1.2 ФАКТОРИ ВРОЖАЮ ТА СТАБІЛІЗАЦІЇ ЗЕМЛЕРОБСТВА

Рослини тісно пов’язані з середовищем, яке їх оточує. Для свого розвитку вони вимагають певних умов. Основними факторами життя рослин є світло, тепло, вода, повітря, поживні речовини.

Світло енергії сонячного променя. Завдяки хлорофілоносній клітині зеленої рослини безперервно відбувається синтез простих елементів в складні органічні хімічні сполуки — фотосинтез.

Світло — джерело електромагнітних імпульсів, які збуджують хлорофіл і забезпечують фотосинтез.

Кожна культура неоднаково вимоглива до світлового режиму. Світловий режим характеризується інтенсивністю випромінювання, спектральним складом світла, тривалістю денного освітлення, співвідношенням тривалості дня і ночі (фотоперіодизм).

Світловий режим відіграє вирішальну роль у процесах росту, розвитку і формування врожаю та його якості.

Якість освітлення помітно впливає на інтенсивність фотосинтезу, склад речовин, які синтезуються. Якщо в процесі фотосинтезу переважає довгохвильове червоне випромінювання, то серед продуктів фотосинтезу більшість становлять вуглеводи, а якщо домінує короткохвильове синє чи фіолетове — білки. Тому в умовах сухого клімату, де влітку багато сонячних днів і велике насичення сонячного світла короткохвильовими випромінюваннями, (наприклад, в Степу України) в зерні хлібних культур, особливо пшениці, нагромаджується більше білка, і борошно має високі хлібопекарські якості.

Світло впливає на процеси росту. При недостатньому освітленні збільшується швидкість лінійного росту, міжвузля витягуються, зменшується механічна міцність стебла і трав’янисті рослини вилягають. Прискорює процеси розтягування клітин і спричиняє збільшення лінійних розмірів стебла інфрачервоне випромінювання, яке переважає в хмарну погоду. Кількість такого світла збільшується з рухом на північ та захід (зона Полісся України). При цьому сповільнюється диференціація клітин і формування листків. Короткохвильове випромінювання, яке переважає у південних районах, стимулює процеси ділення клітини, але затримує проходження фази їх розтягування.

При вирощуванні в теплицях, оранжереях, куди світло потрапляє через покриття, рослини витягуються. Це зумовлюється тим, що скло затримує короткохвильову частину світла. При додатковому штучному опроміненні цих рослин короткохвильовим випромінюванням вони ростуть нормально.

Світло значно впливає на ріст кореневої системи. При достатньому освітленні маса коренів збільшується активніше, ніж маса надземної частини рослин.

Світло значно впливає на процес розвитку рослин. Строки цвітіння і плодоношення багатьох рослин можна змінювати, регулюючи тривалість дня. Залежно від реакції на тривалість фотоперіоду рослини поділяють на три групи: рослини короткого світлового дня (мають найкоротший вегетаційний період в умовах 9— 12-годинного світлового дня); рослини довгого світового дня (швидше зацвітають і плодоносять при 15—20-годинному світловому дні); нейтральні рослини, які не реагують на тривалість фотоперіоду (гречка, кавуни).

Експериментально доведено, що для досягнення фази плодоношення різні рослини повинні отримати певну відповідну кількість освітлення: горох — 1100 лк., квасоля — 2400 лк., ячмінь і пшениця — по 1800—2200 лк., тютюн — 2200—2800 лк., кукурудза — 2000 лк.

Оптимізація світлового режиму для світлолюбних культур у польових умовах здійснюється за рахунок регулювання густоти рослин, поліпшення рівномірності розміщення рослин на площі (застосування відповідних способів сівби), орієнтування рядків посіву з півночі на південь, знищення бур’янів у посівах, формування крон дерев, застосування рубок догляду в лісах, правильного використання схилів південного напряму при вирощуванні світлолюбних рослин.

Активне регулювання режиму освітлення можливе в умовах світло культури, насамперед в овочівництві і квітникарстві закритого ґрунту, в фітотронах. У спорудах закритого ґрунту світловий режим регулюють автоматично і при цьому сила, склад і період освітлення регулюються відповідно до заданої програми.

Тепло необхідне рослинам для синтезу органічних сполук, переміщення поживних речовин по рослині, для проростання насіння і формування врожаю. Різні польові культури мають різні вимоги до тепла. Так, ярій пшениці, ячменю, вівсу за період вегетації потрібна необхідна сума середніх добових температур від 1500 до 2000°С, кукурудзі, рису — від 3000 до 4500°С, бавовнику — 5000°С і більше. На ріст і розвиток рослин згубно діють як низькі, так і високі температури. Оптимальні для кожної культури температури в кожний період знаходяться в досить вузькому температурному інтервалі. Знання вимог рослин до тепла, теплового режиму ґрунту і повітря — важливе завдання землеробства.

