почВенная эКологИя СахаРоноСных И КРахМалоноСных КУльТУР: сахарная свекла, сахарный тростник, картофель, батат, маниок, ямс

Сахарная свекла. Среди культурных растений корнеплодная свекла с высоким содержанием сахара - одно из самых молодых. Промышленное производство и потребление свекловичного сахара началось в России лишь в XIX в., но очень быстро приобрело ши­рокие масштабы.

Как культурное растение свекла используется с древних вре­мен. Колумела в I в. н. э. писал:

... И из жирной почвы ударом железного орудия Извлекается зеленолистая с белым корнем свекла.

Впервые растения свеклы стали возделываться в Передней Азии. Даже сейчас на землях Малой Азии и Сирии, включая районы Древней Армении, окрестности озера Ван и низменные районы по Тигру и Евфрату распространены дикие формы свек­лы. По этому экологию свеклы определяет широкий экологиче­ский диапазон. От тропиков до суббореальных биоклиматических условий с почвами разного генезиса и свойств. Однако из всех корнеплодных растений сахарная свекла наиболее требовательна к почвенному плодородию. В период вегетационного периода она потребляет большое количество питательных веществ. По срав­нению с зерновыми хлебами при средних урожаях 24 ц зерна и 300 ц корнеплодов сахарная свекла извлекает из почвы в 2 раза больше азота, в 1,5 раза больше фосфора и в 3 раза больше калия (Керефов, 1975).

Прежде всего для сахарной свеклы характерна высокая отзывчи­вость на почвенное богатство. Лучшие земли расположены на богатых гумусом, глубокоструктурных почвах. Это черноземы оподзоленные, выщелоченные, типичные, обыкновенные, коричневые выщелочен­ные и типичные почвы, бруниземы, лугово-черноземные почвы, руб- роземы, аллювиально-луговые и луговые почвы. Глубокая корневая система осваивает мощную толщу почвы и почвообразующей поро­ды. От корнеплода отходят длинные корневые побеги, достигающие глубины 2,5 м и отходящие в стороны на 50-60 см. Несмотря на

подземную, кажущуюся незначительной биомассу, объем корнеоби­таемой толщи каждого растения впечатляющ.

Для успешного культивирования сахарной свеклы необходимо ежегодное количество выпадающих осадков 500-600 мм. Это пре­допределяет уровень плодородия основных почв степей и лесостеп­ных зон (табл. 11.1).

Таблица 11.1

Баллы бонитета почв для сахарной свеклы (по Карманову, 1980)

Сахарная свекла хорошо растет только на рыхлых глубоко­структурных почвах. Оптимальный объемный вес корнеобитае­мой толщи должен быть не более 1,35-1,40, а пахотного горизонта 1,1-1,2. Уплотненные тяжелосуглинистые и слитые черноземы не­благоприятны. По гранулометрическому составу лучшими почва­ми во всех природных зонах являются среднесуглинистые. Однако хорошо оструктуренные черноземы, лугово-черноземные, коричне­вые почвы тяжелосуглинистого и глинистого состава нисколько не хуже средних суглинков. Но урожайность снижается при возделы­вании сахарной свеклы на тяжелых серых и бурых лесных почвах. Неудачны для этой культуры пески и супеси.

Сахарная свекла дает высокие урожаи в широких пределах рН от 6,0 на серых лесных почвах до 8,6 на карбонатных черноземах Кубани, но кислых почв с рН ниже 5 свекла не выносит, а на сильно­карбонатных почвах становится чувствительной к недостатку бора.

Для хорошего роста сахарная свекла требует постоянного ув­лажнения на уровне 60-80 % от наименьшей влагоемкости. Боль­шое значение имеет глубокая влагозарядка почвы. Корневая сис­тема, проникающая на глубину 2,5 м, активно использует влагу нижележащих слоев почвы и позволяет противостоять временной 303

засухе. Переувлажнение и близкие грунтовые воды для свеклы и губительны. Пресные воды оказывают отрицательное влияние,

при глубине ближе 100 см, а соленые воды - при глубине: ближе 150-200 см.

Сахарная свекла - солеустойчивое растение, свободно перено­сит слабую засоленность почв и может применяться при мелиора­ции для биологического рассоления. Устойчива свекла и к слабой солонцеватости, если она не приводит к резкому ухудшению физи­ческого состояния почвы.

