рослинництво

середньою добовою температурою вище 15°С припадає на другу декаду травня. Розподіл опадів відзначається великою нерівномірністю. У північному Степу в середньому за рік випадає близько 450 мм опадів, а в південному – до 400 мм. На теплий період (квітень-жовтень) припадає 165-290 мм.

Майже щорічно бувають бездощові періоди, середня тривалість їх 20-25 днів. У північному Степу раз на два роки бездощові періоди тривають до 35 днів, а в південному – більше 40 днів. У північному Степу буває 55-60 посушливих днів за вегетацію.

Питання для самоконтролю:

1.Що таке екологія рослин?

2.Охарактеризуйте екологічні фактори життя рослин.

3.Значення світла, тепла, вологи та повітря в житті рослин.

4.Охарактеризуйте культури за моделями агроекологічних зон ФАО.

5.Вкажіть способи регулювання температурного, повітряного режимів та режиму зволоження ґрунту?

6.Класифікація культур за вимогливістю до тепла.

7.Яровизація озимих та ярих зернових культур.

8.Класифікація сільськогосподарських культур за відношенням до вологи.

9.Що таке коефіцієнт водоспоживання?

10.Водний баланс ґрунту та його значення. Запаси продуктивної вологи в ґрунті.

11.Охарактеризуйте основні способи зрошення польових культур.

12.Охарактеризуйте вплив температури на розвиток надземної та підземної маси.

13.Значення біологічних мінімумів, оптимумів та максимумів температур в житті рослинного організму.

14.Охарактеризуйте вміст кисню та вуглекислого газу в ґрунтовому повітрі, їх значення.

15.Аґрокліматичне районування України, його значення.

16.Охарактеризуйте аґрокліматичні ресурси Поліської, Лісостепової та Степової зони України.

17.Вкажіть основний зміст еколого-агрохімічної оцінки ґрунтів?

18.Дайте характеристику ґрунтово-біотичного комплексу Полісся, Лісостепу та Степу.

41

РОЗДІЛ 2. АДАПТИВНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОЛЬОВИХ КУЛЬТУР

2.1. Посухота жаростійкість

Посуха – це висушування кореневмісного шару ґрунту через тривалу відсутність опадів і високу випаровуваність, що призводить до порушення нормального водопостачання рослин та зниження їх продуктивності.

Вона виникає при антициклонному режимові погоди і супроводжується підвищенням в порівняні з середніми нормами температури повітря протягом періоду вегетації.

Посухостійкість – це здатність рослин продуктивно використовувати воду при високій температурі, низькій відносній вологості повітря та ґрунту і забезпечувати при цьому високу врожайність і якість продукції. Стійкість рослин до посухи це фактично адаптивне пристосування до існування при дефіциті вологи.

Посуха буває ґрунтовою, атмосферною, комбінованою і проявля-

ється у весняний, літній період або протягом всієї вегетації рослин. Ґрунтова посуха характеризується дефіцитом доступної вологи в

ґрунті, атмосферна (повітряна) посуха спричиняє сильну транспірацію рослин і випаровування з поверхні ґрунту. Комбінована (ґрунтовоатмосферна) включає в себе поєднання двох перших видів посухи і є найбільш небезпечною для сільськогосподарських культур та їх продуктивності.

В залежності від пори року розрізняють весняні, літні, осінні та

зимові посухи. Весняні й осінні посухи настають за невисокої температури і низької вологості повітря (до 10%), внаслідок чого вода з ґрунту інтенсивно випаровується. Літні посухи зумовлені сухим спекотним повітрям, що призводить до посилення фізичного випаровування та транспірації. Зимові посухи спостерігаються при зниженні вологості повітря.

Ступінь посушливості оцінюють за співвідношенням між надходженням і можливою витратою вологи (випаровуваністю) –

показником посушливості Бова:

К= 10*(Wп+r)/∑t;

де Wп – запаси продуктивної вологи навесні в шарі ґрунту 0-100 см, мм; r – кількість опадів з початку весни до моменту виконання розрахунку, мм; ∑t – сума середніх добових температур понад 0 ºС до моменту проведення розрахунку.

