Охрана почв от загрязнения пестицидами

Комментариев: 0 
 
 

Рубрикатор Обратная связ 

      Введение:  

Начиная с мартовского (1965 года) Пленума ЦК КПСС в нашей  стране претворяется в жизнь комплексная  программа подъема сельского  хозяйства страны. В соответствии с ней в последнее десятилетие  в аграрной политике КПСС большое  внимание уделяется Нечерноземной  зоне / 83 /, поскольку данный регион обладает большими потенциальными возможностями  для производства сельскохозяйственной продукции.  

Майским (1982 года) Пленумом ЦК КПСС принята Продовольственная  программа СССР на период до 1990 года /147/. Выполнить поставленную ЦК КПСС и Советом Министров СССР задачу об увеличении производства основных сельскохозяйственных продуктов в  Не-, черноземной зоне к 1990 году по сравнению  с достигнутым уровнем в 2 - 2,5 раза можно только на базе широкого использования  достижений науки и техники.  

Основными мерами повышения  урожайности сельскохозяйственных культур в Нечерноземной зоне являются окультуривание малоплодородных  дерново-подзолистых почв и широкое  использование агротехнических  средств с учетом почвенно-климатических  и агрометеорологических условий  вегетационного периода.  

Агрометеорологические исследования колебаний урожайности  сельскохозяйственных культур в  Нечерноземной зоне /62, 97, 143, 161, 166/ показали, что урожайность здесь обусловливается  в основном двумя факторами: условиями  влагообеспеченности растений и  содержанием питательных веществ  в почве. При этом режим питания  растений в значительной степени  зависит от режима увлажнения.  

По многолетним  средним характеристикам увлажнения Нечерноземная зона Европейской  части Союза (ДОЗ ETC) в отношении  влагообеспеченности сельскохозяйственных культур оценивается как благоприятная. Вследствие этого режимные характеристики увлажнения здесь исследованы меньше, чем в других зонах СССР. Однако межгодовая изменчивость увлажнения в  летние месяцы в ДОЗ ETC велика. Поэтому  сельскому хозяйству Нечерноземья необходимы сведения о влагообеспеченности  растений в июне-августе и возможных  ее изменениях, поскольку, именно, на летние месяцы приходится критический период по отношению к влаге для большинства, выращиваемых в ДОЗ ETC, сельскохозяйственных культур. Следовательно оперативным  службам требуется простой, удобный  для практического использования  показатель влагообеспеченности сельскохозяйственных культур для ДОЗ ETC в летний период, который бы был биологически значимым, прогнозируемым и определял величину урожая. В соответствии с этим целью  диссертационной работы является :  

- уточнение методики  определения показателя влагообеспеченности  сельскохозяйственных культур в  Нечерноземной зоне ETC;  

- определение закономерностей  пространственно-временной изменчивости  влагообеспеченности основных сельскохозяйственных  культур на территории ДОЗ  ETC;  

- установление характера  изменчивости влагообеспеченности  сельскохозяйственных культур при  различных формах атмосферной  циркуляции;  

- определение связи  между изменениями запасов продуктивкультурами  ной влаги в корнеобитаемом  слое под зерновыми и картофелем  и коэффициента увлажнения;  

- выявление характера  зависимости урожайности основных  сельскохозяйственных культур от  увлажнения летних месяцев.  

Для достижения поставленной цели использовались данные по температуре  воздуха и сушам осадков 35 станций  за период 19001972 гг., о запасах продуктивной влаги под зерновыми и картофелем для 67 станций за 1947-1980 гг. и средней  областной урожайности культур  за 1946-1980 гг.  

На основании корреляционной связи суш температур выше 10 °С с  испаряемостью, определенной комплексным  методом, впервые получены уточненные уравнения для расчета испаряемости по суммам температур выше 10 °С применительно  к ШЗ ETC.  

Получены типовые  карты распределения по территории НЧЗ ETC аномалий коэффициента увлажнения при различных формах атмосферной  циркуляции.  

Найдены уравнения  связи, позволяющие косвенно оценить  запасы продуктивной влаги под зерновыми  и картофелем на основании аномалий коэффициента увлажнения.  

Установлена связь  урожайности зерновых и картофеля  с аномалиями коэффициента увлажнения и начальными запасами продуктивной влаги в корнеобитаемом слое, которая  позволяет оценивать урожайность  на основании ожидаемых условий  влагообеспеченности.  

