Факторы жизни растений и законы земледелия. Глава II. Факторы жизни растений и законы земледелия

Детский сад № 4 "Золотая рыбка"

город Карпинск Свердловской области

 
ГлавнаяРастенийФакторы жизни растений и законы земледелия

Глава II. Факторы жизни растений и законы земледелия. Факторы жизни растений и законы земледелия


Факторы жизни растений и законы земледелия

Новые рефераты:

  • Повышение пенсионного возраста.
  • Безработица и её социально-экономические последствия.
  • Основные направления в развитии социологической теории ХХ века.
  • Колебательные реакции.
  • Предмет формальной логики.
  • Роль и значение времени в управлении.
  • Античная философия.
  • Социальная поддержка многодетных семей (на примере Архангельской области).
  • Рыночные структуры.
  • Причины и типология кризисов в социально-экономических системах.
  • Этапы реинжиниринга бизнес-процессов. Роль творчества в процессе реинжиниринга.

    Главная » Основы земледелия » Факторы жизни растений и законы земледелия

    Факторы жизни растений и законы земледелия
    Действие факторов жизни растений (вода, пища, свет, тепло, воздух и др.) подчиняется определенным закономерностям, или законам научного земледелия, важнейшими из которых являются следующие. Закон незаменимости и равнозначимости факторов жизни (наиболее полно сформулирован академиком В. Р. Вильямсом). Согласно этому закону все факторы роста и развития растений равнозначимы и физиологически незаменимы, недостаток каждого из них нельзя заменить избытком другого (фосфор — азотом, воду — теплом и т.д.). Культурные растения должны быть обеспечены всеми факторами роста без исключения. При этом они должны быть представлены в определенных количественных соотношениях. Эти пропорции регулируются вторым законом земледелия. Закон минимума, оптимума и максимума. Разберем его по частям. Закон минимума (сформулирован Ю. 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: Наглядной демонстрацией этого закона является так называемая бочка Добенека (рис. 2.1). Производственное значение закона минимума заключается в том, что он ориентирует на первоочередную ликвидацию фактора, находящегося в минимуме. В зоне достаточного увлажнения (дерново-подзолистые, подзолистые почвы) — это аэрация почвы и содержание в ней азота, в северных районах — тепло, в зоне неустойчивого увлажнения (лесостепь, черноземная степь) — почвенная влага и фосфор, в зоне недостаточного увлажнения (каштановые почвы) — содержание влаги. Закон оптимума. Самый высокий урожай достигается тогда, когда каждый фактор находится в оптимальном количестве. Определение этого оптимума для каждого конкретного случая является задачей земледелия как науки, его обеспечение — задача земледелия как отрасли производства.
    Рис. 2.1. Графическое изображение закона минимума (бочка Добенека): 7 — максимально возможный урожай; 2 — фактический урожай Закон максимума. Каждый фактор имеет свой максимум, за пределами которого дальнейшее его увеличение неэффективно, а иногда и вредно. Наглядное представление сути закона минимума, оптимума и максимума дает так называемая кривая немецкого ученого Гельри-геля, полученная им в опыте по изучению влияния влажности почвы на урожайность ячменя (рис. 2.2). Рис. 2.2. Изменение урожайности растений в зависимости от содержания влаги в почве Закон совокупного, или взаимообусловленного, действия факторов жизни растений (сформулирован немецким ученым Э.Ф. Митчерлихом). Согласно этому закону факторы роста действуют не изолировано, а взаимосвязано, и поэтому, воздействуя {увеличивая или уменьшая) на один фактор, мы в той или иной степени воздействуем на другой. Например, как установил К.А. Тимирязев, на удобренном фоне растения более экономно расходуют влагу, их транспирационный коэффициент снижается. Из закона взаимообусловленного действия факторов жизни вытекает важное положение: чтобы получать высокие урожаи, необходимо влиять не на один фактор, а все факторы, добиваясь их оптимальных значений при взаимодействии. Закон возврата (сформулирован Ю. Либихом). Питательные вещества, взятые растениями из почвы, должны быть возвращены в нее путем удобрения или с помощью других агротехнических приемов. Как образно выразился Ю. Либих, нарушение закона возврата приводит к обогащению отцов, но разорению потомков. Сейчас в России он часто нарушается. Так, при среднегодовом выносе питательных веществ с урожаем в размере более 13 млн т возвращаем лишь 2,7 млн т, или 20%. Закон возврата понимается в более широком смысле не только в отношении питательных веществ, но и других отрицательных воздействий на почву. Всякое негативное воздействие должно быть компенсировано или устранено. Закон плодосмена (обоснован Д.Н. Прянишниковым). Согласно этому закону более благоприятные условия для сельскохозяйственных культур обеспечиваются тогда, когда они высеваются на поле не бессменно, а чередуясь друг с другом, т.е. в севообороте (табл. 2.1). Таблица 2.1 Средние урожаи озимой пшеницы в Западной Европе при различных системах земледелия (по Прянишникову) Закон видового разнообразия культур, или мозаичности агроценозов. Этот закон также лежит в основе учения о севооборотах, а звучит он так: наиболее высокая и устойчивая продуктивность агроценозов достигается при их достаточном видовом разнообразии. Закон технологического разнообразия: постоянное длительное применение на поле одной и той же технологии одних и тех же пестицидов, удобрении, обработки почвы и других приемов) усиливает одностороннее негативное воздействие на почвенное плодородие, поэтому необходимо иметь севооборот с различными культурами и их агротехнологиями. Законы земледелия действуют повсеместно, но в разных природных условиях для их соблюдения требуются комплекс различных агротехнических мероприятий. Поэтому в каждой природной зоне должна применяться своя система земледелия, выработанная на основе общих законов земледелия, но с учетом местных условий. Лекция, реферат. Факторы жизни растений и законы земледелия - понятие и виды. Классификация, сущность и особенности.