42

Початком посухи вважають зниження показника посушливості

до 1,5.

Атмосферну і змішану посухи спричиняють суховії – метеорологічне явище, яке характеризується низькою відносною вологістю повітря (менш як 30%) у поєднанні з його високою температурою (понад 25 ºС) і швидкістю вітру понад 5 м/с, що зумовлює високу випаровуваність і порушення балансу вологи рослин. Особливо гостро посуха проявляється на солонцюватих та засолених ґрунтах у зв’язку

зпідвищенням осмотичного тиску ґрунтових розчинів.

ВУкраїні виділяють два осередки з підвищеною кількістю суховіїв (протягом 25-30 діб):

1) південні області – Миколаївська, Дніпропетровська, Запорізька, Херсонська та центральні степові райони Криму;

2) східні райони Луганської і частина районів Донецької області. Частота і тривалість посух, помітно коливаючись роками, зростає

від Лісостепу до сухого Степу.

Стійкість до посухи сільськогосподарських культур визначають як за прямими, так і за побічними ознаками. Про дію посухи можна говорити після визначення врожайності, росту, висоти рослин, розмірів колоса та його озерненості. Одним із критеріїв оцінки на посухостійкість є визначення приросту сухої речовини при посусі. В посушливих сортів та гібридів цей показник знижується менше, ніж у нестійких сортів.

Посухостійкість зумовлюється добрим розвитком кореневої системи (глибиною проникнення, розгалуженістю та високою вбирною здатністю), товстим шаром воскового нальоту на листках і стеблах, високою водоутримуючою здатністю клітин. Локальний прояв посухи послаблюється при близькому заляганні підґрунтових вод, коли корені рослин досягають капілярної кайми.

Стійкість до ґрунтової посухи визначають при вирощуванні культур у фітотронах, які повністю ізолюють від опадів, а також по проростанню насіння в розчині сахарози з високим осмотичним тиском (від 8 до 18 атм.). Крім того для оцінки посухостійкості застосовують: оцінку здатності сортів переносити один і той же рівень зневоднення, який пов’язаний із структурною стійкістю цитоплазми; визначення вмісту нагромадженого крохмалю в кореневому чохлику (у більш стійких рослин крохмаль розчиняється повільніше).

43

Основні способи боротьби з посухою і суховіями: зрошення;

поверхневий обробіток ґрунту плоскорізами; застосування прямого посіву із залишенням на поверхні поля стерні; (NO-TILL та MINITILL); снігозатримання (дає змогу збільшити запаси продуктивної вологи в метровому шарі в 1,5-2 рази); полезахисне лісонасадження; використання кулісів з високостеблових рослин; мульчування ґрунту; застосування парів; дотримання оптимальних строків сівби; внесення органічних добрив та застосування сидератів.

Хімічно зв’язана, гігроскопічна і плівчаста вода та водяна пара створюють так званий ”мертвий” запас води у ґрунті, який ще називають вологістю в’янення, і виражають коефіцієнтом в’янення.

Під час посухи в період наливу зерна (весняно-літній) спостерігаються такі явища, як запал та захват. Захват – відбувається в умовах ґрунтової посухи, коли поживні речовини із листків та інших вегетативних органів не надходять до зернівок, а навпаки відтягуються із них. Запал – явище, яке спостерігається в умовах атмосферної посухи, коли вологість повітря опускається в період наливу зерна, нижче 30% (характерні суховії). Характеризується порушенням надходження пластичних речовин у зернівки. Часто коли в цей же період випадає велика кількість атмосферних опадів, здійснюється вимивання поживних речовин із зернівок. Це явище називається стіканням, яке супроводжується появою на поверхні зернівок білих струмочків із вимитих запасних речовин ендосперму.

У вологолюбних трав’янистих рослин стійке в’янення настає при всисній силі ґрунту 0,7-0,8 МПа, у більшості сільськогосподарських рослин – при 1-2 МПа, а в рослин помірно сухих умов – при 2-3 МПа.

