Антропогенные факторы

(влияние деятельности человека на окружающую среду — пожары, резкое изменение почвенного покрова и водного режима, загрязнение техногенными веществами): создание агроценозов (сложная система совместного существования с/ х растений), человек воздействует на окружающую среду.

Для жизни растений необходимы свет, тепло, воздух, вода и питательные вещества. Эти факторы различаются не только для различных культур, но и по периодам роста одного вида растений. В полевых условиях свет и тепло растений получают от Солнца, а воду, питательные элементы и воздух — из атмосферы и почвы. Используя различные агротехнические приемы, человек может регулировать эти факторы.

Роль света в жизни растений

На свету, используя лучистую энергию Солнца, растения при помощи хлорофилла могут создавать из неорганических веществ органические.

В процессе фотосинтеза из воздуха поглощается диоксид углерода и образуются сахара.

6СО₂ + 6Н₂О + 2822 кДж (674 ккал) ® свет, хлорофилл ® С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

В дальнейшем сахара превращаются в крахмал и другие органические вещества.

Количество солнечного света, получаемого растением, зависит от длины светового дня и высоты стояния солнца над горизонтом. Но даже в одной местности склоны различной экспозиции освещаются по-разному. Облака, пыль, газы в воздухе снижают интенсивность освещения до 30%.

Пример. При недостатке света растения имеют бледную окраску, вытянутые стебли, слаборазвитые листья. Недостаток света приводит плохой кустистости злаковых зерновых культур, у них образуются узкие листья, узел кущения закладывается у самой поверхности, стебли вытягиваются, междоузлия ослабляются, растения полегают, а зерно формируется щуплое.

Свет влияет на качество продукции. Сено, полученное с открытых мест, содержит больше белка, чем сено с затененных участков, сахарная свекла накапливает больше сахара, картофель — крахмала, зерно — белков, подсолнечник — жира.

Регулировать освещенность с/х растений можно агротехническими приемами:

· правильный расчет нормы высева семян, влияющий на густоту стояния растений

· направление рядков посева по отношению к сторонам света

· Различные способы посева, позволяющие равномерно разместить растения по площади и улучшить их освещенность.

· Своевременное уничтожение сорных растений, резко снижающих продуктивность фотосинтеза в посевах.

· Смешанные посевы светолюбивых и теневыносливых растений, обеспечивающих более полное использование солнечной радиации в расчете на единицу поверхности почвы.

Большое значение имеют промежуточные посевы (озимые, поукосные, пожнивные), позволяющие после уборки основной культуры получать на этой площади урожай зерна или зеленой массы другой культуры, имеющей более короткий период вегетации. Промежуточные культуры позволяют получить дополнительные корма и способствуют повышению плодородия почвы.

Тепловой режим и методы его регулирования

Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. При низкой или очень высокой температуре нарушаются физиологические процессы. Потребность в тепле различна не только у растений различных семейств, но и у одной и той же культуры в определенные фазы развития. Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры. Пониженные температуры культуры лучше всего переносят в фазе наклюнувшихся семян. По мере роста и развития растения резко снижают устойчивость к холоду. Большую опасность представляют поздние весенние и ранние осенние заморозки. Оптимальная температура роста большинства культур 20…25°С. Для завершения своего развития растениям необходима определенная сумма активных температур за вегетационный период. Для большинства с/х растений сумма среднесуточных активных температур воздуха (свыше 10°С) должна составлять 1200…2000°С за сезон.

С повышением температуры почвы рост и развитие растений ускоряются. Так, семена ржи при температуре 4…5^oС прорастают в течение 4 дней, при 16^oС — за сутки. Поэтому при выборе сроков посева учитывают особенности температурного режима культур.

При температуре выше оптимального уровня резко увеличивается интенсивность дыхания и расход органического вещества, что в результате приводит к уменьшению нарастания зеленой массы. Особенно губительна высокая температура в летний период при недостатке воды (засыхание клевера).

