1. Посуха і її вплив на рослини

Посухою називається явище, пов'язане з циркуляційними процесами в атмосфері під впливом сонячної радіації, у результаті чого, а також завдяки обертанню Землі виникають циклони, що приносять дощову і посушливу погоду. В.Г.Ротмістрів характеризує посуху як бездощовий період, що призводить до вичерпання засвоюваної рослиною вологи. У цьому розумінні посухи зовсім упущений вплив температури, що також відіграє немаловажну роль при посухах. А.А.Камінський прийшов до висновку, що типовою особливістю посухи є стійке підвищення температури повітря в денні години (13 ч) на 0,5° у добу, що у випадку тривалої відсутності опадів може привести до великого підвищення температури, особливо в південних широтах, – вище 40°. Таким чином, А.А.Камінський врахував вплив температури, але ігнорував вплив посухи на рослину. У словнику С.П.Хромова і Л.И.Мамонтова посуха визначається в такий спосіб: «Тривалий період навесні або влітку з опадами значно нижче норми при підвищених температурах повітря, у результаті чого вичерпуються запаси вологи в ґрунті (шляхом випару і транспірації) і створюються несприятливі умови для нормального розвитку рослин, а врожай польових культур знижується або гине». У цьому визначенні відзначений вплив температури, первинність атмосферної посухи і зниження врожаю, але зовсім ігнорується зниження відносної вологості повітря або, краще сказати, дефіциту насичення повітря парами води, що грає значну роль у збільшенні транспірації рослин.

А.А.Камінський розрізняє два типи посухи: 1) посухи, пов'язані з областями високого тиску в південній частині стаціонарних антициклонів і 2) посухи, пов'язані з областями зниженого тиску за наявності на північ від них антициклона. Останній тип посухи характерний, наприклад, для Середньої Азії. Крім того, посухи можуть супроводжуватися суховіями. А.А.Камінський показав, що в більшості випадків суховії збігаються з антициклоном. Під суховієм метеорологи розуміють вітер з високою температурою і низкою відносною вологістю повітря (з великим дефіцитом вологості).

Крім того слід зазначити явище імли, на яке звернув увагу П.А.Сафонов. Він вважав, що імла впливає на рослину шляхом посилення випару. У результаті цього відбувається висушіння рослини. П.А.Сафонов, однак, відзначає пряму залежність дії імли від температури повітря і ґрунту, сили вітру і почасти впливу пилу, що носиться в повітрі, тобто визнає комплексний характер її впливу. У словнику С.П.Хромова і Л.И.Мамонтова імла характеризується в такий спосіб: «Більш-менш сильне помутніння повітря зваженими в ньому часточками пилу, диму, гару».

У своїй роботі Г.Т.Селянінов (1958) відзначає, що бездощів'я, яке супроводжується підвищеною температурою, що значно перевищує кліматичну норму, є основною метеорологічною характеристикою атмосферної посухи. У той же час низьку відносну вологість він вважає явищем, їй супутнім. Г.Т.Селянінов указує на наявність холодних весняних посух у той період, коли ярові культури тільки починають вегетувати і їхня коренева система розташовується у верхньому шарі ґрунту. У зв'язку з цим подібні посухи можуть бути дуже згубними.

Метеорологи пропонували ряд показників для більш об'єктивного судження про посухи. Таким, наприклад, є гідротермічний коефіцієнт (ГТК) Селянінова. Він запропонував як показник зволоження вегетаційного періоду відношення кількості опадів (у мол) до суми температур (опади/0,l∑t), Г.Т.Селянінов рекомендує робити обчислення за середніми місячними даними за час, коли середня місячна температура повітря дорівнює 8-10° і вище.

Показник зволоження, запропонований Г.Т.Селяніновим, погоджується з ботаніко-географічними зонами. Показник 1,3-1,1 характеризує лісову зону, 1,0-0,8 – лісостепову, 0,8-0,6 – степову, 0,5-0,3 – напівпустельну і менш 0,3 – пустельну. Спостерігається тісний зв'язок між показником зволоження і врожайністю. Максимальному врожаєві відповідає показник зволоження 1,2. За даними А.М.Алпатьєва, при показнику 0,7-0,6 (за 8 декад вегетації) врожай ярових хлібів у середньому знижується на 20-25% від середньої його величини. Хоча Е.Т.Селянінов (1928) і визнавав значення вологості повітря, але своє відображення вона одержала у формулі, запропонованої Н.Н.Івановим: , де E_m – випаровуваність t – температура повітря, f – відносна вологість повітря. Таким чином, у запропонованій формулі дається вже зв'язок посухи з випаровуваністю, дефіцитом вологості і температурою. Потрібно підкреслити, що ушкодження рослин від підвищеної температури – жаростійкість – тісно зв'язана з їхньою здатністю переносити перегрів. Особливо з цим фактором приходиться вважатися хліборобові в зрошуваних умовах, де невелика затримка з поливом може викликати швидкий перегрів рослини і сильне зниження продуктивності в зв'язку з недостатньою жаростійкістю рослини.

