Формирование биопродуктивного потенциала и его влияние на урожай в зоне влияния лесной полосы

Лесное хозяйство

Таблица 3

Соотношение кальция и фосфора и их форм в молоке подопытных

коров

Аминокислоты Месяц лактации Группа

I II III

1 1 :0,72 1 :0,78 1 0,80

3 1 :0,81 1 :0,80 1 0,86

Общий кальций и 6 1 :0,79 1 :0,82 1 0,77

фосфор 9 1 0,76 1 :0,78 1 0,78

в среднем 1 0,77 1 :0,79 1 0,80

1 1 0,43 1 :0,46 1 0,5 1

3 1 :0,57 1 :0,54 1 0,63

О рганические 6 1 0,53 1 :0,47 1 0,42

формы 9 1 0,40 1 :0,5З 1 0,46

в среднем 1 0,48 1 :0,50 1 0,52

нию содержания отдельных видов фосфора в молоке общей закономерности не выявлено.

Соотношение кальция и фосфора в молоке всегда остается стабильным и не зависит от наследственных и вне-

шних факторов. Результаты наших исследований показали, что соотношение этих макроэлементов было оптимальным для организма человека и составило от 1:0,77 (I группа) до 1:0,80 (III группа) (табл. 3). Это соответствует опти-

мальному соотношению от 1:0,75 до 1:0,85.

Рассматривая соотношение кальция и фосфора и их органических форм, можно отметить определенные колебания в сторону повышения и понижения количества фосфора по отношению к кальцию. Особенно это заметно в III группе, где наблюдалось наиболее высокое содержание этих элементов. То же самое можно отметить и по органическим формам кальция и фосфора.

Выводы

Молоко является одним из основных источников кальция и фосфора, поэтому изучение его минерального состава имеет большое значение. Исследования позволяют сделать вывод, что происхождение коров не оказывает влияния на содержание кальция и фосфора в молоке. Содержание этих элементов в молоке и их соотношение зависит от сезона года.

Литература

1. Алимжанова Л. В. Влияние некоторых факторов на молочную продуктивность : труды Целиноградского СХИ. Целиноград, 1996. Т. 69. С. 26-33.

2. Казанский М. М., Твердохлеб Г. В. Технология молока и молочных продуктов. М. : Агропромиздат, 1995.

ФОРМИРОВАНИЕ БИОПРОДУКТИВНОГО ПОТЕНЦИАЛА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА УРОЖАЙ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ЛЕСНОЙ ПОЛОСЫ

Ю.И. ВАСИЛЬЕВ,

доктор сельскохозяйственных наук,

А.Н. САРЫЧЕВ (фото),

кандидат сельскохозяйственных наук,

И.С. СЕРГЕЕВА (фото),

аспирант, Всероссийский НИИ агролесомелиорации, г. Волгоград

Ключевые слова: биопродуктивный потенциал, защитное лесоразведение, продуктивная влага, испаряемость, относительная влажность, структура урожая, солнечная радиация, водообеспеченность, фазы развития сельскохозяйственной культуры.

На современном этапе в связи с изменением типа ведения сельского хозяйства актуальным является рационализация природопользования облесенной территории, не приводящая к деградации и опустыниванию пашни, сенокосов, пастбищ. Следует отметить, что в комплексе мер по стабилизации и улучшению экологической обстановки, повышению продуктивности сельского хозяйства защитное лесоразведение является самым эффективным и долговременно действующим средством.

При формировании урожая важную роль играет водообеспеченность в вегетационный период. Сейчас обычно за критерий берется разность между суммой запасов влаги в слое 0-100 см почвы перед началом вегетации и осадков за вегетацию и запасами влаги при

уборке урожая с учетом влажности за-вядания. Такой подход не учитывает расход влаги на физическое испарение с площади, занятой хлебостоем в вегетационный период, а оно разное не только в разные периоды вегетации, но различное на разных расстояниях от лесной полосы. Не учитывает он и то, что защитный экран из растительности в вегетационный период меняет свои параметры. Все это приводит к неточной оценке водопотребления растительностью вообще и на облесенной территории в частности.

