Лекция 4. Научные основы земледелия (стр. 1 )

Лекция 4. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ

Научные основы земледелия

  Земледелие - это наука о традиционном, экономически и экологически, технологически обоснованном использовании земли на агроландшафтной основе с целью получения устойчивых, высоких по количеству и качеству урожаев сельскохозяйственных культур с сохранением и повышением плодородия почвы.

  В последние годы значительно возросла роль земледелия как экспериментально-прикладной, зональной науки с использованием местного практического опыта в борьбе с сорняками, разработки влаго - и энергосберегающих приемов и способов обработки почвы и их комплексного применения, культивирования наиболее эффективно использующих плодородие почвы севооборотов, в борьбе с эрозией, дефляцией.

Глубокое научное познание в единстве с многолетним практическим опытом обуславливают успешное развитие земледелия, как ведущей отрасли сельскохозяйственного производства.

Производство продуктов питания является одной из основных за­дач земледелия и растениеводства. Сюда же надо отнести и производство кормов для домашних животных и сырья для промышленности. Высокие и постоянно растущие урожаи можно получать только на плодородных почвах. А поэтому использование пашни должно идти таким образом, чтобы с ростом урожайности сельскохозяйственных культур шло систематическое повышение плодородия почвы.

Теоретическая основа научного земледелия – учение о плодородии почвы и его воспроизводства.

  1.1. Условия жизни растений и приемы их оптимизации.

Все живое на Земле своим существованием обязано растениям. Из диоксида углерода, воды и минеральных солей в процессе фо­тосинтеза они создают органическое вещество, которое необхо­димо человеку в виде пищи и других продуктов. Процесс фото­синтеза в живом растении осуществляется с помощью солнечной энергии, и органическое вещество растений является своеобраз­ной кладовой потенциальной солнечной энергии. Схема образо­вания простейших органических соединений (углеводов) включа­ет потребление большого количества энергии, расходуемой на об­разование единицы органического вещества:

6С02 + 6Н20 —> С6Н,206 + 602 + 686 ккал/моль

Подсчитано, что ежегодно на Земле растения синтезируют около 100 млрд. т органического вещества, в котором заключено около 250 х 1015 ккал солнечной энергии. Но только 0,6 % фотосинтетической продукции Земли человечество потребляет в виде пищи. Сельскохозяйственные растения предъявляют к условиям окру­жающей среды определенные требования, соблюдение которых обеспечивает их нормальный рост и развитие и в итоге - высо­кую их продуктивность, т. е. урожай. считал, что главными задачами научного земледелия является изучение требова­ний культурных растений к условиям жизни и разработка способов их удовлетворения. Знание этих требований в различные периоды Жизни растений позволяет лучше их удовлетворить с помощью системы агротехнических мероприятий. Растения растут и развиваются в полной зависимости от условий окружающей среды, которые определяются факторами жизни растений. В земледелии все факторы жизни растений делятся на космические - свет и тепло, и земные - вода, элементы питания и воздух.

Свет. С его помощью в растении осуществляются фотосинтез и другие важные биохимические процессы. Разные растения имеют различную потребность в свете по степени его интенсивности и продолжительности светового дня. В то же время условия солнеч­ного освещения и в течение суток, и по временам года, и на разных географических широтах различны. Все это определяет от­ношение сельскохозяйственных культур к условиям освещения. Так, пшеница, рожь, ячмень, овес, горох, клевер, лен-долгу­нец и некоторые другие сельскохозяйственные культуры хорощ0 растут и развиваются в условиях продолжительного (более 12 ч.) светового дня. Поэтому их называют растениями длинного дня; они особенно хорошо себя чувствуют в условиях северных широт умеренного климатического пояса. А культуры южных районов - кукуруза, рис, соя, хлопчатник и др. - являются растениями ко­роткого дня.

Недостаток света в полевых условиях сельскохозяйственные культуры испытывают при сильной засоренности посевов сорня­ками, которые могут перерасти и затенять культурные растения. То же самое наблюдается и при загущенных посевах сельскохо­зяйственных культур. Поэтому борьба с сорняками, соблюдение оптимальной для данной культуры густоты стояния обеспечивают благоприятный для растений световой режим.

Тепло. По отношению к этому важному фактору жизни расте­ния делят на теплолюбивые и менее требовательные к теплу, од­нако потребность растений в тепле в различные периоды жизни разная. Для каждого периода вегетации культурных растений уста­новлены минимальные, оптимальные и максимальные значения температуры окружающей среды. Наиболее интенсивный рост и хорошее развитие растений, обеспечивающие их высокий уро­жай, могут быть только при оптимальной температуре во все фазы их развития и при оптимальном количестве всех других факторов жизни.