Методы регулирования теплового режима:

· полив — увеличение влажности ведет к значительному снижению температуры в результате затрат тепла на нагревание и испарение воды;

· ранневесеннее боронование и рыхление почвы — усиливают прогревание почвы;

· посадки в гребни или на грядах — уменьшение влажности почвы и лучшее ее прогревание.

· снегозадержание на посевах озимых культур

· посадка полезащитных полос, снижающих скорость ветра, испарение с поверхности почвы и накапливающих снег зимой

· строительство прудов, лиманов в южных районах приводит к увеличению влажности почвы и воздуха, в результате снижается испарение и нагревание почвы

· внесение больших доз навоза

· мульчирование (солома, торф, зола, шунгит) увеличивает или снижает нагревание почвы.

Воздушный режим

Растения нуждаются в О₂. Семена без доступа воздуха не прорастают. Надземная часть растений лучше обеспечена кислородом, подземная — хуже. Образование толстой ледяной корки, высокий снежный покров приводят к выпреванию озимых культур. Это связано с тем, что растения продолжают активно вегетировать, расходуя запасы кислорода. Новые порции О₂ не поступают и растения задыхаются.

Растения неодинаково требовательны к О₂ почвы. Наиболее требовательны корне- и клубнеплоды, бобовые, масличные, менее чувствительны — зерновые (частично снабжают корни кислородом воздуха через воздухоносные полости, находящиеся в стеблях, например, у риса, кукурузы).

Все агротехнические приемы, способствующие рыхлению пахотного слоя, улучшают газообмен почвы. Они способствуют более активной микробиологической деятельности и быстрейшей минерализации органического вещества и, как результат, накопление усвояемых питательных веществ.

Вода

Роль воды в жизни растений огромна и многообразна. Прежде всего она необходима для фотосинтеза. Наличие тургора — непременное условие нормальной жизнедеятельности растений. С водой неразрывно связаны все явления роста. Покоящиеся семена начинают прорастать только при наличии воды. Вместе с водой в растение из почвы поступают элементы питания. Основная масса воды испаряется с поверхности растений для охлаждения тканей. Этот процеес называется транспирацией.

Для определения потребности растений во влаге пользуются так называемым транспирационным коэффициентом, который характеризует (приближенно) способность растения расходовать то или иное количество воды на создание в урожае единицы сухого вещества. Для озимой пшеницы, например, он составляет 400—500, кукурузы — 230— 370, сахарной свеклы 240—500.

Сильное изреживание зерновых наблюдается при затоплении до начала появления всходов или в первые несколько суток после их появления. Это обусловлено резким снижением аэрации почвы. При продолжительных дождях в период ранней молочной спелости может произойти “истекание” зерна с потерей урожая до 25% из-за уменьшения притока питательных веществ в колос.

При недостатке воды в почве в фазы колошения, цветения и созревания зерна урожайность уменьшается из-за щуплости зерна и резкого снижения массы.

Отрицательный эффект недостаточного или избыточного увлажнения зависит от уровня минерального питания растений. Так, у овса отрицательное действие засухи на его продуктивность возрастает на повышенном фоне минерального питания, тогда как избыток влаги в большей степени снижает урожай при недостаточном уровне питания растений.

Степень устойчивости с/х культур к недостатку или избытку влаги меняется в зависимости от фазы развития.

Так, для набухания семян и перевода запаса сухих питательных веществ семенами в усвояемую для зародыша форму различным растениям необходимо следующее количество воды:

пшеница, ячмень 50% от массы семян

рожь, овес — 55…65

кукуруза — около 40

горох, лен —100

сахарная свекла, клевер —120…150.

Вода входит в состав растений. В семенах ее содержится 7…15%, в стеблях — до 50%, в листьях, корнеплодах и клубнях — до 75…93%.

Вода необходима для образования растворов питательных веществ.