В повышении урожайности сахарной свеклы, как и других сельскохозяйственных растений, большое значение имеет введение правильных севооборотов и размещение ее после лучших предшест­венников. Решающее значение принадлежит севообороту и в борьбе с вредителями, и болезнями сахарной свеклы. Сахарная свекла в севообороте должна возвращаться на прежнее место не ранее чем через 3-4 года, а в случае сильного заражения почвы нематодой - через 4-5 лет. Лучший предшественник - удобренные озимые.

Данные опытных учреждений, передовых хозяйств показы­вают, что в районах недостаточного увлажнения величина и ус­тойчивость урожаев сахарной свеклы находятся в большой зави­симости от обеспеченности растений влагой. Наиболее высокие и устойчивые урожаи сахарной свеклы в этих районах достигаются при размещении ее после озимых, следующих по черным, ранним и занятым удобренным парам, а также после многолетних трав однолетнего пользования (клевер и эспарцет).

В зоне достаточного увлажнения в Украине, с годовой суммой осадков около 500 мм и больше, сахарную свеклу целесообразно раз­мещать после озимых, следующих по многолетним травам и по заня­тым парам (озимые, бобово-злаковые смеси на зеленый корм и др.).

По данным ВНИИСС, в условиях Центрально-Черноземной зоны (северная и центральная части) сахарную свеклу следует размещать после озимых, идущих по многолетним и однолетним травам на зеленый корм и сено, кукурузы на зеленый корм, гороха на зерно; в южных и восточных частях Центрально-Черноземной зоны - глав­ным образом по озимым после чистых и ранних занятых паров.

В районах орошаемого свеклосеяния лучшим предшественни­ком сахарной свеклы считается озимая или яровая пшеница по пласту многолетних трав. Возможно также размещение свеклы по озимой пшенице после занятых паров пли кукурузы.

При повторном, а тем более длительном бессменном посеве урожаи сахарной свеклы резко снижаются, особенно в районах 304

недостаточного и неустойчивого увлажнения. При повторных по­севах усиленно размножается опасный вредитель сахарной свек­лы - корневая тля. В Центрально-Черноземной зоне были зарегист­рированы случаи полной гибели урожаев сахарной свеклы от этого вредителя. При бессменной культуре свеклы развивается также свекловичная нематода, которая может погубить 30-40 % уро­жая. Поэтому повторные посевы сахарной свеклы (не более двух лет подряд) можно считать агрономически оправданными только в орошаемых районах для повышения свеклонасыщенности севообо­ротов при внесении увеличенных доз удобрений.

Сахарная свекла сама является ценным предшественником для различных культур. После свеклы хорошо удаются кукуруза (при достаточном запасе влаги), просо, ранние яровые хлеба, зерновые бобовые, однолетние травы.

Сахарный тростник. Это культура главным образом тропиче­ского пояса. Большинство исследователей сходятся на том, что его родиной является Юго-Восточная Азия. Однако сахарный трост­ник нигде в диком виде не встречается. На территории Индии он известен очень давно - за три тысячи лет до н. э. Его санскритское название «саккара» сохранилось у многих народов. Так получа­ется, что лингвистические данные подтверждают происхождение сахарного тростника из Индии. Большая часть сахара в мире про­изводится из тростника.

Сахарный тростник возделывают на самых разнообразных поч­вах. Хорошего развития тростник достигает на глубокопроницае­мых почвах с благоприятным вводно-физическим режимом. Этим условиям отвечают разнообразные варианты окультуренных крас­ных и желтых аллитных почв и красных ферралитно-кальциевых, различные аллювиальные почвы, а также красно-бурые и красно­коричневые почвы.

Главный объем корнеобитаемой толщи должен быть не менее 100­150 см и не содержать латеритных конкреций и каменистых включе­ний в массе, превышающей 10-20 %. На Кубе высокие урожаи полу­чаются на коричневых и ферраллитно-кальциевых почвах на элювии известняковых пород. Возделывают сахарный тростник и на черных слитых почвах (вертисоли), однако эти тяжелые пластинные почвы ограничивают продуктивность и долговечность плантаций.

Неудовлетворительны для тростника сильнокислые почвы с рН 4,5-5,5. Оптимумом считается рН 6,0-7,5. Карбонатность профиля не является препятствием. Тростник требует хорошего увлажне­ния, переносит избыточную сезонную влагу.