Культурные растения обладают различной устойчивостью к низ­ким и отрицательным температурам, что имеет большое значение для начала или окончания их вегетации. Для одного и того же растения она различна в зависимости от фазы развития. Так, овес, ячмень, горох, вика яровая, люпин однолетний, лен-долгунец, конопля в фазу всходов выдерживают понижение температуры до - 8°С, а в фазу цветения и созревания повреждаются заморозками (-3 °С). Такие теплолюбивые культуры, как гречиха, фасоль, рис, огурец, томат, табак, страдают уже от нулевых температур. Выяс­нением и изучением особенностей теплового режима примени­тельно к требованиям конкретных культур занимается научное земледелие.

Вода. Вода - важнейшее условие жизни растений. Она необхо­дима для прорастания семян, служит исходным сырьем для син­теза органического вещества, является средой для питательных веществ и биохимических процессов. Для формирования урожая культурные растения потребляют большое количество воды. Одним из показателей потребности растений в воде является транспирационный коэффициент - количество единиц воды, которое расходуется растением на создание единицы сухого органическо­го вещества. Например, для озимой пшеницы он составляет 400 - 500, для кукурузы - 230 - 370, для сахарной свеклы - 240 - 500, для картофеля - 300 - 550, для льна-долгунца - 250 - 380, для люцерны - 600 - 700 и т. д.

Количество воды, потребляемое растениями, зависит не толь­ко от вида растений, но и от фазы развития каждого из них.

Максимальное потребление растениями воды происходит в период интенсивного формирования вегетативной массы. Этот период часто бывает критическим, так как в это время растения особенно чувствительны к недостатку влаги. Так, у большинства зерновых культур он приходится на фазу выхода в трубку - коло­шение, когда из-за недостатка влаги снижается продуктивная ку­стистость растений. Для картофеля этот период приходится на фазы бутонизации и цветения, когда в результате недостатка влаги за­медляется рост клубней и снижается содержание крахмала в них.

На транспирационный коэффициент большое влияние оказы­вают погодные условия. При высокой температуре, низкой влаж­ности воздуха и сильном ветре в ту или иную фазу развития рас­тения он может увеличиваться в десятки раз, и наоборот, при высокой влажности воздуха, прохладной и тихой погоде - суще­ственно снижаться.

Элементы питания. Подавляющее большинство элементов пи­тания в виде различных окислов поступает в растение из почвы, и этим определяется название элементов питания как земного фак­тора жизни. Все они делятся на макроэлементы - азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, сера и микроэлементы - марга­нец, цинк, медь, бор, алюминий, молибден, фтор, йод и др. Если такие элементы, как углерод, водород и кислород - основа орга­нического вещества - в земледелии практически не лимитируют­ся, то азот и зольные элементы - фосфор, калий, кальций и др. - обычно находятся в ограниченном количестве. Из-за недостатка каждого из них может быть замедлен и даже приостановлен рост Растений. Потребность растений в элементах питания у разных культур и в разные фазы развития различна.

Воздух. Он необходим для растений как источник кислорода дыхания растений и как источник углекислоты для процессов Фотосинтеза. Кроме того, воздух используют почвенные микроор­ганизмы, которые разлагают органическое вещество почвы, переводя элементы питания в доступные для растений формы. Между атмосферой и почвой происходит воздухообмен. Растения предъявляют высокие требования к содержанию кислорода в почве. При избыточном увлажнении и недостатке кислорода в почве образуется повышенная концентрация углекислого газа, которая вызывает образование вредных для растений соединений.

1.2 Основные законы земледелия

В естественных условиях все факторы жизни растений взаимо­связаны и взаимозависимы. Изменение хотя бы одного из них влияет на действие всех остальных факторов. В результате длительного - на протяжении нескольких веков - изучения процессов роста и развития растений во взаимодействии с окружающей средой были установлены основные закономерности этого взаимодействия. Они выражены в основных законах земледелия, которые являются ча­стным выражением законов природы в земледельческом процессе. Знание этих законов и правильное их использование в практике современного земледелия обеспечивают успешное решение задач по повышению плодородия почвы и урожайности сельскохозяй­ственных культур.

Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни расте­ний говорит о том, что все факторы жизни растений абсолютно равнозначны и незаменимы. Каждый фактор жизни растений играет свою роль в системе «растение - окружающая среда» и не может быть заменен другим. Смысл равнозначности заключается в том, что не может быть первостепенных и второстепенных или мало­значащих для жизни растений факторов. Если не удовлетворяется хотя бы ничтожная часть потребности растения в том или ином факторе жизни, то нарушается нормальная жизнедеятельность растения и снижается его урожайность. Игнорирование этого закона путем подме­ны одного фактора другим, недооценка какого-либо фактора на всех этапах роста и развития растений приводят в зем­леделии к отрицательным результатам.