Факторы жизни растений и законы земледелия кратко. Опорный конспект лекций (2). Лекция факторы жизни растений. Законы земледелия земледелие как наука и отрасль сельского хозяйства

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 

ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ НАУЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ. Факторы жизни растений и законы земледелия кратко


ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Страница 2 из 23

ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Зелёные растения — непременное условие существования человека и животных на земле. Они активно участвуют в круговороте веществ природы, поглощая из воздуха углекислый газ и выделяя кислород, которым дышат все живые существа. За счёт энергии солнечного луча растения создают нужные человеку и животным белки, жиры, углеводы, витамины и многие другие полезные растительные продукты.

Растения тесно связаны с окружающей средой. Для нормального роста и развития растений необходимый свет, тепло, вода, воздух, питательные вещества.

Свет. С помощью энергии солнечного луча растение превращает углекислый газ воздуха в продукцию растениеводства. В клетках зелёного растения непрерывно совершает синтез простых элементов в сложные органические химические соединения.

Некоторые сельскохозяйственные культуры (пшеница, рожь) быстрее растут в условиях более продолжительного дневного освещения, другие (просо, хлопчатник) — при коротком дне и длинной ночи. Одни растения предпочитают интенсивное освещение, другие теневыносливы. Всем культурам в посевах должна быть обеспечена определённая световая площадь.

Фотосинтетическая активная радиация (ФАР), поступающая на землю в средних широтах, измеряется 1-3 млрд. ккал на 1 га. Из этого количества энергии при обычных урожаях порядка 15 ц зерновых с 1 га в течение 80-90 дней вегетации используется не больше 1% ФАР. Однако при более длительном периоде вегетации, когда получают урожаи порядка 50 ц зерна с 1 га, а также при использовании пожнивных культур и на многолетних травах можно довести использование ФАР до 3-4% и выше.

Таким образом, возможности использования солнечной энергии ещё очень далеки до предела (12-15%).

Тепло необходимо растениям для прорастания семян, синтеза соединений, передвижения пластических веществ по растению и формирования урожая.

Полевые культуры предъявляют неодинаковые требования к теплу. Так, яровой пшенице, ячменю, овсу за период вегетации необходима сумма средних суточных температур от 1500 до 2000 град. С; кукурузе, рису — от 3000 до 4500 град.; хлопчатнику — 5000 град. и больше. Для роста и развития растений губительны как низкие, так и высокие температуры.

Вода. В большинстве зелёных и свежеубранных растений содержится 75-90% воды. Растительная клетка должна быть постоянно насыщена водой. С током воды поступают в растение и передвигаются в нём питательные вещества. Вода участвует в фотосинтезе и других процессах, происходящих в растениях, благодаря ей поддерживается устойчивая температура в растении, предупреждается перегрев его солнцем. Благодаря испарению происходит непрерывный ток воды через растение. Количество воды ( в г ), расходуемой растением на образование 1 г сухого вещества, называется транспирационным коэффициентом. Величина транспирационного коэффициента зависит от вида растений и условий из возделывания. У большинства сельскохозяйственных культур он колеблется от 300 до 500 (зерновые), у некоторых возрастает до 800 и 1000 (овощные, травы).

Источников воды в неполивных условиях являются прежде всего осадки, а также грунтовые воды.

Воздух необходим растениям как источник углекислого газа для фотосинтеза и кислорода для дыхания. В целях лучшей обеспеченности углекислым газом надпочвенного слоя воздуха вносят навоз или искусственно обогащают этот слой СО (2), что возможно в теплицах, оранжереях.

Воздух служит для растений и источником азота. Все растения используют азот, попадающий в почву с осадками. Бобовые растения благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями могут использовать азот воздуха. Значительная группа свободноживущих микроорганизмов (азотфиксаторов) — бактерий, грибов и водорослей непосредственно усваивает азот воздуха, оставляя его в дальнейшем высшим растениям.

Установлены определённые закономерности во взаимоотношениях растений с окружающей их средой, получившие название законов земледелия.

Закон минимума — наиболее важный закон, впервые сформулирован немецким учёным Ю. Либихом (1803 — 1873) по отношению к питательным веществам почвы, но он появляется и по отношению ко всем факторам жизни растений. По этому закону продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растений, содержащейся в почве в самом минимальном количестве. Закон минимума может подтверждаться многочисленными примерами: при отсутствии снега (воды, воздуха, тепла) растения не могут нормально развиваться или же урожай их будет обусловлен тем фактором, который находится в минимуме (например, вода, питательные вещества), хотя бы все остальные факторы были в достаточном количестве.

Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений также имеет весьма существенное значение. Все факторы жизни растений равнозначны, и ни один из них не может быть заменен другим. Свет нельзя заменить теплом, питательные вещества — воздухом, азот — фосфором и т.д.

Знание законов земледелия, умение из использовать в практике дают возможность неограниченного повышения урожаев, но требуют разработки такой агротехники, при которой растения наилучшим образом были бы обеспечены факторами жизни. Создание оптимальных условий для развития сельскохозяйственных культур — задача теории и практики земледелия.

Научные основы земледелия начали формироваться в XVIII в. Выдающаяся роль в истории отечественной агрономии принадлежит М.В. Ломоносову (1711-1765). Он впервые с материалистических позиций объяснил происхождение почв и предвосхитил будущие открытия о воздушном питании растений.

М.В. Ломоносов был одним из инициаторов создания в России Вольного экономического общества, которое объединяло прогрессивных землевладельцев на протяжении более 125 лет издавало свои труды.

В развитии научных взглядов в земледелии много сделали первые русские агрономы А.Т. Болотов (1738-1833), И.М. Комов (1750-1792), а затем М.Г. Павлов (1793-1840) и И.А. Советов (1826-1901).

Выдающаяся роль в развитии агрономии принадлежит Д.И. Менделееву (1834-1907), П.А. Костычёву (1845-1895), А.Н. Энгельгардту (1828-1893), чьи «Письма из деревни» высоко оценивал В.И. Ленин.

Основоположником русского почвоведения был В.В. Докучаев (1846-1903).

Биологическое направление в почвоведении развил В.Р. Вильямс (1863-1939).

Крупнейшая заслуга в создании советской агрохимической науки принадлежит Д.Н. Прянишникову (1865-1948).

selo-delo.ru

Опорный конспект лекций (2) - Лекция факторы жизни растений. Законы земледелия земледелие как наука и отрасль сельского хозяйства

РАЗДЕЛ 1. ЗЕМЛЕДЕЛИЕНАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ.

СОРНЫЕ РАСТЕНИЯ

Лекция 1. ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ. ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ1. Земледелие как наука и отрасль сельского хозяйства.

2. Факторы жизни растений и их значение.

3. Законы земледелия и их сущность.1. Земледелие как наука и отрасль сельского хозяйства.

Земледелие – это наука о наиболее рациональном, экологически и технологически обоснованном использовании земли, непрерывном повышении эффективного плодородия почвы для достижения более высокой урожайности сельскохозяйственных культур при наименьших затратах труда и средств на единицу продукции.

Задача научного земледелия сводится к тому, чтобы путем воздействия соответствующими приемами на почву более полно удовлетворить потребности возделываемых сельскохозяйственных культур в факторах жизни растений, таких например как вода и питательные вещества. Немаловажным является создание необходимых условий для гарантированного устойчивого производства сельскохозяйственной продукции независимо от погодных условий.

Земледелие служит базой для всех растениеводческих дисциплин и специальных отраслей экономических наук.

Главным методом исследований в земледелии является полевой, позволяющий установить реакцию растений на приемы воздействия на почву. Наряду с полевым, для выявления закономерностей взаимоотношения растений с почвой и изучения процессов в нем, применяют лабораторный, лабораторно-полевой и вегетационные методы.

Земледелие, как отрасль народного хозяйства имеет ряд особенностей:

1. Зональность. Возделывание культурных растений зависит от конкретных почвенно-климатических условий, поэтому агротехнические приемы имеют зональный характер и ежегодно уточняются с учетом складывающихся погодных условий.

2. Сезонность. Отдельные периоды (весна, лето и осень) бывают очень напряженными, требуют много рабочих рук и техники.

3. Объект труда в земледелии – поля севооборотов. Здесь преобладают тяговые и подвижные процессы (обработка почвы, вывозка и внесение удобрений и т.д.).

4. Основное средство производства – земля, которая от других средств отличается ограниченностью. Ограниченность земли обязывает земледельца постоянно улучшать ее.

5. Это единственная отрасль, которая существует только за счет солнечной энергии.2. Факторы жизни растений и их значение.

Факторы жизни растений, без которых невозможна их жизнедеятельность подразделяются на земные и космические. Космические практически не регулируются в земледелии. К ним относятся:

1. Свет. Свет обеспечивает необходимую энергию, которую растения используют в процессе фотосинтеза для образования органического вещества. Однако растения используют не все лучи солнечного света, а с длиной волны 380-710 Нм (10-9 м). Этот участок оптического излучения обеспечивает фотосинтез растений и получил название фотосинтетически активная радиация (ФАР). Культурные растения используют лишь незначительную часть ФАР – 0,5-2,5 %. Наивысшим фотосинтетическим потенциалом обладают растения при площади листовой поверхности 40 000 м2/га.

Культурные растения предъявляют различные требования к продолжительности и интенсивности освещения. Одни требуют более длительного освещения – это культуры длинного дня (пшеница, рожь, овес, ячмень). Другие ускоряют плодоношение при менее продолжительном освещении – это культуры короткого дня (просо, кукуруза, гречиха).

Хотя свет не относится к факторам, регулируемым земледелием, однако существуют приемы позволяющие более полно использовать солнечное излучение:

1) направление рядков с севера на юг (увеличивает урожайность на 2-3 ц/га по сравнению с размещением с запада на восток). 2) норма высева. 3) способы посева (узкорядный, широкорядный, гнездовой). 4) своевременное прореживание. 5) борьба с вредителями, болезнями, сорняками. 6) искусственная освещенность.

2. Тепло. Главный источник тепла – солнечная радиация. Из всего количества тепла почва поглощает 43 % и излучает примерно 24 %. Лишь 1 % этой энергии участвует в процессе фотосинтеза. В течение вегетационного периода растений, на территории Республики Беларусь на 1 см2 поверхности почвы приходится за 1 сутки 1 ккал. тепла.

Растения предъявляют различные требования к теплу. По этому показателю они подразделяются на6

а) теплолюбивые (семена прорастают при температуре +8-12 0С и требуют суммы активных температур 3000-40000С)

б) холодостойкие (семена прорастают при температуре +2-5 0С и требуют суммы активных температур 1200-18000С).

Среди холодостойких выделяют морозоустойчивые (способны переносить температуры -18-24 0С) – озимые многолетние травы. Для каждой фазы развития и роста существуют для культур свои минимумы, оптимумы и максимумы температур.

Незначительному регулированию подлежит лишь температурный режим почвы: 1) увеличение влажности (полив) способствует снижению температуры. 2) снегозадержание. 3) использование навоза, компостов. 4) мульчирование. 5) искусственный обогрев. 6) теплицы, парники.

Земные факторы жизни регулируются и благодаря им можно создавать оптимальные условия для роста и развития растений.

1. Вода. В большинстве зеленых и свежеубранных растений содержится 75-90 % воды. Например, в семенах содержится 7-15 %, в стеблях до 80%, листьях, корнях, клубнях до 75-93 %.

Поступающая вместе с питательными веществами вода в растении используется не полностью. Установлено, что из 1000 частей воды прошедшей через растение только 1,5-2,0 части расходуются на питание, остальная испаряется через листья. Растительная клетка должна быть постоянно насыщена водой. С током воды поступают в растения и передвигаются питательные вещества. Вода участвует в фотосинтезе и других процессах, поддерживает температуру в растении (не дает перегреваться растениям).

Количество воды (в г.), расходуемой растением на образование 1 г. сухого вещества называется транспирационным коэффициентом. Величина ТК зависит от вида растений и условий их возделывания. У большинства сельскохозяйственных культур он колеблется от 300 до 500 (зерновые), у некоторых возрастает до 800 и 1000 (овощные, травы). Источником воды в неполивных условиях являются осадки и грунтовые воды.

Регулировать водный режим возможно путем осушительно-осушительных мелиоративных мероприятий:

1. осушением заболоченных земель.

2. воздействие на микроклимат древесных насаждений и искусственных водоемов.

3. накопление, сохранение и рациональное использование влаги в почве.

2. Воздух. Он необходим как источник кислорода для дыхания растений и почвенных м/о, а также как источник углекислого газа, используемого в процессе фотосинтеза. Воздух служит для растений и источником азота.

Оптимальное содержание в пахотном слое воздуха – для зерновых 15-20 %, для пропашных 20-30 %, для многолетних трав 17-21 %. Благоприятное для растений содержание кислорода в почвенном воздухе 7-12 %, углекислого газа, примерно, 1 %.

Количество и состав почвенного воздуха можно регулировать, изменяя содержание влаги в почве путем ее рыхления или уплотнения. Состав почвенного воздуха регулируют внесением органических удобрений, что приводит к повышению концентрации углекислого газа и снижению концентрации кислорода. Наилучший воздушный режим для большинства сельскохозяйственных культур: примерно 25 % воздуха от общего объема почвы.