Особо эффективно орошение сахарных плантаций. Если без оро­шения в условиях Кубы средняя урожайность составляет 50-70 ц сахара-сырца с гектара, то систематические поливы и применение удобрений повышают ее до 100-120ц/га. Лучшая гранулометрия - суглинистый состав, пески и супеси для тростника не пригодны. Всякое засоление и солонцеватость исключается.

Способы возделывания сахарного тростника в отдельных стра­нах, да и в различных местностях одной страны, неодинаковы. В тропиках его возделывают и как многолетнюю (бессменно) культу­ру и в севообороте, а в субтропиках, как правило, только в сево­обороте.

При этом культура сахарного тростника без орошения распро­странена главным образом в местностях, где в течение года выпада­ет 1250-3000 мм осадков. При меньшем количестве годовых осадков надежная культура тростника возможна лишь при орошении.

Монокультура сахарного тростника (от 2-3 до 6-7 лет бессменно) распространена в странах Центральной и Южной Америки (Куба, Гавайи, Гвиана, Бразилия, Пуэрто-Рико). Более длительное возде­лывание на одном и том же месте приводит к снижению урожаев из-за болезней и почвоутомления. В опытах в Луизиане (США) при бессменном возделывании тростника в течение 18 лет урожай сни­зился с 846 ц/га до 332 ц/га, т. е. более чем в 2,5 раза.

При возделывании в тропиках сахарного тростника в севообо­роте (обычно в течение 1-3 лет на одном поле) его чередуют с бобо­выми, злаковыми или масличными культурами.

В США сеют в течение двух лет тростник, затем кукурузу и бо­бовые. В Бразилии после запашки тростника часто сеют люцерну, а затем опять тростник.

В субтропиках, где возделывают тростник, как правило, в се­вообороте, основными предшественниками его являются бобовые травы или зерновые.

В субтропиках СНГ распространена культура однолетнего (реже двухлетнего) тростника в 5-6-польных севооборотах, например: 1-2 - люцерна, 3 тростник, 4 клевер, 5 - тростник или 1-3 - лю­церна, 4-5 - тростник, 6 - зерновые или 1-3 - люцерна, 4 - тро­стник, 5 - зерновые, 6 - тростник. На опытной станции в Денау (Узбекистан) при посадке тростника после бобовых урожай (по сравнению со злаковым предшественником) повышался на 8,2 т с гектара - с 53 до 61,2 т/га.

Картофель. В число культурных растений Старого Света карто­фель, как и сахарная свекла, вошел совсем недавно. Однако уни­версальное использование клубней очень скоро поставило карто­фель в ряд труднозаменимых растений. Этим объясняется и широ­чайший современный ареал его возделывания (почти повсеместно) и сравнительно большие площади в мировом земледелии.

Экспедициями, предпринятыми Н. И. Вавиловым, С. М. Бука- совым и С. В. Юзепчуком, был собран обширный материал, сви­детельствующий о том, что родиной картофеля являются горные районы Южной Америки (Боливия, Перу, Чили). В этих районах обнаружено огромное разнообразие как диких, так и культурных форм картофеля. Биоклиматически - это прохладные высокого­рья, и в почвенном отношении - маловыветренные, легкие по гра­нулометрии дерновые гумусоаккумулятивные, никогда не переув­лажняемые почвы.

Происхождение картофеля, естественно, сказалось на его биоло­гии и экологии. Горные районы с прохладным климатом, легкими по составу маловыветренными и обогащенными калием почвами обусловили формирование определенных экотипов картофеля.

Наилучшие условия для картофеля - районы с умеренно-те­плым летом и легкими почвами. Это дерново-подзолистые и дер­ново-мерзлотно-таежные, серые и бурые лесные почвы, черноземы оподзоленные, выщелоченные, типичные восточно-европейской и сибирской фаций.

Нечерноземье - основная зона возделывания картофеля. Для дерново-подзолистых почв установлены оптимальные экологиче­ские показатели (табл. 11.2).