    Оглавление книги открыть закрыть

    « назад Оглавление вперед » Земледелие как наука и отрасль сельскохозяйственного производства « | » Понятие о плодородии почв и его воспроизводстве

     

     

referatwork.ru

Лекция факторы жизни растений и законы земледелия

ЛЕКЦИЯ 2. ФАКТОРЫ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ И ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ.

  1. Факторы жизни растений

  2. Законы земледелия

  3. Понятие о плодородии почв.

Для того, чтобы получать максимальные урожаи, нужно обеспечить возделываемые растения всеми условиями для их роста и развития, т.е. факторами жизни. В связи с этим перед земледельцем стоят две основные задачи:

1 – изучение потребностей растений в факторах их жизни и разработка агротехнических приемов, обеспечивающих эти требования;

2 – изучение воздействия самих растений на изменение окружающей среды, на почву и ее плодородие.

Известно пять основных факторов жизнедеятельности растений:

Свет

Космические

Тепло

Воздух

Вода земные

Питательные вещества

Для построения органического вещества из минеральных элементов растению необходима энергия, единственным источником которой является солнечная радиация, дающая свет и тепло.

Кроме основных, немаловажное значение для жизни растения имеют и косвенные факторы: строение, биологическая активность почвы, а также болезни, вредители и сорняки.

Возникает вопрос: можно ли современными техническими средствами влиять на факторы жизни растений, такие как свет, тепло и влага?

Углубленное изучение этих вопросов показывает, что задача заключается не в изменении космических факторов, а в повышении эффективности их использования.

Невозможно, например, изменить количество поступающей на землю солнечной радиации, но путем рационального возделывания культуры (густота, способы посева, направление рядков посева, применение промежуточных культур, уплотненных и смешанных посевов и т.д.) можно повысить коэффициент ее использования.

Тепло необходимо с начала роста, особенно сильно. Они нуждаются а нем на первых этапах роста.

Важной характеристикой является теплообеспеченность.

По теплообеспеченности, которая выражается в сумме активных температур наш край подразделяется на 5 районов.

Сумма активных температур – активные температуры > 100С

  1. район сумма активных температур > 36000С

  2. -----------------«----------------------- 3400-36000С

  3. -----------------«----------------------- 3200-34000С

  4. ----------------«----------------------- 3000-32000С

  5. -----------------»----------------------- 2800-30000С

  6. -----------------«----------------------- 2600-28000С

Воздействие температуры почвы на растения начинается с самых первых стадий его роста и развития. Причем отдельные растения предъявляют различные требования к температурному режиму почвы. Таблица 1 стр. 54 учебник земледелия.

Приемы регулирования тепла:

  1. Посев культур в оптимальные сроки.

  2. Использование снегозадержания при возделывании озимых культур.

Можно воздействовать также на тепловой режим почвы. Например, изменяя ее влажность – при этом резко изменяются и тепловые свойства – теплоемкость, теплопроводность. Значит, от одного и того же источника тепла можно получать различный тепловой эффект.

Приемы регулирования использования световой энергии:

  1. Применение органических и минеральных удобрений, также повышает температуру почвы.

  2. Правильное размещение направления рядков. Их целесообразно размещать с севера на юг.

  3. Борьба с вредителями, болезнями и сорными растенями.

В воде растения нуждаются достаточно сильно. При прорастании семян культурных растений озимая пшеница требует 50% влаги от массы семени, горох – 100%, сахарная свекла – 100%.

Критический период водопотребления у пшеницы является период от выхода в трубку до колошения, у кукурузы – в период молочной спелости, подсолнуха – формирования корзинки.

Потребность растений в воде характеризуется транспирационный на почву и ее плодородие.

ТК – количество воды, которое необходимо для образования единицы сухого вещества.

У пшеницы – 450-500;

Многолетних трав – 700-900;

КВ – отношение суммарного водопотребления к урожайности;

СВ = W0 – Wk + ЕО;

W0 – запас влаги в нач. период вегетации;

Wk - ---“----------- конечн. -----------“-----------

ЕО – сумма осадков;

КВ озимой пшеницы – 600-700;

Люцерны – 1000-1100.