3. Питательные вещества. В процессе роста и развития растения потребляют из почвы разные элементы питания, которые по количеству их потребления разделяются на макро- и микроэлементы.

К макроэлементам относится углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, сера. Микроэлементы: бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт. Макроэлементы требуются в больших количествах, микроэлементы – в меньших. Углерод, кислород и водород растения потребляют из воздуха, остальные элементы – из почвы.

Использование элементов питания растениями зависит от факторов: влажности, температуры почвы, освещенности, доступности, возраста растений. Отличительной особенностью с.-х. растений является то, что максимальное потребление питательных элементов приходится на конкретный период развития. У зерновых – это фаза выхода в трубку – колошение, у зернобобовых – цветение - бобообразование. Поэтому недостаток питания в эти периоды снижает продуктивность растений.

Недостаток элементов питания восполняют внесением органических и минеральных удобрений, возделыванием бобовых культур.3. Законы земледелия.

Воздействие всех факторов на жизнь растений – явление сложное и многообразное, поэтому всегда оно являлось объектом пристального изучения. В результате чего, появилась возможность сформулировать ряд закономерностей действия факторов, как законы земледелия. Законы земледелия – выражение законов природы, проявляющихся в результате деятельности человека по возделыванию с.-х. культур. Они раскрывают существующие связи растений с условиями внешней среды и определяют пути развития земледелия.

  1. Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений. Согласно ему, для нормальной жизнедеятельности растений должен быть обеспечен приток всех факторов как земных, так и космических. Проявление этого закона носит абсолютный и относительный характер. Абсолютное значение выражается в том, что в каком бы количестве факторов не нуждалось растение, отсутствие любого приводит к снижению урожайности или гибели. Однако, в конкретных производственных условиях, этот закон приобретает относительное значение. Т.к. затраты на обеспечение растений различными факторами не одинаковы.
  2. Закон минимума. Сформулирован в 1840 году Юстусом Либихом. Закон гласит «Продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растений, содержащейся в почве в самом минимальном количестве». Он считал, что рост урожая прямо пропорционален увеличению количества фактора, находящегося в минимуме.
Наглядно этот закон выражается в виде «Бочки Добенека», клепки которой условно обозначают различные факторы жизни. Пунктирной линией показан максимально возможный урожай при оптимальном наличии всех факторов. Однако фактический урожай определяется высотой самой низкой клепки, или количеством фактора, находящегося в минимуме. Если заменить данную клепку, то уровень фактора будет определять другая клепка, которая окажется минимальной по высоте и т.д.

Поэтому, учитывая действие закона минимума, необходимо в первую очередь проводить мероприятия, которые будут воздействовать на фактор, находящийся в данный момент в относительном минимуме (например снабжать растения влагой при ее недостатке). В то же время необходимо учитывать другие факторы, которые могут оказаться в минимуме после удовлетворения потребности растений в первом факторе и предусмотреть мероприятия, направленные на регулирование факторов, которые находятся во втором и последующих минимумах.

Значительно позже, на основании опытов, проведенных Майером, Гильригелем и другими учеными, Сакс сформулировал закон минимума, оптимума и максимума. Он гласит так «Величина урожая определяется фактором, находящимся в минимуме. Наибольший урожай осуществим при оптимальном наличии фактора. При минимальном и максимальном наличии фактора урожай невозможен». Смысл состоит в том, что наибольший урожай может быть получен при оптимальном количестве фактора: уменьшение или увеличение его ведет к снижению урожая. Это хорошо прослеживается на примере любого фактора.

  1. Закон совокупного действия факторов жизни растений. Все факторы жизни растений действуют не изолированно друг от друга, а в тесном взаимодействии. Установлено, что в соответствии с эти законом действие отдельного фактора, находящегося в минимуме тем интенсивнее, чем больше других факторов есть в оптимуме.
В производственных условиях с изменением воздействия на растения одного из факторов неизбежно нарушается возможность в условиях продуктивного использования других. Исходя из этого закона все мероприятия, направленные на повышение эффективности использования земли необходимо осуществлять комплексно. Комплекс условий должен представлять единое целое, т.к. воздействие на один из элементов непрерывно повлечет за собой необходимость воздействия и на все остальные.
  1. Закон плодосмена. Сущность его заключается в том, что более высокие урожаи получаются при чередовании культур в пространстве и во времени, чем при бессменных посевах. В основе этого закона лежит закон единства и взаимосвязи растительных организмов и условий среды. Необходимость чередования культур на полях обуславливается тем, что культуры по разному оказывают влияние на: 1) свойства почвы и окружающую среду; 2) агрофизические свойства почвы, водный, воздушный, тепловой и пищевые режимы; 3) на почвенную микрофлору и интенсивность развития отдельных групп м/о. На основе этого закона разрабатываются принципы построения севооборотов.
  2. Закон возврата питательных веществ. Сформулирован в 1840 г. Либихом. Суть закона: «Основное начало земледелия состоит в том, чтобы почва получила обратно все у нее взятое. Это неизменный закон природы». Тимирязев назвал этот закон величайшим приобретением науки. При систематическом отчуждении урожая с поля и без возврата использованных урожаев элементов питания и энергии теряется почвенное плодородие. Согласно этого закона при нарушении баланса усвояемых питательных веществ в почве в результате их потерь или вследствие выноса с урожаем его необходимо восстанавливать путем внесения удобрений.
  3. Закон прогрессивного роста эффективного плодородия почв. Суть его в непрерывности увеличения продуктивности почв при одновременном повышении их плодородия, росте продукции растениеводства с единицы площади с наименьшими затратами. Одним из непременных условий эффективного действия этого закона является строгое соблюдение других законов земледелия, особенно закона возврата питательных веществ.
Таким образом, руководствуясь законами земледелия, необходимо практически применять систему агротехнических мероприятий с учетом требований растений к конкретным условиям среды.

Лекция 2. ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС И ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПОЧВ НА ТЕРРИТОРИИ БЕЛАРУСИ1. Понятие о почвенном плодородии. Категории почвенного плодородия.

2. Показатели почвенного плодородия. Пути их регулирования.

3. Почвообразовательный процесс на территории республики.

4. Основные типы почв на территории Беларуси.1. Понятие о почвенном плодородии. Категории почвенного плодородия.

В соответствии с современными представлениями под плодородием следует понимать способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла, благоприятной физико-химической средой, необходимой для роста и развития растений.

В научной литературе различают 3 категории плодородия: естественное или природное; искусственное или эффективное; экономическое.

В настоящее время целесообразно использовать следующие категории:

Естественное. Формируется в процессе развития почв под влиянием факторов почвообразования.

Искусственное. Это то плодородие, которым обладает почва в результате деятельности человека (применение удобрений, обработка почвы и т.д.). Зависит от уровня развития науки и техники.

Потенциальное. Это суммарное плодородие почвы, определяемое ее свойствами, приобретенными в процессе почвообразования и созданными или измененными человеком.

Эффективное. Это та часть потенциального плодородия, которая реализуется в виде урожая растений при конкретных условиях. Оно зависит от степени мобилизации с помощью агротехнических приемов элементов потенциального плодородия и от эффективности дополнительно привнесенных факторов роста и развития.

Относительное плодородие почвы в отношении к определенной группе или виду растений. Т.е. почва может быть плодородной для одних и бесплодной для других растений.

Экономическое. Это оценка земли в связи с ее потенциальным плодородием и экономическими характеристиками участка (расстояние от дорог, центров энергоснабжения, водоемов и т.д.)

Наряду с понятием «плодородие» в литературе используется термин «окультуривание». Окультуривание – это процесс изменения важных природных свойств почвы в благоприятную сторону путем научно обоснованного применения агромелиоративного комплекса (мелиорация, известкование, внесение удобрений и т.д.) В современном земледелии понятие «окультуривание» применимо к вновь осваиваемым почвам с очень низким естественным плодородием. 2. Показатели почвенного плодородия. Пути их регулирования.

Выделяют три группы факторов или показателей плодородия: биологические, агрохимические и агрофизические.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ:

а) Содержание в почве гумуса. Гумус является важным показателем уровня плодородия почв. Он служит источником пищи и энергии для м/о. С увеличением количества гумуса улучшаются физико-химические свойства почвы.

б) Содержание органического вещества. Органическое вещество обеспечивает более высокий и стабильный уровень азотного питания растений, создает условия для равномерного распределения влаги, питательных веществ. Основной источник органического вещества – растительные остатки (надземные и подземные). В условиях Беларуси в почву с растительными остатками поступает 2,5-3,5 т сухого органического вещества на 1 га. Это обеспечивает 0,5-0,6 т. гумуса на 1 га. По количеству органического вещества, оставляемого после уборки, основные культуры можно разделить на 3 группы: 1. Многолетние травы (оставляют максимальное количество органического вещества). 2. Однолетние зерновые и зернобобовые культуры сплошного сева. 3. Пропашные культуры (оставляют наименьшее количество органического вещества).

в) Деятельность почвенных м/о. Важная функция почвенных м/о – создание прочной комковатой структуры пахотного слоя почвы, и, как следствие, создание благоприятного водно-воздушного режима почвы.

г) Чистота почвы от семян, органов вегетативного размножения, возбудителей болезней, вредителей.

АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ:

а) Поглотительная способность почвы.Хорошо окультуренные почвы имеют высокую емкость поглощения.

б) Реакция почвенного раствора. Оптимальная реакция почвы обусловлена биологическими особенностями культур, свойствами почвы, водно-воздушным режимом. Наибольший сбор урожая можно получить при рН 5,6-6,5. В условиях РБ в качестве оптимальной для легких дерново-подзолистых почв принят рН 5,7-6,1; для тяжелых 6,5; для торфяных 5,1.

в) Наличие в почве питательных веществ. Содержание азота связано с наличием органического вещества. Средние запасы азота на суглинистых почвах 2,7-4,0; супесчаных 2,2-3,2; песчаных 2,1-2,6 т/га. Оптимальные параметры содержания подвижного фосфора для д.п. суглинистых 26-30 мг/100 г почвы; супесчаных – 21-25; песчаных 16-20. Оптимальные параметры содержания подвижного калия на суглинистых почвах – 20-25; песчаных и супесчаных 18-24; торфяных 80-120 мг/100г почвы.

АГРОФИЗИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ:

а) Гранулометрический состав. Это относительное содержание в почве фракций механических элементов. Среди механических частиц (элементов) почвы выделяют физический песок (частицы более 0,01 мм) и физическую глину (частицы менее 0,01 мм). Выявлено, что урожайность с.-х. культур зависит от гранулометрического состава почвы, в частности от наличия в почве физической глины. Оптимальное содержание ее для различных культур неодинаково, но если рассмотреть этот показатель для севооборота в целом, то оптимальное содержание физической глины составляет 30-35 %. В зависимости от гранулометрического состава различают : песчаные и супесчаные – это легкие почвы и тяжелосуглинистые и глинистые почвы – это тяжелые почвы. Лучшими для с.-х использования являются легкосуглинистые и среднесуглинистые (богаче гумусом, питательными веществами, влагоемкостью, благоприятными режимами).

б) Общие физические свойства (плотность твердой фазы, объемная масса, пористость). Плотность твердой фазы – отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при температуре +4 0С. Значение ее зависит от содержания в почве гумуса. Оптимальное значение 2,6 г/см3. Плотность почвы – масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Пахотный слой считается рыхлым, если плотность не превышает 1,15; плотным 1,15-1,35; очень плотным – выше 1,35 г/см3. Пористость (скважность) – суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы, выражающийся в % от общего объема почвы. Наиболее благоприятное соотношение между твердой фазой и порами у д.п. почв 1:1. Оптимальные условия: некапиллярная пористость 55-60 % от общей пористости. Если менее 50 %, то резко ухудшается воздухообмен, происходит развитие анаэробных процессов. Если выше 65 %, то снижается водоудерживающая способность, ухудшается обеспечение растений влагой.

в) Физико-механические свойства. (пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твердость, удельное сопротивление).

г) Структура – это совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава. Структурность – способность почвы распадаться на почвенные агрегаты. С агрономической точки зрения ценной считается мелкокомковатая структура с почвенными агрегатами 0,25-10 мм, а для д.п. почв с размером почвенных агрегатов 0,5-5 мм.

д) Водные свойства. Водоудерживающая способность – это способность почвы удерживать то или иное количество воды, обусловленное действием сорбционных и капиллярных сил. Влагоемкость – наибольшее количество воды, которое способна удержать почва теми или иными силами. Водопроницаемость – это способность почвы впитывать и пропускать воду. Водоподъемная способность – свойство почвы вызывать капиллярный подъем воды.

Выделяют методы биологического, химического и физического воздействия на почву для повышения ее плодородия и окультуривания.