Я.И.Фельдман і Л.А.Чубуков дають характеристику погоди і клімату посушливих районів у зональному розрізі від європейського і західносибірського лісостепу до суворих пустель Середньої Азії. Автори застосували метод вираження багаторічного режиму погоди, тобто клімату, за допомогою комплексів метеорологічних елементів, що спостерігаються одночасно, по системі, запропонованої Е.Е.Федоровим. По цьому способі вся погода доби підрозділяється за певними градаціями на типи погоди, а останні – на 16 класів. У плані вивчення посухостійкості і жаростійкості рослин найбільший інтерес представляють типи суховійно-посушливої погоди (табл. 1).

Г.П.Дубинський (1957) поєднує поняття посухи і суховію і пропонує єдиний енергетичний підхід для їх оцінки. Критерієм він приймає коефіцієнт теплового обміну (KTO), що представляє відношення витрат тепла на випар до витрат тепла на турбулентний обмін за формулою теплового балансу. Остання пропозиція використовується під час меліорації земель на Україні для зрошення. Автор відзначає середні, сильні і дуже сильні посухи. При середніх врожай падає до 25% (ГТК=0,5-0,6), при сильних – до 50% (ГТК=0,4-0,5), дуже сильних – до 50% від багаторічного середнього.

Таблиця 1. Типи суховійно-посушливої погоди за Фельдманом, Чубуковим

Ще одне визначення посухи, яке враховує не тільки відсутність опадів, але і високі температури повітря, дає А.М.Шульгін: «Посуха – явище, яке відбувається в ґрунті та атмосфері, що виникає при тривалій відсутності опадів, високих температурах повітря в сполученні з більшою випаровуваністю, у результаті чого порушується водний баланс і рослини різко знижують свою продуктивність».

Найбільшу чутливість рослини мають до швидкого (раптового) настання атмосферної посухи. У різко континентальному кліматі раптові перепади температури спостерігаються досить часто. Вони в ряді випадків зв'язані зі спадом температури або її підвищенням. Ці порушення і можуть викликати сильні ушкодження рослин. Іншими словами, рослини не встигають у нетривалий термін адаптуватися до умов, що змінилися, і пройти процес загартовування до цих факторів. Це особливо позначається на зрошуваних культурах. Визначальним моментом ушкодження і загибелі рослин від раптової посухи буде значною мірою не тільки абсолютна, але і відносна величина зміни факторів. Іншими словами, ушкодження і загибель рослин будуть залежати від ступеня їхньої загартованості в період, що передував посусі, і самого розмаху стрибка (головним чином падіння відносної вологості і підвищення температури) протягом одного або декількох днів, а потім, звичайно, і від абсолютних величин напруги тих же факторів. Як приклад можна привести результати спостережень В.Р.Заленського. За один, день середньодобова відносна вологість знизилася на 27%, а за наступну добу – більш ніж на 50%. Середньодобова температура повітря зросла на 6°. Спостерігався запав, тобто побіління, пожовтіння і побуріння листів. В іншому режимі відзначений повільний підйом температури (на 1° у годину) до порівняно невисоких меж (25-28) при зниженні відносної вологості до 19-22% (дефіцит вологості 19-22 мм) і сильному вітрі (7-8 м/с). Тривала дія (4-10 ч) цих умов викликає підсихання листів у зеленому виді. Тут виявлявся ефект висушення (захоплення) у люпину, червоного перцю й озимого жита.

Залежно від водопостачання рослини виявляють неоднакову стійкість до атмосферної посухи. Кращий водний баланс рослини обумовлює більш інтенсивну транспірацію і відповідно менше ушкодження від атмосферної посухи. Таким чином, між вмістом доступної води в ґрунті і дією атмосферної посухи існує дуже тісна залежність.