Приемы регулирования поступления и расхода влаги в почву:

  1. Орошение

  2. Рациональная обработка почвы

В Шпаковском районе: отвальная нулевая

Содержание влаги в 1,5 м слое 449 мм 486 мм

3. Снегозадержание (лесные полосы, кулисы)

  1. Использование мульчирующих веществ (измельченная солома)

  2. Внесение минеральных и органических удобрений

  3. Чередование культур с различной потребности в воде

Питательные вещества

В состав растений входит около 80 питательных элементов и подразделяются на:

1. Органогены – С2, Н2, О2, N2 при сжигании улетучиваются

2. Зольные элементы – при сжигании растений остаются в золе: К, Са, Р, Fе и др.

Макро- и микроэлементы К,Р,Са, n Со, Си, Мg, Мn

Весь необходимый С растения получают из воздуха, Н- из воды, О- из воздуха и воды, Азот и др. элементы минеральной пищи- из почвы.

Если растению требуется > 0,02% - то это будет макроэлемент, если меньше то микро.

Регулирование содержания питательных веществ в почве:

  1. Внесение органических и минеральных удобрений

  2. Посев бобовых, которые способны фиксировать азот из атмосферы воздуха и накапливать его в клубеньках

  3. Посев многолетних трав

  4. Чередование культур на полях, которые выносят основные питательные элементы в разном соотношении.

Разработаны приемы, улучшающие обеспеченность растений и водой. Даже в районах с годовым количеством осадков 300 мм можно получать урожай зерна до 30 ц/га, применяя приемы сохранения и рационального использования влаги. В районах, где выпадает осадков больше 300 мм, вопрос о борьбе с засухой решается исключительно приемами агротехники.

Гораздо проще обстоит дело с воздействием на другие факторы – воздух и питательные вещества, т.к. атмосфера – неисчерпаемый источник О2 и СО2, а почва содержит колоссальные запасы элементов пищи. Приемами агротехники можно полностью обеспечить потребность растений в воздухе и пище. Основной путь воздействия на эти факторы – создание благоприятного пахотного слоя, внесение органических и минеральных удобрений.

Воздействие на косвенные факторы еще более доступно и широко применяется на практике.

Взаимодействие факторов жизни растений в процессе их роста и развития, необычайно сложное и многообразное, в течение длительного времени является предметом изучения биологических и агрономических наук. Результаты большого количества опытов, их анализ позволили сформулировать ряд закономерностей действия факторов жизни растений в процессе создания урожая. Эти закономерности в агрономической науке известны как законы земледелия.

2. Законы земледелия.

1.Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений.

Он звучит так: «Все факторы жизни растений равнозначимы и незаменимы».

Согласно этому закону для роста и развития растений должен быть обеспечен приток всех факторов жизни растений – космических и земных.

Растение может нуждаться как в больших, так и в ничтожно малых количествах какого-либо из факторов, однако отсутствие любого из них ведет к резкому снижению урожая и даже гибели растения.

Например: растение, лишенное Fе, потребного в ничтожно малом количестве, погибает, также как и растение лишенное воды и света.

Ни один из факторов нельзя заменить другим.

Например: недостаток фосфора нельзя заменить избытком азота, а ограниченное поступление света восполнить лучшим обеспечением растений водой.

На практике получить максимально высокий урожай можно только при бесперебойном снабжении всеми факторами в оптимальном количестве.

Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений подчеркивает материальность земледельческого производства, то есть получение максимального урожая без материальных затрат невозможно.

2. Закон минимума, оптимума и максимума гласит:

«Величина урожая определяется фактором, находящимся в минимуме. Наибольший урожай осуществим при оптимальном наличии фактора. При минимальном и максимальном наличии фактора урожай невозможен».

Этот закон состоит из трех положений.

ПЕРВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ: величина урожая зависит от того фактора или элемента, роста растений, который находится в минимуме. Если в почве усвояемого азота имеется только на 10 ц/га зерна, а раствора и калия хватает на 30ц, то урожай все равно будет в пределах 10ц. Урожай лимитирует тот элемент, который находится в минимуме. Часто в почве недостает воды – урожай лимитирует влага, хотя питательных веществ в почве достаточно. Чтобы устранить этот лимит нужно орошение или такая агротехника, которая обеспечила бы максимальное накопление и сохранение влаги в почве.

Лимит влаги наблюдается в засушливых районах нашего края, а на каштановых почвах – в лимите некоторые питательные элементы. Для повышения урожаев в этих условиях следует воздействовать на фактор – минимум.

ВТОРОЕ ПОЛОЖЕНИЕ: максимальный урожай можно достичь только при оптимальном количестве факторов и элементов питания. Отклонение в сторону увеличения или уменьшения от оптимума ведет к ослаблению жизнедеятельности растений.

Наглядный пример проявления этого положения проявляется по отношению растения к теплу.

Большинство из них при 00 не развиваются, при 1-30 – развиваются слабо, при 35-400 – темпы развития быстро возрастают, выше 400 развитие замедляется, а при 500 – растения угнетаются и гибнут. Т.о. – 1-30 – теп., 35-400 – орt, 500 – mаx.

Аналогичная картина наблюдается по отношению растений к влаге, свету и др.факторам.

В Ставропольском крае немало хозяйств, которые научились создавать оптимальные условия для роста и развития растений и на их основе получать высокие и устойчивые урожаи.