Цель и методика исследований Цель данных исследований - изучить формирование водного и термического режимов и их влияние на урожай в пространстве, непосредственно примыкающем к лесной полосе. Исследования

проводились на базе лаборатории аэродинамики и математического моделирования ветроэрозионных процессов на опытных полях бывшего ОПХ "Качалинское" Иловлинского района Волгоградской области. По этому вопросу в полевой обстановке проводились исследования следующих факторов: влажность и температура почвы, турбулентный обмен воздушных масс, температура и влажность воздуха, испаряемость, тепловой и радиационный баланс, урожай. Использовались следующие методики: типовая методика по изучению влияния систем лесных полезащитных полос на микроклимат и урожай сельскохозяйственных культур [1], методика системных исследований лесоаграрных ландшафтов [2], теория подобия и размерности [3], пакеты программ Excel, Statistica и авторские аналитические программы. Для лесостепи, степи, сухой степи и полупустыни использовалась литера-

Bioproductive potential, safeguarding foresting, productive moisture, evaporative power, relative humidity, structure of a crop, sunshine, water availability, phases of development of a crop.

турная и фондовая информация о продуктивной влаге с учетом степени обеспеченности озимых культур влагой в вегетационный период в целом и в разные фазы развития сельскохозяйственной культуры.

На основании полученной информации определялись продолжительность каждой фазы развития озимых зерновых культур (среднемноголетняя), диапазон запасов продуктивной влаги по каждой из категорий (хорошей, удовлетворительной, плохой) по фазам развития озимых зерновых растений, удельные величины продуктивной влаги (%р уд!) по

фазам развития озимых зерновых растений (путем деления общих запасов продуктивной влаги по фазам развития на продолжительность фазы развития). Находилась суммарная величина их за

и

вегетационный период (^2р.уы ). Да-/=1

лее определялся коэффициент пересчета по формуле:

К = 1 ± ’

I = 1

находились коэффициенты значимости увлажнения по фазам развития растений. Запасы влаги, которые растения могут использовать в вегетационный период, определялись по формуле:

2р = 2,.„ + Кр.о •!Ос,

где 2р.н - запасы влаги в слое 0-100

см на начало вегетации;

Юс - сумма осадков за вегетационный период;

Кро - коэффициент перехвата осадков (с учетом потерь на сток и др.).

С учетом требовательности растений к влаге находилось теоретическое значение величины продуктивной влаги по каждой фенологической фазе развития сельскохозяйственной культуры (2 р.т. I) по формуле:

2 р.т.I = Кт.I ' 2 р ,

где Кт 1 - теоретический коэффициент доли потребляемой продуктивной влаги по фазам развития сельскохозяйственной культуры (по средним многолетним данным. Величина Кт1 для по-

Лесное хозяйство

шения - 0,16; фаза молочной спелости -0,19; фаза восковой спелости - 0,08. Далее по фактическому раскладу 2р в

период вегетации сельскохозяйственных культур по фазам развития

и теоретическим величинам

рассчитывался дисбаланс А2р1 по

формуле:

А2 =*2-2 I

Используя величины Д2 , находились коэффициенты благоприятности водообеспечения по фазам развития сельскохозяйственных культур. Расчет осуществлялся по формуле:

где К - коэффициент значимости

продуктивной влаги по фазам развития сельскохозяйственной культуры.

Далее находили алгебраическую сумму значений К' по всем фазам

развития сельскохозяйственных растений по формуле:

и осуществляли коррекцию коэффициента ау, входящего в уравнение формирования урожая сельскохозяйственной культуры, по формуле:

я =1 + 13 К' ,

где а- коэффициент пропорциональности, который определяется опытным путем.

Результаты исследований

Расчеты запасов влаги в метровом слое показали, что в начале вегетации в зоне влияния лесной полосы на поле озимой пшеницы они составляли 176-186 мм, на контроле - 167 мм. Выше были и запасы продуктивной влаги в этой зоне - 5565 мм. На контроле они составляли 48 мм (рис. 1). Влагозапасы на поле озимой пшеницы осенью составляли: в зоне влияния лесной полосы - 65-109 мм, на контроле - 89 мм. Продуктивная влага в этот период в зоне влияния лесной полосы составляла 0-11 мм. На контроле влага отсутствовала (рис. 1). Температурный режим почвы на защищенном лесной полосой пространстве в период времени от 14:00 до 15:00 складывался следующим образом: на расстояниях 1,5 и 5Н от лесополосы температура лежала в пределах 16-24,5оС и 17-24оС, на расстояниях 15 и 25Н соответственно 18,5-27,0оС и 21,5-31,0оС. На поверхности почвы она была значительно выше (табл. 1).