Полученные режимные и прогностические характеристики влагообеспеченности сельскохозяйственных культур могут быть использованы при агрометеорологическом обеспечении  ШЗ ETC.  

Работа включает пять глав. В первой главе приводятся краткие сведения о существующих отечественных и зарубежных методах  оценки влагопотребности и влагообеспеченности  растений, на основе которого делается вывод, что в настоящее время  нет единого метода оценки влагообеспеченности  сельскохозяйственных культур для  различных физико-географических и  климатических условий. Поэтому  при выборе метода следует исходить из конкретных задач, решаемых с его  помощью, и возможностей применения этого метода в данных условиях.  

Вторая глава посвящена  обоснованию метода оценки влагообеспеченности  сельскохозяйственных культур в  ДОЗ ETC в летние месяцы.  

В третьей главе  приводится анализ пространственно-временной  изменчивости коэффициента увлажнения и запасов продуктивной влаги  в корнеобитаемом слое под основными  культурами.  

В четвертой главе  рассматривается роль циркуляционного  фактора в формировании аномалий увлажнения в летний период.  

В пятой главе  приводятся результаты исследования связи  изменений запасов продуктивной влаги в корнеобитаемом слое с  аномалиями коэффициента увлажнения. Дан анализ зависимости урожайности  зерновых и картофеля от показателей  влагообеспеченности летних месяцев.  

На защиту выносятся  следующие положения: основных  

- обоснование метода  оценки влагообеспеченности сельскохозяйственных  культур в ДОЗ ETC в летний  период;  

- результаты исследований  характеристик изменчивости коэффициента  увлажнения и запасов продуктивной  влаги под основными сельскохозяйственными  культурами на территории ДОЗ  ETC;  

- оценка связей  между аномалиями коэффициента  увлажнения и изменениями запасов  продуктивной влаги, а также  их связей с Формами атмосферной  циркуляции; культур  

- выводы о зависимости  урожайности зерновых и картофеля  от влагообеспеченности летних  месяцев.  

I. ПОТРЕБНОСТЬ РАСТЕНИЙ  В ВОДЕ И ВМГООЕЕСПЕЧЕННОСТЬ  СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР  

I.I. Потребность растений  во влаге  

Растение представляет собой сложный организм, в котором  протекают физиологические процессы, определяющие жизнедеятельность всех органов и клеток. Для осуществления  этих процессов растениям необходимы свет, тепло, вода и пища. Следовательно  свет, тепло, вода и пищ являются основными факторами, без которых  существование растений невозможно. Все они для растений жизненно равнозначны и равновелики / 47 /. Только при условии полной обеспеченности факторами жизни растения будут  хорошо расти, развиваться и давать высокие урожаи. Разная степень обеспеченности растений факторами жизни в течение  вегетационного периода обусловливает  колебания урожайности сельскохозяйственных культур.  

Вода относится  к важнейшему к наиболее изменчивому  фактору жизни. Вода является составной  частью всех органов, тканей и клеток растений. Содержание воды в растениях  достигает 70-80 % и даже свыше 90 % их веса /Si, ibSjSO /. Без воды невозможен фотосинтез. Будучи основным растворителем вода обусловливает процессы обмена веществ  в растительном организме. Посредством  воды осуществляется связь между  растением и средой его обитания. Вода является терморегулирующим фактором. Все процессы жизнедеятельности  в растении могут протекать нормально  только при достаточном насыщении  его водой, так называемом тургорном  состоянии. Благодаря тургорному состоянию  клеток и тканей растение способно сохранять форму.  

Вследствие огромной роли воды в жизни растений колебания  влагообеспеченности сельскохозяйственных культур в значительной степени  определяют величину урожая.  

Вода в растение поступает из почвы. Вода в почве  может находиться в трех агрегатных состояниях. Растения усваивают только жидкую воду.  