Технологии возделывания культуры рассчитаны на использование закона оптимума в производстве, когда сортовая агротехника культуры доводится до совершенства: тщательно устанавливаются сроки и нормы высева, точная глубина заделки семян, рассчитываются дозы удобрений и соотношение в них питательных веществ с учетом программированного урожая.

ТРЕТЬЕ ПОЛОЖЕНИЕ: невозможно получить высокий урожай с.-х. культур при максимальном наличии фактора жизни растений и питательных веществ.

Именно при избытке увлажнения, при чрезвычайно высоких tº, а также избытке удобрения нередко страдают растения или гибнут совсем.

Хозяйства нашего края с его разнообразными климатическими условиями чаще всего страдают от минимального и максимального наличия факторов: засуха, град, обильные дожди.

3. Закон совокупного действия факторов жизни растений.

Чем боль­ше факторов жизни растений находится в оптимуме, тем меньше влияние фактора, находящегося в минимуме. Из этого закона следует вывод, что для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо наличие факторов жизни в оптимальном соотношении, то есть чем лучше условия возделывания культуры, тем выше и ее урожай. Например, лимитирующим фактором в формировании урожая озимой пшеницы в засушливых условиях является вода. Если озимую пшеницу посеяли в оптимальные сроки, наиболее продуктивного сорта, своевременно осу­ществили подкормки, свели до минимума вред, причиняемый сорняками, вредителями и болезнями, то и урожай, в таком случае, озимой пшеницы будет выше, чем там, где это не проводилось

Все факторы жизни растений действуют совокупно, т.е. взаимодействуют в процессе роста и развития растений.

В 1910-1911гг. Э.А.Митчерлих на основании обработки данных многочисленных опытов с удобрениями доказал, что высота урожая определяется всей совокупностью факторов роста растений.

В связи с этим закон формулируется так: «Для получения высоких и увеличивающихся урожаев необходимо одновременное наличие всех факторов жизни растений в оптимально потребных количествах.

Совместное действие факторов проявляется не только в лучшем использовании растениями каждого из них, но и косвенно – путем воздействия друг на друга. Например, как установлено Д.Н,Прянишниковым, минеральные удобрения сами по себе не оказывают прямого воздействия на количество воды в почве, доступной растениям, но снижая транспирационный коэффициент они уменьшают потребность в воде и тем самым снижают вредное действие засухи. На удобренном фоне растения продуктивнее используют воду.

4. Закон возврата.

Вещество и энергия, отчужденные из почвы с урожаем, должны быть компенсированы (возвращены в почву) с определенной степенью превышения. Сформулировал его немецкий ученый Ю.Либих в середине 19 века.

При систематическом отчуждении урожая с поля без компенсации использованных урожаем составных частей почвы и энергии почва теряет свое плодородие.

При компенсации веществ и энергии с определенной степенью превышения происходит улучшение почвы, расширенное воспроизводство ее плодородия.

Закон возврата – научная основа воспроизводства почвенного плодородия.

Учитывая действие закона возврата, Хозяин земли должен не только возвращать в почву взятое, но и беспокоиться о том, чтобы уровень плодородия возрастал. Практика свидетельствует о том, что при сравнительно низком плодородии почвы можно вырастить относительно высокий урожай.

Законы земледелия существуют в природе независимо от нас, однако, если знать их характер и закономерности действия, то можно использовать в интересах с.-х. производства.

3. Учение о плодородии почв и его воспроизводство – одна из теоретических основ научного земледелия.

С плодородием почвы связывали пригодность почвы для возделывания культурных растений и удовлетворение их потребностей в земных факторах жизни. Удовлетворение потребностей растений в воде, воздухе и питательных веществах осуществляется только через почву, а степень обеспечения их обусловлена почвенными свойствами и режимами. Таким образом, плодородие является объективным интегральным показателем, отражающим состояние почвенных процессов.

В современном земледелии под плодородием почвы следует понимать способность почвы служить культурным растениям средой обитания, источником и посредником в обеспечении земными факторами жизни и выполнять экологическую функцию.

Плодородная почва должна соответствовать следующим требованиям:

- обеспечивать оптимальные условия водно-воздушного и теплового режимов;

- содержать достаточное количество подвижных форм питательных веществ;

- трансформировать питательные вещества почвенных запасов и вносимых извне и накапливать их;

- обладать сильновыраженным фитосанитарным эффектом, проявляющимся в устранении фитотоксичных веществ и микроорганизмов, фитопатогенов и установлении равновесия между полезной и вредной энтомофауной в межвегетационные периоды, быть относительно чистой от семян и вегетативных органов размножения сорных растений;

- быть устойчивой к различным факторам разрушения и пригодной для применения современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Уровень плодородия одних и тех же типов и разновидностей почвы во многом зависит от их пространственного расположения в пределах ландшафта, характеризующегося рельефом, крутизной и экспозицией склонов, гидрологическим режимом, химическим составом почвообразующих пород и др.

Наряду с понятием «плодородие почвы» в агрономии широко используют термин «окультуривание почвы». Под окультуриванием понимают улучшение природных свойств почвы посредством применения агромелиоративных мероприятий.