Что касается относительной влажности воздуха, то здесь нужно отметить следующее: четкой закономерности из-

Умножая полученные значения Кпер лупустыни и сухой степи имеет следу-

ющий расклад: начало вегетации - 0,33; на удельные величины пр°дуктивн°й фаза выхода в трубку - 0,24; фаза коло-влаги по периодам вегетации растений,

Влагозапасы и продуктивная влага, мм

Расстояние от лесной полосы, Н

Рисунок 1. Динамика влагозапасов и продуктивной влаги на поле озимой пшеницы за лесной полосой, мм: ряд 1 - влагозапасы; ряд 2 - продуктивная влага в начале вегетации; ряд 3 -влагозапасы; ряд 4 - продуктивная влага в конце вегетации

Таблица 1

Температура почвы на поле озимой пшеницы

Исследуемые параметры Расстояние от лесной полосы, Н

глубина, см время, час. 1 ,5 5 | 10 | Температура, 1 5 °С 25

5 1 4:00-1 5:00 24,0 24,0 27,0 31,0 24,0

10 1 4:00-1 5:00 22,5 20.0 22,0 29,0 22,5

15 1 4:00-1 5:00 19,5 18.5 20,0 23,4 1 9,5

20 14:00-1 5:00 16,0 17,0 18,5 21,5 16,0

Таблица 2

Относительная влажность воздуха (%) на поле озимой пшеницы

Расстояние от лесной полосы, Н

1.5 5 10 15 25 35

V ПОЧВЫ 21 21 31 28 25 31

На высоте 2 м 20 20 30 23 23 29

Таблица 3

Характеристика растительного экрана (озимой пшеницы) в конце вегетации на различных расстояниях от лесной полосы

Характеристика Расстояние от лесной полосы, Н

1,5 5 10 15 25 35

Количество просветов в рядах хлебостоя, % 75 40 37 31 50 67

Количество просветов между рядами хлебостоя, % 80 60 63 60 56 72

Высота стеблей, см 51 81 84 74 78 81

Количество стеблей, шт. на 1 м2 188 771 739 799 769 860

Оптическая плотность хлебостоя (в рядах) 0,06 0,114 0,116 0,127 0,108 0,082

Просветность растительного экрана в целом, % 77 50 50 45 53 64

Таблица 4

Поле за лесной полосой (состоящей из вяза приземистого) с урожаем

озимой пшеницы

Параметры структуры урожая Расстояние от лесной полосы, Н

1,5 5 10 15 25 35

Количество продуктивных стеблей, шт. 94 385 369 399 384 430

Общая биомасса, ц/га 44,8 107,0 100,6 96,3 97,6 88,5

Масса 1000 шт. зерен, г 16 19 18,5 21,5 21 22

Высота стеблей, см 51 81 84 74 78 81

Длина колоса, см 5,0 6,1 7,1 6,2 7,0 7,0

Количество зерен в колосе, шт. 29 32 32 30 32 36

Урожай соломы, ц/га 34,7 87,0 82,6 81,6 82,6 75,9

Урожай зерна, ц/га 10,1 20,0 18,0 14,7 15,0 12,6

Таблица 5

Расход влаги за период вегетации на поле озимой пшеницы, мм

Показатели Расстояние от лесной полосы, Н

1,5 5 10 15 25 35

Расход общей влаги, мм 226 208 207 211 188 199

Общее количество влаги, израсходованной при формировании 1 ц урожая, мм 22,3 10,4 11,5 14,3 12,5 15,8

Доля потерь влаги с физическим испарением (в расчете на 1 ц урожая):

весна 0,8 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

осень 0,48 0,25 0,25 0,21 0,27 0,35

в среднем за вегетационный период 0,64 0,33 0,33 0,31 0,34 0,38

Общие потери влаги с физическим испарением (в расчете на 1 ц урожая), мм 14,3 2,9 3,8 4,4 4,3 6,0

