Из собственно агротехнических мероприятий здесь будут рассмотрены те, которые имеют массовое распространение и способны оказать воздействие на интенсивность биофизического влагооборота, т. е. увеличить расход воды на испарение путем уменьшения стока или увеличения атмосферных осадков.
При этом будут исключены все те способы, которые, не изменяя суммарного испарения, изменяют соотношение продуктивного и непродуктивного испарения. Эти последние могут повлиять не столько на интенсивность, сколько на продуктивность испарения в процессе образования органического вещества.
К группе агротехнических мероприятий, способных увеличить интенсивность биофизического влагооборота, можно отнести в первую очередь все способы земледельческого освоения территорий, увеличивающие накопление влаги в почве к началу вегетации культурных или дикорастущих фитоценозов.
В аридных и полуаридных провинциях накопление влаги в почве к началу вегетации всегда сопровождается увеличением суммарного испарения, а следовательно, и интенсивности местного биофизического влагооборота.
Среди мероприятий этой группы следует назвать в умеренном поясе зяблевую пахоту, снегозадержание и снегонакопление, лиманное орошение. Все эти одноразовые в течение года мероприятия по накоплению к весне влаги в почве заметно увеличивают испарение, но не все из них имеют массовое распространение, что часто предопределяет локальное значение таких мероприятий. Обстоятельная физико-географическая оценка и районирование снежных мелиорации выполнены Г. Д. Рихтером (1960) и А. М. Шульгиным (1965). Не повторяя выводы, изложенные в этих работах, отметим, что путем снежных мелиорации можно накапливать в почве к весне дополнительно 30— 60 мм влаги и более, что соответственно способствует увеличению испарения и влагооборота.
Влияние удобрений в географическом аспекте подробно рассмотрено М. С. Куликом (1967).
Зяблевая пахота относится к мероприятиям, проводимым на сотнях миллионов гектаров. Она будет рассмотрена с интересующей нас стороны в зональном аспекте.
За последние 10—15 лет в литературе высказывались разные мнения с воздействии зяблевой пахоты на речной сток.
Одна группа исследователей (С. Л. Вендров, М. И. Львович, Г. В. Назаров, С. М. Перехрест, Б. В. Поляков и др.) приходит к выводу о значительном воздействии зяблевой пахоты и других агротехнических и лесомелиоративных мероприятий на снижение стока малых и больших рек в умеренном поясе. Снижение стока увеличивает испарение, что соответственно влияет на интенсивность биофизического влагооборота.
М. И. Львович (1965) считает, что поверхностный сток на территории СССР под влиянием зяби уменьшается: в степной зоне в 4—5 раз, в лесостепной в 2—3 раза, в лесной в 1,5— 2 раза по сравнению со стоком на невспаханных землях.
К 1980 г. на Русской равнине, по прогнозу Львовича, речной сток по сравнению с нормой до 1950 г. станет меньше: в сухих степях на 30—40%, в типичных степях на 20—30%, в лесосте-пях на 10—20% и в южных районах лесной зоны на 5—10%.
Современный уровень обработки пахотных земель, по мнению Львовича, обеспечивает уменьшение поверхностного стока на 10 км3; в перспективе при условии дальнейшего усовершенствования приемов обработки почвы и организации снегозадержания лесными полосами суммарный эффект агротехнических мероприятий можно увеличить до 55 км3 воды в год. На столько же в будущем возрастет расход воды на испарение с сельскохозяйственных полей в провинциях степной и лесостепной зон. Дополнительное испарение в этих провинциях СССР в объеме 55 км3 составит около 15% общих водных ресурсов той же территории.
Обстоятельная оценка возможного воздействия на испарение и сток всего комплекса агротехнических мероприятий, включая лесные полосы, выполнена недавно в УкрНИГМИ (Константинов, Сакали, Гойса, Олейник, 1966) для лесостепных и степных районов Центральной Украины. Авторы пришли к выводу, что суммарное испарение после внедрения более совершенного комплекса в практику земледелия должно возрасти в среднем на 11% преимущественно за счет увеличения осадков (на 9%), а суммарный сток уменьшится за счет поверхностного стока на 4%.
Такой умеренный результат внедрения предполагаемого комплекса агротехнических мероприятий не исключает, однако, более значительного воздействия этого комплекса на повышение урожайности благодаря увеличению суммарного испарения, особенно его продуктивной части, за вегетационный период.
Другая группа исследователей, признавая водозадерживающее воздействие агротехнических и лесомелиоративных мероприятий на местный сток с колхозных и совхозных полей, отрицает возможность больших изменений стока крупных рек ETC за счет этих мероприятий, мотивируя свою точку зрения тем, что «основные питающие части водосборов расположены в более увлажненных районах…» (Кузин, 1965). Кроме того, оспаривается правомерность перенесения данных, полученных на малых стоковых площадках, где не учитывается грунтовой сток, на большие водосборы (Бочков, 1959; Кузин, 1946).