Таблица 11.2

оптимальные показатели свойств дерново-подзолистых почв при различном механическом составе и уровне гумусированности для культур картофеля

(Семенов, Березовский, Драгунов, леонтьев)

В южных районах страны лучшие почвы для картофеля сосре­доточены в среднегорных районах на черноземных и лесных поч­вах. Например, высокие урожаи превосходного по качеству кар­тофеля на Северном Кавказе получают в Карачаево-Черкессии и Краснодарском крае, на горных и предгорных черноземах, располо­женных на высоте от 600 до 1000 м. Почвы жаркого лета (чернозе­мы южно-европейской фации, субтропические почвы) недостаточно удовлетворительны из-за почвенно-воздушного климата, высоких температур почвы и воздуха. Но это не препятствует его возделы­ванию, особенно если оно приурочено к весенней и началу летней вегетации. Высокие температуры в период клубнеобразования при­водят к экологическому вырождению клубней. Деликатесное вы­ращивание картофеля в тропических условиях Кубы производят на основе ежегодно привозимого из холодной Канады посадочного материала.

Требование легкого гранулометрического состава - одна из важ­нейших почвенно-экологических специфичностей картофеля. Это обусловлено особенностями корневой системы. Корни картофеля проникают в почву неглубоко и отличаются активной поглотитель­ной способностью. Корневая система мочковатая, состоящая из боль­шого числа тонких корешков, которые распространяются вширь, не захватывая глубокие горизонты почвы. Поэтому мощность корнеоби­таемой толщи может ограничиваться 60-80 см. У корней картофеля очень ограничена сила преодолевать механическое сопротивление почвы, а рыхлая среда как раз характерна для легкосуглинистых и супесчаных почв. Глинистые и тяжелосуглинистые почвы, склон­ные к глыбообразованию и слитости, становятся труднопреодоли­мыми для корней картофеля, и подавляют рост клубней, приводят

к их деформации. Оптимум плотности, по многочисленным данным, составляет 1,10-1,20 г/см³. Однако легкость гранулометрического состава почв нельзя считать абсолютным требованием. Во многих случаях, на почвах, тяжелосуглинистых, но достаточно острукту- ренных и рыхлых, успешно возделывается картофель, например на черноземах Курской, Орловской, Липецкой, Воронежской областей, в предгорьях Краснодарского края, в Кабардино-Балкарии. Но поч­вы тяжелого механического состава несколько принижают вкусо­вые качества клубней картофеля.

Необходимость рыхлых почв определяется еще одной особенно- стыо корней картофеля - высокой чувствительностью к недостатку кислорода, которая создается на почвах с плохими физическими свойствами. Оптимальная концентрация углекислого газа в поч­венном воздухе должна быть не более 1,0 %. При больших концен­трациях клубни задыхаются и загнивают.

Картофель - влаголюбивое растение. Наиболее благоприятная влажность почвы 80 % от полевой влагоемкости. При падении влажности даже до 70-75 % урожай клубней снижается на 10­28 % (Султанов). Картофель также не переносит и избытка влаги из-за высокой требовательности к кислороду почвенного воздуха, но хорошо растет на мелиорированных торфяниках.

Лучшие условия для картофеля создаются в почвах слабокис­лых и нейтральных с рН 5-7. Более кислые почвы нуждаются в известковании. На черноземах неплохие урожаи получают и при рН 7-8, а на почвах карбонатных для местного потребления даже при рН 8,0-8,6 (обыкновенные черноземы Предкавказья). Однако вкусовые качества картофеля в этих условиях оставляют желать лучшего. Безусловно, картофель весьма чувствителен к засолению и солонцеватости; это и понятно, так как на его родине такие поч­вы не встречаются.

В картофелепроизводящих районах центральных областей европейской части России севообороты, в которых возделывают картофель, состоят преимущественно из 7-9 полей различного по­строения в зависимости от специализации хозяйства и почвенно­климатических условий. Насыщенность этих севооборотов карто­фелем бывает различной: семипольные - 14-28,5 %, восьмиполь­ные - 12-25 %, девятипольные - 11-22 % площади посева, т. е. в каждой группе севооборотов картофель занимает 1-2 поля.

В последнее время в специализированных картофелеводческих хозяйствах получают распространение севообороты с более корот­кой ротацией - пятипольные, позволяющие ускоренно создавать 309

мощный пахотный слой для картофеля благодаря более частому применению глубокой вспашки; кроме того, есть данные, что кар­тофель в коротких севооборотах лучше использует удобрения и при этом облегчается борьба с сорной растительностью.

Лучшие предшественники для картофеля - озимые хлеба, если под них вносили органические и минеральные удобрения, и одно­летние бобовые (горох, вика, чечевица, бобы и др.).