Коефіцієнт в’янення – це вологість ґрунту у відсотках, за якої настає стійке незворотне в’янення рослин, тобто коли тургор рослин не відновлюється, якщо її помістити в атмосферу, насичену водяною парою. Визначається коефіцієнт в’янення відношенням вологості в’янення до максимальної гігроскопічної. Доступною волога стає тоді, коли її вміст у ґрунті перевищує рівень вологості в’янення, або коли вологість ґрунту в 1,5 рази, а для деяких культур у 2 рази перевищує максимальну гігроскопічність. Чим більше в ґрунті органічних сполук, мулу та колоїдів, тим більша вологість в’янення: у піщаних ґрунтах вона становить 0,5-1,5%, у супіщаних – 1,5-4%, у суглинкових – 3,5- 12%, у глинистих – 12-20%, на торфовищах – 40-50%.

Величина коефіцієнта в’янення істотно змінюється в різних рослин (табл. 9).

44

9. Коефіцієнти в’янення різних сільськогосподарських культур

(за В.П. Ґудзьом, 2007)

1,0-1,2	1,2-1,4	1,4-1,6	1,6-1,8
Сорго	Люцерна	Пшениця	Кукурудза
	Буркун	Ячмінь	Соняшник
	Суданська трава	Просо	Картопля
		Льон	Овес
			Гречка та соя

Ущільнення ґрунту помітно скорочує кількість водо- і повітряпровідних щілин, в які могли б проникати коріння рослин, у той же час збільшується частина мілких неактивних щілин, в яких вода утримується з тиском більше 1,6 МПа. В межах щільності 1,5-1,55 г/см3 вологість в’янення зростає на 28-30% у порівнянні з щільністю 1,11-1,44 г/см3.

Оптимальна вологість кореневмісного шару ґрунту, за якої досягається максимальна інтенсивність росту рослин, змінюється для різних видів в межах 65-90% найменшої вологоємності, зокрема: 7590% для багаторічних трав, 65-80% – для зернових, 70-85% – для овочевих культур.

Жаростійкість рослин означає здатність переносити спеку без незворотного пошкодження. Вона складається з можливостей протоплазми витримувати екстремально високі температури та можливості уникати пошкоджень екранованих та відбитих предметів теплозахистом, охолодженням, внаслідок транспірації.

Жаростійкість залежить від тривалості впливу тепла, тобто підпорядковується впливу тепла та закону кількостей: більш помірна спека при значній тривалості проявляє таке ж пошкодження, як і короткотермінова велика спека. Тому дану ознаку вважають характеристикою перенесення певних температур при їх півгодинній дії.

За жаростійкістю розрізняють групи не жаростійких видів рослин, які пошкоджуються вже при 30-40 ºС, жаростійких здатних переносити півгодинне нагрівання до 50-60 ºС. Температура вище 60 ºС є перехідною межею для високо диференційованих рослинних клітин. Більш високі температури здатні переносити лише жаростійкі біо-

типи рослин.

Жаростійкість – дуже специфічна властивість, навіть близькі види однієї і тієї ж родини можуть помітно відрізнятися за цією ознакою. Найбільш суттєві відмінності в стійкості встановились у процесі еволюції та відбору. З культурних рослин жаростійкістю характеризуються рослини південних широт – сорго, рис, бавовник. У період утворення генеративних органів жаростійкість однорічних рослин зменшується.

45

2.2. Критичні періоди та періоди найбільшого поглинання вологи

Критичний період – це період, протягом якого рослина найбільш чутлива до дефіциту фактора життя, зокрема вологи. В польових культур критичні періоди потреби у волозі створюються під час формування репродуктивних органів, в озимих – вихід у трубку – колосіння; проса, кукурудзи – цвітіння – молочна стиглість (10 днів до цвітіння, період цвітіння та 20 днів після цвітіння); зернобобових і гречки – цвітіння; соняшнику – утворення кошиків – цвітіння; бавовнику – від цвітіння до закладання коробочок; баштанних – від цвітіння до достигання. В коренета бульбоплодів найбільша потреба у волозі спостерігається у період цвітіння – утворення коренеплодів та бульб.

