2. Классификация факторов, определяющих рост, развитие растений, урожай и его качество

Нерегулируемые	Частично регулируемые	Регулируемые
Продолжительность безморозного периода Весенне-летний возврат заморозков Напряженность инсоляции по месяцам Сумма активных температур Скорость ветра Относительная влажность воздуха (суховеи) Сумма осадков Распределение осадков по месяцам Интенсивность осадков Град Зимняя температура воздуха Толщина снежного покрова и продолжительность периода, когда земля покрыта снегом Рельеф Гранулометрический состав почвы	Распределение снега по полю Влажность почвы Влажность воздуха в фитоценозе Водная и ветровая эрозия Гумусированность почвы Реакция почвенного раствора Емкость поглощения почвенного поглощающего комплекса Микробиологическая активность почвы Уровень обеспеченности элементами питания	Культура Сорт Засоренность посева Поражение растений болезнями Повреждение вредителями Обеспеченность элементами питания: азотом фосфором калием микроэлементами рН почвы (известкование, гипсование) Аэрация почвы (основная, предпосевная обработка, уход)

Влажность воздуха в фитоценозе возможно регулировать мелкокапельным орошением, однако этот дорогостоящий прием применяют на ничтожно малых площадях чайных и цитрусовых плантаций.

Водная и ветровая эрозия уносит вместе с почвой много питательных веществ, иногда полностью исчезает пахотный слой почвы. Борьбу с эрозией в той или иной мере ведут повсеместно, однако эрозионные процессы не приостанавливаются и систематическая потеря почвы и питательных веществ продолжается.

Важнейшим показателем качества почвы является ее гумусированность. На небольших площадях внесением высоких норм органических удобрений можно повысить гумусированность почвы с 1,0..1,5 до 3...4 %. Но на всей площади посева это даже теоретически невозможно, в лучшем случае внесением органики и использованием сидератов можно стабилизировать гумусовый режим почвы. Это же относится и к емкости поглощения ППК и микробиологической активности почвы — показателям, тесно связанным с гумусированностью.

Изменению реакции почвенного раствора уделяют существенное внимание. Судя по статистическим отчетам, все кислые почвы России произвесткованы уже дважды. Однако существенного изменения реакции почвенного раствора не произошло. Дело в том, что 1 т СаСОз сдвигает рН_сол среднесуглинистой почвы на 0,1 единицы. Для того чтобы изменить реакцию почвенного раствора с 4,5 до 5,5, нужно внести на 1 га около 10 т СаСО₃, а для успешного возделывания бобовых культур рН_сол почвы должна быть не ниже 6,0. С учетом влажности и содержания примесей в известковых материалах необходимо внести около 20 т доломитовой муки на 1 га. Фактически же норма известковых материалов составляла 2...4 т/га. Эта норма могла сдвинуть рН_сол почвы на 0,2...0,4 единицы, но применение азотных и хлорсодержащих калийных удобрений восстанавливало рН до исходного состояния. Для оптимизации почвенного раствора необходимы большие энергетические и финансовые затраты (энергоемкость 1 т СаСО₃ составляет в среднем около 8,5 ГДж, а энергосодержание 1 т зерна пшеницы — около 18 ГДж).

Третья группа факторов — это те, которые человек может регулировать на больших площадях. Главная задача агронома заключается в том, чтобы с помощью регулируемых факторов свести к минимуму негативное влияние нерегулируемых и частично регулируемых факторов на рост, развитие растений, урожай и его качество. Для условий короткой продолжительности вегетационного периода и низкой суммы активных температур подбирают культуры и сорта с соответствующими требованиями биологии. От весенне-летнего возврата заморозков уходят, высевая теплолюбивые культуры в более поздние сроки.

Недостаточное содержание элементов питания в почве восполняют применением органических и минеральных макро- и микроудобрений. Для снижения засоренности посевов, поражения растений болезнями и повреждения вредителями используют агротехнические, химические и биологические методы борьбы с вредными организмами

Свет тепло – космические факторы, не поддающиеся регулированию. В большинстве земледельческих регионов России света и тепла достаточно. Другие факторы, определяющие рост, развитие растений, урожай и его качество, относятся к регулируемым (сорт. Норма высева, срок посева и т.п.) и частично регулируемым (влажность почвы, уровень обеспеченности элементами питания и т.п.).

Факторы управления развитием растений

Свет. Одна из главных задач растениеводства – рациональное использование энергии солнечных лучей. На свету, используя лучистую энергию солнца, растения при помощи хлорофилла могут создавать из неорганических веществ органические. Процесс усвоения зелеными растениями световой энергии и использование ее для образования органических веществ из углекислого газа и воды называют фотосинтезом:

6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2.

Этим растения коренным образом отличаются от всех других организмов на Земле, являющихся потребителями органических веществ.

Решающую роль для роста, развития и урожая сельскохозяйственных культур играют интенсивность и спектральный состав света, а также продолжительность светового дня.