Різна вимогливість рослин до тепла виявляється вже при проростанні насіння і спостерігається протягом їх життя. Для кожної фази розвитку і росту рослини існують мінімальні, оптимальні і максимальні температури. За вимогливістю до тепла польові культури умовно можна поділити на холодостійкі (культури ранніх строків посіву), середньохолодостійкі (культури середніх строків посіву) і теплолюбні (культури пізніх строків посіву).

У холодостійких культур мінімальна температура проростання насіння становить +1—+2°С (пшениця, жито, ячмінь, овес, тритікале, люцерна, конюшина, горох, вика, тимофіївка та інші). В окремі періоди вегетації ці рослини можуть витримувати температури до мінус 10°С, а багаторічні і озимі культури під час спокою — значно нижчі.

Мінімальна температура проростання насіння середньо-холодостійких культур +3 —+6°С (буряки, картопля, льон, соняшник, люпин, боби та ін.).

Насіння теплолюбних рослин починає проростати при температурі +8—+14°С (кукурудза, просо, сорго, квасоля, рис, соя, бавовник, рицина, арахіс, тютюн).

У польових умовах сходи можна отримати тільки при температурі ґрунту на 2—3 градуси вищій за мінімальну температуру проростання насіння. Теплолюбні культури при температурі нижче 0°С гинуть. Для кожної культури та її сортів існує нижня і верхня межа температур, нижче і вище яких вони гинуть. Для озимого ріпаку, наприклад, такою нижньою межею є температура мінус 8—10°С, озимого ячменю — мінус 11—14°С, озимої пшениці — мінус 15—20°С, озимого жита — мінус 20—28°С. Причиною загибелі рослин у цих умовах є незворотні процеси денатурації і коагуляції білків протоплазми в результаті її зневоднення при замерзанні.

Верхня межа температур для деяких організмів близька до температури кипіння води (водорості і мікроорганізми термальних джерел). Однак у культурних рослин уже при температурі +40—+45°С різко знижується інтенсивність фотосинтезу, посилюються дихання і транспірація води, а при +60—+70°С у більшості рослин припиняються процеси життєдіяльності.

Ріст і розвиток рослин залежать від температурного режиму ґрунту. Зниження температури ґрунту нижче +10°С негативно впливає на надходження мінеральних елементів живлення в корені (насамперед азоту, потім фосфору і кальцію і меншою мірою калію). Температура впливає на мікробіологічну діяльність у ґрунті, від якої в значній мірі залежить його родючість. Оптимальна температура для життєдіяльності ґрунтової мікрофлори +15—+20°С.

Оптимальні температури для росту кореневої системи, як правило, нижчі, ніж для росту надземних органів. Однак ця різниця не повинна бути занадто великою (саме таке спостерігається на торфових ґрунтах навесні. При високих температурах коренева система розвивається слабо, неглибоко проникає в ґрунт і тому рослини не можуть ефективно використовувати вологу і поживні речовини з нижніх шарів ґрунту. При цьому настає параліч продихів листків і вони безконтрольно випаровують воду. Найшкідливіші підвищення температури при одночасному дефіциті води (посуха). Пошкодження рослин, спричинені високими температурами і сухістю повітря, називають запалом. При запалі формується щупле зерно і врожайність культур різко знижується. З віком вимогливість рослин до тепла, як правило, підвищується.

Для теплолюбних культур найбільш шкідливі весняні й осінні заморозки. Навесні у цих культур гинуть сходи, восени не завершується плодоутворення, що спричинює формування морозобійного зерна з низькими посівними і технологічними якостями.

Тепловий режим у польових умовах регулюють снігозатриманням, полезахисним лісонасадженням, мульчуванням ґрунту, способами і строками сівби, осушенням і зрошенням, вирощуванням теплолюбних культур на південних схилах, внесенням органічних добрив, димовими завісами, створенням туману тощо. У закритому ґрунті тепловий режим створюють штучно і регулювання температурного режиму автоматизують.

Вода. У більшості зелених і свіжозібраних рослин її міститься 75—90%. Рослинна клітина повинна бути постійно насичена водою. З нею в рослину надходять і переміщуються в ній поживні речовини. Вода бере участь в утворенні поживних речовин, фотосинтезі, завдяки їй підтримується постійна температура в рослині, попереджається перегрів її сонцем.