При земледельческом использовании почвы ее плодородие снижается, поскольку для производства растениеводческой продукции расходуются органическое вещество и элементы минерального питания, ухудшаются условия водно-воздушного режима, фитосанитарное состояние, микробиологическая деятельность и т.д. Поэтому возникает необходимость управления плодородием почвы в интенсивном земледелии.

Воспроизводство плодородия почвы бывает простое и расширенное. Возвращение почвенного плодородия к исходному первоначальному состоянию означает простое воспроизводство. Создание почвенного плодородия выше исходного уровня – это расширенное воспроизводство плодородия. Простое воспроизводство применимо для почв с оптимальным уровнем плодородия. Расширенное воспроизводство реализуется для почв с низким естественным уровнем плодородия, не способным обеспечить достаточную эффективность факторов интенсификации земледелия. Расширенное воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв – обязательное условие расширенного воспроизводства продукции земледелия вообще.

Естественнонаучная основа теории воспроизводства плодородия почвы закон возврата – частное проявление всеобщего закона сохранения вещества и энергии.

gigabaza.ru

научные основы земледелия, Факторы жизни растений и законы земледелия

11 Факторы жизни растений и законы земледелия

Непрерывное развитие агрономической науки и совершенствования сельскохозяйственной техники были и остаются главными критериями постепенного движения земледелия и всего сельскохозяйственного производства а. Долговременные исследования и практика показали, что в основе земледелия, как и других наук, лежат законы, отражающие объективные процессы, которые проходят в природе земледелия. Они раскрывают путь пра ктици, предотвращают многим ошибкам и помогают продуктивнее использовать не только землю, но и машины, орудия и другие средства производствава.

Повышение производительности сельскохозяйственного производства не может основываться только на показателях производства, которые изменяются. По мере роста знаний как непосредственно в агрономии, так и в других на ауках, законы совершенствуются и открываются нові.

По времени открытия и по общему значению в биологии и агрономии первое место следует отдать закона автотрофность растений. Он объединил теорию фотосинтеза и минерального питания растений. Зеленые растения, в используя энергию солнечного света и поглощая из воздуха углекислый газ, а из почвы воду и минеральные вещества, синтезируют все необходимые им органические вещества в количествах, обеспечивающих нов й развитие и высокую продуктивность растений. Этими основными принципами отражается сущность этого закона. Поэтому одним из важнейших принципов при создании урожая должно быть скорее наращивания опти минимальной асимилювальнои поверхности листьев, способной с наилучшим эффектом усваивать солнечную энергию для синтеза сахаров, аминокислот, белков, ферментов и других клеток протоплазмы, тканей и органов рослинног в организмізму.

Для интенсивного развития растений чрезвычайно важно, чтобы в почве в достаточном количестве постоянно была вода, все необходимые элементы минерального питания в доступных формах и не было преграды их надх хождение в корневую систем.

Одним из важнейших в агрономии, определяющий условия жизни растений, является законы незаменимости и равнозначности факторов их жизни. Эти законы сформулировал академик. В. Р. Уильямс

Благодаря многолетним исследованиям преимущественно в области физиологии растений и агрохимии достаточно полно установлено потребности растений в факторах жизни, которые составляют их материальную и энергетическую основу. Условия внешней среды (почва и атмосфера) заметно влияют на использование растениями воды и элементов минерального питания. Среди условий жизни растений основами являются агрофизические и агрохимические свойства и почвы, состав почвенного и приземного воздуха, наличие в почве жизнеспособных семян сорняков, возбудителей болезней и вредителей и др.. От условий внешней среды почвы и атмосферы значительной миро ю зависит регулирования и использования растениями факторов жизненноття.

Для роста и развития любой зеленого растения необходимы две группы факторов: 1) космические - свет и тепло, 2) земные - вода, воздух и питательные вещества

На рост и развитие растений влияют не только факторы жизни, но и условия, при которых проявляется действие факторов жизни. Под условиями среды следует понимать внешние условия, при которых проявляется действие факторов жит ття. Условия среды делятся на три группы: 1) грунтовые (строение пахотного слоя, структура, кислотность почвы и др.) 2)2) фитологични (наличие сорняков, вредителей и болезней), 3) агротехнические (своевременность и качество проведения полевых работ)

Взаимодействие факторов жизни растений во время их роста и развития чрезвычайно сложная, многогранная и в течение длительного времени является предметом изучения биологических и агрономических наук

Суть закона незаменимости и равнозначности факторов жизни растений заключается в том, что все факторы жизни растений незаменимы и абсолютно равнозначны. Ни один из них не может быть заменен другим, даже при све ишку последнего. Этот закон сформулировал. В. Р. Уильямьямс.

Действительно, нельзя заменить воду светом или азот фосфором, поскольку каждый фактор жизни выполняет определенную физиологическую функцию. Понятие равнозначности следует понимать так, что нет главных и второстепенных факт торов жизни даже тогда, когда для растений любой из них необходим в незначительном количестве, среди которых - отдельные части спектра солнечного луча, наличие в воздухе кислорода, азота, углекислоты, темпе ратура в определенных интервалах, разнообразные биологически важные элементы питания и ин.

