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 000м2}/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 факторыжизни 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 50%, 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 макроэлементамотносится 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.

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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.