Завдяки випаровуванню відбувається безперервний рух води через рослину.

Близько 0,2—0,3% увібраної рослинами води витрачається на утворення маси рослини, а більше 99% випаровується, забезпечуючи транспортування поживних речовин і теплорегулюючий ефект.

Кількість води (в грамах), яка витрачається рослиною на утворення 1 грама сухої речовини, називається транспіраційним коефіцієнтом (ТК). У більшості сільськогосподарських культур він коливається від 300 до 500 (зернові), але зростає у деяких культур до 800 і 1000 (овочеві, трави). Величина ТК залежить від виду рослин, освітлення, температури навколишнього середовища, вологості повітря і ґрунту, забезпечення елементами живлення, швидкості вітру тощо. За цим показником можна оцінювати вимогливість культур до вологи, хоч він і змінюється в значних межах.

Водний режим ґрунту і використання води рослинами регулюють агротехнічними заходами. Один з основних заходів — зрошення в умовах недостатнього зволоження і осушення перезволожених ґрунтів з улаштуванням подвійного режиму регулювання. Повнішому використанню ґрунтової вологи сприяють раціональне чергування культур у сівозміні, мульчування ґрунту торфокришкою, подрібненою соломою чи спеціальними плівками. Боротьба з бур’янами, застосування органічних і мінеральних добрив, вирощування посухостійких сортів, застосування диференційованого обробітку ґрунту, спеціальних (гребеневих, грядкових) посівів, посівів у борозни або гребені є важливими заходами регулювання водного режиму при вирощуванні кожної культури.

Повітря необхідне рослинам як джерело вуглекислого газу (С02) і кисню (02) для фотосинтезу та дихання і азоту для синтезу білків.

Кисень потрібний рослині протягом життя — від проростання насіння до завершення вегетації. Насіння, залите водою, бубнявіє, але не проростає доти, доки до зародка не буде достатнього доступу кисню. Корені більш вимогливі до вмісту кисню, ніж надземні органи.

В атмосферному повітрі кисню 21% за об’ємом, і цього достатньо для нормальної життєдіяльності рослин. Трапляються випадки, коли вони відчувають кисневу недостатність. Так, під товстим шаром снігу при вимерзанні рослин у льодову кірку, при затопленні посівів водою рослини використовують кисню більше, ніж його надходить з повітря. Внаслідок цього порушуються процеси дихання і рослини пошкоджуються або гинуть від випрівання, вимокання тощо. Вміст кисню в ґрунтовому повітрі непостійний і може змінюватися від 5 до 20% (вуглекислого газу — від 0,1 до 2,5%). Дефіцит кисню в ґрунті виникає при утворенні ґрунтової кірки, перезволожені ґрунту, надмірному ущільненні безструктурних важких ґрунтів і призводить до уповільнення проростання насіння та росту коренів, бульб, коренеплодів, діяльності бульбочкових бактерій, вбирання коренями поживних речовин. Це, в свою чергу, затримує лінійний ріст і нагромадження органічної маси рослин, знижує інтенсивність фотосинтезу і врожайність та якість продукції. Ріст коренів припиняється або вони гинуть, якщо вміст кисню в ґрунтовому повітрі становить менше 5%. Більш чутливі до нестачі кисню в ґрунтовому повітрі бульбо-і коренеплідні культури, бобові, олійні.

Вміст вуглекислого газу в повітрі становить 0,03%, але без нього неможливий синтез органічних сполук. Така його концентрація не оптимальна, але за умови постійного переміщення повітряних мас забезпечує високу інтенсивність фотосинтезу. Мінімальний вміст С02 в повітрі, при якому починається фотосинтез, залежно від культури коливається від 0,008 до 0,01% і називається вуглекислотним порогом фотосинтезу. У середині посіву вміст С02 вдень може бути нижчим, що спричиняє депресію фотосинтезу. Для утворення 1 т зерна (з відповідною кількістю соломи і коренів) пшениця використовує 20 т С02, а для утворення 40 т/га бульб картоплі необхідно 30 т С02. Зернові колосові культури у період інтенсивного росту на 1 га посіву засвоюють за добу 500—1200 кг С02.

Поповненню вмісту С02 в повітрі сприяє конвекційний рух повітря. За добу на 1 га посіву надходить близько 3 млн. м3 свіжого повітря, а з ним — відповідна кількість С02, яка в 4— 5 разів перевищує потребу в ньому рослин. Якщо повітря не переміщується, то в шарі товщиною 10 м над площею 1 га є всього 5—10 кг С02.