В полевых и кормовых севооборотах Нечерноземной зоны кар­тофель размещают после многолетних трав (по пласту и обороту пласта), озимых культур, зерновых бобовых, однолетних смесей и льна, а на песчаных почвах - после люпина. В Центрально­Черноземной зоне, на Украине, Северном Кавказе, в Поволжье и Средней Азии лучшие предшественники для этой культуры - ози­мые, кукуруза, однолетние травы

В Казахстане и Восточной Сибири картофель возделывают после зерновых и бобово-злаковых смесей, на Урале и Дальнем Востоке - по зерновым и зерновым бобовым культурам.

Вокруг больших городов и промышленных центров карто­фель выращивают в овощных севооборотах, размещая его после овощных культур (кроме пасленовых). Здесь он часто возделы­вается и в специализированных севооборотах со значительным насыщением картофелем (до 35-50 %). В таких севооборотах предшественником картофеля бывают однолетние травы, клевер одногодичного пользования, а иногда картофель возделывается по картофелю. Картофель принадлежит к числу немногих куль­тур, которые в условиях хорошей обработки почвы и правильно­го применения удобрений способны давать хорошие урожаи при повторном возделывании на одном и том же месте. Об этом, в частности, говорит практика северных хозяйств, расположенных в пригородных зонах.

Картофель часто возделывают как парозанимающее растение, используя для лих целей ранние сорта. Для обеспечения в занятом пару высокого урожая картофеля и следующей озимой культуры (пшеница, рожь) необходимо вносить под картофель органические и минеральные удобрения.

Уборку картофеля в паровом поле надо проводить не позднее, чем за 12-15 дней до начала посева озимых.

Следует подчеркнуть, что сам картофель является прекрасным предшественником для других культур, особенно для ранних яро­вых (пшеницы, ячменя, овса), зерновых бобовых, масличных и прядильных растений.

Батат. Батат происходит из Мексики и Центральной Америки. Исследователи этого рода считают, что батат (сладкий картофель) как культурное растение попал в Старый Свет (Океанию) задолго до Колумба. Но в Европе он появился уже после открытия Америки.

Батат - культура тропиков и теплых субтропиков. Однако это весьма пластичное растение, чем и объясняется широкий ареал его возделывания, выходящий за пределы тропических и субтропиче­ских земледельческих районов мира. У нас батат возделывается, но занимает незначительные площади.

Батат - многолетнее растение с длинными ползучими легко уко­реняющимися стеблями и клубнями корневого происхождения. У него высокие требования к теплу, влаге, свету. Это типичное растение короткого дня. Но к богатству почв не требователен. Хорошо растет на легкосуглинистых и супесчаных красных и желтых ферраллит- ных почвах и их оподзоленных вариантах, на почвах аллювиально­го происхождения, на красно-бурых и красно-коричневых почвах. Обладая мощной корневой системой, батат способен осваивать исто­щенные песчаные почвы, на которых другие культуры не удаются. Мало чувствителен к конкреционной латеритности почв. Плохо уда­ется на почвах с большим содержанием монтмориллонитовых глин. На вязких глинистых почвах клубни деформируются и поражаются паршой. Неблагоприятны почвы, богатые гумусом, так как в этом случае сильно развивается ботва в ущерб клубнеобразованию или об­разуются клубни большого размера, но низкой легкости.

Батат положительно реагирует на близкое залегание пресных грунтовых вод. Оптимум рН 5,2-6,7. Сильнокислые условия небла­гоприятны.

Как пропашная культура батат очищает почву от сорняков и пред­ставляет собой хороший предшественник для других культур. В сево­обороте батат выращивают в чистом виде или в смешанной культуре.

В США батат размещают в 3-4-польных севооборотах следую­щего, например, вида: 1 - батат, 2 - озимый ячмень и пожнивно­бобовые (арахис, вигна), 3 - хлопчатник с посевом в междурядья клевера, 4 - кукуруза с вигной или бархатными бобами, или: 1 - батат, 2 - озимая пшеница и пожнивно вигна, 3 - хлопчатник или кукуруза с вигной; в теплых районах после уборки кукурузы сеют рожь для выпаса зимой (или бархатные бобы для сидерации).

В смешанных культурах батат выращивают в тропиках юго­восточной Азии. В Индонезии батат возделывают между кокосовы­ми пальмами, а на Филиппинах - между банановыми деревьями.

Показатели оптимума и минимума приведены в табл. 11.3.

Таблица 11.3

показатели оптимума, экономически допустимого минимума и максимума почвенных характеристик для сахароносных и крахмалоносных культур