В умовах помірного клімату одна рослина пшениці за період вегетації випаровує – 2-3 л води, соняшнику – до 100, кукурудзи на півдні – 97-113, цукрових буряків – 60 л. Кількість води, яку витрачає рослина для утворення одиниці сухої речовини врожаю, називається

транспіраційним коефіцієнтом (ТК), а кількість сухої речовини, яка створюється на одиниці маси витраченої рослиною води – продуктивністю транспірації. Однак волога витрачається не тільки рослиною, а й випаровується з поверхні ґрунту, тому загальні витрати вологи полем називають коефіцієнтом водоспоживання. За помірного

інедостатнього забезпечення рослин водою урожайність їх знижується, але якість продукції, зумовлена вмістом цінних речовин, поліпшується. Так, за сухого клімату в зерні зернових збільшується вміст білка, в насінні соняшнику – жиру, в бульбах картоплі – крохмалю, в ягодах винограду і коренеплодах цукрових буряків – цукру і т.д.

Певною мірою посухостійкість рослин може характеризуватися коефіцієнтом транспірації, тому що цей коефіцієнт специфічний для різних культур і показує, наскільки продуктивно витрачається волога рослинами.

Транспіраційний коефіцієнт (ТК) залежить від освітлення рослин,

температури навколишнього середовища, вологості повітря і ґрунту, забезпеченості елементами живлення, швидкості вітру тощо. За цим показником можна оцінювати вимогливість культур до вологи, хоча він

ізмінюється у значних межах (табл. 10).

Найбільш посухостійкими рослинами є такі, що відрізняються меншими розмірами продихів і клітин мезофілу, тому при селекції посухостійких форм слід звертати увагу в першу чергу, на дрібноклітинність і на розмір листкової пластинки.

46

10. Показники транспіраційних коефіцієнтів польових культур

(за О.Ф. Смаглієм та ін., 2006)

Культура	ТК	Культура	ТК
Пшениця озима	340-420	Горох	400-600
Жито озиме	300-420	Боби кормові	600-800
Пшениця яра м’яка	400-700	Конюшина	500-600
Ячмінь	300-450	Люцерна	600-900
Овес	400-500	Цукрові буряки	240-400
Кукурудза	170-300	Картопля	350-550
Просо	200-250	Бавовник	350-500
Сорго	180-240	Льон-довгунець	400-450
Гречка, тютюн	450-600	Коноплі	500-700

Різні листки однієї і тієї ж рослини за анатомічною будовою неоднакові. У перерахунку на одиницю поверхні верхні листки в порівнянні з нижніми мають більшу кількість продихів, більшу довжину жилок і більше волосків, якщо вони є.

Крім того, чим вище на рослині розташований листок, тим дрібнішими будуть клітини верхнього і нижнього епідермісу. Клітини мезофілу, замикаючі клітини, продихові щілини, волоски, розташованих вище листків мають сильніше розвинену палісадну паренхіму в порівнянні з губчастою, більш потовщені зовнішні оболонки верхнього і нижнього епідермісу, краще розвинутий восковий шар. Отже, листки, розташовані у верхній частині рослини, далі від кореня, мають більш ксероморфну будову, яка спричиняється в результаті дії так званих відвідних токів (табл. 11).

11. Середні витрати води на утворення 1 г сухої речовини, г

(за О.Ф. Смаглієм та ін., 2006)

Рослини	Витрати води	Рослини	Витрати води
Пшениця	340	Картопля	640
Жито	630	Гречка	580
Ячмінь	520	Соняшник	600
Овес	580	Льон	905
Рис	680	Цукрові буряки	400
Кукурудза	370	Люцерна	840
Просо	300	Конюшина лучна	640
Сорго	322	Стоколос безостий	1016
Горох	700	Кінські боби	776
Квасоля	700	Бавовник	570

Густа сітка провідних пучків, дрібноклітинність, більша кількість продихів – властиві ксерофітам, тобто рослинам сонячних, посушли-

47

вих місць. Посухостійкість рослин визначається в першу чергу економічними витратами води і що найважливішими анатомічними ознаками таких рослин повинні бути: невелика кількість продихів, товста кутикула, слабкий розвиток листкової поверхні і т.п. У посухостійких культурних рослин крім економної транспірації повинна бути висока асиміляція.