Количество влаги, непосредственно идущее на формирование 1 ц урожая, мм 8,0 5,9 7,7 9,9 8,9 9,8

Таблица 6

Расчетные данные коэффициента использования ФАР

Параметры Расстояние от лесной полосы, Н

1,5 5 10 15 25 35

Исходные данные

Остаточная радиация, ккал/см2 33,84 33,84 33,84 33,84 33,84 33,84

Среднегодовое увлажнение, мм 117 95 95 99 70 78

ФАР, кал/см2-мин 21,4 19,67 20,24 20,82 19,67 20,53

Результаты исследований

Коэффициент использования ФАР 0,944 2,45 2,22 2,1 2,24 1,95

Потенциальный урожай, ц/га 49,9 107,0 100,0 97,0 98,0 89,0

БКП 1,17 1,08 1,08 1,1 0,97 1,0

Таблица 6

Расчетные данные коэффициента использования ФАР

Параметры Расстояние от лесной полосы, Н

1,5 5 10 15 25 35

Исходные данные

Остаточная радиация, ккал/см2 33,84 33,84 33,84 33,84 33,84 33,84

Среднегодовое увлажнение, мм 117 95 95 99 70 78

ФАР, кал/см2-мин 21,4 19,67 20,24 20,82 19,67 20,53

Результаты исследований

Коэффициент использования ФАР 0,944 2,45 2,22 2,1 2,24 1,95

Потенциальный урожай, ц/га 49,9 107,0 100,0 97,0 98,0 89,0

БКП 1,17 1,08 1,08 1,1 0,97 1,0

Лесное хозяйство

менения ее с удалением от лесной полосы не выявлено, но у почвенной поверхности влажность была выше (табл. 2).

Рассматривая данные по испаряемости, можно сказать о том, что данный фактор зависит от многих показателей, таких как расстояние от лесной полосы, погодные условия, период времени, наличие растительности на поле, скорость ветра. В целом в зоне влияния лесной полосы она на 20-25% меньше, чем на контроле.

На испарение существенно влияет плотность растительного экрана. Поэтому была проведена работа по выяснению закономерностей его формирования. Полученные данные приведены в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, количество просветов в рядах хлебостоя в конце вегетации изменялось от 31 до 75%. Наиболее плотный растительный экран формировался в области от 5 до 15Н. Что касается оптической плотности растительного экрана, то она в зоне 5-25Н практически одинаковая (0,108-0,127). Лишь в зоне депрессии и на контроле (35Н) она несколько ниже - 0,06-0,08. С учетом площади между рядами растений и просветности в рядах и междурядьях испаряющая просветность составляет на расстоянии 1,5 и 35Н от лесополосы соответственно 77 и 64%, а в зоне 5-25Н снижается до 45-53%.

Учет величины урожая и других показателей его структуры показал, что они также существенно варьировали на защищаемой лесополосой площади (табл. 4). Наибольший урожай зерна и наибольшая биомасса озимой пшеницы наблюдались на удалении 5-10Н от лесной полосы, где исключается влияние корней древостоя лесной полосы, выше влаго-запасы, значительно снижены скорость ветра и турбулентный обмен, плотнее растительный экран. Все это способствовало более экономному расходованию влаги. В зоне до 1,5Н наблюдалась депрессивная область, где показатели урожая существенно ниже по величине.

Сопоставляя урожай с расходом общей влаги, видим, что наименьшее количество влаги, используемой на формирование урожая, наблюдается на удалении 5Н от лесной полосы, где исключается влияние корневой системы древостоя и меньше потери на физическое испарение (10,4 мм). На расстояниях 10, 15, 25 и 35Н от лесной полосы общий расход влаги на формирование урожая фактически не изменяется и равен соответственно 22,3; 11,5; 14,3 и 15,8 мм. Наибольший общий расход влаги за весь вегетационный период наблюдается на расстоянии 1,5Н от лесной полосы (226 мм) (табл. 5). Эту закономерность можно объяснить наличием влияния корневой системы лесных насаждений на данном расстоянии.