Следующее важное значение в практическом земледелии имеет закон минимума (закон ограничительных факторов). Суть его сводится к тому, что величина урожая определяется фактором, который находится в минимуме и будет по мере удовлетворения им расти до тех пор, пока не будет ограничена другим м. Факторамим.

Впервые этот закон в 1840 г сформулировал немецкий ученый. Ю. Либих на основании развития теории минерального питания растений и причин снижения плодородия почвы. Он считал, что рост урожая напрямую зависеть во от увеличения фактора, который находится в минимумемі:

Y = A х X

гдеY - урожай;

Х - наличие фактора;

А - коэффициент пропорциональности этого фактора

На рост культурных растений влияет не один фактор, а совокупность факторов жизни и условий среды. Опытами практически установлено, что, изменяя только один фактор жизни, без прямого влияния на другие, прирос в урожая постепенно снижается, а затем и вовсе прекращается от одинаковых дополнительных доз фактора. Причина этого - ограничительное влияние других факторов жизни, поскольку при этом вступает в действие закон мини муму, или ограничительного факторра.

Для наглядной демонстрации закона минимума часто используют"бочку. Добей-Нека", высота клепок которой условно определяет уровень обеспеченности растений факторами их жизни (рис 1)

Если в такую ??бочку налить воду, то ее уровень, принимается за урожай, не будет выше уровня низкой клепки

Многочисленными опытами установлено, что наивысший урожай можно получить только при оптимальной количества фактора жизни растений

. Рис 1. Графическое изображение, которое иллюстрирует действие закона минимума (бочка. Добенека):

1 - максимально возможный урожай 2 - фактический урожай

Ограничивать урожай могут не только факторы жизни, но и неблагоприятные условия среды: грунтовые, фитологични, агротехнические (засоренность, кислотность и др.)

При разработке системы земледелия (особенно для отдельных хозяйств) важно уметь правильно определить ограничивающие факторы и причины, сдерживающие развитие земледелия в определенное время и возможные в не едалекому будущем. Они могут быть разными и связанными с особенностями климата, почвы, ландшафту.

Низкая плодородие почвы и ограниченные возможности получения высоких урожаев могут быть вызваны не только природными условиями, но и недостатками и ошибками в культуре земледелия

Многие ограничительных причин могут быть временными, поскольку за относительно короткое время их можно устранить соответствии с этим в освоении системы земледелия должны быть сделаны уточнения. По-другому бывает, когда ограничительными оказываются постоянно действующие причины. Их очень трудно, а во многих случаях и невозможно полностью устранить, однако их вредное влияние можно ослабить. Согласно этому набор з одел в системе земледелия должен обеспечивать постоянную борьбу с нимними.

Ближний закону ограничительных причин широко известен закон минимума, максимума и оптимума. Его впервые сформулировал. Ю. Сакс. Содержание закона заключается в том, что наиболее высокий урожай может быть получен при оптимальной наличии фактора, а с увеличением или уменьшением последнего урожай уменьшается. ЬСся.

Академик. В. Р. Уильямс дал ему более четкое определение:"Самый большой урожай реализуется при средней"оптимальной"наличия фактора при первой (минимальной) и крупнейшей (максимальной) наличия фа актера урожай нереальный (равна нулю))".

Этот закон хорошо иллюстрируется также результатами опыта, где были испытаны дозы азота, который поглощали растения (рис 2). Наивысшую производительность получены при дозе 7,5 г сульфата аммония на сосуд, а одальше ее повышения резко снижало урожайность. Влияние в общем виде описывается параболой (рис 3). С ее уровня видно, что каждый следующий равновеликий влияние элемента в интервале от минимального к оптимальногьного

значение сопровождается все меньше и меньше приростом урожая, а в интервале от оптимального до максимального значения - нарастающим снижением урожая

. Рис 2. Урожай надземной массы и корней овса при разных доз сульфата аммония (К. А. Блок, 1973)

Исключительно большое значение в земледелии имеет закон совокупного действия факторов жизни растений. Основу этого закона сформулировал еще в конце XIX в немецкий исследователь. Либшер. Суть его заключается в том, что для получи ние высокого урожая необходимо наличие всех факторов жизни в оптимальном соотношении. Подтверждением его является вывод. О. О. Зиганшина и. Л. П. Шарафулина (1974) о том, что оптимизация факторов жизни позволяет более продуктивно использовать не только те, которые находятся в минимуме, но и те, которые присутствуют в достаточном количествеількості.

Е. А. Митчерлих дополнил определение. Либшер и выразил его математически. С графического изображения (рис 4) видно, что урожай растений (V) повышается с насыщением воздействия какого-либо фактора роста (Х) пропор рцийно величине урожая, которой не хватает до максимального урожая (А)(А):

гдеА - максимально возможный урожай;V - фактический урожай; X - фактор роста;С - коэффициент пропорциональности

. Рис 3. Параболическая кривая:

. Рис 4. Закон совокупного действия факторов (по. В. Д. Мухой и др., 1994)

Такое же мнение об этом законе высказал и. В. Р. Уильямс качестве иллюстрации, подтверждающий этот закон, он приводит график непрерывного повышения урожая при одновременном действии на свет, воду, пищу, построенных й на основании опытов, проведенных немецким агрофизика (рис 5). Есть. Вольные. В опытах оказалось, что прибавка урожая ячменя на сосуд от улучшения освещения при влажности почвы 20% составляла всьо го 22 г (23,7%), при влажности 40% - 135 (73%), а при влажности 60% - 195 г (93,5%). Еще более заметна разница была получена от применения удобрений. Здесь в условиях высокого удобрений способствовало повышению урожая ячменя в 12,5 раз2,5 разу.