Биологический метод заключается в регулировании процессов синтеза и разложения органического вещества в почве, правильном подборе растений и сортов, правильном чередовании культур в севообороте. Регулировать баланс органического вещества можно: а) используя посевы многолетних трав – это способ обогащения почвы азотом. Выявлено, что на 1 т сена в виде корневых и пожнивных остатков 10-15 кг азота оставляют многолетние травы. Б) разложение органического вещества в почве усиливается при более глубокой и своевременной обработке почвы.

Химический метод предусматривает применение минеральных удобрений, известкование, гипсование почвы, обогащая при этом почву питательными веществами, изменяя реакцию почвенного раствора, интенсивность и характер м/б процессов.

Физический метод направлен на изменение основных агрофизических свойств почвы (строение, плотность, пористость, структурное состояние пахотного слоя почвы). Способы воздействия на почву: обработка почвы, приемы регулирования водного, воздушного и теплового режимов, включая мелиоративные мероприятия.

Наиболее эффективные результаты можно получить лишь тогда, когда умело сочетаются все три метода.

topuch.ru

ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ НАУЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

ЛЕКЦИЯ 2. ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ НАУЧНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Растения тесно связаны с окружающей средой, и для нормального роста и развития растений необходимы свет, тепло, вода, воздух, питатель­ные вещества.

К.А. Тимирязев неоднократно подчёркивал, что высшего урожая растение достигает при непрерывном притоке всех необходимых факторов жизни в оптимальном количестве и в соответствии с потребностями каждого вида и сорта. Д.Н. Прянишников также отмечал, что действие каждого из необходимых факторов жизни растений зависит от количества и интенсивности других факторов и от их совокупного действия на растение.

Ни один фактор не может быть заменен другим, и по своему физиологическому действию все они имеют равное значение для жизни растения. Нельзя, например, свет заменить теплом, а влагу – питательными веществами; для растения все факторы жизни одинаково важны.

Урожай растений ограничивается тем фактором, который оказывается в минимуме, он станет возрастать лишь при оптимальном количестве каж­дого жизненного фактора.

Таблица 3

Производственная и ботанико-биологическая группировка полевых культур

Группа культур по характеру использования получаемой продукции

Биологические группировки

Полевые культуры

1. Зерновые

Зерновые хлеба (озимые и яровые)

Зерновые хлеба яровые и растения других семейств

Зернобобовые

Пшеница, рожь, ячмень, гречиха

Кукуруза, просо, сорго, рис, гречиха

Горох, кормовые, бобы, чечевица, чина, нут, фасоль, соя, люпин

2. Корнеплоды, клубнеплоды, бахчевые

Корнеплоды

Клубнеплоды

Бахчевые

Сахарная свекла, кормовая свекла, морковь, брюква, турнепс

Картофель. земляная груша (топинамбур)

Арбуз, дыня, тыква

3. Кормовые культуры

Бобовые травы многолетние

Злаковые травы многолетние

Бобовые травы однолетние

Злаковые травы однолетние

Клевер, люцерна, эспарцет и др.

Тимофеевка, овсяница, житняк и др.

Вика, сараделла и др.

Суданская трава, могар, райграс

4. Масличные и эфиромасличные культуры

Масличные

Эфиромасличные

Подсолнечник, сафлор, горчица, рапс, рыжик, клещевина, кунжут, мак масличный, арахис, перилла, ляллеманция

Кориандр, анис, тмин, мята перечная, шалфей мускатный

5. Прядильные

Растения с волокном на семенах

Лубоволокнистые

Хлопчатник

Лен, конопля, кенаф

6. Наркотические

 

Табак, махорка

Свет. Одна из главных задач растениеводства – рациональное использование энергии солнечных лучей. На свету, используя лучистую энергию солнца, растения при помощи хлорофилла могут создавать из неорганических веществ органические. Процесс усвоения зелеными растениями световой энергии и использование ее для образования органических веществ из углекислого газа и воды называют фотосинтезом: 6СО2 + 6Н2О > С6Н12О6 + 6О2. Этим растения коренным образом отличаются от всех других организмов на Земле, являющихся потребителями органических веществ.

Решающую роль для роста, развития и урожая сельскохозяйственных культур играют интенсивность и спектральный состав света, а также продолжительность светового дня.

Спектральный состав света влияет на рост и развитие растений. Красные и оранжевые лучи – основной вид энергии для фотосинтеза, они задерживают переход к цветению. Синие и фиолетовые участвуют в фото­синтезе, стимулируют образование белков, морфогенез, переход к цветению растений короткого дня, замедляя развитие растений длинного дня. Желтые и зеленые лучи минимально физиологически активны. Длинные ультрафиоле­товые лучи задерживают вытягивание стебля, средние – повышают холодостойкость, способствуют их закаливанию и т.д.

Отношение растений к длине дня называют фотопериодизмом. Одни культуры (просо, сорго, рис, огурец и т.д.) нормально развиваются только при коротком дне, их развитие задерживается при увеличении дня свыше 10–12 ч. Длиннодневные (рожь, овес, пшеница) не цветут при коротком дне (менее 16–18 ч). Таким образом, свет – не только источник энергии, необходимой для создания и накопления биологической массы, он одновременно регулятор роста и развития.

Для получения высоких урожаев необходимо создавать посевы оптимальной структуры, наиболее полно поглощающие и использующие солнечную радиацию. Основными органами поглощения солнечной энергии служат листья. Поэтому необходимо создавать посевы с оптимальной площадью листьев. Оптимальной структурой обладают посевы, в которых площадь листьев быстро увеличивается до 40 тыс. м2/га и долго сохраняется на данном уровне, т.е. они имеют высокий фотосинтетический потенциал (ФП), м2/га за день. Для определения возможного урожая необходимо знать чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) – количество абсолютно сухого вещества, синтезируемого 1 м2 листьев за сутки. В продуктивно работающих посевах ЧПФ достигает 5–7 г/м2 в сутки.

Для регулирования освещенности посевов применяют соответствующую агротехнику. Большую роль играет направление рядов к сторонам света. При направлении рядов с севера на юг урожай зерновых на 0,2–0,3 т/га выше, чем при расположении с запада на восток, в результате лучшего освещения растений утром и вечером и затенения их друг другом в жаркие полуденные часы.

Норма посева – важный фактор в формировании густоты стояния растений на единице площади. Занижение и завышение нормы посева существенно влияют на формирование площади листьев и в конечном счете – на урожай.

Тепло. Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. Потребность в тепле различна не только у растений, относящихся к разным семействам, но у одной и той же культуры в те или иные фазы развития. Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры. Для завершения полного цикла развития растение должно получить определен­ную сумму активных температур за вегетационный период. Установлено, что для нормального роста к развития большинства культур сумма среднесуточных активных температур (свыше 5˚С) должна составлять не менее 1600 ˚С в год.

Пониженные температуры культуры лучше всего переносят в фазе наклюнувшихся семян, в дальнейшем, по мере роста и развития, резко снижают устойчивость к ним. Наступление заморозков в весенний период может сильно повредить проросткам.

Агротехнические методы регулирования теплового режима для каждой зоны нашей страны могут быть не только различными, но и даже противоположными. В северных районах почти все приемы агротехники направлены на повышение температуры почвы и быстрейшее ее прогревание, а на юге – на ее снижение.

Ранневесеннее боронование и рыхление почвы усиливает её прогревание. Применение посадок и посевов на гребнях и грядах способствуют уменьшению влажности почвы и лучшему ее прогреванию в северных рай­онах. Большое значение при регулировании температурного режима почвы имеет снегозадержание (особенно на посевах озимых культур) и посадка полезащитных лесных полос, снижающих скорость ветра и испарение с поверхности почвы.

Применение навоза, особенно в парниках, теплицах позволяет использовать тепло, выделяемое микроорганизмами при разложении органического вещества и получать раннюю рассаду овощных.

По сочетанию суммы температур (от посева до созревания) выше 10°С выделяют холодный (менее 1200°С), умеренный (1200–4000°С) и теплый (4000–8000°С) агроклиматический пояса.

Вода. Установлено, что из 1000 частей воды, прошедшей через растения, только 1,5–2 части расходуются на питание, а остальная влага испаряется через листья. Вода участвует в фотосинтезе и других процессах, происходящих в растениях, благодаря воде поддерживается устойчивая температура в растении, предупреждается перегрев ее солнцем. Испарение воды листьями называется транспирацией. Этот процесс зависит от освещенности, температуры и влажности воздуха.

Количество воды, затрачиваемое растением на образование единицы сухого вещества, называют транспирационным коэффициентом (ТК). Мень­ше всего ТК у просовидных хлебов (около 250), несколько выше у зерновых (500–600), самый высокий у многолетних трав (700–800).

В разные периоды роста и развития растений различная потребность во влаге. Периоды наибольшей потребности растений в воде называют критическими. Для озимой ржи, озимой и яровой пшеницы, ячменя и овса – это период выход в трубку–колошение; для сорго и просо – колошение–налив; для ку­курузы – цветение–молочная спелость; для зерновых бобовых и гречихи – цветение; для подсолнечника – образование корзинки–цветение; для картофеля – цветение–клубнеобразование.

Особенно сильно отражается на всех растениях недостаток воды в период образования у них репродуктивных органов.

В исследованиях по растениеводству при учете расхода воды на создание урожая часто используют коэффициент водопотребления – расход воды (м2/ т урожая), который включает как производительный (потребление воды растением), так и непроизводительный расход (испарение с поверхности почвы).

Оптимальная влажность почвы для растений составляет 60–75% от полной влагоемкости почвы. Одной из главных задач земледелия является регулирование водного режима почвы для создания наиболее оптимального соотношения воды и воздуха в ней. Рыхлая и структурная почва впитывают значительно больше осадков, чем уплотненная. Уплотнение почвы приводит к быстрому подтягиванию влаги по капиллярам к поверхности и усиленному испарению воды.

В зависимости от влагообеспеченности территория нашей страны делится на следующие зоны:

1) зона недостаточного увлажнения – среднегодовое количество осадков (Зауралье, Юго-Восток) 150–300 мм;

2) зона неустойчивого увлажнения (ЦЧО) – 300–400 мм;

3) зона достаточного увлажнения (Нечерная зона) – 450–700 мм.

Требования к содержанию СО2 и О2 в воздухе. СО2– источник углерода для образования органических соединений при фотосинтезе. Его содержание – 0,03%. При оптимальных условиях света, температуры и водного режима растения могут использовать большее количество СО2– 0,1–0,3%, что значительно увеличивает интенсивность фотосинтеза и, следовательно, урожай. Это обстоятельство используется при выращивании культур в теплицах. В полевых условиях наличие угле­кислого газа увеличивают, снабжая почву органическими удобрениями.

В процессе дыхания растения потребляют кислород. В приземном слое атмосферы содержание О2 составляет 21%. Надземные части растений сполна получают кислород, но подземные части обеспечены кислородом не полностью.

Почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа (до 1%, иногда 2–3% и более) и меньшим – кислорода. Обогащение почвенного воздуха углекислым газом происходит главным образом в результате разложения почвенного органического вещества микроорганизмами и дыхания корней. При содержании кислорода в почвенном воздухе менее 8–12% наблюдается угнетение растений, а при уменьшении его содержания ниже 5% растения погибают. Наиболее требовательными культурами к обеспеченности кислородом почвенного воздуха являются корнеклубнеплоды, бобовые и масличные культуры; менее чувствительными – зерновые, частично снабжающие корни кислородом воздуха через воздухоносные полости.

Газообмен в почве происходит постоянно, но его интенсивность зависит от многих причин.

Все агротехнические приемы, способствующие рыхлению пахотного слоя, улучшают газообмен почвы. Они способствуют более активной микробиологической деятельности и быстрейшей минерализации органического вещества, а, следовательно, большему образованию и накоплению усвояемых питательных веществ.

Минеральное питание растений. Минеральное питание играет исключительно важную роль в жизни растений. Научившись управлять этим процессом, человек стал регулировать рост и развитие растений. Задача регулирования пищевого режима состоит в обеспечении растений в каждой фазе роста и развития элементами питания в количествах, необходимых для получения высокого урожая лучшего качества.

К необходимым для высших растений элементам (кроме углерода, водорода и кислорода) относятся макроэлементы – азот, фосфор, сера, калий, кальций и магний; микроэлементы – железо, марганец, медь, цинк, бор, молибден, кобальт.

В состав растений входят почти все известные элементы, однако, многие из них не относятся к необходимым и незаменимым.

Азот, фосфор и калий – важнейшие химические элементы, которые необходимы в большом количестве, и чаще всего именно в них растения испытывают недостаток.

Азот – входит в состав всех белков и нуклеиновых кислот и является составной частью хлорофилла. При недостатке в почве доступного растению азота листья приобретают светлую окраску. В условиях крайнего недостатка азота у растений, особенно у хлебных злаков, наблюдаются следующие признаки азотного голодания: стебли тонкие, листья мелкие, волокнистые; молодые листья имеют слишком светлую, но по мере старения приобретают желтую окраску, рост и кущение слабое.

При недостатке азота в почву вносят азотные удобрения. Лучше всего их вносить ранней весной, так как азот, прежде всего, стимулирует рост вегетативных органов растений. Излишек азота в почве так же вреден, как и его недостаток. При высоких дозах у зерновых культур запаздывают сроки цветения и созревания зерна, кроме того, стимулируется рост вегетативной массы за счет урожая зерна.