Коефіцієнт водоспоживання (табл. 12) менш специфічний для культур і характеризує ефективність використання вологи агроценозом. Він більше залежить від природних і агротехнічних факторів, ніж коефіцієнт транспірації, помітно підвищується в зоні з недостатньою кількістю опадів. Зниження коефіцієнта водоспоживання досягається скороченням непродуктивних витрат вологи шляхом вдосконалення технологій вирощування сільськогосподарських культур.

Коефіцієнт водоспоживання має важливе значення при розрахунку рівня можливої урожайності. В табл. 12 наведені найбільш типові коефіцієнти водоспоживання основних польових культур.

12. Коефіцієнти водоспоживання сільськогосподарських культур, м3/т сухої біомаси (за Смаглієм О.Ф. та ін., 2006)

Культура		Умови зволоження
	вологі		середні		посушливі
Озима пшениця	375-450		450-500		500-525
Озиме жито	400-425		425-450		450-550
Яра пшениця	350-400		400-465		435-500
Ячмінь	375-425		435-500		470-530
Овес	435-480		500-550		530-590
Картопля	167-300		450-500		550-660
Цукрові буряки	240-300		310-350		350-400
Льон	240-250		300-310		370-380
Багаторічні трави (сіно)	500-550		600-650		700-750

Для характеристики умов росту рослин, поряд з опадами, велике значення має випаровування вологи з поверхні ґрунту, яке залежить від температури. Виходячи з цього Г.Т. Селянинов ввів гідротермічний коефіцієнт (ГТК), який розраховують за формулою:

К =(∑О/∑Т) 10;

де О – кількість опадів за вегетаційний період, мм; Т – сума активних температур (понад 10 ºС) за цей самий період.

Якщо К>1,6 – це зона надмірного зволоження; 1,3-1,6 – достатнього зволоження, 1,3-1,0 – слабко посушлива зона; 0,7-1,0 – посушлива зона; 0,4-0,7 – сильно посушлива зона; К < 0,4 – суха зона, яка відповідає зоні

48

пустелі. Диференціація цього показника по кліматичних зонах дала такі результати.

13. Середньобагаторічний гідротермічний коефіцієнт

(за В.В. Сахненком, 2007)

Зона і область	Квітень	Травень	Червень	Липень	Серпень	Вересень	Жовтень	Квітеньжовтень
Степ	1,3	0,9	1,0	0,8	0,7	0,7	1,2	0,8
Дніпропетровська	1,4	1,0	1,1	0,8	0,7	0,7	1,3	0,9
Донецька	1,6	1,0	1,1	0,8	0,7	0,7	1,6	1,0
Запорізька	1,2	0,9	0,9	0,7	0,6	0,6	1,0	0,8
Кіровоградська	1,5	1,1	1,2	1,0	0,9	0,8	1,4	1,1
Крим	1,1	0,9	0,9	0,6	0,5	0,7	0,9	0,8
Луганська	1,6	1,0	1,0	0,8	0,7	0,8	1,6	1,0
Миколаївська	1,3	0,9	1,1	0,8	0,7	0,7	1,1	0,9
Одеська	1,2	0,9	1,0	0,7	0,6	0,7	0,9	0,8
Херсонська	1,0	0,7	0,8	0,6	0,5	0,5	0,9	0,7
Лісостеп	1,9	1,3	1,3	1,3	1,2	1,1	1,9	1,4
Вінницька	2,0	1,4	1,4	1,4	1,1	1,1	1,7	1,4
Київська	1,9	1,2	1,3	1,3	1,2	1,2	1,8	1,3
Полтавська	1,7	1,1	1,2	1,1	1,0	0,9	1,9	1,2
Сумська	1,9	1,3	1,3	1,3	1,1	1,2	2,3	1,4
Тернопільська	2,2	1,6	1,7	1,6	1,4	1,3	2,0	1,6
Харківська	1,7	1,1	1,5	1,0	0,9	0,9	1,8	1,2
Хмельницька	2,1	1,4	1,6	1,6	1,4	1.3	1,9	1,5
Черкаська	1,7	1,2	1,3	1,2	1,0	1,0	1,6	1,2
Чернівецька	2,3	1,6	1,7	1,6	1,3	1,3	1,7	1,6
Полісся	2,1	1,5	1,7	1,6	1,4	1,4	2,0	1,6
Волинська	1,9	1,3	1,5	1,5	1,4	1,3	1,9	1,5
Житомирська	2,0	1,3	1,5	1,5	1,4	1,3	1,9	1,5
Закарпатська	2,0	1,6	1,9	1,6	1,4	1,5	2,4	1,7
Івано-Франківська	2,4	1,9	2,0	1,9	1,6	1,4	1,8	1,8
Львівська	2,3	1,9	2,0	1,9	1,6	1,6	2,1	1,9
Рівненська	2,0	1,4	1,5	1,5	1,4	1,3	1,9	1,5
Чернігівська	2,0	1,3	1,3	1,3	1,2	1,2	2,2	1,4