В опытах. Лезер в. Индии при выращивании льна и пшеницы на разных фонах удобрения полным минеральным удобрением в 1,5-2 раза снизились. Транспирацийний коэффициент сравнению с неудобреним фоном или удоб. Брен только азотным удобрение.

Важной практической особенностью закона совокупного взаимодействия факторов жизни растений является то, что в положительном направлении он проявляется лишь в тех случаях, когда количество факторов, которые изменяются, подобрано правильно соответствии с потребностями и особенностей выращиваемых культур и сорте.

Решение этого вопроса - одна из важнейших задач современной агрономической науки, так как показатели оптимума и максимума факторов жизни при комплексном их использовании заметно и непрерывно зминюют тьс.

старым, но постоянно актуален закон возвращения питательных веществ в г почву открыт в середине XIX в одним из основоположников агрохимии. Ю. Либихом. Смысл его сводится к тому, что все вещества, которые задействованы при создании урожая, должны быть полностью возвращены в почву сут брил. Нарушение этого закона, по утверждению. ЮЛибиха, рано или поздно должно приводить к потере почвой ее плодородиячості.

В принципе вопрос о необходимости возврата биологически важных элементов, а не всех вынесенных из почвы урожаем, правильное и прогрессивное. Об этом неоднократно подчеркивали такие выдающиеся ученые как. К. А. Тимирязев и. Д. М. Прянишников, отмечая, что учение о необходимости возвращения является одним из важнейших достижений наукнауки.

. Рис 5. Зависимость урожая от совместного действия факторов жизни растений:1 - удобрений, 2 - неудобрений 3 - удобрений;4 - неудобрений;5 - удобрений, 6 - неудобрений

В рационально организованном хозяйстве все биологически важные элементы питания, взятые урожаем из почвы или утраченные другими путями, должны возвращаться к нему с некоторыми превышениями, чтобы обесп печить непрерывный рост урожая и компенсировать возможные потери вследствие смывания, выщелачивания, денитрификации и по другим причинам. Это достигается внесением удобрений, запашкой пожнивных остатков зеленых удобрений, а также путем выращивания бобовых культур, способных накапливать в почве азот. Только при таких условиях обеспечивается круговорот веществ и повышение плодородия почвату.

Одним из показателей рационального ведения земледелия в рамках отдельного хозяйства и в целом в государстве, согласно закону возвращения, является баланс таких дефицитных, биологически важных элементов в гр почве, как азот, фосфор и кале.

Баланс питательных веществ, по утверждению многих ученых, в земледелии в течение длительного времени нарушался и состоял отрицательным, т.е. с заметным дефицитом. Из почвы принималось больше, чем возвращалось и ему. Поворот азота и калия в почве в 30-40-х годах составляло треть, а в недалеком прошлом - не более половины. В современных условиях экономического кризиса в Украине и нестабильности в сельскохозяйств. РСК производстве в этот дефицит вырос до непомерных величинычин.

Закон прогрессивного роста эффективности плодородия почвы в интенсивном земледелии. Основой прогресса в сельском хозяйстве является то, что почва, если правильно осуществлять агротехнические мероприятия, заметим тно улучшается, т.е. возрастает ее плодородие и эффективность сельскохозяйственного производстваа.

Землю можно улучшать с помощью химических средств и обработки в процессе производства, если оно ведется рационально, земля не изнашивается, как другие средства производства (машины, орудия и т.п.), а нав упа, улучшается, и именно это является теоретической основой непрерывного прогресса в сельском хозяйстві.

При разработке и освоении системы земледелия большое значение заслуживает закон плодосмены. Еще в 1838 г профессор. М. Г. Павлов признавал его как закон природы. Он утверждал, что каждый агротехнический мероприятие более эффективен при плодосмены, чем при бессменному посева

В основе этого закона лежит общебиологический закон единства и взаимосвязи растительных организмов и условий среды. Необходимость периодического изменения различных культур в посеве обусловливается не только рез ним истощением почвы на элементы питания и неодинаковым размещением и накоплением корневых пожнивных остатков, а бобовыми - азота, но и в том, что периоды роста культуры по-разному влияют на гр унт и в целом на окружающую среду. По-разному изменяются плотность, твердость, гранулометрический состояние и влажность почвы на вертикальном профиле, а также количественный состав микрофлоры и интенсивные во развития отдельных групп микроорганизмов, в том числе патогенных. Подтверждением важности соблюдения закона плодосмены можно видеть постоянно в производственных условиях, а также многочисленных долгосрочных иссле крышу, проведенных в. Англии (Ротамстед),. Дании (АСНОВА),. США (Огайо),. России (ТСГА), Украина (Полтавская,. Харьковская,. Мироновская опытные станции) и в других странанах.

