big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

О старых и новых методах расчета испарения растениями

До недавнего времени не было методов, которые позволяли бы установить потребность в воде природных и культурных фитоценозов в любых физико-географических условиях. Между тем необходимость точно планировать использование ресурсов пресной воды в различных отраслях народного хозяйства, в том числе в земледелии, давно назрела.

Природные и культурные фитоценозы суши являются крупнейшими потребителями водных ресурсов. Им всегда будет отдано предпочтение при распределении между различными отраслями народного хозяйства ресурсов пресной воды на Земле.

Непомерное расточительство в использовании чистой пресной воды отдельными отраслями промышленности, молчаливо допускаемое в настоящее время, является преходящим и в недалеком будущем должно быть прекращено. Достаточно напомнить, что для производства 1 т капрона расходуется 5000 т чистой пресной воды, чтобы понять чудовищный примитив подобного производства. Ни одно существующее на суше растение не расходует на создание единицы массы столько воды, сколько ее расходует капроновое производство. Насколько известно автору, максимальное значение коэффициента транспирации (количество весовых единиц воды, затрачиваемое на образование единицы массы растения) не превышает 1000—1500 единиц. При этом транспирация, как известно, не сопровождается загрязнением чистой пресной воды, которое составляет «привилегию» большинства промышленных предприятий.

В данной главе будет рассмотрено не фактическое суммарное испарение фитоценозов, а испарение, соответствующее бесперебойному обеспечению их водой в течение всего вегетационного периода, при котором полностью удовлетворяется потребность фитоценозов во влаге при высоких урожаях. Такое испарение, куда входит испарение с поверхности почвы и транспирация, мы называем потребностью в воде фитоценоза.

Приближенно можно считать, что потребность в воде фитоценозов удовлетворяется полностью, если влажность тяжелосуглинистых и глинистых почв не ниже 70—80% их наименьшей (полевой) влагоемкости, легко- и среднесуглинистых — не ниже 65—75%, а супесчаных — не ниже 50—60%.

Как уже было отмечено в предыдущей главе, в перспективе предстоит значительное расширение орошаемых и осушаемых земель, что предполагает точное знание потребности в воде культурных и природных фитоценозов. Без точного знания действительной потребности в воде фитоценозов не может длительно нормально функционировать ни одна оросительная или осушительная система, хотя надо помнить, что это только одно из необходимых условий поддержания нормального водного и солевого балансов орошаемой или осушаемой территории (Аверьянов, 1965).

Несостоятельность прежних методов установления потребности в воде растений достаточно подробно была показана в одной из опубликованных работ (Алпатьев, 1954). Это избавляет нас от необходимости повторять прежние доводы. Однако полезно добавить, что некоторые из прежних методов базировались на учете потребности в воде на единицу площади не фитоценоза, а отдельных растений (например, транспирационные коэффициенты, полученные в условиях вегетационного опыта); в других методах не получил отражения такой важнейший фактор испарения, как продолжительность периода вегетации фитоценозов; наконец, в подавляющем большинстве прежних методов испарение не было связано количественно с энергетической его основой — с ресурсами тепла за период вегетации. Все это затрудняло овладение водным режимом больших территорий, с чем неизбежно приходится иметь дело в практике преобразовательных мероприятий.

Отмечая недостатки прежних методов установления потребности в воде фитоценозов, базировавшихся преимущественно на эмпирических данных, нельзя не отметить и их положительных сторон, не утративших своего значения до настоящего времени. Сюда мы относим возможность оценивать с их помощью эффективность использования воды растениями при разных уровнях техники земледелия и разных породных качествах растений, что имеет немаловажное значение для экономики земледелия. Производству не безразлично, сколько можно создать растительной массы на единицу затраченной воды, особенно в провинциях природных зон, характеризующихся острым недостатком ресурсов пресной воды.