Для Поліської зони при середньому багаторічному значенні ГТК 1,2 показник посухи склав 0,7, для Лісостепової зони при середньому ГТК 0,8 показник посухи дорівнює 0,6, для Степової зони при середньому значенні ГТК 0,6 показник посухи відповідно складає 0,5. При цьому роками з посухами вважаються ті, в які урожайність, у порівнянні з середніми значеннями, знизились більше ніж на 25%.

Потребу культур у волозі за період вегетації можна виразити як суму опадів, мм: озима пшениця – 650; ячмінь ярий – 285; овес – 209;

49

кукурудза ранніх і середньостиглих гібридів – 220-350; просо – 300; горох – 320; цукрові буряки – 530; соняшник – 250.

Особливо шкідливий дефіцит вологи за 5-8 днів до виколошування та під час формування й наливу зерна у злакових культур. У першому випадку спостерігається череззерниця в колосі та стерильність верхівки колоса, у другому – зменшення розмірів і виповненості зерна. На час дозрівання в деяких сортів колос стає ламким.

2.3. Морозота зимостійкість

Взимку, внаслідок специфічного поєднання кліматичних та метеорологічних чинників, для організмів можуть скластися особливо несприятливі умови, які найбільш згубні для рослин. Спостерігається загальна закономірність: при понижених температурах розвиток рослин (настання фаз) затримується, при підвищених – відбувається швидше, а загальний період вегетації культури, відповідно, збільшується або зменшується. Так, одні й ті самі сорти польових культур, висіяні навесні, можуть досягти повної стиглості за 80-100, а при літніх посівах (післяукісних або післяжнивних) – за 60-70 днів. Це, зокрема, стосується посівів проса, гречки, ячменю, гороху, ранньостиглих гібридів кукурудзи.

За відношенням до низьких температур культури поділяють на

морозо- і слабкоморозостійкі, а за зимостійкістю – на зимо- і

малозимостійкі.

Зимостійкістю рослин називають їх здатність протистояти комплексу несприятливих погодних умов узимку (сильним морозам, випріванню, вимоканню, крижаній кірці, різким коливанням температури). Вона зумовлена адаптацією рослин до сезонних і щоденних змін погоди, яка має три прояви:

морфологічний – приземний ріст, глибоке залягання вузла кущення та ін.;

фізико-хімічний – зневоднення тканин, накопичення вуглеводів тощо;

фенологічний – сповільнений перехід до генеративних фаз (яровизація в умовах короткого дня).

Температура, тривалість дня, опади – важливі чинники для проходження процесів адаптації.

Морозостійкість – це здатність рослин протистояти низьким мінусовим температурам узимку. На відміну від стійкості до приморозків

50