плодосмены может осуществляться не только при выращивании совершенно разных групп культур (колосовых, пропашных, бобовых и др.), но и в рамках различных семей одной группы, а иногда и видов одной семьи. Плодозми и на не исключает и наличия чистого пару. На основаниях, исходящие из этого закона, основываются принципы построения сивозмимін.

Большая группа выдающихся ученых конца XIX и первой половины XX века (Е. Вернад-ский,. О. П. Виноградов,. В. Р. Уильямс,. К. П. Гедройц,. П. А. Костычев,. Д. М. Пряниш-Ников,. П. А. Власюк,. О. О. Никифорович) вела, что в результате жизненных процессов увеличиваются запасы аккумулированной солнечной энергии на. Земле, находит накопления в почве органических веществ и всех биологического важных элементов питания, с творюються новые, только благоприятные условия для роста и развития зеленых растений и микроорганизмова мікроорганізмів.

Исследованиями. О. П. Виноградова установлено, что под влиянием деятельности живых организмов и главным образом растений в почве по сравнению с земной корой, содержание азота увеличился в 10, а углерода - в 20 раз. Ч. Чем активнее проходят биологические процессы, тем больше накапливается биологических элементов и создаются лучшие условия для новых поколений живых организмов. Таким образом проявляется реальное существование зако на природе - закон повышения плодородия почвуунту.

Действие общего закона природы для повышения плодородия почвы проявляется в земледелии, при условии, что соблюдаются другие законы земледелия, особенно закон возвращения, поскольку значительная часть созданной й органической массы выносится с урожаем.

Направленное использование законов земледелия при проектировании и освоении систем земледелия, в направленности на повышение плодородия почвы и получения высоких урожаев имеет решающее значение в пра актици сельского хозяйства. Высокая культура земледелия предусматривает не только высококачественное и своевременное выполнение всех полевых работ, а в целом при ведении хозяйства на основе и соблюдении зако нов земледелия и растениеводства соответствии с этими законами и на их базе создаются различные теории, обосновывающие практические мероприятия по освоению систем земледелиява.

В современной агрономической науке и в совместных с ней науках накопилось большое количество экспериментального материала. Но из-за того, что условия земледелия разные, нельзя создать какую-то одну универсальную теорию, которая охватила бы все основные идеи в земледелии. Приходится не только приспосабливаться к действию сил природы, но и активно вмешиваться в природные процессы, изменять окружающую среду в нужном н апрями. Основные из них: влияние на микроклимат, изменение свойств почвы и ее плодородия, ликвидация действия и последствий эрозии и др.. Согласно этим современные системы земледелия должны строиться на сущ уючих теориях, которые дают научное обоснование и рациональное решение целесообразности адаптивных систем земледелия в конкретных условиеовах.

uchebnikirus.com

Глава II. 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).

studfiles.net

3.Факторы жизни растений и законы земледелия

15

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.

3.1. 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:

6С02 + 6Н20+ 2822кДж (674ккал)свет, хлорофилл С6h22O6+6O2.

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.

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.

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. 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.

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.

3.2. 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.

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.

Агроклиматические пояса 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 указан ном 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. Такой прием, как мульчирование (покрытие по­верхности почвы материалами различного цвета — солома, торф, перегной, зола), увеличивает или снижает нагревание почвы.

3.3. 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. Кислород воздуха нужен 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.

Оптимальное содержание воздуха в пахотной почве для зерновых 15—20 %, 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.

Все агротехнические приемы, способствующие рыхлению па­хотного слоя, улучшают газообмен почвы.

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.

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 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.

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.

Зона неустойчивого увлажнения включает Центрально-Черноземную зону России. 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.

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

3.4. 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.

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.

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.

Известкование кислых и гипсование солонцовых (щелочных) земель изменяют химический состав почвы и почвенного раство­ра, повышают растворимость некоторых элементов.

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

3.5. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Формирование урожая и эволюция почвенного плодородия происходят в строгом соответствии с законами земледелия. Иссле­дования ученых 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. Растение может погибнуть даже из-за недостатка какого-либо микроэлемента — меди или цинка, при этом недостаток меди не­ возможно 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.

  3. Различные растения 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.

  4. Закон комплексного действия и оптимального сочетания факторов. Согласно этому закону развитие растений и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходи­мо их оптимальное сочетание. При оптимальном сочетании эффективность их действия повышается.

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 имеет исключительное значение для сельскохозяйственного производства, его нарушение может привести к утрате почвенного плодородия.

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

studfiles.net

3. 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 закону, все 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 этот закон для производства? Культурные растения должны быть обеспечены всеми 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

1,0 т/га

1,5 т/га

1,0 т/га

2

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 поэтому 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. Определение 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 поэтому, воздействуя (увеличивая или уменьшая) на один фактор, мы в той или иной степени воздействуем на другой. Например, 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, необходимо влиять не на один фактор, а все 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 посева 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 выносе 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 понимается 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

studfiles.net

Глава II. 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).

studfiles.net
Sad4-Karpinsk | Все права защищены © 2018 | Карта сайта