8.4.3 Методы оценки биотических и абиотических воздействий

    Методы оценки негативных воздействий для сельскохозяйственных растений направлены прежде всего на прогнозирование урожайности культур. Продуктивность посевов сельскохозяйственных культур зависит как от продуктивности каждого растения, так и от их количества на единице площади. Поэтому важнейшим показателем является густота стояния растений. Учет густоты стояния растений проводят методом пробных площадок или на отрезках рядков разного размера в зависимости от вида сельскохозяйственной культуры или способа ее посадки (посева). Оценка густоты стояния растений производится в сроки, характеризующие основные фазы развития, при массовом наступлении фазы.

    Первая оценка состояния посева производится за фазой полных всходов до начала кущения. Определение густоты стояния растений в этот период позволяет установить полноту всходов (полевая всхожесть семян), т.е. процент взошедших растений от числа высеянных всхожих семян. Определение числа растений на единице площади во время вегетации для пшеницы производится в фазы 3-й лист, появление нижнего стеблевого узла соломины над поверхностью почвы, колошение, молочная спелость.

    Проведенные через установленные промежутки времени определения количества растений на единицу площади позволяют следить за динамикой изреживания посевов. Для ряда культур, в том числе яровой пшеницы разработаны также методы оценки (в баллах) состояния посевов сельскохозяйственных культур в разные фазы развития с учетом количественных признаков.

    Одной из важнейших составляющих продукционного процесса является рост - увеличение массы и размеров органов и живого организма в целом. Негативное воздействие факторов на рост растений в процессе вегетации может привести к снижению продуктивности посевов. Количественная оценка роста, интегрально характеризующая функциональную активность растений, проводится по приросту биомассы - разнице между фитомассой за определенный промежуток времени. У зерновых хлебных культур прирост зеленой массы (воздушно-сухое состояние) учитывается периодически или в момент прохождения той или иной фазы развития.

    Методы наблюдений за важнейшими параметрами травостоя (густотой, биомассой, проективным покрытием и т.д.) имеют целый рад недостатков, важнейшие из которых: высокая трудоемкость, большие затраты времени на проведение биометрических работ, невозможность сопряженных наблюдений за динамикой биомассы, густоты травостоя в течение всего вегетационного периода на одной и той же группе растений. В этой связи заслуживают внимание методы, основанные на селективном свойстве растений отражать электромагнитные колебания. Одним из таких методов является фотометрический, который в настоящее время широко применяется для площадной оценки состояния растительного покрова при авиационных и космических обследованиях, а также в ряде случаев для определения биометрических параметров растительного покрова на конкретном поле при наземных измерениях. Отраженный от листьев солнечный свет имеет характерный спектр, отличный от отраженного от почвы. Поэтому, по мере развития растений, относительные спектральные характеристики меняются за счет возрастания площади листьев и биомассы. Для дистанционных измерений в есте­ственных сообществах и посевах используется соотношение между коэффициентами отражения в ближней инфракрасной и красной областях спектра. Однако важно учитывать, что, хотя фотометрический метод надежен, он имеет существенные недостатки, связанные с тем, что на показания фотометра влияют масса растительного покрова, ветер, запыленность растений, засоренность посева, фазы развития растений, про­ективное покрытие, видовые особенности культуры. В связи с этим при производстве измерений важно корректировать их с учетом влияющих на показания приборов факторов.

    Поскольку основой продуктивности растений является их фотосинтетическая деятельность, в результате которой реализуется трофическое и энергетическое обеспечение роста, изучение фотосинтетической активности и характеризующих ее параметров является важным этапом в оценке формирования продуктивности фитоценозов в условиях техногенного воздействия. Так как фотосинтез растений в значительной степени определяется размерами ассимилирующей поверхности, то анализ изменения площади листьев используется для выявления возможного снижения фотосинтетической функции растений. Для характеристики фотосинтетической работы посева предложен специальный показатель - фотосинтетический потенциал посевов. Его находят, суммируя площади листьев (м2 на 1 га посева за каждые сутки вегетационного периода или определенной его части). Для определения площади листовой поверхности разработано множество методов и приемов. Следует отметить, что положительный характер взаимосвязи фотосинтетической продуктивности и размера листовой поверхности наблюдается лишь до определенной величины - дальнейшее увеличение площади листьев ведет к затенению листьев среднего и нижнего ярусов. В результате чего сокращается продуктивность фотосинтеза этих горизонтов посева, в то время как поток световой энергии, падающий на верхние листья, не может использоваться ими полностью. Нужно иметь в виду, что при оценке фотосинтетической активности растений по листовой ассимилирующей поверхности не учитывается роль стеблей и колосьев, вклад которой в формировании фотосинтетического потенциала растений может быть весьма существенным.