Вода, попав в почву, благодаря раздробленности, а также  своим химическим и физическим особенностям приобретает новые свойства, отличающие ее от свободной воды в массе. воды  

В зависимости от механизма удержания с почвенными частицами различают три категории  почвенной воды: связанную, капиллярную  и гравитационную /36,  

Связанная вода на поверхности  почвы удерживается силами молекулярного  сцепления, которые превышают 50 атмосфер, а в отдельных случаях могут  достигать нескольких тысяч атмосфер. Выделяют прочносвязанную, расположенную вблизи почвенных частиц толщиной в несколько слоев молекул, и рыхлосвязанную воду, лежащую над слоем прочносвязанной воды (пленочная вода).  

По мере удаления от адсорбирующей поверхности почвенных  частиц уменьшается энергия связи  между частицами почвы и внешними слоями воды. Силы сцепления рыхлосвязанной воды с почвой составляют 10-50 атмосфер. Рыхлосвязанная вода характеризуется  повышенной вязкостью и поэтому  обладает пониженной подвижностью. Потребление  растениями рыхлосвязанной воды ограничено, т.к. по мере уменьшения толщины пленки возрастают удерживающие силы.  

Передвижение прочносвязанной  воды в жидком виде невозможно. Она  может диффундировать только в виде пара. Прочносвязан -ная вода недоступна растениям.  

Капиллярная вода на почвенных частицах удерживается силами поверхностного натяжения, которые  в основном зависят от форм и размеров почвенных пор, а также свойств  почвенного раствора. Силы, связывающие  капиллярную воду с почвенными элементами, составляют 0,5 и менее атмосфер.  

Различают капиллярноподвешенную  и капиллярыоподпертую воду. В  первом случае вода, находящаяся в  почвенных капиллярах, не соединяется  с грунтовой водой. Во втором случае вода, заполняющая почвенные поры, соединяется с грунтовой водой, она подпирается последней. Максимальный подъем капиллярной воды над уровнем  грунтовых вод на тяжелых почвах может достигать 6 м, а на легких - 2 м /Ъв /.  

Капиллярная вода перемещается под влиянием менисковых сил и  передвижение ее возможно в любом  направлении.  

Она является основным видом усваиваемой растениями влаги.  

Почвенная влага, подчиняющаяся  силе тяжести, перемещающаяся сверху вниз, называется гравитационной водой. Она  не связана с почвенными частицами. Гравитационная вода по своим свойствам  не отличается от свободной воды. Она  находится в почве в момент просачивания или в виде скоплений  на водоупорах. Гравитационная вода легко  доступна растениям, но мало используется ими вследствие непродолжительного пребывания ее в корнеобитаемом слое.  

Действие сил, под  воздействием которых может находиться почвенная влага, выражается полным термодинамическим потенциалом  почвенной влаги.  

Полный термодинамический  потенциал почвенной влаги ( ф ) есть работа, которая должна быть затрачена  для того, чтобы обратимо и изотермически  перенести в заданную точку почвы  бесконечно малое количество воды, находящегося при атмосферном давлении и  

- на условном высотном  уровне сравнения /2 /.  

Полный потенциал  почвенной влаги выражается уравнением ф = У + U) +Х, (I.I) где ф - капиллярный  потенциал, и) - гравитационный потенциал, X - осмотический потенциал.  

Скорость и направление  передвижения почвенной влаги будет  зависеть от градиента потенциала почвенной  влаги. Скорость потока почвенной влаги, кроме того, зависит от механического  состава, сложения и влажности почвы.  

Обеспечение растений водой осуществляется благодаря  сосущей силе корней и листьев. Всасывающя часть корня (корневые мочки и  корневые волоски) покрыта первичной  покровной тканью - эпибле-мой. Клетки эпиблемы проницаемы для воды с растворенными  в ней минеральными солями.  

Сила, с которой  вещество проникает через перепонку, называется осмотическим давлением. Осмотическое давление ( Р ) пропорционально разнице  концентраций растворов по обе стороны  перепонки и абсолютной температуре. У разных видов культур осмотическое давление неодинаково и может  колебаться от I до 100 атмосфер /171,180 /.  

Вода вбирается  клеточным соком, если концентрация его выше, чем во внешнем растворе. Состояние напряжения клетки вследствие поглощения воды называется тургором, а давление растянутой клетки на содержимое ее - тургорным давлением ( Т ). Сосущая  сила ( S ) есть разность между осмотическим и тургорным давлением.  

S = Р -т. (1.2)  

Всасываемый корнями  почвенный раствор передается соседней клетке. Так от клетки к клетке почвенная  влага поступает в