Наконец, отмечается необходимость принимать во внимание диаметрально противоположные воздействия агротехнических мероприятий и условий осеннего увлажнения на сток в многоводные и маловодные годы (Кузник, 1962; Чеботарев и Харченко, 1962), а также при оценке стока разделять последствия колебаний климата и хозяйственной деятельности человека (Оп-поков, 1900; Соколовский, 1959; Кузин, 1965).
Резюмируя выводы второй группы исследователей по вопросу о воздействии на сток агротехнических мероприятий, нельзя не отметить, что в них отводится более скромная роль преобразующему влиянию агротехники на речной сток и соответственно на испарение с сельскохозяйственных полей. В частности, в специальных нормативах Государственного гидрологического института (1963), разработанных на основе обобщения материалов более чем по 100 малым водосборам и 95 речным водосборам, рекомендуется по-разному оценивать воздействие агролесомелиоративных мероприятий на сток (а значит, и испарение) на стоковых площадках, малых водосборах, на средних и больших реках. Однако на временных водотоках и сельскохозяйственных полях снижение стока, согласно нормативам ГГИ, принято достаточно большим — в лесостепной и степной зонах от 10—20 до 30—50%, что заметно должно увеличить суммарное испарение с сельскохозяйственных полей.
В свое время автором было показано (Алпатьев, 1958), что изменение объема стока на осваиваемых землях необходимо рассматривать с учетом противоречивой природы этого хозяйственного процесса: а) с одной стороны, повышение культуры земледелия увеличивает долю атмосферных осадков, усваиваемых окультуренными почвами за счет уменьшения поверхностного стока; это усиливает роль испарения с сельскохозяйственных полей в биофизическом влагообороте за счет большего накопления влаги в почве к началу вегетации и увеличения синтезируемого растениями органического вещества; б) с другой стороны, замена естественных угодий культурными полями уменьшает испарение, если период вегетации культивируемых в поле растений короче дикорастущих или не изменяет испарение, если продолжительность вегетации культурной и целинной растительности приблизительно одинаковая. В первом случае, при раннем освобождении поля и своевременном лущении почвы, запас воды в почве к осени оказывается всегда больше, чем на целине, что способствует увеличению поверхностного стока. Во втором случае иссушение к осени поля и целины почти одинаково, некоторое уменьшение стока на поле обусловлено только воздействием зяблевой пахоты.
Введение в культуру пожнивных посевов в умеренном поясе или выращивание двух-трех урожаев в один год в субтропической и тропической зонах сближает между собой воздействие целины и сельскохозяйственных полей на водный баланс территории, на испарение и биофизический влагооборот.
Влияние агротехники на сток и испарение необходимо рассматривать в комплексе с биологическими свойствами растений. В связи с этим нельзя не остановиться на последствиях замены одних сортов культурных растений другими, что широко практикуется во всех зонах природы, где земледелие ведется на строго научной основе.
Обычно старые сорта культурных растений заменяют новыми, более урожайными и более стойкими по отношению к болезням и вредителям. Казалось бы, более продуктивные сорта, образующие более обильную массу органического вещества, должны больше расходовать воды на испарение. В действительности же имеют место другие биофизические последствия замены одних сортов культурных растений другими. В частности, два сорта разной продуктивности, но одинаковой продолжительности вегетации равны между собой по суммарному испарению. Такие сорта характеризуются также близким режимом увлажнения почвы при равных запасах влаги в начале вегетации, если совпадают календарные сроки начала и конца их вегетации. Этот вывод был подтвержден на многих растениях разного габитуса при разной технике возделывания (Алпатьев, 1954, 1965). Даже различное происхождение сортов одного и того же вида не влияет на их суммарное испарение, если нет существенных различий между ними в продолжительности вегетационного периода и сроках начала и конца вегетации. Этот вывод проверен на основании 3-летних наблюдений за суммарным испарением разных сортов нута, полученных из Италии, Абиссинии, Ташкента и Азербайджана. В результате оказалось, что суммарное потребление ими воды почти одинаково (389—403 мм).
Обобщая те и другие результаты, автор пришел к выводу (Алпатьев, 1957, 1966), что два вида культурных и дикорастущих растений, вегетация которых начинается и заканчивается в одни и те же или близкие сроки, будут создавать одинаковый водный режим почвы и расходовать равное количество воды за весь период вегетации при наличии равных исходных запасов влаги в почве и одном и том же способе возделывания.
Выведение и внедрение в производство нового более продуктивного сорта не влечет за собой увеличения испарения, если вегетационный период его такой же, как и период вегетации старого менее продуктивного сорта.
Воздействие сорта на режим и суммарное испарение сказывается только через изменение ритма и продолжительности вегетации, что бывает только в том случае, если возделывают новые более скороспелые или, наоборот, позднеспелые сорта по сравнению со старым сортом. Вообще все более позднеспелые сорта при достаточной влагообеспеченности всегда потребляют воды больше раннеспелых.