Фосфор – играет главную роль во многих ферментных реакциях, входит в состав нуклеиновых соединений, участвует в процессе фотосинтеза и в метаболизме растений.

Причина недостатка доступного растениям фосфора в почве – его низкая растворимость. Он находится в труднорастворимой форме в минералах, главным образом в апатитах, фосфорите и других соединениях. Растворимость фосфатов увеличивается в нейтральных и щелочных почвах и уменьшается в кислых. При недостатке фосфора растения медленно развиваются, у них недоразвиты корни, стебли, листья. Часто листья имеют бронзовый или пурпурный оттенок, стебли тонкие. Зерновые культуры поглощают много фосфора на ранних стадиях роста и развития, поэтому фосфорные удобрения необходимо вносить в почву в момент посева и высадки растений.

Калий – играет большую роль в синтезе аминокислот, важен для нормального хода фотосинтеза: уменьшение концентрации калия в листьях снижает скорость ассимиляции СО2. При недостатке калия в тканях растений накапливается много азота и образуется мало углеводов, вследствие чего подавляется рост корней, снижается устойчивость к низким температурам. Признаки калийного голодания – укороченные стебли, буреющие и отмирающие ткани (прежде всего края и кончики листьев), узкие морщинистые листья со скрученными краями.

Кальций – необходим для развития меристем. Он входит в состав клеточных стенок. При недостатке кальция в тканях растений в избытке накапливаются другие элементы, что нарушает обмен веществ и снижает рост и темпы развития растений.

Магний – составная часть хлорофилла. Он играет важную роль в перемещении фосфатов в растении.

Натрий – избыток натрия в почве для многих растений вреден, так как, накапливаясь в тканях, он препятствует усвоению других катионов, главным образом, кальция и магния. Однако некоторые растения гораздо лучше растут в присутствии легкодоступного натрия, чем без него. Находясь в виде поваренной соли в тканях растений, натрий способствует накоплению и удержанию воды в клетках, увеличению мясистости и, следовательно, их засухоустойчивости.

Микроэлементы. Кроме азота, фосфора, калия, кальция, магния и других макроэлементов для нормального роста и развития растений необходимы микроэлементы, поглощаемые растениями в очень небольших количествах.

Марганец – необходим для фотосинтеза и дыхания растений, он принимает участие в синтезе аминокислот, протеинов, витаминов, влияет на азотный обмен растений.

Бор – участвует в образовании и поддержании структуры межмолекулярных комплексов биополимеров, прежде всего, белков, нуклеиновых кислот, липидов. Недостаток бора сказывается на меристеме и вообще на активно делящихся клетках. Вследствие этого при борном голодании отмирают кончики корней, конусы нарастания побегов и пр.

Цинк – у растений стимулирует дыхание и входит в состав многих растительных ферментов, активизируя их действие. При недостатке цинка уменьшается активность и скорость биосинтеза нуклеиновых кислот. При цинковом голодании в тканях растений накапливается излишнее количество железа, вследствие чего появляется заболевание «розеточность-мелколистность».

Медь – содержит некоторые ферменты, принимающие участие в окислительно-восстановительных реакциях. Она влияет на азотный и углеводный обмен растений. Медные удобрения необходимы на осушенных торфяниках верховых болот, а также на других бедных медью почвах.

Кобальт – усиливает устойчивость хлорофилла, предохраняет его от разрушения в темноте, способствует активизации фотосинтеза и увеличению листовой поверхности растений. Совместно с молибденом и медью кобальт повышает активность некоторых ферментов, принимает участие в азотном и углеводном обмене растений.

Основные законы земледелия

Установлены определенные закономерности во взаимоотношениях растений с окружающей их средой, получившие название законов земледелия.

1. Закон незаменимости и равнозначности факторов жизни растений.

Вильямс: «Ни один из факторов жизни растений не может быть заме­нен никаким другим». То есть, к примеру, сколько ни вносить в почву удобрений, они не возместят недостаток почвенной влаги. Нельзя фосфор заменить калием и т.д., т.е. каждый фактор выполняет определенные функции в жизни растений. Независимо от количественной потребности в том или ином факторе они одинаково необходимы растению. Факторы равнозначны – нет главных и второстепенных.

2. Закон минимума, оптимума, максимума. Наивысший урожай можно полу­чить только при оптимальном сочетании факторов. Недостаток и избыток любого (питания, света, влаги) отрицательно влияет на продуктивность растений.

3. Закон совокупного действия факторов жизни растений. Он гласит, что совместное действие факторов жизни оказывает более сильное влияние каждого из них на урожайность растений, чем раздельное применение этих факторов. Таким образом, формировать урожай можно, не только непосредственно воздействуя на тот или иной фактор, но и косвенно. Так, фосфорные и калийные удобрения значительно повышают зимостойкость озимых культур.

kursak.net

Факторы жизни растений и законы земледелия

ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Растения во время роста и развития предъявляют определенные требования к окружающим условиям, так как находятся в тесном взаимодействии и взаимосвязи с внешней средой. Несоответствие этих условий потребностям растительного организма может привести к ослаблению и даже гибели растения, и наоборот; полное удовлетворение этих потребностей обеспечивает хороший рост и развитие.

Для жизни растений необходимы свет, тепло, воздух, вода и питательные вещества. Эти факторы требуются в разных количествах и соотношениях.

В полевых условиях свет и тепло растения получают от солнца, а воду, питательные элементы и воздух — из атмосферы и почвы. Используя различные агротехнические приемы, человек может в той или иной мере регулировать эти факторы, особенно водный, воздушный и питательный режимы, приспосабливая их к требованиям выращиваемых культур.

Растения, в свою очередь, воздействуя на окружающую среду, изменяют ее. За счет отмерших частей растений в почве накапливаются органические вещества, что ведет к изменению водного, микробиологического и других режимов почвы, то есть изменяются внешние условия. Поэтому в природе, в том числе и в земледелии, существуют тесная взаимосвязь и взаимозависимость возделываемых растений и окружающей среды.

5.1. РОЛЬ СВЕТА В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ

Из всех живых организмов на Земле только зеленые растения обладают способностью усваивать кинетическую энергию солнечного луча и превращать ее в потенциальную энергию синтезированного ими органического вещества.

На свету, используя лучистую энергию Солнца, растения при помощи хлорофилла могут создавать из неорганических веществ органические. Этим они коренным образом отличаются от всех других организмов на Земле, являющихся потребителями органических веществ.

Поглощение зеленым листом солнечного света и создание органического вещества из воды и диоксида углерода (углекислого газа) называется фотосинтезом.

К. А. Тимирязев установил, что фотосинтез — это главным образом процесс связывания и сохранения энергии солнечной

радиации.

На фотосинтез оказывают влияние состав спектра, длительность освещения и размеры листовой поверхности.

В процессе фотосинтеза из воздуха поглощается диоксид углерода и образуются сахара:

6СО2 + 6Н2О+2822кДж(674ккал) Свет'м°р°Филл >СбН12О6 + 6О2.

Одновременно при синтезе органического вещества растения выделяют в атмосферу кислород, освобождающийся в результате химических реакций.

В дальнейшем сахара превращаются в крахмал и другие органические вещества. За 1 ч 1 м2 поверхности листа может образовать до 1 г органического вещества. Для этого растение должно пропустить через устьица и переработать такое количество диоксида углерода, которое содержится в 2 м3 воздуха. На 1 м2 площади посева озимая пшеница создает листовую поверхность 17—20 м2; кукуруза, свекла, картофель — 3—8; клевер и люцерна - 24-37 м2.

Количество солнечного света, получаемого растением, зависит от длины светового дня и от высоты стояния солнца над горизонтом. Однако даже в пределах одной и той же местности склоны различной экспозиции освещаются по-разному (южные склоны больше, чем северные, долины — меньше, чем вершины холмов). Облака, пыль и газы в воздухе снижают интенсивность освещения до 30 %.

При недостатке света растения имеют бледную окраску, тонкие вытянутые стебли, слаборазвитые листья. Без света растения не зацветают и не плодоносят. Недостаток света приводит к тому, что хлеба плохо кустятся, образуют узкие листья, узел кущения закладывается у самой поверхности почвы, стебли вытягиваются, междоузлия ослабляются и растения полегают, а зерно получается щуплым и малопитательным.

Свет значительно влияет на качество растительной продукции. Так, сено, полученное с открытых мест, содержит больше белка, чем сено с затененных участков, сахарная свекла на свету накапливает больше сахара, картофель — крахмала, зерно — белков, подсолнечник — жира.

Одни растения нормально развиваются только в условиях короткого дня, другие — длинного.

Озимая рожь, овес, пшеница, ячмень, горох, лен-долгунец, вика, горчица — растения длинного дня. Они запаздывают с цветением или совсем не цветут при коротком дне. Им нужен 16— 18-часовой световой день. Растения короткого дня (кукуруза, просо, рис, соя, фасоль, хлопчатник и др.) при длительном освещении затягивают развитие, у них удлиняется вегетационный период. Растения короткого дня происходят из тропиков и субтропиков. В умеренных широтах преобладают растения длинного дня.

Фотосинтез в зеленом растении начинается при слабом освещении утром, достигает кульминации к полудню и идет на убыль к вечеру из-за уменьшения освещения. При наступлении темноты фотосинтез прекращается.

Перед сельскохозяйственной наукой стоит задача повышения фотосинтетической деятельности растений. На этом пути открываются широчайшие возможности повышения урожайности культур.

Регулировать освещенность сельскохозяйственных растений можно агротехническими приемами, главнейшие из которых следующие.

  1. Правильный расчет нормы высева семян, влияющий на густоту стояния растений и обеспечивающий наилучшее освещение растений в течение вегетации.

  2. Направление рядков посева по отношению к сторонам света. Прибавка урожая зерновых культур от направления рядков с севера на юг по сравнению с направлением с запада на восток составляет 0,2—0,3 т/га в результате лучшего освещения растений в утренние и вечерние часы и затенения их друг другом в жаркий полдень.

  3. Различные способы и сроки посева, что позволяет более равномерно разместить растения по площади и улучшить их освещенность. Необходимо учитывать биологические особенности культур и высевать светолюбивые культуры на южных склонах. Более ранний срок посева, как правило, способствует усилению фотосинтетической деятельности растений и повышению урожая. Запаздывание с посевом относительно оптимального срока приводит к меньшему накоплению органического вещества и недобору урожая.

  4. Своевременное уничтожение сорных растений, резко снижающих продуктивность фотосинтеза в посевах.

В последнее время все больше распространяются промежуточные посевы (озимые, поукосные, пожнивные и подсевные), позволяющие после уборки основной культуры севооборота получать на этой же площади урожай зерна или зеленой массы другой культуры, имеющей более короткий вегетационный период. Промежуточные посевы дают возможность накапливать энергию солнечного луча в течение почти всего теплого периода года, служат дополнительным источником корма и органическим удобрением, способствующим повышению плодородия почвы.

5.2. ЗНАЧЕНИЕ ТЕПЛА В ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ

Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. При низкой температуре растения останавливаются в росте и прекращаются микробиологические процессы в почве.

Потребность в тепле различна не только у растений, относящихся к разным семействам, но и у одной и той же культуры в те или иные фазы развития. Отношение различных культур к теплу проявляется при прорастании семян и сохраняется во время роста и развития растений. Различают минимальные температуры, ниже которых физиологические процессы не идут, оптимальные температуры, при которых рост и развитие растений протекают хорошо, и максимальные, выше которых растения резко снижают продуктивность и даже погибают. Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры.

Оптимальная температура для роста и развития большинства культур 20—25 °С. При температуре немногим выше 30 °С наблюдается торможение роста, а при повышении ее до 50—52 °С растения погибают.

Термические ресурсы климата обычно выражают средней многолетней суммой суточных температур воздуха за период, когда их величина превышает 10 "С. Сумму температур, накопленную за этот период, именуют активной. По величине суммы активных температур выделяют районы с различными ресурсами тепла и сопоставляют данные ресурсы с потребностями сельскохозяйственных культур. Потребность последних в тепле также выражают суммой активных температур путем сложения среднесуточных температур от посева до созревания.

Агроклиматические пояса. По сочетанию суммы температур выше 10 °С и возможности возделывания определенных сельскохозяйственных культур выделяют холодный, умеренный и теплый агроклиматические пояса.

К холодному поясу относят территорию с суммой температур менее 1200 "С. Условия теплообеспеченности позволяют возделывать здесь малотребовательные к теплу культуры (редис, лук на перо, турнепс, капуста, горох, ранний картофель) и колосовые зерновые (ячмень, овес) наиболее ранних сортов.

К умеренному поясу относят территорию, где сумма температур составляет 1200—4000 °С. В указанном поясе возделывают культуры с пониженными требованиями к теплу и сравнительно коротким вегетационным периодом (зерновые колосовые, зерновые бобовые, картофель, лен и др.) и культуры со сравнительно повышенными требованиями к теплу (кукуруза на зерно, рис, соя, сахарная свекла и др.). Необходимая сумма температур составляет соответственно 1200—2200 и 2200—4000 °С.