Некоторые старые методы и в современный период нередко используют в практике проектирования и строительства ирригационных систем при определении расходов воды на полях и. в проводящей воду сети каналов. В данном случае имеется в виду использование уравнения вида W = Ku, где W — суммарный расход воды на 1 га за период вегетации, К — коэффициент водопотребления на единицу растительной массы (с учетом транспирации и испарения с поверхности почвы), и — урожай с 1 га. Использование этого уравнения, достоинством которого является учет влияния урожая на расход воды с поля, предполагает однородные почвенно-геологические, климатические и агротехнические условия на всей подлежащей мелиорации территории и определенный сорт данной культуры. Очевидно, уравнение подобного вида применимо только в сугубо локальных условиях, где можно рассчитывать на относительное постоянство на всей мелиорируемой площади уровня плодородия почвы и метеорологических условий из года в год. Однако последнее условие — относительное постоянство из года в год метеорологических условий — в природе не выполняется даже в пустынях, где в теплый период года наблюдается устойчивая антициклональная погода. Кроме того, коэффициенты водо-потребления К колеблются по годам даже в пределах одного географического пункта значительно больше, чем расходы воды на 1° или на единицу испаряемости, что недавно показал Г. К. Льгов (1966). По его данным, коэффициенты водопотребления К, вычисленные по урожаю, колебались по годам в пределах 22—37% от их средних значений, в то время как колебания расходов воды за те же годы на 1° составили 4—6% или на единицу испаряемости 9—13%.

На иной принципиальной основе разработаны методы определения испарения, а также потребности в воде культурных и естественных фитоценозов, объединяемые нами в группу геофизических и биофизических методов. В этой группе необходимо различать методы, учитывающие непосредственно влияние массы растений на потребность их в воде, и методы, в которых это влияние в прямом виде исключается.

Принципиальное отличие геофизических и биофизических методов от прежних заключается в том, что в предложенных в них уравнениях, характеризующих скорость испарения воды и суммарную потребность в ней фитоценозов, неизменно учитывается влияние переменных метеорологических условий, а следовательно, и изменяющегося из года в год притока теплоэнергетических ресурсов на единицу площади поля за время вегетации растений.

Еще 10—15 лет тому назад разработка гео- и биофизических методов определения испарения с зеленой поверхности фитоценозов находилась в самой начальной стадии. Одно из направлений в исследовании этих методов, начатое Дальтоном и Срезневским, успешно разрабатывалось многими физиологами, среди которых необходимо назвать имена К. А. Тимирязева, Н. А. Максимова, А. Арланда, Л. Бриггса и X. Шанца, А. Уидсо, Ф. Д. Сказкина, Н. С. Петинова, А. А. Ничипоровича, А. М. Алексеева, Н. А. Гусева.

В ценных исследованиях этих ученых недоставало, за небольшим исключением, строгих количественных связей между фитоценозами и средой их обитания.

Второе направление в разработке гео- и биофизических методов расчета испарения фитоценозами развивалось преимущественно в работах гидрологов, климатологов и геофизиков (Э. М. Ольдекоп, А. Мейер, Р. Ланг, Е. Мартонн, Г. Н. Высоцкий, П. С. Кузин, М. И. Будыко, Ж. А. Прескотт, Н. Н. Иванов, Д. Л. Лайхтман, Б. В. Поляков, В. С. Мезенцев, В. Р. Волобуев, М. И. Львович, Б. А. Айзенштат, С. И. Костин и др.). В исследованиях этой группы ученых существенно были продвинуты вперед вопросы количественной связи испарения сложных типов угодий с атмосферой и почвой, зачастую без достаточной дифференциации испарения с разнородных фитоценозов.

Третье направление, тесно связанное с первым и вторым, разрабатывалось преимущественно в связи с запросами сельского и лесного хозяйства, когда требовалось произвести дифференцированный анализ и расчет испарения с разнородных фитоценозов (поля культурных фитоценозов, луга, леса, болота). Здесь следует назвать исследования Р. Э. Давида, А. Н. Костякова, И. А. Шарова, А. А. Роде, Г. Т. Селянинова, П. И. Колоскова, С. А. Вериго, А. А. Скворцова, В. П. Попова, А. М. Алпатьева, С. А. Сапожниковой, Д. И. Шашко, С. М. Алпатьева, Л. Н. Бабушкина, Л. А. Разумовой, А. Ф. Чудновского, В. А. Шаумяна, Б. Н. Мичурина, А. И. Будаговского, А. Р. Константинова, Л. В. Дунина, Барковского, А. В. Процерова, М. С. Кулика, И. А. Чхенкели, А. П. Федосеева, В. В. Романова, В. Ф. Шебеко, Г. К. Льгова, С. В. Зонна, Г. П. Дубинского, А. С. Скородумова, В. В. Рахманова, А. А. Молчанова, Н. Ф. Созыкина, Ю. Л. Раунера, Д. Велева, Г. Маркова, М. Пиха, Д. Дилкова, И. Делибалтова, С. В. Торнтвейта, X. Л. Пенмана, X. Бланей и В. Кридл, Л. Тюрка, Ф. Веймейера и А. Хендриксона, Р. Келлера, Ф. Л. Милторпа и др.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.