4. Земледелие

Земледелие – наука об эффективном использовании земли и повышении плодородия почвы. Своей целью она ставит разработку методов получения наибольшей урожайности и сохранения плодородия почвы при минимальных затратах труда, энергетических и финансовых средств.

Задачи дисциплины – изучение теории и практики земледельческого производства в конкретных условиях, привитие практических навыков по регулированию условий жизни растений, анализ и регулирование агрофизических факторов (плотность и влажность почвы, кислородный режим и др.), влияющих на рост и развитие растений, освоение методики построения правильных севооборотов, борьба с сорняками, построение системы обработки почвы в севообороте для минимализации трудовых и энергетических затрат и оптимизации условий роста и развития возделываемых культур, разработка мероприятий по защите почв от эрозии.

Общие требования сельскохозяйственных культур к факторам жизнеобеспечения. К основным жизненным факторам растений относятся свет, тепло, вода, воздух и элементы питания. Косвенные факторы жизни, влияющие на рост и развитие растений,- строение и структура почвы, ее биологическая активность, кислотность, степень разложения органического вещества, фитосанитарное состояние и др.

По требованию к теплу полевые культуры можно условно разделить на две группы: растения умеренного климата, нетребовательные к теплу растения тропического и субтропического климата, требовательные к теплу (табл. 1).

^{Таблица 2- Потребность растений в тепле, 0С}

Культура	Появление всходов	Заморозки, повреждающие всходы	Оптимальная температура, 0С	Сумма активных температур за вегетационный период, 0С
Озимая рожь	3…4	-	15…20	1300…1400
Ячмень	4…5	7…8	15…22	1150…1400
Овес	4…5	8…9	15…20	1250…1500
Яровая пшеница	4…5	9…10	15…22	1300…1700
Горох	4…5	7…8	15…22	1100…1550
Картофель	8…10	1…2	16…20	1200…1800
Лен	5…6	4…6	16…18	1000…1300
Кукуруза (силос)	10…14	1…2	20…24	1200…1400
Сахарная свекла	6…7	4…6	18…22	1800…2500

Растения умеренного пояса нуждаются в пониженных температурах для прохождения стадии яровизации, особенно озимые; в период формирования генеративных органов и цветения им необходима более высокая температура (15 — 22' C). Растения этой группы холодо- и морозостойкие. К ним относится большинство возделываемых полевых культур: пшеница, рожь, ячмень, овес, горох, чечевица, чина, вика, бобы, люпин, корнеплоды, подсолнечник, сафлор, лен, некоторые формы конопли, однолетние и многолетние злаковые и бобовые травы.

Растения тропического климата хорошо растут при 20 — 30' С. К понижению температуры чувствительны, при заморозках погибают. Они более жаровыносливы, чем растения умеренного пояса. К этой группе относятся: просо, кукуруза, соя, фасоль, рис, хлопчатник, бахчевые культуры.

По отношению к свету, например, реакции на длину дня полевые культуры относят к растениям короткого и длинного дня. У различных культур коэффициент использования солнечной энергии различен и колеблется от 1 до 4 %. В полевых условиях растения рационально используют в среднем только 0,5-1,0 % приходящей на землю за период вегетации фотосинтетически активной солнечной радиации (ФАР). Полевые культуры светолюбивы. При недостатке света растения вытягиваются, полегают, у зерновых культур уменьшается озерненность колоса, содержание белка в зерне, в корнях сахарной свеклы накапливается меньше сахара.

Требования полевых культур к влаге. Различна также потребность в воде у растений в разные периоды роста.

Полевые культуры для получения высокого урожая нуждаются в хорошем обеспечении их водой на протяжении всего вегетационного периода. В настоящее время, установлено, что наиболее благоприятные условия для развития и роста культурных растений создаются, когда влажность почвы не опускается ниже 60— 70%, а в период максимального роста — 75 — 80% от полёвой влагоемкости.

Об относительной потребности полевых культур к воде можно судить на основе так называемых транспирационных коэффициентов.

Наиболее экономно расходуют влагу просо, кукуруза, сорго. Так как в нашей стране значительные площади занимают районы неустойчивого и недостаточного увлажнения, большое значение имеет засухоустойчивость растений, т. е. их способность переносить длительное обезвоживание без существенного ущерба для урожая.

Наиболее жаростойкими, по Н, И. Вавилову, считаются следующие культуры: хлебные злаки — сорго, просо, чумиза, зернобобовые — нут, чина, масличные — сафлор, подсолнечник, корнеплоды — сахарная свекла, цикорий, земляная груша, бахчевые — арбуз, кормовые травы — люцерна желтая, донник, суданская трава, могар, житняк.

При достаточной обеспеченности влагой (при орошении) хорошо переносят высокие температуры кукуруза, соя, хлопчатник, дыня, тыква, а также зерновые культуры.

По отношению к реакции почвенного раствора полевые культуры можно разделить в основном на три группы. Сахарная свекла, конопля, хлопчатник, люцерна хорошо растут на почвах с нейтральной или слабощелочной реакцией (рН 7,0-8,0). Пшеница, ячмень, кукуруза, зернобобовые (кроме люпина), подсолнечник, клевер лучше растут на почвах с нейтральной или слабокислой реакцией (рН 6,0-7,0). Рожь, овес, просо, гречиху возделывают на почвах со слабокислой или слабощелочной реакцией почвенного раствора (рН 5,5-7,5). Для льна благоприятная реакция почвенного раствора в интервале рН 5,5-6,5. Среднестойки к засолению пшеница, ячмень, просо, рожь.

Для нормального роста и развития полевых культур требуется неодинаковое количество элементов питания. Оно зависит в большей степени от химического состава получаемой продукции и высоты урожая. Зерновые культуры, продукция которых богата белком, поглощают больше азота и фосфора. Картофель и сахарная свекла, продукция которых содержит крахмал и сахар, потребляют больше калия, Масличные культуры, содержащие большое количество белков и жиров, потребляют всех элементов питания в два раза больше, чем зерновые. При более высоких урожаях все полевые культуры выносят из почвы большее количество элементов питания.

Большинство полевых культур поглощают из почвы элементы питания из легкодоступных форм. Некоторые растения используют труднодоступные соединения химических элементов почвы— гречиха, зернобобовые, особенно люпин; многие корнеплоды хорошо используют калий труднорастворимых соединений в почве. Бобовые растения при помощи клубеньковых бактерий используют для питания атмосферный азот, который недоступен для бобовых культур.

Полевые культуры различаются также по интенсивности поступления элементов питания в растение. У большинства зерновых культур поступление элементов питания в основном заканчивается ко времени цветения; у кукурузы и сахарной свеклы они поступают в растения в течение всей вегетации. По этой причине удобрения под зерновые культуры наиболее эффективны при допосевном внесении, под кукурузу и сахарную свеклу при дробном внесении с применением подкормок.

Умелое регулирование факторов роста растений позволяет программировать получение высокого урожая полевых культур с хорошим качеством продукции, т. е. получать заранее запланированный урожай при определенном сочетании и дозировке факторов роста и их регулировании в процессе вегетации.

Почвенный воздух содержит важнейшие элементы питания и биологической деятельности растений: кислород, углерод и азот. При недостатке кислорода ухудшаются условия дыхания корневой системы растений. Злаковые культуры недостаток кислорода переносят легче, чем бобовые, горчица и лен. Высокая концентрация углекислоты в почвенном воздухе угнетает рост корневой системы растений, и они плохо или почти не переносят засуху.

Общебиологические законы жизни важны для овладения технологией возделывания сельскохозяйственных растений.

Математическое выражение количественных соотношений между факторами жизни растений и урожаем определено Э.Митчерлихом. Им вычислен коэффициент каждого фактора по формуле: у = А (1-10^сх),

где у – прирост урожая; х – увеличение фактора; А – уровень максимального урожая при определённом обеспечении факторами жизни; с – некоторая константа для данного фактора.

По отношению ко всем факторам жизни растений : ФАР, температура, вода, кислород, углекислый газ и источники питания сформулированы законы: закон равнозначности и незаменимости факторов жизни; минимума, оптимума и максимума факторов жизни; плодосмена; возврата; критичности периодов в жизни растений; критического периода по отношению к фосфору как элементу питания в период прорастания семян.

Законы критических периодов по отношению к факторам жизни растений.

Критические периоды: 1.набухание семян и появление всходов;

2. интенсивный рост растений; 3.формирование генеративных органов

1.Посев-всходы – критический период по отношению к влаге. В оптимуме должны быть тепло, кислород и фосфор. Способствуют дружному появлению всходов 70% влажности от полной влагоёмкости почвы. Регулируется обработкой почвы, внесением органических удобрений и применением мульчирующих методов.

Закон критического периода растений по отношению к фосфору – если растения в начале своего развития перенесли фосфорное голодание, то они не смогут сформировать высокие урожаи, даже при хорошем обеспечении фосфором в последующий период. Обязательно внесение фосфорных удобрений при посеве.

2.Период интенсивного роста растений – главный фактор жизни –ФАР, с притоком котором наиболее тесно связано потребление воды и минеральных веществ. Агротехнический способ регулирования отношений растений в этот период – научно обоснованная норма высева культуры, сорта в соответствии с сортовыми и почвенно-климатическими условиями, а также выполнение всех агротехнических мероприятий для получения дружных всходов необходимой плотности. В этом случае отпадает необходимость борьбы с сорными растениями химическим способом.

3.Период формирования генеративных органов – когда все факторы жизни должны быть в оптимуме. У зерновых культур начало образование генеративных органов относится к периоду выхода в трубку и заканчивается в фазу молочной спелости зерна. В этот период формируется продуктивная кустистость, размер соцветия, количество зёрен в нём и масса 1000 зёрен.

У вегетативно размножающихся растений – завершающий критический период – фаза столонообразования. Столоны начинают формироваться при достижении растениями высоты 15см, перед началом бутонизации. В фазу бутонизации и цветения растения остро реагируют на недостаток влаги, аэрации почвы и затенение, дефицит этих факторов ведёт к отмиранию столонов.

Таким образом, надо выделить 2 общебиологических закона: 1.соотношение факторов жизни растений; 2. критических периодов в жизни растений. Они являются теоретической основой для разработки технологий возделывания культурных растений.

максимум

оптимум

минимум

Рис.1. Взаимосвязь факторов роста и развития растений

Основные законы земледелия. Согласно закона минимума, оптимума и максимума факторов жизни растений, урожайность зависит от того жизненного фактора, который в данный момент находится в минимуме. Закон совокупного действия факторов жизни растений устанавливает, что для получения стабильно высоких урожаев необходимо одновременное наличие всех факторов жизни растений в оптимальном соотношении. Закон незаменимости и равнозначности жизненных факторов растений говорит о том, что все факторы равнозначны и не могут быть заменены друг другом. Растения для своего жизнеобеспечения требуют совместного и одновременного наличия или притока всех жизненных факторов. Научное земледелие использует также закон сбалансированности выноса из почвы и возврата элементов питания в почву, который заключается в возвращении в почву элементов питания, вынесенных с урожаем и др.

Севооборотом называют установленное на основе рациональной структуры посевных площадей научно-обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и паров во времени и на территории хозяйства. Схема севооборота – это перечень сельскохозяйственных культур и паров в порядке их чередования в севообороте. Период времени, в течение которого культуры и пары проходят через каждое поле в последовательности, предусмотренной схемой севооборота, называют ротацией севооборота, а план размещения культур по полям и годам на период ротации севооборота называют ротационной таблицей. Особенности классификации севооборотов представлены в табл. 3.

Таблица 3 - Классификация севооборотов

Типы севооборота	Виды севооборота
Полевые Кормовые: сенокосно-пастбищные прифермские Специальные	Зернотравяно-пропашные Зернопропашные Зернотравяные Пропашные Сидеральные Травяные Зернотравяные Пропашные Травяно-пропашные Зернопропашные Пропашные Травяно-пропашные Зернотравяные Травяные

Почвозащитные севообороты, их назначение и особенности. Чередование культур, как одно из основных агрономических мероприятий, известно давно. В ряде земледельческих районов возник своеобразный севооборот с чистым паром и перелогом; в других – только с чистым паром. Трехполье (1 – пар, 2 – зерновые, 3 – зерновые) и двухполье (1 – пар, 2 – зерновые) длительное время преобладали в дореволюционной России.

С развитием капитализма и ростом городского населения трехполье сменилось с севооборотом с большим разнообразием культур, получившими название плодосменных. Классическим севооборотом считается норфольский, возникший в Англии в XVIII в. (1 – клевер, 2 – озимая пшеница, 3 – турнепс, 4 – ячмень). При введении плодосменных севооборотов резко увеличилась обеспеченность скота кормами (зеленым кормом и сеном, богатым протеином и сочным кормом).

Биологические и агротехнические требования к предшественникам. Хорошим предшественником при интенсивной технологии для многих культур является клевер, для яровых зерновых – пропашные, многолетние и однолетние травы, зернобобовые, овес, озимые зерновые. Хорошими предшественниками для пропашных являются зерновые или пропашные, для однолетних трав – зерновые, кукуруза может высеваться в севообороте повторно.

Размещение промежуточных культур в севообороте связано со сроками их посева и использования. Поскольку промежуточными называют культуры, не занимающие самостоятельного поля, а возделываемые в промежутках времени между уборкой и посевом основных культур севооборота, то в зависимости от срока посева, предшественника и биологии развития они бывают поукосными, пожнивными, подсевными и озимыми (рис. 2).

Промежуточные посевы

Озимые: Подсевные:

- озимая сурепица - сераделла

- озимый рапс - райграс однолетний

- озимое тритикале

- озимая вика