Растения на отдельных этапах роста и развития предъявляют повышенные требования к воде (например, потребность в воде для прорастания семян составляет 30…100% их массы). Как было отмечено выше, с/х культуры имеют критические периоды по отношению к влаге. При недостатке влаги в эти периоды растения ослабляют развитие и не дают хорошего урожая. В последующие фазы растительному организму требуется меньше воды и он не так сильно реагирует на изменение водного режима почвы.

Благоприятные условия водоснабжения обеспечиваются созданием в почве правильного водно-воздушного режима.

Для большинства с/х культур содержание воздуха, обеспечивающее нормальные условия их жизнедеятельности и необходимый газообмен между почвой и атмосферой, составляет 20…40% порозности. Это обеспечивается уровнем влажности почвы, составляющим 60…80% НВ (НВ — наименьшая влагоемкость показывает запас доступной для растений воды, который почва может удерживать длительное время) нижняя граница оптимальной для растений влажности почвы.

Для характеристики потребности полевых культур в основных элементах питания пользуются экспериментально установленными величинами выноса питательных веществ из почвы в расчете на 1 ц урожая. Недостаток в почве хотя бы одного из элементов питания резко ухудшает развитие и рост растений и понижает их продуктивность. При отсутствии любого из перечисленных элементов растения могут погибнуть. Поэтому все элементы питания растений необходимы и незаменимы.

На рост, развитие растений, урожай и его качество в той или иной степени влияет весь комплекс факторов внешней среды. При этом ни один фактор не может быть заменен другим, по своему действию все они имеют равное значение в жизни растения. Это закон физиологической равнозначности и незаменимости факторов. Например, недостаточная освещенность не может быть заменена повышенной температурой, избыток калия не компенсирует недостаток фосфора.

По закону минимума, оптимума и максимума каждый фактор жизни растения характеризуется минимальным, максимальным и оптимальным значениями показателей. Минимальное значение определяет наименьшее количество фактора, обеспечивающее рост и развитие растения, максимальное — наибольшее, выше которого растение гибнет. При оптимальной интенсивности фактора создаются наилучшие условия для жизнедеятельности растения. Зона между крайними значениями (между минимумом и максимумом) представляет экологическую валентность растения. Различные растения имеют неодинаковую экологическую валентность, т.е. по-разному относятся к изменению интенсивности действия какого-либо фактора и это необходимо учитывать при их возделывании. Так, например, бывают растения теплолюбивые и холодостойкие, засухоустойчивые и влаголюбивые, по реакции на длину дня растения короткого и длинного дня и. т. д.

Закон комплексного действия и оптимального сочетания факторов. Если параметры каждого фактора среды будут оптимальными, то все физиологические процессы в растении будут идти активно и генотип сможет реализовать свою потенциальную продуктивность. Этот закон указывает на необходимость создания таких условий с помощью агротехнических, агрохимических, мелиоративных и других приемов, которые используются при возделывании сельскохозяйственных культур.

Закон лимитирующего фактора. Рост, развитие растений, урожай и его качество ограничиваются фактором, находящимся в минимуме. Недостаток одного фактора снижает положительное действие других факторов. Например, недостаток азота в почве приводит к уменьшению содержания хлорофилла в листьях, ослаблению роста и к общему угнетению растения, что в конечном счете сказывается на урожае и его качестве. При этом действие на другие факторы не приведет к устранению этого негативного эффекта. Для нормального развития растения и повышения урожайности необходимо устранить отрицательное действие именно того фактора, который находится в минимуме.

Растения также воздействуют на окружающую среду, изменяя ее. За счет отмерших частей растений в почве накапливаются органические вещества, что ведет к изменению водного, микробиологического и других режимов почвы. Указать роль бобовых культур в усвоении атмосферного азота за счет наличия бобово-ризобиального симбиоза. Снижение дефляции и эрозии почв. Выращивая растений в качестве зеленых удобрений можно повысить плодородие почв малоокультуренных почв.