Спектральный состав света. Красные и оранжевые лучи – основной вид энергии фотосинтеза, они задерживают переход к цветению. Синие и фиолетовые участвуют в фотосинтезе, стимулируют образование белков, морфогенеза, переход к цветению растений короткого дня, замедляя развитие растений длинного дня. Желтые и зеленые лучи минимально физиологически активны. Длинные ультрафиолетовые лучи задерживают вытягивание стебля, средние – повышают холодостойкость, способствуют их закаливанию.

Отношение растений к длине дня называют фотопериодизмом. Одни культуры (просо, сорго, рис, огурец) нормально развиваются только при коротком дне, их развитие задерживается при увеличении дня свыше 10-12 часов. Длиннодневные (рожь, овес, пшеница) не цветут при коротком дне (менее 16-18 часов). Таким образом, свет – не только источник энергии, необходимой для создания и накопления биологической массы, он одновременно регулятор роста и развития.

Основными органами поглощения солнечной энергии служат листья, поэтому создают посевы с оптимальной площадью листьев. Оптимальной структурой обладают посевы, в которых площадь листьев быстро увеличивается до 40 тыс.м²/га и долго сохраняется на данном уровне, т.е. они имеют высокий фотосинтетический потенциал (ФП), м²/га за день. Для определения возможного урожая необходимо знать чистую продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) – количество абсолютно сухого вещества, синтезируемого 1 м² листьев за сутки. В продуктивно работающих посевах ЧПФ достигает 5-7 г/м² в сутки.

Для регулирования освещенности посевов применяют соответствующую агротехнику. Большую роль играет направление рядов к сторонам света. При направлении рядов с севера на юг урожай зерновых на 0,2-0,3 т/га выше, чем при расположении с запада на восток, в результате лучшего освещения растений утром и вечером и затенения их друг другом в жаркие полуденные часы.

Норма посева – важный фактор в формировании густоты стояния растений на единице площади. Занижение и завышение нормы посева влияют на формирование площади листьев и в конечном счете – на урожай.

Тепло. Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. Потребность в тепле различна не только у растений, относящихся к разным семействам, но у одной и той же культуры в те или иные фазы развития. Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры. Для завершения полного цикла развития растение должно получить определенную сумму активных температур за вегетационный период. Установлено, что для нормального роста и развития большинства культур сумма среднесуточных активных температур (свыше 5⁰ С) должна составлять не менее 1600⁰ С в год.

Пониженные температуры культуры лучше всего переносят в фазе наклюнувшихся семян, в дальнейшем, по мере роста и развития, резко снижают устойчивость к ним. Наступление заморозков в весенний период сильно вредит проросткам.

Агротехнические методы регулирования теплового режима для каждой зоны различны и противоположны, например, в северных районах приемы агротехники направлены на повышение температуры почвы и быстрейшее ее прогревание, а на юге – на ее снижение.

Ранневесеннее боронование и рыхление почвы усиливает ее прогревание. Применение посадок и посевов на гребнях и грядах способствуют уменьшению влажности почвы и лучшему ее прогреванию в северных районах. Снегозадержание (особенно на посевах озимых культур) и посадка полезащитных лесных полос, снижают скорость ветра и испарение с поверхности почвы.

Применение навоза, особенно в парниках, теплицах, позволяет использовать тепло, выделяемое микроорганизмами при разложении органического вещества и получать рассаду овощных.

Вода. Установлено, что из 1000 частей воды, прошедшей через растения, только 1,5-2 части расходуются на питание, остальная влага испаряется через листья. Вода участвует в фотосинтезе и других процессах, происходящих в растениях, благодаря воде поддерживается устойчивая температура в растении, предупреждается перегрев ее солнцем. Испарение воды листьями называется транспирацией. Этот процесс зависит от освещенности, температуры и влажности воздуха.

Количество воды, затрачиваемое растением на образование единицы сухого вещества, называется транспирационным коэффициентом (ТК). Меньше всего ТК у просовидных хлебов (около 250), несколько выше у зерновых (500-600), самый высокий у многолетних трав (700-800).

Периоды наибольшей потребности растений в воде называют критическими. Для озимой ржи, озимой и яровой пшеницы, ячменя и овса – это период выход в трубку – колошение; для сорго и просо – колошение – налив; для кукурузы – цветение – молочная спелость; для зернобобовых и гречихи цветение; для подсолнечника – образование корзинки – цветение; для картофеля – цветение – клубнеобразование.

При учете расхода воды на создание урожая часто используют коэффициент водопотребления – расход воды (м²/т урожая), который включает как производительный (потребление воды растением), так и непроизводительный расход (испарение с поверхности почвы).

Оптимальная влажность почвы для растений составляет 60-75% от полной влагоемкости почвы. Одной из главных задач земледелия является регулирование водного режима почвы для создания наиболее оптимального соотношения воды и воздуха в ней. Рыхлая и структурная почва впитывают значительно больше осадков, чем уплотненная. Уплотненная почва приводит к быстрому подтягиванию влаги по капиллярам к поверхности и усиленному испарению воды.

Требования к содержанию углекислого газа (СО₂) и кислорода(О₂) в воздухе. СО₂ – источник углерода для образования органических соединений при фотосинтезе. Его содержание 0,03%. При оптимальных условиях света, температуры и водного режима растения могут использовать большее количество СО₂ – 0,1-0,3%, что значительно увеличивает интенсивность фотосинтеза и, следовательно, урожай. Это обстоятельство используется при выращивании культур в теплицах. В полевых условиях наличие углекислого газа увеличивают, снабжая почву органическими удобрениями.

Почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа (1-3% и меньшим – кислорода. Обогащение почвенного воздуха углекислым газом происходит главным образом в результате разложения почвенного органического вещества микроорганизмами и дыхания корней. При содержании кислорода в почвенном воздухе менее 8-12% наблюдается угнетение растений, а при уменьшении его содержания ниже 5% растение погибают. Наиболее требовательными культурами к содержанию кислорода в почве являются – корнеплоды, бобовые и маличные; менее чувствительными – зерновые, частично снабжающие корни кислородом воздуха через воздухоносные полости.

Все агротехнические приемы, способствующие рыхлению пахотного слоя, улучшают газообмен почвы. Они способствуют более активной микробиологической деятельности и быстрейшей минерализации органического вещества, а следовательно, большему

Минеральное питание растений. Задача регулирования пищевого режима состоит в обеспеченности растений в каждой фазе роста и развития элементами питания в количествах, необходимых для получения высокого урожая лучшего качества.

К необходимым для высших растений элементами (кроме углерода, кислорода и водорода) относятся макроэлементы – азот, фосфор, калий, сера, кальций, магний)

Азот – входит в состав всех белков и нуклеиновых кислот и является составной частью хлорофилла. При недостатке в почве доступного растению азота листья приобретают светлую окраску. Признаки азотного голодания у хлебных злаков: стебли тонкие, листья мелкие, волокнистые, рост и кущение слабое. Излишек вреден, как и недостаток. При высоких дозах у зерновых культур запаздывают сроки цветения и созревания зерна, стимулируется рост вегетативной массы за счет урожая зерна.

Фосфор – играет главную роль во многих ферментативных реакциях, входит в состав нуклеиновых соединений, участвует в процессе фотосинтеза и в метаболизме растений.

Причина недостатка доступного растениям фосфора в почве – его низкая растворимость. Он находится в труднодоступной форме в минералах. Растворимость фосфатов увеличивается в нейтральных и щелочных почвах и уменьшается в кислых. При недостатке фосфора растения медленно развиваются, у них недоразвиты корни, стебли, листья. Листья имеют бронзовый или пурпурный оттенок, стебли тонкие. Фосфорные удобрения необходимо вносить в почву в момент посева или высадки растений.

Калий – играет большую роль в синтезе аминокислот, важен для нормального хода фотосинтеза: уменьшение концентрации калия в листьях снижает скорость ассимиляции СЩ2. При недостатке калия в тканях растений накапливается много азота и образуется мало углеводов, вследствие чего подавляется рост корней, снижается устойчивость к низким температурам. Признаки калийного голодания – укороченные - стебли, буреющие и отмирающие ткани (прежде всего края и кончики листьев), узкие морщинистые листья со скрученными краями.

Кальций – необходим для меристем. Он входит в состав клеточных стенок. При недостатке кальция в тканях растений в избытке накапливаются другие элементы, что нарушает обмен веществ и снижает рост и темпы развития растений.

Магний – составная часть хлорофилла, играет важную роль в перемещении фосфатов в растении.

Натрий – находясь в виде поваренной соли в тканях растений, способствует накоплению и удержанию воды в клетках, увеличению мясистости , следовательно, их засухоустойчивости. Избыток натрия в почве для многих растений вреден, так как накапливаясь в тканях, он препятствует усвоению других катионов, главным образом, кальция и магния.

Микроэлементы поглощаются растениями в очень небольших количествах, в отличии от макроэлементов.

Марганец – необходим для фотосинтеза и дыхания растений, он принимает участие в синтезе аминокислот, протеинов, витаминов, влияет на азотный обмен растений.

Бор – участвует в образовании и поддержании структуры межмолекулярных комплексов биополимеров, прежде всего белков, нуклеиновых кислот, липидов. Недостаток бора сказывается на меристеме и вообще на активно делящихся клетках. Вследствие этого при борном голодании отмирают кончики корней, конусы нарастания побегов и пр.

Цинк – у растений стимулирует дыхание и входит в состав многих растительных ферментов, активизируя их действие. При недостатке цинка уменьшается активность и скорость биосинтеза нуклеиновых кислот. При цинковом голодании в тканях растений накапливается излишнее количество железа, вследствие чего появляется мелколистность.

Медь – содержание некоторых ферментов, принимающие участие в окислительно-восстановительных реакциях. Она влияет на азотный и углеводный обмен растений.

Кобальт – усиливает устойчивость хлорофилла, предохраняет его от разрушения в темноте, способствует активизации фотосинтеза и увеличению листовой поверхности растений. Повышает активность некоторых ферментов, принимает участие в азотном и углеводном обмене растений.