В отдельные годы при соответствующем распределении атмосферных осадков могут быть обратные соотношения между сортами. Однако в многолетнем периоде основной вывод полностью оправдывается при всяких условиях.
Означает ли все это, что суммарное испарение не зависит от массы растений, т. е. от величины урожая. Во всех случаях, когда масса растений недостаточно велика, чтобы исчерпать полностью теплоэнергетические ресурсы на испарение, а влага имеется в доступной для растений форме, суммарное испарение будет тем больше, чем сорт более урожайный. Однако такие случаи скорее гипотетические, чем реальные, так как при современном уровне агротехники доступная растениям влага обычно расходуется в равных объемах в посевах сортов разной продуктивности, но одинаковой густоты стояния и равной продолжительности вегетации.
Итак, замена старых, менее урожайных и менее устойчивых по отношению к болезням и вредителям сортов новыми, более продуктивными и более устойчивыми, не влияет на суммарное испарение и, разумеется, на биофизический влагооборот, если продолжительность вегетации остается неизменной. Но если новые сорта вегетируют более или менее продолжительный период по сравнению со старыми, то в этом случае суммарное испарение будет соответственно больше или меньше.
В разных географических условиях смена сортов не равнозначно отражается на изменении суммарного испарения. В высоких широтах, где подбор сортов культурных растений соответствует предельному использованию ресурсов тепла, замена одних сортов другими мало изменяет суммарное испарение с поля. Небольшое увеличение его, однако, возможно и в этих широтах, если удается продлить вегетацию за счет выведения устойчивых к болезням и вредителям сортов. Так, например, сорта картофеля, поражаемые фитофторой, не исчерпывают в гумидных условиях всей доступной влаги вследствие преждевременного свертывания нормальной транспирации при массовом поражении листовой поверхности. Новые возможности увеличения в этих широтах суммарного испарения за счет продления вегетации могут появиться с выведением и внедрением в производство устойчивых к заморозкам сортов и видов сельскохозяйственных культур. В частности, вовлечение ресурсов тепла в биофизический влагооборот в сентябре на широтах 60— 64° с. ш. за счет продления вегетации устойчивых к заморозкам сортов и видов культурных растений могло бы обеспечить увеличение суммарного испарения не менее чем на 30—40 мм, или приблизительно на 8—10% годового испарения. Массовое осушение территории в высоких широтах, где при современных условиях наблюдается избыточное увлажнение, позволит за счет изменения микроклимата увеличить суммарное испарение с полей, наряду с введением в культуру устойчивых к заморозкам растений, не менее чем на 50—60 мм.
Пока же приходится признать, что в высоких широтах наиболее емкий биофизический влагооборот обеспечивают высокопродуктивные искусственные травостои, улучшенные естественные луга и древесные фитоценозы, так как они наиболее устойчивы к заморозкам. Это обусловливает их наиболее длительную вегетацию и соответственно максимальное испарение по сравнению с другими культурными сообществами, особенно однолетними.
В средних широтах замена раннеспелых сортов позднеспелыми или культурных растений короткого периода вегетации растениями, вегетирующими более продолжительно, существенно увеличивает суммарное испарение с поля. Аналогичное влияние оказывает так называемая пожнивная культура, если ее используют в земледелии средних широт с применением орошения (Смирнов, 1960). В многолетнем периоде увеличение суммарного испарения в аридных и полуаридных регионах приблизительно равно сумме атмосферных осадков, выпадающих за период продления вегетации позднеспелых культур по сравнению с раннеспелыми, а в случае правильного орошения — дополнительной испаряемости за тот же период. Испаряемость в абсолютных величинах в умеренном поясе северного полушария на широте 50° за август и сентябрь, когда еще возможна вегетация, составляет около 150 мм, а на широте 35° за август—ноябрь — около 450 мм. Для вычисления дополнительной испаряемости, в случае применения орошения, необходимо из этих величин вычесть фактическое испарение за те же периоды. В многолетнем периоде эту поправку на равнинах можно принять приблизительно равной сумме атмосферных осадков за эти месяцы, а в горных районах — осадкам за те же месяцы за вычетом стока.
В тропической зоне, где вегетация возможна круглый год, позднеспелые культуры и их сорта также обеспечивают максимальное испарение, равное в орошаемых или равномерно и достаточно увлажняемых районах за счет естественных атмосферных осадков разности между годовой испаряемостью и испаряемостью за период вегетации данного вида и сорта минус фактическое испарение за вневегетационный период.
Биофизический влагооборот можно существенно увеличить за счет увеличения суммарного испарения с полей и плантаций преимущественно в провинциях муссонного климата, если организовать орошение на значительных площадях в сухие периоды года.
Аналогичный эффект может быть получен также в провинциях сухих субтропиков там, где есть водные ресурсы.
—Источник—
Алпатьев, А.М. Влагообороты в природе и их преобразования/ А.М. Алпатьев. – Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1969.– 323 с.
Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава
