Роль света в жизни растений. Учет потребности растений в свете в земледелии

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. Поглощение зеленым листом солнечного света и создание органического вещества из воды и диоксида углерода (углекислого газа) называется фотосинтезом.На фотосинтез оказывает влияние состав спектра, длительность освещения и размеры листовой поверхности. В процессе фотосинтеза из воздуха поглощается диоксид углерода и образуются сахара. 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. Количество солнечного света, получаемого растением зависит от длины светового дня и от высоты стояния солнца над горизонтом. Однако даже в пределах одной и той же местности склоны различной экспозиции освещаются по-разному, Облака, пыль и газы в воздухе снижают интенсивность освещения до 30% . При недостатке света растения имеют бледную окраску, тонкие вытянутые стебли, слаборазвитые листья. Без света растения не зацветаюти не плодоносят. Одни растения нормально развиваются только в условиях короткого дня, другие — длинного. Озимая рожь, овёс, пшеница, ячмень, горох, лен-долгунец, вика, горчица — растения длинного дня. Они запаздывают с цветением или совсем не цветут при коротком дне. 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 странам света. Прибавка урожая зерновых культур от направления рядков с севера на юг по сравнению с направлением с запада на восток. 3. Различные способы посева, что позволяет более равномерно разместить растения по площади и улучшить их освещенность. 4.Своевреенное уничтожение сорных растений резко снижающих продуктивность фотосинтеза в посевах. 5. Смешанные посевы светолюбивых и теневыносливых растений, обеспечивающие более полное использование солнечной радиа­ции в расчете на единицу поверхности почвы.

5.тепло как экологический фактор для с/х культур. Потребности с/х культур в тепле. Тепловой режим почв и методы его регулирования. Воздушный режим почв его значение для организмов и регулирование.Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. При низкой температуре растения останавливаются в росте и прекращаются микробиологические процессы в почве.Потребность в тепле различна не только у растений, относящихся к разным семействам, но и у одной и той же культуры в те или иные фазы развития. Отношение различных культур к теплу проявляется при прорастании семян и сохраняется во время роста и развития растений. Различают минимальные температуры, ниже которых физиологические процессы не идут, оптимальные температуры, при которых рост и развитие растений протекают хорошо, и максимальные — выше которых растения резко снижают продуктивность и даже погибают. Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры. При температуре выше оптимальной растения резко увеличивают интенсивность дыхания и расход органического вещества, что в результате приводит к уменьшению нарастания зеленой массы.

Большой вред причиняет высокая температура в летний перио особенно при недостатке воды. Пониженные температуры культуры лучше всего переносят в фазе наклюнувшихся семян. В дальнейшем по мере роста и развития растения резко снижают устойчивость к холоду. Наступление заморозков в весенний период может сильно повредить проросткам. Большую опасность представляют также осенние заморозки. Поэтому правильный подбор культур по продолжительности вегетационного периода и сопоставление его с безморозным периодом и суммой активных температур в конкретной зоне имеют большое практическое значение. Однако тепло необходимо не только зеленым растениям. В почве живет громадное количество микроорганизмов, в той или иной мере влияющих на растения. Эти микроорганизмы плохо переносят понижение температуры, приостанавливают свою жизнедеятельность, но особенно угнетающее действие на них оказывает высокая температура.Наиболее благоприятна для почвенной микрофлоры температура 15-20°С с небольшими колебаниями в ту или другую сторону, что характерно для высокогумусных оструктуренных почв. Температура почвы зависит от количества тепла, поступающего на ее поверхность, а также свойств самой почвы — ее теплоемкости, теплопроводности и теплоотдачи.Теплоемкость — количество тепла, необходимое для нагревания 1 г или 1 см³ почвы на 1°С. при большом содержании в почве воды требуется много тепла на ее прогревание: влажные глинистые почвы из-за их высокой теплоемкости называют холодными, а песчаные, быстро подсыхающие — теплыми. Вода может изменять тепловые свойства почвы в 10-15 раз. На тепловой баланс почвы влияет также теплоотдача которая зависит от насыщенности атмосферы водяными парами, температуры самой почвы и состояния ее поверхности. Методы регулирования теплового режима для каждой зоны нашей страны 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 имеет снегозадержание (особенно в посевах озимых культур) и посадка полезащитных лесных полос, снижающих скорость ветра, испарение с поверхности почвы и накапливающих снег зимой. В южных районах строительство прудов, водоемов и лиманов увеличивает влажность почвы и воздуха, что значительно снижает испарение и нагревание почвы. В северных районах применение навоза, компостов, особенно в парниках, рассадниках и теплицах, позволяет использовать тепло, выделяемое микроорганизмами при разложении органического вещества, и получать раннюю рассаду овощных культур. Такой прием, как мульчирование (покрытие поверхности почвы материалами различного цвета – солома, торф, перегной, зола), увеличивает или снижает нагревание почвы.

Воздух. Как 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. семена, помещенные на дно сосуда и залитые водой, набухают, но не прорастают, поскольку зародыш не снабжается кислородом, однако как только семена станут соприкасаться с ним, они прорастают. Надземная часть растения обеспечена кислородом лучше, подземная — хуже. Однако в практике земледелия иногда бывает, что растения гибнут от недостатка кислорода в приземном слое воздуха. Например в посевах озимых культур, когда выпадает большое количество снега на не замерзшую почву, а растения продолжают вегетировать. Кислород воздуха нужен также для корневой системы. В кислороде 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. Газообмен в почве зависит от многих факторов главный это строение и структура почвы, влияют также диффузия газов, колебания атмосферного давления, температу­ра, изменение влажности почвы, ветер, растительность. Все агротехнические приемы, способствующие рыхлению пахот­ного слоя, улучшают газообмен почвы. Они способствуют более ак­тивной микробиологической деятельности и быстрейшей минерализа­ции органического вещества, а следовательно, большему образованию и накоплению усвояемых питательных веществ.

6.роль воды в жизни с/х растений. Коэффициенты водопотребления с/х культур. Водные режимы почв разного гранулометрического состава структура и методы его регулирования. Вода. Жизнедеятельность растений тесно связана с водой. Для набухания семян и перевода запаса сухих питательных веществ семени в усвояемую для зародыша. Вода входит в состав самих растений, составляя значительную часть их массы. 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. 1.5 всего количества воды идет на питание, остальное 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.

Величина транспирационного коэффициента непостоянна и сильно изменяется под воздействием света, температуры, влажности ПОЧВЫ и воздуха, снабжения растения питательными веществами. Для расчета уровней возможных урожаев большое значение имеет коэффициент водопотребления. Растения на отдельных этапах роста и развития предъявляют повышенные требования к воде. В воде нуждаются и почвенные микроорганизмы. . 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. Для производственных целей важен также другой показатель — полевая, или наименьшая влагоемкость почвы , то есть максимальное количество воды, которое почва длительное время может удерживать при отсутствии ее подтока и потерь на испарение. Этот показатель для каждой почвы представляет собой почти постоянную величину и играет большую роль в орошаемом земледелии при расчетах правильных норм полива. Приемы регулирования водные режимы. Влага в почве может находиться в парообразной, гигроскопической, капиллярной и гравитационной формах. Для снабжения растений водой в максимально потребных количествах, накопления, сохранения и рационального использования влаги в засушливых районах, а также для устранения избыточного увлажнения в северо-западной зоне страны в земледелии разработаны различные комплексы агротехнических приемов. Кроме правильной и своевременной обработки почвы, в засушливых районах широко используют снегозадержание, посадку полезащитных лесных полос, посев высокостебельных кулисных растений. Орошение, Рациональное чередование культур с различной корневой системой; в севообороте позволяет наиболее полно использовать влагу разных горизонтов почвы. . Улучшение структуры почвы дает возможность предотвратить поверхностный сток воды и значительно уменьшить ее испарение. Применение удобрений уменьшает транспирационный коэффициент растений и позволяет более рационально использовать почвенную влагу.также мульчирование и борьба с сорняками. Возделывание новых засухоустойчивых сортов с низким транспирационным коэффициентом, быстро развивающих листовую поверхность и хорошо затеняющих почву, служит эффективным средством рационального использования влаги.В зоне избыточного увлажнения часто наблюдается вымокание растений и снижение их урожайности из-за плохого газообмена почвы и развития анаэробных процессов. Сильное набухание глинистых почв при увлажнении и усадка их при подсыхании значительно уплотняют эти почвы и на их поверхности образуется корка. Поэтому здесь большое значение имеют осушение, дренаж, специальные приемы вспашки, гребневые посевы, применение органических, в том числе зеленых, удобрений для сохранения рыхлого пахотного слоя и поверхностная обработка почвы для уничтожения корки.

7.питание с/х культур. Макро микро элементы и их роль. Проблемы получения экологически чистой продукции. Интеснсификация земледелия и воспроизводство плодородия почв. Основные законы земледелия.Поэтому растения, содержащие хлорофилл, представляют собой самостоятельно питающиеся и называются автотрофными в отличие от гетеротрофных организмов, питающихся уже готовыми органическими соединениями. К гетеротрофным относятся также некоторые растения, не имеющие хлорофилла (повилика, заразиха), грибы и бактерии. Однако одного фотосинтеза для питания растений недостаточно. что в состав растительного организма входит свыше 74 химических элементов, 16 из которых абсолютно необходимы для жизни растений. Углерод, кислород, водород и азот называются органогенными элементами; фосфор, калий, кальций, магний, железо и сера — зольными макроэлементами; бор, марганец, медь, цинк, молибден и кобальт — микроэлементами. Углерод, водород и кислород — важнейшие составные части углеводов, белков и жиров, которые создаются растениями в процессе жизнедеятельности. Азот влияет главным образом на ростовые процессы, при недостатке его растения приобретают бледно-зеленую окраску и плохо развиваются. При избытке азота они нередко полегают из-за ослабления механической прочности тканей, вегетационный период растягивается. Фосфор способствует ускорению созревания культур. Недостаток фосфора, как и азота, задерживает рост и развитие растений, особенно в молодом возрасте. Калий играет важную роль в образовании и передвижении углеводов, а также в повышении устойчивости растений к заболеваниям. Сера, магний и железо участвуют в окислительных процессах, создании хлорофилла и фотосинтезе. Остальные элементы участвуют в различных ферментативных процессах при построении органических веществ. плодородие. Питательные элементы входят в различные соединения преимущественно органического характера и до их разложения в почве недоступны или малодоступны растениям. Некоторая часть элементов находится в поглощенном почвой состоянии, а часть —в виде растворов солей образуя почвенный раствор. Наиболее важна в регулировании питательного режима почвы проблема азота. Источниками поступления азота в почву служат органические вещества растений и азотфиксирующие микроорганизмы. Небольшое количество азота поступает с атмосферными осадками. При разложении органических веществ содержащийся в них азот переходит в аммиак и может улетучиться, став недоступным для растений. Особенно большие потери азота в форме аммиака наблюдаются при разложении органических веществ навоза, навозной жижи и других органических удобрений при неправильном их хранении. Образование аммиака носит название «аммонификация». Дальнейшее его окисление до солей азотистой и азотной кислот — нитрификация — протекает с помощью микроорганизмов. Эти бактерии требуют оптимального теплового режима (25-32°С), достаточного количества кислорода и влаги в почве и близкой к нейтральной реакции почвенного раствора. Несоблюдение агротехнических требований, ухудшение газообмена почвы могут привести к противоположному процессу — денитрификации, в результате которого нитраты восстанавливаются до аммиака, а затем до свободного азота и теряются для растений. Другой важный источник пополнения азота в почве — это деятельность микроорганизмов, усваивающих азот из воздуха и превращающих его в органическую форму. К таким микроорганизмам относятся бактерии, свободно живущие в почве, и бактерии, находящиеся в симбиозе с корнями бобовых растений. Наиболее быстрый и эффективный способ увеличения запасов питательных элементов в почве — внесение органических и минеральных удобрений. Увеличению количества азота в почве способствуют посевы в севообороте бобовых культур, внесение бактериальных препаратов (ризоторфин). Недоступные элементы и органическое вещество переходят в доступные формы и минерализуются при обработке почвы, усилении аэрации и улучшении водного режима. Большое значение в регулировании питательного режима играет реакция почвенной среды. Известкование кислых и гипсование солонцовых (щелочных) земель изменяют химический состав почвы и почвенного раствора, повышают растворимость некоторых элементов. Растения при дефиците воды используют в недостаточной степени питательные вещества. Поэтому регулирование водного режима в засушливых районах ведет к лучшему усвоению питательных элементов. Многочисленные приемы повышения плодородия почвы можно свести к четырем видам:физические — обработка почвы, борьба с эрозией и др.; агрохимические и биохимические — улучшение круговорота пи­тательных веществ в земледелии; мелиоративные и агролесомелиоративные — коренное улучше­ние природных свойств почвы, полезащитное лесоразведение и др.;

Основные законы земледелия.

Закон минимума, оптимума и максимума. Развитие растений и их урожайность ограничивается факторами, находящимися в недостатке или избытке. В земледелии важно точно установить эти факторы в каждом конкретном случае и устранить или ослабить их действие в первую очередь. К таким огра­ничивающим причинам можно отнести недостаток питательных эле­ментов, болезни растений, засоренность посевов, неблагоприятную реакцию среды, недостаток влаги, эрозию почвы и др. Наивысший урожай можно получить только при оптимальном наличии факторов жизни растений. Закон совокупности факторов жизни растения. При оптимальном обес­печении растений всеми факторами жизни каждый из них использует­ся в максимальной степени. Так, при оптимальном снабжении расте­ний водой значительно возрастает использование ими питательных веществ из почвы. закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растения Для роста и развития растений все факторы равнозначны и незаменимы и избыток одного фактора не может компенсировать не­достаток другого фактора жизни. Закон возрастания плодородия почвы.Этот закон проявляется только в естественных природных условиях, когда накопленная орга­ническая масса, включающая в себе аккумулированную солнечную энергию, не отчуждается с поля, а остается на месте. закон плодосменасоставляет научную основу чередования во времени и пространстве куль­турных растений, различающихся между собой по биологическим, биохимическим, агрономическим и другим показателям, т.е. правиль­ного севооборота.