Приведенный расход влаги включает в себя потери влаги с физическим испарением, то есть непродуктивные потери, зависящие, как отмечалось ра-

Лесное хозяйство

нее, от параметров растительного экрана. Используя полученные данные об оптической плотности растительного экрана по пунктам наблюдения в зоне влияния лесной полосы, его высоте, количестве стеблей, их среднем диаметре, площади анализируемого участка, мы рассчитали средние за вегетационный период потери с физическим испарени-

Рисунок 2. Зависимость коэффициента от суммарной

величины запасов влаги в слое 0-

100 см (z

p.s

ее распределения

по фазам и коэффициента благоприятности (Kб s): 1 -Кбs =+0,0183; 2 - K6s =+0,0132; 3 -

K6s =+0,0114; 4 - K6s =+0,0092; 5

ем, приходящиеся на один центнер урожая. Результаты приведены в таблице 5. Используя климатические данные, полученные непосредственно в поле, мы произвели расчеты биопродуктивности по шести точкам в зоне влияния лесной полосы. Как видно из таблицы 6, расчетные материалы достаточно хорошо коррелируют с опытными.

Выводы. Рекомендации

Проведенные эксперименты убедительно показали, что влага и условия года наряду с другими факторами значительно влияют на конечный результат формирования урожая. В связи с этим нами предпринята попытка увязать урожай с влажностным режимом территории.

При проработке данного вопроса использовалась следующая математическая зависимость:

Y = Y ш ij + a z

'X

0.8

0.7

у

о юо :оо зоо *оо г

Рисунок 3. Зависимость коэффициента

где а - коэффициент, зависящий от колебаний запасов продуктивной влаги по фазам развития сельскохозяйственных культур;

к - коэффициент (равен 4,6), учитывающий фактические и максимально возможные запасы влаги (2р^и 2р т );

- количество влаги, при которой невозможен урожай, мм;

Утях - максимально возможный урожай

сельскохозяйственной культуры, ц/га; в , а1 - коэффициенты.

Максимально возможный урожай равен среднемноголетнему на данной территории плюс 3а ур , а максимальные запасы влаги равны среднемноголетним в слое 0-100 см плюс 3агр1.

Исследованиями установлено, что коэффициент аг в зависимости (7) зависит от общих запасов продуктивной влаги за вегетацию и коэффициента благоприятности распределения ее по фазам развития растений. Характер этой связи представлен на рисунке 2.

Математическая ее интерпретация имеет вид:

а, = 0,1  10 -4 а (грт - гр.,

а = 4,1  К 6,,

где Кб.г - общий для вегетационного

периода коэффициент благоприятности увлажнения за вегетацию растений.

В формуле для расчета потенциальной величины урожая имеется и еще один элемент, а именно (рг + а1  гр^ )= у .

Опыты показали (рис. 3), что значение в1 равно 0,682, а величина а - соответственно 0,705-10'3.

- К6., =0; 6 - К6., =-0,0092; 7 - Кб.,

=-0,0114; 8 - Кб! =-0,0132; 9 - Кб!!

=-0,0183

Литература

1. Никитин П. Д., Лазарев М. М. Методика по изучению влияния системы полезащитных лесных полос на микроклимат и урожай сельскохозяйственных культур. Волгоград, 1973. 56 с.

2. Методика системных исследований лесоаграрных ландшафтов. М., 1985. 112 с.

3. Баренблатт Г. Н. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика. Л. : Гидрометеоиздат, 1978. 206 с.

ОПЫТ ИНТРОДУКЦИИ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИИ

С.В. ЗАЛЕСОВ (фото),

доктор сельскохозяйственных наук, профессор,

Д.Н. САРСЕКОВА (фото),

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент,

А.В. ГУСЕВ,

аспирант, Уральский ГЛТУ, г Екатеринбург

Ключевые слова: интродукция, древесные растения, перспективность, жизненная форма, природный ареал, зимостойкость, прирост, устойчивость, озеленение, биоразнообразие.

Интродукция растений (от лат. Мго^сйо - введение) - перенос в какую-либо страну, область или район растений (родов, видов, подвидов,

сортов и форм), ранее здесь не произраставших [1].

История знает сотни случаев, когда растения-интродуценты не только

Introduction, woody plants, perspectiveness, vital form, natural area, winterhardy, growth stability, greenery planting, biodiversity.