    Элементы продуктивности. Урожай посевов сельскохозяйственных культур определяется не только густотой их стояния, но также и другими показателями, наблюдение за которыми позволяет заблаговременно судить о возможном его снижении. Для зерновых колосовых культур к числу таких показателей относится количество колосков в колосе, продуктивная кустистость (число стеблей с озерненным колосом на одно растение), количество зерен в колосе (определение этого параметра производят у ржи, пшеницы, тритикале после массового наступления молочной спелости). Оценку продуктивной кустистости начинают с фазы созревания.

Результатом жизнедеятельности растений за вегетационный период является урожай. Количество всей выращенной биологической массы или органического вещества называют биологическим урожаем. В сельском хозяйстве особую ценность представляет не весь биологический урожай, а его хозяйственно ценная часть, выход которой представляется в виде коэффициента Кхоз, являющегося отношением хозяйственно ценного урожая к биологическому урожаю, выраженному в процентах. Урожайность зерновых культур определяется полевой всхожестью (густотой всходов), выживаемостью (числом сохранившихся к уборке растений), продуктивной кустистостью, озерненностью колоса и массой 1000 зерен. Для определения биологической урожайности отбирают сноповые образцы и по пробным растениям проводят анализ структуры урожая. Урожай зерновых культур пересчитывают на 14%-ную влажность и 100%-ную чистоту.

Дополнительные потери урожая у зерновых могут быть обусловлены полеганием растений вследствие индуцированного техногенными факторами угнетения накопления сухого вещества в стеблях по сравнению с листьями и их ослаблением. Степень полегания определяется стандартным методом .

    К характеризующим посевные качества семян показателям относятся чистота, всхожесть и энергия прорастания, сила роста и жизнеспособность, влажность, масса 1000 семян, натура зерна, выравненность, зараженность болезнями и заселенность вредителями. Посевные качества семян определяют путем анализа взятого из партии семян среднего образца с точным соблюдением установленных ГОСТами правил. Чистота семян - один из главных критериев определения посевной годности семян. Под чистотой семенного материала понимают выраженное в процентах по массе содержание в нем семян основной культуры. Под лабораторной всхожестью семян понимают выраженное в процентах количество нормально проросших семян во взятой для анализа пробе. Лабораторную всхожесть семян определяют путем проращивания их в оптимальных условиях в течение установленного для каждой культуры срока. Согласно требованиям ГОСТа всхожесть семян первого класса у многих полевых культур должна быть не ниже 95%. Одновременно со всхожестью устанавливают и энергию прорастания - процент нормально проросших за определенный короткий срок (обычно на 3-4-е сутки) семян. Энергия прорастания характеризует способность семян давать в полевых условиях дружные и ровные всходы, что гарантирует хорошую выравненность и выживаемость растений. Сила роста характеризуется способностью ростков семян пробиваться через определенный слой песка или почвы, а также массой зеленых ростков. Для этого семена проращивают в условиях, максимально приближенных к полевым. На пути проростков создается препятствие в виде слоя крупного песка или почвы, который ростки должны преодолеть. Сила роста семян измеряется количеством здоровых ростков (в %), вышедших на поверхность на десятые сутки, и массой зеленых проростков в пересчете на 100 ростков (в граммах).

    Если нужно срочно установить качество семян или выяснить причины их низкой всхожести, определяют жизнеспособность семян (процент живых семян в семенном материале) с помощью фуксина, индигокармина или тетразола. Масса 1000 семян дает представление о величине семян, их выполненности, обеспеченности зародыша питательными веществами. Массу 1000 семян определяют в воздушно-сухом состоянии у кондиционных семян или при одинаковой влажности семян, например при 14%, что позволяет сравнивать разные образцы семян между собой. При необходимости массу 1000 семян можно пересчитать на сухое вещество. Такой показатель принято называть абсолютной массой. Натурой зерна (или его объемной массой) называется масса одного литра зерна, выраженная в граммах. Чем больше натура зерна, тем выше его качество. Нормальная влажность семян зерновых культур - 14-15%. Повышенная влажность семян приводит к резкому снижению всхожести семян, а иногда и их качества. Влажность семян и методы ее определения также регламентируются ГОСТом. Семена обязательно проверяют на зараженность вредителями и болезнями. Наличие инфекций и вредителей ведет к снижению полевой всхожести семян, продуктивности растений, ухудшаются товарные и пищевые качества.