К теплому поясу относят территорию с суммой температур 4000—8000 "С. Это место произрастания теплолюбивых субтропических культур (хлопчатник, мандарины, чай и др.).

Методы регулирования теплового режима. Для каждой зоны нашей страны эти методы могут быть не только различными, но даже противоположными. В северных районах почти все приемы агротехники направлены на повышение температуры почвы и быстрейшее ее прогревание, а на юге — на ее снижение. Увеличение влажности почвы путем полива или орошения ведет к значительному снижению температуры в результате затрат тепла на нагревание и испарение воды.

Ранневесеннее боронование и рыхление почвы усиливают ее прогревание. Применение посадок и посевов на гребнях и грядах способствует уменьшению влажности почвы и лучшему ее прогреванию в северных районах.

Большое значение при регулировании температурного режима почвы имеют снегозадержание (особенно в посевах озимых культур) и посадка полезащитных лесных полос, снижающих скорость ветра, испарение с поверхности почвы и накапливающих снег зимой. В южных районах строительство прудов, водоемов и лиманов увеличивает влажность почвы и воздуха, что значительно снижает испарение и нагревание почвы. В северных районах применение навоза, компостов, особенно в парниках, рассадниках и теплицах, позволяет использовать тепло, выделяемое микроорганизмами при разложении органического вещества, и получать раннюю рассаду овощных культур. Такой прием, как мульчирование (покрытие поверхности почвы материалами различного цвета — солома, торф, перегной, зола), увеличивает или снижает нагревание почвы.

5.3. ТРЕБОВАНИЯ РАСТЕНИЙ К ВОЗДУШНОМУ И ВОДНОМУ РЕЖИМАМ

Воздушный режим. Как и всякий живой организм, растение дышит, потребляя кислород и выделяя диоксид углерода. Во время дыхания в растении протекают окислительные реакции, в результате которых освобождается накопленная энергия для таких важных процессов, как рост, размножение и др. Дыхание противоположно фотосинтезу.

С первого момента жизнедеятельности растительный организм нуждается в кислороде воздуха. Так, семена, помещенные на дно сосуда и залитые водой, набухают, но не прорастают, поскольку зародыш не снабжается кислородом, однако как только семена станут соприкасаться с ним, они дружно прорастают.

Кислород воздуха нужен также для корневой системы. Различные растения неодинаково относятся к недостатку кислорода в почвенном воздухе. Наиболее требовательные культуры в этом отношении — корне- и клубнеплоды, бобовые и масличные; менее чувствительны зерновые, частично снабжающие корни кислородом воздуха через воздухоносные полости, находящиеся в стеблях. Особенно сильно эти полости развиты у риса и кукурузы.

В кислороде воздуха нуждаются и микроорганизмы, которые разлагают растительные остатки в почве, в результате чего накапливаются питательные вещества для растений. Кроме кислорода некоторым микроорганизмам необходим также азот воздуха, который они превращают в органический азот.

Растения развиваются нормально, когда воздух содержится в крупных порах почвы, а вода — в мелких и средних. Оптимальное содержание воздуха в пахотной почве для зерновых 15—20 % общей скважности, пропашных 20—30, многолетних трав 17—21 %. Благоприятное для растений содержание кислорода в почвенном воздухе 7—12 %, а диоксида углерода около 1 %. Такой воздушный режим почвы обеспечивает хороший рост корней и лучшее поглощение воды и питательных веществ.

Газообмен в почве происходит постоянно, но его интенсивность зависит от многих факторов, один из главных — строение и структура почвы. Рыхло сложенные и хорошо оструктуренные почвы с большим количеством промежутков между комочками обладают хорошим газообменом. В заплывших бесструктурных почвах, покрытых коркой и сильно увлажненных, газообмен очень слабый. На газообмен влияют также диффузия газов, колебания атмосферного давления, температура, изменение влажности почвы, ветер, растительность.

Все агротехнические приемы, способствующие рыхлению пахотного слоя, улучшают газообмен почвы. Они способствуют более активной микробиологической деятельности и быстрейшей минерализации органического вещества, а следовательно, большему образованию и накоплению усвояемых питательных веществ. Создание водопрочной комковатой структуры почвы — важное условие улучшения ее воздушного режима.

При внесении органического вещества (навоз, торф, зеленые удобрения) количество диоксида углерода в пахотном слое почвы возрастает. Так, применение 20 т/га навоза увеличивает содержание СО2 в почве на 70—140 кг.

Водный режим. Жизнедеятельность растений тесно связана с водой. Для набухания семян и перевода запаса сухих питательных веществ семени в усвояемую для зародыша форму различным растениям необходимо следующее количество воды (% от массы семян): пшеница, ячмень — 50; рожь, овес — 55—65; кукуруза — около 40; горох, лен — 100; сахарная свекла, клевер — 120—150.

Вода входит в состав самих растений, составляя значительную часть их массы: в семенах ее содержится 7—15 %, в стеблях, где имеется много одревесневших мертвых клеток, — до 50, а в листьях, корнеплодах и клубнях — до 75—93 %.

Растения в процессе роста и развития могут использовать раствор минеральных веществ почвы в очень небольшой концентрации. Для образования таких растворов требуется много воды. Поступающая вместе с питательными веществами влага в растениях используется не полностью. Установлено, что из 1000 частей воды, прошедшей через растение, только 1,5—2 части расходуются на питание, а остальная влага испаряется через листья.

Испарение воды листьями называется транспирацией. Этот процесс зависит от освещенности, температуры и влажности воздуха. В агрономии широко применяют и другой показатель расхода воды растением — транспирационный коэффициент: количество воды, затрачиваемое растением в процессе образования единицы сухого вещества.

Меньше всего транспирационный коэффициент у просовид-ных (хлебов второй группы) — 200—400, значительно выше у хлебов первой группы, гороха, льна-долгунца — 400—800 и самый высокий у многолетних трав — 700—900.

Для расчета уровней получения возможных урожаев большое значение имеет коэффициент водопотребления (сумма транспира-ции и испарения с поверхности почвы), выражаемый в кубических метрах на 1 т урожая. В разные по увлажненности годы он изменяется для озимых зерновых культур от 375 до 550 м3/т, для картофеля — от 170 до 660, для свеклы — от 240 до 400, для многолетних трав — от 500 до 750 м3/т.

Растения на отдельных этапах роста и развития предъявляют повышенные требования к воде. Для большинства колосовых культур критический период по отношению к влаге — время от выхода в трубку до колошения. У кукурузы наибольшая потребность в воде наблюдается в период цветения — молочной спелости, у подсолнечника — образования корзинки. При недостатке влаги в критические периоды развитие растений ослабляется и их урожайность снижается. В последующие фазы растительному организму требуется меньше воды и он не так сильно реагирует на изменение водного режима почвы.

В воде нуждаются и почвенные микроорганизмы. Бактерии, фиксирующие атмосферный азот, начинают размножаться только при 25%-й полной влагоемкости почвы. При недостатке воды у бактерий снижается усвоение питательных веществ, а при чрезмерном увеличении влажности они испытывают кислородное голодание. Оптимальная влажность почвы для растений и бактерий одинакова и составляет 60 % полной влагоемкости почвы.

Основной источник поступления воды в почву — осадки, а также влага, образуемая при конденсации водяных паров в результате перепада температур почвы и воздуха днем и ночью.

Влажность почвы влияет на степень сопротивления при ее обработке, способность крошиться, микробиологические и химические процессы, происходящие в ней. Поэтому одна из главнейших задач земледелия — регулирование водного режима почвы для создания оптимального соотношения в ней воды и воздуха.

Рыхлая структурная почва впитывает значительно больше осадков, чем уплотненная и бесструктурная. Уплотнение почвы вызывает быстрое подтягивание влаги по капиллярам к поверхности и усиленное испарение воды. Потеря влаги весной при сухой и ветреной погоде на незаборонованной зяби за сутки может составить 50—70 т/га. Поэтому даже мелкое поверхностное рыхление резко сокращает испарение и сохраняет влагу.

Однако иногда необходимо подтянуть влагу из нижних слоев к верхним, куда будут заделывать семена при посеве. Это особенно важно в сухое время года (например, при посеве осенью озимых культур в южных районах). В этом случае для уплотнения почвы, увеличения в ней количества капилляров и подтягивания по ним влаги из глубоких слоев к верхним (зоне посева семян) почву прикатывают.

Примерно половина пахотных земель обеспечена среднегодовым количеством осадков, не превышающим 300—350 мм. Это зоны рискованного земледелия, где основным фактором получения хорошего урожая являются запасы влаги в почве. Осадки выпадают неравномерно как по количеству, так и по времени, поэтому сельскохозяйственное производство в каждой зоне имеет свои особенности.

Зона недостаточного увлажнения охватывает юго-восток европейской части Российской Федерации и Зауралье. Среднегодовое количество осадков здесь 150—300 мм, испарение влаги из почвы преобладает над ее поступлением. Наиболее эффективными мероприятиями по регулированию водного режима служат приемы накопления влаги в почве и орошение.

Зона неустойчивого увлажнения включает Центрально-Черноземную зону России, степные районы Сибири. Количество осадков 300—400 мм в год. Приход и расход влаги в почве в данных районах примерно одинаковы. Агротехнические мероприятия надо направлять на накопление, сохранение и правильное использование влаги.

Зона достаточного увлажнения включает Нечерноземную зону России. Количество осадков 450—700 мм в год. Агротехнические мероприятия должны способствовать улучшению пищевого, воздушного и теплового режимов, рациональному использованию влаги.

Создание оптимального для растений режима влажности в почве — одна из важнейших задач в технологии интенсивного растениеводства.

5.4. МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

Питание зеленых растений отличается тем, что они способны создавать из неорганических соединений (вода, СО2, минеральные соли) сложные органические вещества, которыми в дальнейшем питаются животные, неспособные сами синтезировать их. Поэтому растения, содержащие хлорофилл, представляют собой самостоятельно питающиеся организмы и называются автотроф-ными в отличие от гетеротрофных организмов, питающихся уже готовыми органическими соединениями.

К гетеротрофным относятся также некоторые растения, не имеющие хлорофилла (повилика, заразиха), грибы и бактерии.

Основной процесс, обеспечивающий питание зеленых растений, — фотосинтез. Однако одного фотосинтеза для питания растений недостаточно.

Анализы показали, что в состав растительного организма входит свыше 74 химических элементов, 16 из которых абсолютно необходимы для жизни растений. Углерод, кислород, водород и азот называют органогенными элементами; фосфор, калий, кальций, магний, железо и серу — зольными макроэлементами; бор, марганец, медь, цинк, молибден и кобальт — микроэлементами.

Питательные элементы входят в различные соединения преимущественно органического характера и до их разложения в почве недоступны или малодоступны растениям. Некоторая часть элементов находится в поглощенном почвой состоянии, а часть — в виде растворов солей, образуя почвенный раствор. Растворенные соли наиболее подвижны и используются в первую очередь. Однако они могут быть легко вымыты из почвы и потеряны для растений.

Задача агротехники состоит в создании оптимальных условий для перевода недоступных элементов, находящихся в почве, в легкодоступные, а также для разложения органических веществ и их минерализации.

Наиболее быстрый и эффективный способ увеличения запасов питательных элементов в почве — внесение органических и минеральных удобрений. Увеличению количества азота в почве способствуют посевы в севообороте бобовых культур, внесение бактериальных препаратов (ризоторфин). Недоступные элементы и органическое вещество переходят в доступные формы и минерализуются при обработке почвы, усилении аэрации и улучшении водного режима. Большое значение в регулировании питательного режима имеет реакция почвенной среды.

Известкование кислых и гипсование солонцовых (щелочных) земель изменяют химический состав почвы и почвенного раствора, повышают растворимость некоторых элементов. Растения при дефиците воды используют в недостаточной степени питательные вещества. Поэтому регулирование водного режима в засушливых районах ведет к лучшему усвоению питательных элементов. В условиях достаточного снабжения влагой удобрения оказываются наиболее эффективными (урожайность увеличивается на 40-50 %).

Влажность почвы также влияет на динамику микробиологических процессов и накопление питательных элементов в почве.

5.5. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Формирование урожая и эволюция почвенного плодородия происходят в строгом соответствии с законами земледелия. Исследования ученых разных специальностей — агрохимиков, почвоведов, агрономов, физиологов, таких, как Ю. Либих, В. Р. Вильяме, Э. А. Митчерлих и др., позволили выявить и сформулировать важнейшие законы земледелия.

1.Закон незаменимости и равнозначности факторов жизни растений. В соответствии с этим законом для нормального роста и развития растений в равной степени необходимы все экологические факторы. Отсутствие любого из них приводит к гибели растений, причем один фактор не может быть заменен другим. Например, то, что растения в процессе своей жизнедеятельности потребляют большое количество воды и сравнительно мало минеральных веществ, ни в коей мере не означает преимущества воды как фактора. Растение может погибнуть даже из-за недостатка какого-либо микроэлемента — меди или цинка, при этом недостаток меди невозможно восполнить цинком или бором, так же как заменить азот фосфором или калием, и наоборот.

