НААН України). Основною особливістю цього методу є використання для відростання рослин замість води розчину цукру. При цьому у живих рослин уже через добу спостерігається приріст листкових пластинок 3-6 мм. Загиблі рослини приросту не дають. Остаточний облік життєздатності озимих культур здійснюють через три доби.
Метод барвників. Для визначення життєздатності рослин використовують реакцію тканин рослини на рівнерозміщення конуса наростання із такими хімічними барвниками, як фуксин кислий і тетразол. Внаслідок контакту зрізів рослинних тканин на предметному склі з краплями цих барвників утвориться специфічне забарвлення.
Фуксин забарвлює мертві тканини в яскраво-червоний колір, живі клітини залишаються слабо-зеленими або безбарвними. Тетразол не змінює кольору загиблих тканин, а в живих клітинах утвориться хімічна сполука формазин, що має яскраво-малиновий або вишневий колір.
Метод біологічного контролю полягає у спостереженні за конусом на­ростання рослин, попередньо розкривши його від зачатків листків. У життєздатних рослин конус наростання пружний, блідо-зелений. У загиблих екземплярів він млявий, мутний, жовто-бурого і коричневого забарвлення. Візуальний аналіз доцільно здійснювати бінокулярною лупою. 

1

 25 червня 2019
Лаванда здавна відома як лікарська рослина та пряність.
Лаванда здавна відома як лікарська рослина та пряність.
25 червня 2019
 25 червня 2019
На Вінниччині ТОВ Villa Milk у 2019 році запустить роботизовану молочну ферму на 140 голів великої рогатої худоби.
На Вінниччині ТОВ Villa Milk у 2019 році запустить роботизовану молочну ферму на 140 голів великої рогатої худоби.
25 червня 2019
 25 червня 2019
Станом на 25 червня аграрії у Миколаївській, Одеській, Херсонській, Дніпропетровській, Донецькій, Запорізькій, Кіровоградській та Полтавській областях розпочали збирання ранніх зернових культур.
Станом на 25 червня аграрії у Миколаївській, Одеській, Херсонській, Дніпропетровській, Донецькій, Запорізькій, Кіровоградській та Полтавській областях розпочали збирання ранніх зернових культур.
25 червня 2019
 25 червня 2019
Кабмін уповноважив ДП «Укрспирт» здійснювати експорт і оптову торгівлю спирту етилового, спирту етилового ректифікованого виноградного і плодового.
Кабмін уповноважив ДП «Укрспирт» здійснювати експорт і оптову торгівлю спирту етилового, спирту етилового ректифікованого виноградного і плодового.
25 червня 2019
 25 червня 2019
Уряд вніс зміни до Порядку визначення та відшкодування збитків власникам землі та землекористувачам з метою посилення матеріальної спроможності територіальних громад та забезпечення повсюдності юрисдикції органів місцевого самоврядування на відповідній території. 
Уряд вніс зміни до Порядку визначення та відшкодування збитків власникам землі та землекористувачам з метою посилення матеріальної спроможності територіальних громад та забезпечення повсюдності юрисдикції органів місцевого самоврядування на відповідній території. 
25 червня 2019
 25 червня 2019
Протягом другої половини червня ціни на ринку свинини демонструють досить хаотичний рух. Так, попереднього тижня закупівельні ціни продовжили висхідний рух, а середньоринкова ціна сягнула 48,1 грн за кг. 
Протягом другої половини червня ціни на ринку свинини демонструють досить хаотичний рух. Так, попереднього тижня закупівельні ціни продовжили висхідний рух, а середньоринкова ціна сягнула 48,1 грн за кг. 
25 червня 2019

Please publish modules in offcanvas position.