Основним джерелом поповнення С02 в повітрі є ґрунт, в якому він утворюється внаслідок дихання кореневих систем і мікроорганізмів, мінералізації органічних решток і органічних добрив. Значна кількість С02 надходить у повітря в результаті дихання тварин і людей, внаслідок роботи транспорту і промислових підприємств.

Підвищення концентрації С02 в повітрі збільшує інтенсивність фотосинтезу. Суттєво зростає вона при збільшенні концентрації С02 до 0,1%, а для овочевих культур — до 0,2— 0,3%. Для цього в теплицях та оранжереях рослини підживлюють  сухим льодом (твердою вуглекислотою) з розрахунку 5—3 г/м2  площі закритого ґрунту протягом дня або випускають у приміщення стиснений С02 з балонів (3—5 л/м2). Таке підживлення найбільш ефективне під час плодоношення. При цьому одночасно потрібно посилювати і освітлення рослин. Штучно підвищувати концентрацію С02 в повітрі вище 0,2—0,3% не слід, бо може знижуватись інтенсивність фотосинтезу.

Повітря для рослин є джерелом азоту. В атмосферному повітрі цього елементу 78%. Але для рослин від недоступний. Всі рослини використовують азот, що потрапляє в ґрунт з опадами. Бобові завдяки симбіозу з бульбочковими бактеріями живляться в основному азотом з повітря. Азот з повітря можуть засвоювати лише деякі ґрунтові мікроорганізми. Вони зв’язують його в органічні речовини, а після їх мінералізації азот стає доступним для рослин.

Роль поживних речовин у житті рослин. Елементи мінерального живлення ґрунту. Крім вуглецю, кисню і водню, до складу рослин входить близько 70 хімічних елементів. Більшість із них рослини вбирають з ґрунту. Ті елементи, які після спалювання рослин залишаються в золі (попелі), називаються зольними. Це — калій, фосфор, магній, сірка, марганець, залізо, натрій, бор, кремній та ін. Елементи, вміст яких у рослинах становить більше сотих часток відсотка, називають макроелементами (азот, фосфор, калій, кальцій, кисень, вуглець, водень, сірка та ін.). Елементи, яких рослини містять дуже мало — від тисячних до стотисячних часток відсотка, називають мікроелементами (марганець, бор, молібден, мідь, ванадій, цинк, кобальт, йод та ін.), а менше мільйонних часток відсотка —ультрамікроелементами (рубідій, цезій, селен, кадмій, срібло, ртуть, золото та ін.).

Азот найбільше впливає на процеси росту рослин. Він входить до складу амінокислот, білків, нуклеїнових кислот, хлорофілу, ліпідів та інших сполук. Основним джерелом надходження азоту в ґрунт є рослинні рештки, азотфіксуючі мікроорганізми, органічні і мінеральні добрива, частково атмосферні опади. При достатньому забезпеченні азотом рослини інтенсивно ростуть, мають темно-зелене забарвлення, в них багато білка. Надмірна кількість азоту ослаблює механічні тканини, подовжує вегетаційний період. При дефіциті азоту рослини жовто-зелені, погано ростуть, у них зменшується вміст білка.

Фосфор входить до складу білків ядра, нуклеопротеїдів, а також нуклеїнових кислот, ліпідів, фітину та інших сполук. Він прискорює достигання рослин. При недостатньому вмісті в ґрунті фосфору затримується ріст і розвиток рослин, особливо на ранніх етапах.

Калій сприяє обводненню клітин, переміщенню вуглеводів з листків в інші органи рослини. При нестачі калію в рослинах знижується тургор у клітинах, стійкість рослин проти несприятливих умов середовища.

Правильний обробіток ґрунту в сівозмінах, боротьба з бур’янами значно поліпшують поживний режим ґрунту. Найбільш ефективним заходом регулювання поживного режиму ґрунту є біологічно обґрунтоване внесення органічних і мінеральних добрив.

Цей запис був оприлюднений у Вступ. Теоретичні основи сучасного землеробства і тваринництва. Додати в закладки постійне посилання.

Залишити відповідь

Заповніть поля нижче або авторизуйтесь клікнувши по іконці

Лого WordPress.com

Ви коментуєте, використовуючи свій обліковий запис WordPress.com. Log Out / Змінити )

Twitter picture

Ви коментуєте, використовуючи свій обліковий запис Twitter. Log Out / Змінити )

Facebook photo

Ви коментуєте, використовуючи свій обліковий запис Facebook. Log Out / Змінити )

Google+ photo

Ви коментуєте, використовуючи свій обліковий запис Google+. Log Out / Змінити )

З’єднання з %s