2.Закон минимума, оптимума и максимума. По этому закону каждый фактор жизни растения характеризуется минимальным, максимальным и оптимальным значениями показателей. Минимальное значение определяет наименьшее количество фактора, обеспечивающее рост и развитие растения, максимальное — наибольшее, выше которого растение гибнет; при оптимальной интенсивности фактора создаются наилучшие условия для жизнедеятельности. Минимум и максимум — две «пороговые» точки действия фактора, соответствующие наихудшему развитию растения, а зона между этими значениями представляет экологическую валентность живого организма.

Различные растения имеют неодинаковую экологическую валентность, то есть по-разному относятся к изменению интенсивности действия фактора (температура, вода, свет), что необходимо учитывать при их возделывании. Например, известны растения теплолюбивые и морозоустойчивые, засухоустойчивые и влаголюбивые, растения короткого и длинного дня и т.д. Реакция растений на минимальные, оптимальные и максимальные температуры, недостаток и избыток воды в почве, повышение доз минеральных удобрений — результат действия рассматриваемого закона.

3. Закон комплексного действия и оптимального сочетания факторов. Согласно этому закону развитие растений происходит под постоянным воздействием всех экологических факторов, а для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо их оптимальное сочетание. Комплексное действие факторов жизни растений отличается от суммарного действия каждого в отдельности, так как изменение одного влечет за собой изменение других и при оптимальном сочетании эффективность их действия повышается.

Растения не просто приспосабливаются к внешним условиям, как бы отвечая на действие различных факторов, а со своей стороны активно влияют на среду обитания. В такой сложной взаимосвязи и комплексном действии нередко проявляется своеобразный «эффект компенсации» факторов: не замены одного фактора другим, а усиления общего положительного действия. Так, применение удобрений обусловливает повышение концентрации питательных веществ в почвенном растворе, в результате растениям для образования органического вещества требуется меньше воды.

Закон комплексного действия и оптимального сочетания факторов жизни растений имеет особое значение в практике земледелия. Он указывает на необходимость создания условий для оптимального одновременного действия всех экологических факторов в сочетании. Такие условия могут быть обеспечены совместным действием оптимальных в каждом конкретном случае агротехнических, агрохимических, мелиоративных и других приемов, которые лежат в основе интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

4. Закон возврата в почву питательных веществ. Предусматривает возмещение питательных элементов, потерянных почвой в результате выноса с урожаем, в процессе эрозии, вымывания и по другим причинам, при помощи внесения удобрений или соответствующих агротехнических приемов. Возвращение в почву питательных веществ не только позволяет поддерживать на должном уровне урожайность сельскохозяйственных культур, но и предотвращает истощение, деградацию почв. Поэтому закон возврата питательных веществ имеет исключительное значение для сельскохозяйственного производства, его нарушение может привести к утрате почвенного плодородия.

Применение удобрений — важнейшее средство повышения плодородия почв и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Поступающие в почву с удобрениями азот, фосфор, калий и другие дефицитные в земледелии элементы позволяют возделываемым растениям эффективнее использовать воду, солнечную энергию, прочие экологические факторы, создавать дополнительную продукцию.

Результаты исследований круговорота и баланса питательных веществ в земледелии дают четкое представление об агрохимическом состоянии почв и необходимых количестве и составе удобрений. Увеличение производства и внесения минеральных удобрений, повышенное внимание к использованию органических удобрений значительно улучшают баланс основных питательных элементов (азота, фосфора, калия) в земледелии.

5. Закон соответствия растительного сообщества своему местообитанию и необходимости соблюдения правильного чередования сельскохозяйственных культур во времени и пространстве. Данный закон составляет научную основу «принципа плодосмена» — чередования во времени и пространстве культурных растений, различающихся между собой по физиологическим, биохимическим, агрономическим и другим показателям, то есть правильного севооборота. Сельскохозяйственные посевы — это растительные сообщества, жизнь которых характеризуется сложным разносторонним взаимовлиянием растений и местообитания. Культурные растения предъявляют различные требования к условиям внешней среды (экологическим факторам) и неодинаково воздействуют на почву, населяющие ее организмы, сорную растительность. Имея разную по мощности, глубине проникновения, способности усваивать питательные вещества корневую систему, сельскохозяйственные культуры с разной интенсивностью потребляют из почвы питательные элементы и воду.

В естественных условиях растительные сообщества (фитоце-нозы) объединяют разные растения, что позволяет разносторонне и более полно использовать плодородие почв, условия местообитания. Фитоценоз постоянно развивается: состав и соотношение растений в нем могут меняться в соответствии с сезонными изменениями внешних условий в течение года. Чем разнообразнее видовой состав фитоценоза, тем он более жизнеспособен, более тесно взаимосвязан со средой обитания и прежде всего с почвой.

5.6. ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ В ИНТЕНСИВНОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ

Интенсификация использования земли, переход на интенсивные технологии возделывания многих культур, специализация (насыщение определенными растениями) севооборотов, увеличение числа обработок мощными машинами, внедрение новых высокоурожайных сортов приводят к значительному снижению почвенного плодородия и в первую очередь к уменьшению количества органического вещества — гумуса — на всех типах почв.

Исследованиями установлено, что наибольшее снижение гу-мусности почв наблюдается при возделывании пропашных культур и введении чистых паров из-за многократной обработки их и высокой аэрации почвы, что приводит к усиленной минерализации органического вещества. В результате уменьшения его содержания ухудшаются физико-механические свойства почвы, водно-воздушный и тепловой режимы, биологическая активность почвы.

В природных условиях баланс гумуса в почве регулируется естественным обменом между растительными сообществами и почвой и находится в определенном равновесии, свойственном конкретной сельскохозяйственном производстве это равновесие нарушается, количество гумуса зоне.

В уменьшается, что ведет к снижению потенциального плодородия. В то же время минерализация гумуса обусловливает рост запасов элементов минерального питания растений, что увеличивает эффективное плодородие почвы. Однако этот рост продолжается недолгое время. В задачу интенсивного земледелия входит такая организация ведения хозяйства, чтобы в почве усиливались оба процесса: как накопления органического вещества, так и его минерализации, с желательным преобладанием первого. Основной источник пополнения гумуса в почве — органические удобрения (навоз, корневые и пожнивные остатки, торф, сидеральные удобрения).

Важно иметь в виду, что для повышения воспроизводства плодородия почвы только применения органического вещества недостаточно, так как понятие «плодородие почвы» включает много показателей. Внесение органического вещества должно обязательно сопровождаться комплексом агротехнических мероприятий, в который входят известкование кислых и гипсование щелочных почв, рациональное использование минеральных удобрений, введение и освоение научно обоснованных севооборотов с корректировкой структуры посевных площадей по зонам. Увеличение в севооборотах в зоне достаточного увлажнения доли многолетних бобовых и злаковых трав, зерновых бобовых культур позволит создать положительный баланс органического вещества в почве, увеличить выход кормов и белка.

Широкое применение промежуточных культур, оставляющих в почве много органического вещества, совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных растений, сокращение числа и глубины обработок почвы и их минимализация, использование комбинированных агрегатов, замена тяжелых машин и орудий, разрушающих почву, на легкие, постоянная борьба с эрозионными процессами, применение зональных систем всех этих мероприятий, то есть разработанных для конкретных зональных условий, — это основной путь создания бездефицитного баланса гумуса и повышения плодородия почвы. Все указанные вопросы должны решаться в комплексе.

Контрольные вопросы и задания

  1. Назовите факторы жизни растений.

  2. Что такое процесс фотосинтеза?

3 Каков состав атмосферного и почвенного воздуха?

4. По какому показателю судят о водопотреблении сельскохозяйственных

КУЛ 5ТУКаковы требования сельскохозяйственных культур к теплу?

  1. В чем суть закона независимости и равнозначности факторов жизни.'

  2. О чем гласит закон минимума, оптимума, максимума?

textarchive.ru

ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ, реферат — allRefers.ru

ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ - раздел Сельское хозяйство, ЗЕМЛЕДЕЛИЕ

Зелёные растения - непременное условие существования человека и животных на земле. Они активно участвуют в круговороте веществ природы, поглощая из воздуха углекислый газ и выделяя кислород, которым дышат все живые существа. За счёт энергии солнечного луча растения создают нужные человеку и животным белки, жиры, углеводы, витамины и многие другие полезные растительные продукты.

Растения тесно связаны с окружающей средой. Для нормального роста и развития растений необходимый свет, тепло, вода, воздух, питательные вещества.

Свет. С помощью энергии солнечного луча растение превращает углекислый газ воздуха в продукцию растениеводства. В клетках зелёного растения непрерывно совершает синтез простых элементов в сложные органические химические соединения.

Некоторые сельскохозяйственные культуры (пшеница, рожь) быстрее растут в условиях более продолжительного дневного освещения, другие (просо, хлопчатник) - при коротком дне и длинной ночи. Одни растения предпочитают интенсивное освещение, другие теневыносливы. Всем культурам в посевах должна быть обеспечена определённая световая площадь.

Фотосинтетическая активная радиация (ФАР), поступающая на землю в средних широтах, измеряется 1-3 млрд. ккал на 1 га. Из этого количества энергии при обычных урожаях порядка 15 ц зерновых с 1 га в течение 80-90 дней вегетации используется не больше 1% ФАР. Однако при более длительном периоде вегетации, когда получают урожаи порядка 50 ц зерна с 1 га, а также при использовании пожнивных культур и на многолетних травах можно довести использование ФАР до 3-4% и выше.

Таким образом, возможности использования солнечной энергии ещё очень далеки до предела (12-15%).

Тепло необходимо растениям для прорастания семян, синтеза соединений, передвижения пластических веществ по растению и формирования урожая.

Полевые культуры предъявляют неодинаковые требования к теплу. Так, яровой пшенице, ячменю, овсу за период вегетации необходима сумма средних суточных температур от 1500 до 2000 град. С; кукурузе, рису - от 3000 до 4500 град.; хлопчатнику - 5000 град. и больше. Для роста и развития растений губительны как низкие, так и высокие температуры.

Вода. В большинстве зелёных и свежеубранных растений содержится 75-90% воды. Растительная клетка должна быть постоянно насыщена водой. С током воды поступают в растение и передвигаются в нём питательные вещества. Вода участвует в фотосинтезе и других процессах, происходящих в растениях, благодаря ей поддерживается устойчивая температура в растении, предупреждается перегрев его солнцем. Благодаря испарению происходит непрерывный ток воды через растение. Количество воды ( в г ), расходуемой растением на образование 1 г сухого вещества, называется транспирационным коэффициентом. Величина транспирационного коэффициента зависит от вида растений и условий из возделывания. У большинства сельскохозяйственных культур он колеблется от 300 до 500 (зерновые), у некоторых возрастает до 800 и 1000 (овощные, травы).

Источников воды в неполивных условиях являются прежде всего осадки, а также грунтовые воды.

Воздух необходим растениям как источник углекислого газа для фотосинтеза и кислорода для дыхания. В целях лучшей обеспеченности углекислым газом надпочвенного слоя воздуха вносят навоз или искусственно обогащают этот слой СО (2), что возможно в теплицах, оранжереях.

Воздух служит для растений и источником азота. Все растения используют азот, попадающий в почву с осадками. Бобовые растения благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями могут использовать азот воздуха. Значительная группа свободноживущих микроорганизмов (азотфиксаторов) - бактерий, грибов и водорослей непосредственно усваивает азот воздуха, оставляя его в дальнейшем высшим растениям.

Установлены определённые закономерности во взаимоотношениях растений с окружающей их средой, получившие название законов земледелия.

Закон минимума - наиболее важный закон, впервые сформулирован немецким учёным Ю. Либихом (1803 - 1873) по отношению к питательным веществам почвы, но он появляется и по отношению ко всем факторам жизни растений. По этому закону продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растений, содержащейся в почве в самом минимальном количестве. Закон минимума может подтверждаться многочисленными примерами: при отсутствии снега (воды, воздуха, тепла) растения не могут нормально развиваться или же урожай их будет обусловлен тем фактором, который находится в минимуме (например, вода, питательные вещества), хотя бы все остальные факторы были в достаточном количестве.

Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений также имеет весьма существенное значение. Все факторы жизни растений равнозначны, и ни один из них не может быть заменен другим. Свет нельзя заменить теплом, питательные вещества - воздухом, азот - фосфором и т.д.

Знание законов земледелия, умение из использовать в практике дают возможность неограниченного повышения урожаев, но требуют разработки такой агротехники, при которой растения наилучшим образом были бы обеспечены факторами жизни. Создание оптимальных условий для развития сельскохозяйственных культур - задача теории и практики земледелия.

Научные основы земледелия начали формироваться в XVIII в. Выдающаяся роль в истории отечественной агрономии принадлежит М.В. Ломоносову (1711-1765). Он впервые с материалистических позиций объяснил происхождение почв и предвосхитил будущие открытия о воздушном питании растений.

М.В. Ломоносов был одним из инициаторов создания в России Вольного экономического общества, которое объединяло прогрессивных землевладельцев на протяжении более 125 лет издавало свои труды.

В развитии научных взглядов в земледелии много сделали первые русские агрономы А.Т. Болотов (1738-1833), И.М. Комов (1750-1792), а затем М.Г. Павлов (1793-1840) и И.А. Советов (1826-1901).

Выдающаяся роль в развитии агрономии принадлежит Д.И. Менделееву (1834-1907), П.А. Костычёву (1845-1895), А.Н. Энгельгардту (1828-1893), чьи «Письма из деревни» высоко оценивал В.И. Ленин.

Основоположником русского почвоведения был В.В. Докучаев (1846-1903).

Биологическое направление в почвоведении развил В.Р. Вильямс (1863-1939).

Крупнейшая заслуга в создании советской агрохимической науки принадлежит Д.Н. Прянишникову (1865-1948).

Все темы данного раздела:

ЗЕМЛЕДЕЛИЕ   С основами почвоведения и агрохимии   Учебное пособие   Для студентов экон

ЗЕМЛЕДЕЛИЕ Для студентов экономического факультета     Курган, 1997     Учебное по

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЗАУРАЛЬЯ   Общая площадь территории Курганской области составляет 71.1 км кв. Поверхность области представляе

ПОНЯТИЕ О ПОЧВЕ И ЕЁ ПЛОДОРОДИЕ   Первое научное определение почвы дал В.В. Докучаев: «Почвой следует называть «дневные», или наружн

ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС   Многие миллионы лет потребовалось для того, чтобы массивные горные породы, покрывающие землю, прев

ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ   В. В. Докучаев говорил, что почва есть результат совокупного, весьма тесного, векового взаимодейств

Почвенный профиль. Морфологические признаки почв. В результате длительного почвообразовательного процесса изменяются внешний вид и свойства материнской по

СВОЙСТВА ПОЧВЫ Поглотительная способность. Во всех почвах содержатся коллоидные частицы (< 0,0001 мм). Они обладают

ПИТАТЕЛЬНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ   Почва — источник всех питательных веществ, поступающих в растения через корневую систему. К необх

Запасы гумуса и общего азота в почвах (по И. В. Тюрину и А. В. Соколову).    

Шкала обеспеченности почвы доступным калием (в мг КО на 100 г почвы)  

ЭРОЗИЯ ПОЧВЫ И МЕРЫ БОРЬБЫ С НЕЙ Под эрозией понимают смыв (водная эрозия) или сдувание (ветровая эрозия) верхнего слоя почвы. Водная эрозия

СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Понятие о системе земледелия. Первые попытки дать определе­ние и обоснование системы земледелия

На современном этапе Общие составные части систем земледе

СЕВООБОРОТ И ЕГО ЗНАЧЕНИЕ Понятие о севообороте. Практикой земледелия и наукой дока­зано, что правильные севообороты в хозя

Научные основы чередования сельскохозяйственных растений. Д. Н. Прянишников обобщил весь имеющийся опыт в учении о плодосмене и обосновал необходимость установления

Типы и виды севооборотов В условиях севера и северо-запада европей

ВРЕД, НАНОСИМЫЙ СОРНЯКАМИ Сорняки наносят огромный вред сельскому хозяйству. Менее требовательные к условиям произрастания, они опе

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ГРУППЫ СОРНЯКОВ Сорные растения делят по их биологическим признакам: спо­собу питания, продолжительности жизни, способу ра

Малолетние сорняки Эфемеры. Растения с очень коротким периодом вегетации (45 - 60 дней), способные давать за сезон нескол

Многолетние сорняки Многолетние сорняки—это растения, произрастающие не­сколько лет и неоднократно плодоносящие за свой жизн

АГРОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРЫ БОРЬБЫ С СОРНЯКАМИ Предупредительные меры. К ним относятся: а) тщательная очистка посевного материала; б) ск

ХИМИЧЕСКИЕ МЕРЫ БОРЬБЫ С СОРНЯКАМИ   Химический метод—это уничтожение сорняков гербицидами. По характеру поражения растений различаю

ЗАДАЧИ И ПРИЕМЫ ОБРАБОТКИ Обработка почвы—это механическое воздействие на почву рабочими органами машин и орудий, обеспечивающими

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ ПОД ОЗИМЫЕ КУЛЬТУРЫ Озимые сеют в конце лета и в начале осени. Поля, выделяемые под эти культуры, могут не засеваться, а только об

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ ПОД ЯРОВЫЕ КУЛЬТУРЫ Под все культуры весеннего посева поле должно быть с осе­ни вспахано на зябь. Чем раньше проведена зяблевая

ОБРАБОТКА ПОЧВЫ ПО УХОДУ ЗА ПОСЕВАМИ После посева надо создать условия для дружного прораста­ния высеянных семян, в этих целях часто применяют

И ВОДНОЙ ЭРОЗИИ В районах ветровой эрозии почву обрабатывают безотваль­ными орудиями: глубокорыхлителями (КПГ-250), культив

УДОБРЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Различные удобрительные средства типа золы, мергеля, ор­ганических остатков в практике возделывания культ

МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ Минеральные удобрения делят на простые и комплексные. Простые удобрения содержат один питательный

ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ Навоз. Значение его для удобрения сельскохозяйственных культур огромно. Советская агрохимия в оц

БАКТЕРИАЛЬНЫЕ ПРЕПАРАТЫ Бактериальные препараты непосредственно не служат для питания растений, а лишь способствуют развитию поле

ИЗВЕСТКОВАНИЕ И ГИПСОВАНИЕ Известкование кислых почв. Внесение извести оказывает мно­гогранное и длительное влияние на плод

Дозы извести (СаСО3) в зависимости от рН солевой втяжки и механического состава почвы в т СаСО3 на 1 кг     Гипсование солонцов. Вне

СИСТЕМА УДОБРЕНИЯ Система удобрения—это комплекс организационно агротех­нических мероприятий для получения запланированн

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ДОЗ УДОБРЕНИЙ Классическим методом определения реакции культур в кон­кретных условиях на изменение дозы тех или других

Вынос питательных веществ урожаем основных культур     * Вынос приводится на 1 т

allrefers.ru

Факторы жизни растений и законы земледелия

Культура Факторы жизни растений и законы земледелия

просмотров - 54

Действие факторов жизни растений (вода, пища, свет, тепло и др.) подчиняется определённым закономерностям или законам научного земледелия. Их несколько.

Закон незаменимости и равнозначимости факторов жизни. Наиболее полно он сформулирован В. Р. Вильямсом. Согласно этому закону, всœе факторы роста и развития растений равнозначимы и физиологически незаменимы и недостаток одного из них нельзя заменить избытком другого: фосфор азотом, воду теплом и т. д. Какое значение имеет данный закон для производства? Культурные растения должны быть обеспечены всœеми факторами роста без исключения. При этом они должны быть представлены в определённых количественных соотношениях. Эти пропорции регулируются вторым законом земледелия.

Закон минимума, оптимума и максимума. Разберём его по частям.

Закон минимума. Сформулирован Юстусом Либихом. Он гласит: урожай зависит от того фактора, который находится в относительно наибольшем минимуме, и до устранения этого минимума воздействие на другие факторы не сопровождается повышением урожая.

Пример:

Обеспеченность урожая N P Урожай
1,0 т/га 1,5 т/га 1,0 т/га
2,5 т/га 1,5 т/га 1,5 т/га

Наглядной демонстрацией этого закона является так называемая «бочка Добенека», французского учёного (рис. 2.1.1.2).

Какое производственное значение имеет закон минимума? Он ориентирует производство на первоочередную ликвидацию узких мест. В зоне достаточного увлажнения (дерново-подзолистые, подзолистые почвы) это аэрация и азот, в северных районах – тепло. В зоне неустойчивого увлажнения (лесостепь, чернозёмная степь) – влага, фосфор, в зоне недостаточного увлажнения (каштановые почвы) – влага. И в связи с этим борьба за влагу – основная задача в системе адаптивного земледелия Нижнего Поволжья.

Закон оптимума. Самый высокий урожай достигается тогда, когда каждый фактор находится в оптимальном количестве. Определœение этого оптимума для каждого конкретного случая является задачей земледелия как науки, его обеспечение – задача земледелия как отрасли производства.

Закон максимума. Каждый фактор имеет свой максимум, за пределами которого дальнейшее его увеличение неэффективно, а иногда и вредно.

Наглядное представление о сути закона минимума, оптимума и максимума даёт так называемая кривая немецкого учёного Гельригеля, полученная им в опыте по изучению влияния влажности почвы на урожайность ячменя (рис. 2.1.1.3).

Закон совокупного или взаимообусловленного действия факторов роста. Сформулирован немецким учёным Митчерлихом. Согласно этому закону, факторы роста действуют не изолировано, а взаимосвязано, и в связи с этим, воздействуя (увеличивая или уменьшая) на один фактор, мы в той или иной степени воздействуем на другой. К примеру, на удобренном фоне, как установил, К. А. Тимирязев, растения более экономно расходуют влагу и их транспирационный коэффициент снижается. Графически суть этого закона иллюстрируется результатами опыта Э. Вольни (рис. 2.1.1.4). Из закона взаимообусловленного действия факторов роста вытекает важное положение для производства: чтобы получать высокие урожаи, крайне важно влиять не на один фактор, а всœе факторы внешней среды, добиваясь их оптимальных значений.

Закон возврата. Сформулирован Ю. Либихом в отношении питательных веществ. Питательные вещества, взятые растениями из почвы, должны быть возвращены в неё путём удобрений или посœева бобовых культур.

Как образно выразился Ю. Либих, нарушение закона возврата приводит к обогащению отцов, но разорению потомков. Сейчас в России мы его нарушаем, так как при среднегодовом выносœе питательных веществ с урожаем в размере более 13 млн. тонн возвращаем лишь 2,7 млн. тонн или 20% (Каштанов, 1995; Кочетов, 1999).

Сейчас закон возврата принято понимать более широко и не только в отношении питательных веществ, но и других негативных воздействий на почву. Всякое негативное воздействие на почву должно быть компенсировано (переуплотнение, распыление, разрушение структуры, засоление и т. п.).

Закон плодосмена. Обоснован Д. Н. Прянишниковым. Согласно нему, более благоприятные условия для сельскохозяйственных культур обеспечиваются тогда, когда они высеваются на поле не бессменно, а чередуясь друг с другом, то есть в севообороте (табл. 2.1.1.4).

Таблица 2.1.1.4

Читайте также

  • - ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

    Задание 1. Увеличить результаты измерения всех индуктивностей, сопротивлений и напряжений на обмотках трансформатора на А%, где А – номер бригады. Число значащих цифр при этом не должно уменьшаться. Значения D, Q и URo остаются без изменений. 2. Рассчитать пределы... [читать подробенее]

  • - ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

    Растения во время роста и развития предъявляют определен­ные требования к окружающим условиям, так как находятся в тес­ном взаимодействии и взаимосвязи с внешней средой. Несоответ­ствие этих условий потребностям растительного организма может привести к ослаблению и... [читать подробенее]

  • - Факторы жизни растений и законы земледелия

    Действие факторов жизни растений (вода, пища, свет, тепло и др.) подчиняется определённым закономерностям или законам научного земледелия. Их несколько. Закон незаменимости и равнозначимости факторов жизни. Наиболее полно он сформулирован В. Р. Вильямсом. Согласно этому... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

    Факторы жизни растений подразделяются на космические и земные. К космическим относятся свет и тепло, к земным — вода, воздух и питательные вещества. Космические факторы имеют существенные особенности, так как практически не регулируются в земледелии.

    Свет обеспечивает растениям необходимую энергию, которую они используют в процессе фотосинтеза для создания органического вещества. Значение света в жизни растений впервые изучил выдающийся русский ученый К. А. Тимирязев. Он доказал, что растения используют не все лучи солнечного света, а лишь с определенной длиной волн.

    Видимая часть солнечного спектра (солнечная радиация) представлена лучами с длиной волны 380-760 им, а для жизнедеятельности растений необходима лишь фотосинтетически и физиологически активная радиация.

    Затенение растений вызывает анатомические изменения в их строении: клетки удлиняются, побеги вытягиваются, листья становятся тоньше, но с большей поверхностью. Для лучшего улавливания солнечного света у большинства растений листья нижних ярусов располагаются горизонтально поверхности почвы или перпендикулярно к свету, а верхние — под некоторым углом. Это способствует более равномерному освещению растения.

    Культурные растения предъявляют различные требования к продолжительности и интенсивности освещения. Одни требуют более длительного освещения и относятся к культурам длинного дня (пшеница, рожь, овес, ячмень). Другие же культуры ускоряют плодоношение при менее продолжительном освещении и их относят к растениям короткого дня (просо, кукуруза, гречиха).

    По отношению к интенсивности освещения различают культуры светолюбивые, менее светолюбивые, теневыносливые. Для светолюбивых важным условием является интенсивное, по менее продолжительное освещение, чем для менее светолюбивых. К теневыносливым относятся культуры, которые могут некоторое время без последствий находиться в затенении, особенно на начальных стадиях развития. Их высевают под покров других, более светолюбивых. К ним относятся в основном многолетние растения, например, многолетние травы.

    Для регулирования освещенности посевов применяют соответствующую агротехнику. При этом большое значение имеет правильное направление рядков к сторонам света, т. е. с севера на юг. С учетом биологических особенностей и назначения одни растения размещают на южных, другие — на северных склонах, одни культуры требуют повышенных мест рельефа, другие — пониженных.

    Освещенность регулируется также густотой и способами посева и размещения растений на поле (узкорядное, широкорядное, гнездное и т. д. Важное условие — норма высева, поскольку от пес зависит густота стояния растений на единице площади. Ее необходимо строго согласовывать с биологическими особенностями культуры, сорта и почвенными условиями. Для усиления доступа к культурным растениям спета и других факторов жизни большое значение имеет своевременное прореживание посевов, борьба с сорняками и вредителями. Поэтому задачи агротехники состоят в том, чтобы повысить коэффициент использования ФАР растениями путем усиления у них ростовых процессов.

    Главным источником тепла для растений является солнечная радиация. В течение вегетационного периода растений на территории Беларуси на каждый 1 см 2 поверхности почвы приходится за сутки 1 ккал тепла. Из этого количества тепла почва поглощает 43, излучает около 24 %. Следовательно, лишь около 20 %, или одна пятая часть падающей солнечной энергии, поглощается почвой, но и это тепло в основном расходуется на испарение воды с поверхности почвы. Лишь около 1 % этой энергии участвует в процессе фотосинтеза.

    Важное условие для проявления жизнедеятельности растений — температура окружающей среды. Сельскохозяйственные растения предъявляют различные требования к теплу. По этому показателю они подразделяются на теплолюбивые, семена которых прорастают при температуре почвы 8-12 "С, нуждаются в сумме активных (более 10°С) среднесуточных температур воздуха 3000-4000 "С и холодостойкие, семена которых прорастают при температуре почвы 2-5 "С и за весь вегетационный период им нужна сумма активных среднесуточных температур воздуха 1200-1800 "С.

    Такие теплолюбивые культуры, как огурец, томаты, бахчевые повреждаются, а иногда и полностью отмирают при положительных температурах +3-+7 "С. Несколько устойчивее к влиянию низких положительных температур гречиха, кукуруза, картофель. Овес, ячмень, рожь, пшеница, свекла, капуста относятся к холодоустойчивым культурам и при положительных температурах 3-5 "С у них не обнаруживается признаков повреждения и практически не снижается продуктивность. Среди холодостойких культур выделяются морозоустойчивые, способные переносить относительно низкие температуры (от -18 до -24 "С и ниже). К этой группе культур относятся озимые зерновые, многолетние травы.

    Требование растений к температуре обычно связано с их географическим происхождением. Наиболее чувствительны к холоду растения тропического происхождения, менее чувствительными являются растения северных широт.

    Однако все культурные растения независимо от места их происхождения для роста и развития требуют оптимальных температур, так как повышение и понижение температуры отрицательно сказывается на их продуктивности.

    Значение воды в жизни растений определяется целым рядом ее свойств. Среди них необходимо отметить способность ее быть растворителем и средой, в которой совершается передвижение веществ и их обмен.

    В растительном организме воды содержится от 70 до 95 %. С поступлением и передвижением ее в растениях связаны все жизненные процессы. При наличии воды и других факторов семена набухают и прорастают, растут ткани, поступают в растения и передвигаются в них питательные элементы, осуществляется фотосинтез и синтезируется органическое вещество. Вода — незаменимый терморегулятор для растений. Проходя через него, она регулирует температуру растительного организма и повышает его устойчивость к высоким и низким температурам. Вода поддерживает тургор клеток, распределяет по отдельным органам продукты ассимиляции.

    Растения нуждаются в воде с момента посева семян и до окончания формирования урожая. При этом в разные периоды жизни растения требуют неодинакового количества воды: меньше — в начальный период, больше — в период формирования мощной вегетативной массы и генеративных органов, к концу жизни потребность в воде уменьшается. Период острой потребности растения в воде называется критическим, у зерновых он совпадает с фазой выхода в трубку — колошением, у зернобобовых — цветения, у картофеля — цветения и клубнеобразования. Недостаток влаги в это время резко снижает продуктивность растений.

    Важной функцией воды является и то, что она влияет на плодородие почвы. Вступая во взаимодействие с ней, вода изменяет физическое состояние, течение микробиологических процессов, химические и другие превращения, становится одним из факторов почвообразовательного процесса, определяет уровень эффективного и потенциального плодородия почвы.

    Необходим как источник кислорода для дыхания растений и почвенных микроорганизмов, а также углекислого газа, усваиваемого растениями в процессе фотосинтеза. Он нужен и для микробиологических процессов в почве, в результате которых органические ее вещества разлагаются аэробными микроорганизмами с образованием водорастворимых минеральных соединений азота, фосфора, калия и других необходимых для растений элементов питания. Если состав атмосферного воздуха всегда постоянный, то состав почвенного воздуха изменяется, и это значительно влияет на почвенные процессы.

    Растения также чувствительны к составу почвенного воздуха, в частности к содержанию в нем кислорода. Он прежде всего необходим для прорастания семян и потребляется корнями растении. Особенно требовательны к кислороду корнеплоды, клубнеплоды и бобовые культуры, мопсе требовательны — зерновые, злаковые многолетние травы и кукуруза.

    Количество и состав почвенного воздуха можно регулировать, изменяя содержание влаги в почве путем рыхления или уплотнения почвы. Состав почвенного воздуха регулируется также путем внесения органических удобрений, что приводит к увеличению концентрации углекислого газа и уменьшению кислорода.

    Для большинства сельскохозяйственных растений наилучший воздушный режим складывается, когда примерно 25 % от общего объема почвы занимает воздух и 25 % — влага.

    В обмене веществ между растениями и окружающей средой важнейшим условием является корневое питание. В процессе его растения потребляют из почвы различные элементы питания, которые по количеству их потребления подразделяются на макро и микроэлементы. К макроэлементам относятся: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо и сера, к микроэлементам — бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт и др. Все макроэлементы требуются растениям в больших количествах, а микроэлементы — в незначительных.

    Первые четыре макроэлемента (углерод, кислород, водород и азот) входят в состав органического вещества растений и называются органогенными, остальные — зольными. Углерод, кислород и водород, на долю которых приходится 93-94 % сухой массы растений, потребляются растениями из воздуха в процессе фотосинтеза, а азот и все остальные элементы растения берут из почвы.

    Каждый элемент питания имеет определенное значение в жизни растении. Углерод, кислород, водород и азот входят в состав органических веществ. Фосфор необходим на ранних этапах развития растений, способствует лучшему развитию плодов, семян и ускорению созревания культур. Калий играет важную роль в образовании углеводов, повышает устойчивость к заболеваниям и зимостойкость. Кальции нейтрализует вредное влияние ионов водорода и алюминия. Сера, магний, железо участвуют в окислительных процессах, входят в состав многих соединений, а также являются катализаторами многих процессов. Микроэлементы входят в состав ферментов, гормонов, витаминов. Они влияют на процессы обмена веществ в растениях и выполняют ряд других функции.

    Однако использование элементов питания растениями зависит от целого ряда условий: доступности их растениям, влажности почвы, температуры, освещенности, реакции почвенного раствора и других. Потребление элементов связано также с возрастом, биологическими особенностями и условиями выращивания растений. Одни растения относительно равномерно потребляют питательные вещества в течение вегетации (многолетние травы), другие в начальный период развития усваивают незначительно, а в дальнейшем поступление усиливается (картофель, корнеплоды). Отличительная особенность большинства сельскохозяйственных культур в том, что максимум потребления элементов питания приходится па какой-то конкретный период их развития.

    Так, у зерновых культур это совпадает с фазами выхода в трубку — колошения, у зернобобовых — цветения — бобообразования, у кукурузы перед выметыванием метелки — за 8-10 дней. Поэтому недостаток питания в этот период резко снижает продуктивность растений. Чаще всего в почве наблюдается недостаток тех или иных элементов питания в доступной форме, поэтому в почву вносят их в виде минеральных или органических соединений, т. е. удобряют почву.

    Законы земледелия есть не что иное, как выражение законов природы, проявляющихся в результате деятельности человека по возделыванию сельскохозяйственных культур. Они раскрывают связи растений с условиями внешней среды, а также определяют пути развития земледелия, которые должны осуществляться в строгом соответствии с этими законами. К основным законам земледелия относятся следующие.

    Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений.

    Сущность его состоит в том, что все факторы жизни растений абсолютно равнозначимы и незаменимы. Согласно ему для нормального функционирования растительного организма должен быть обеспечен приток всех факторов жизни растений (земных, космических). Проявление этого закона носит абсолютный и относительный характер. Абсолютное значение выражается в том, что в каких бы факторах не нуждалось растение, однако отсутствие любого из них ведет к резкому снижению урожайности и даже гибели растения. Например, сколько бы не увеличивали содержание влаги в почве, она не может возместить недостаток тепла или света так же, как нельзя азот заменить фосфором или калием.

    Для получения максимально возможного урожая необходимо непрерывно обеспечивать растения всеми факторами в оптимальном количестве. Однако в конкретных условиях производства этот закон приобретает относительное значение вследствие неодинаковых затрат на обеспечение растений различными факторами.

    Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений дает четкое представление о том, что нет главных и второстепенных факторов.

    Закон минимума впервые сформулировал Ю. Либих в 1840 г

    Выявление этой закономерности имело огромное практическое значение, так как применение минеральных удобрении впервые получило научную основу. Согласно этому закону при оптимальных прочих условиях уровень урожая определяется тем фактором, который находится в минимуме. Учитывая действие закона минимума, необходимо в первую очередь проводить такие мероприятия, которые будут действовать на фактор, находящийся в данный момент в относительном минимуме, например, снабжение растений влагой при недостатке ее в почве. В то же время необходимо учитывать другие факторы, которые могут оказаться в минимуме после удовлетворения потребности растения в первом факторе, и предусмотреть мероприятия, направленные на регулирование факторов, находящихся во втором и последующих минимумах.

    Любой жизненный процесс в растении начинается при каком-то минимуме температуры, протекает наилучшим образом при оптимальной температуре, замедляется, а затем и совсем прекращается по мере дальнейшего ее повышения.

    Поэтому для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и более эффективного ведения земледелия необходимо не только учитывать факторы, которые есть или могут быть в минимуме, а проводить мероприятия таким образом, чтобы они всегда находились в оптимальных для растений количествах.

    Закон совокупного действия фактора в жизни растений.

    В производственных условиях с изменением воздействия на растения одного из факторов неизбежно нарушается возможность в условиях продуктивного использования других. Исходя из этого закона все мероприятия, направленные на повышение эффективности использования земли, необходимо осуществлять комплексно. Комплекс условии должен представлять единое целое, так как воздействие на один из элементов непрерывно повлечет за собой необходимость воздействия и на все остальные.

    Совокупное действие факторов жизни растений весьма динамичное, изменчивое, подчиняется законам физики, химии и биологии. Такое взаимодействие позволяет влиять па любой из факторов жизни растений не только прямо, но и косвенно, через другие тесно связанные с ними факторы, управлять этим процессом и формировать высокий урожай даже в сложных метеорологических условиях.

    Закон возврата питательных веществ

    Урожай создается из материальных составных частей под воздействием факторов жизни растений, определенная его часть — за счет веществ, получаемых растениями из почвы как среды произрастания и посредника растений в обеспечении их этими факторами.

    При систематическом отчуждении урожая с поля и без возврата использованных урожаем элементов питания и энергии теряется почвенное плодородие. Если же вынос веществ и энергии компенсируются и происходит с определенной степенью превышения, то почва не только сохраняет плодородие, но и повышает его.

    Согласно закону возврата, при нарушении баланса усвояемых питательных веществ в почве в результате их потерь, или вследствие выноса с урожаем его необходимо восстановить путем внесения соответствующих удобрений.

    Непрерывность увеличения продуктивности почв в условиях интенсификации обусловливается химизацией, мелиорацией и механизацией. Под химизацией понимается научно обоснованное применение всех видов и форм удобрений и химических средств защиты растении. Мелиорация направлена на регулирование таких факторов жизни, как водно-воздушный и тепловой режимы почвы. Механизация способствует проведению всех видов работ по возделыванию культур от посева до уборки и переработки в соответствии с разработанной технологией.

    Руководствуясь законами земледелия, необходимо теоретически применять систему агротехнических мероприятий с учетом требований растений к конкретным условиям среды.

    Система агротехнических мероприятий лишь тогда становится действенным средством управления ростом и развитием растений, когда соответствует меняющимся требованиям растений на протяжении вегетационного периода. Вследствие неодинаковых почвенных и других условии и разнообразия возделываемых в Беларуси культур в минимуме могут находиться то одни, то другие факторы жизни растений, на которые необходимо воздействовать в первую очередь, поэтому систему агротехнических мероприятий следует применять творчески.

    Материалы: http://biofile.ru/bio/34027.html

    vekoff.ru


    Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта