Наукові основи екологізації землеробства.

Лекція 2

1. Конспект лекції

Землеробство, як і вся природа розвивається згідно законів. По загальній значимості в біології і також в агрономії перше місце слід відвести закону автотрофності зелених рослин. Він об'єднав теорії фотосинтезу і мінерального живлення рослин: " Зелені рослини, використовуючи енергію сонячного світла та поглинаючи із повітря вуглекислий газ, а із грунту воду та мінеральні сполуки, синтезують всі необхідні їм органічні сполуки в кількостях, які забезпечують повний розвиток і високу урожайність рослин” (І.І. Гунар. Про біологічні закони агрономії. - Сільськогосподарське виробництво Нечорноземної полоси. 1967). Це суть закону. В результаті цього із ведучих принципів при створенні урожаю повинно бути швидке створення оптимальної листової поверхні, яка здатна в найбільшій кількості усвоїти сонячну енергію для синтезу цукру, амінокислот, білків, ферментів та інших сполук, із яких створюються нові клітини, протоплазма, тканини і органи рослин.

Для інтенсивного росту рослин дуже важливо, щоб в грунті в достатній кількості і постійно були вода, мінеральні елементи живлення в доступній формі і не було перешкоди їх проникненню в кореневу систему.

Одними із найважливіших в агрономії являються закони незамінності та рівнозначності факторів життя, які визначають умови розвитку рослин. Ці закони вперше були сформульовані В.Р.Вільямсом. " Ні один із факторів житія рослин не може бути замінений іншим" - так був сформульований перший. Він представлявся в більш розширеній формі: " Рослини для свого життя потребують одночасної і сумісної наяви або такого ж притоку всіх без винятку умов або такого ж притоку всіх без вийнятку умов або факторів свого життя (В.Р.Вильямс, 1939.)

Другою частиною закону незамінності одного фактора іншим являється висновок про фізіологічну рівнозначність факторів життя рослин. Всі фактори життя рослин безумовно рівнозначні - так формується другий закон. При цьому маються на увазі як фактори космічного так і наземного походження.

Велике значення в практичному землеробстві має закон обмежуючих причин. Суть його можна формулювати так: розвиток рослин і рівень урожайності любої культури визначається факторами, які знаходяться в нестачі або надлишку, а також іншими обмежуючими причинами (хворобами, шкідниками, токсикантами та ін.). Цей закон трактується так: " Величина одержаного урожаю визначається тим елементом живлення або фактором росту, який знаходиться в найменшій кількості по відношенню до потреб рослини". Однак, відомо, що при достатній кількості в грунті води, необхідних елементів живлення та інших факторів, неможливо отримати високий урожай, якщо посіви будуть пошкоджені хворобами, шкідниками, при високій засміченості їх бур'янами.

Близьким до закону обмежуючих причин є широко відомий закон мінімуму, оптимуму і максимуму. Він вперше був сформульований Саксом. Суть його заключається в тім, що той фактор, який знаходиться в мінімумі, визначає рівень продуктивності рослин, навіть при наявності останніх в максимальній кількості.

Важливою практичною особливістю закону сукупної взаємодії факторів життя рослин є те, що в позитивному напрямку він проявляється тільки в тих випадках, коли кількісні зміни діючих факторів підібрані правильно у відповідності з потребами і особливостями вирощуваних культур та сортів. Рішення цього питання представляє одну із складних задач сучасної агрономічної науки.

Одним із першочергових являється закон повернення елементів живлення в грунт. Він був відкритий німецьким агрохіміком Лібіхом в середині XIX століття. Суть його полягає в тому, що всі елементи (крім азоту), використані рослиною при створенні урожаю, повинні бути повернені в грунт з невеликим надлишком.

В розвитку землеробства важливе значення має закон плодозміни, як признаний закон природи. " Будь який агротехнічний прийом найбільш ефективний при плодозміні, ніж при беззмінному посіві".

Дія законів землеробства проявляється повсюди і не залежить від форм власності на землю та організації сільськогосподарського виробництва. Їх потрібно враховувати в провадженні систем землеробства та поліпшенні родючості грунтів, а саме головне, при створенні сприятливих умов для розвитку рослин та формуванні урожаю. В рішенні цих задач найважливішу роль виконують фактори життя рослин.

Вода - саме розповсюджена і найбільш загадкова рідина в природі. Вона - найважливіший компонент біосфери, акумулятор сонячної енергії, головний творець клімату, найважливіша умова життя рослин на планеті.

Вода може бути в декількох фізичних станах: рідинному, твердому та паровому. В сільському господарстві вода буває у всіх формах.

Під водним режимом грунту слід розуміти сукупність процесів по надходженню вологи в грунт, їх шкодочинність переміщенню, акумуляції, витрачанні та зміні їх фізичного стану (В.0.Єщенко, В.П.Опришко, ВП.Ґудзь та інші, 1995). Шляхи надходження вологи в грунт різноманітні. Основним джерелом є атмосферні опади.

Властивості грунту забезпечувати підняття вологи по капілярам знизу вверх зв рахунок капілярних сил називається водопіднімальною здатністю грунту (капілярністю).

Капілярна волога є основним джерелом для рослин і розрізняють її дві форми: підперту і підвішену. Підперта міститься в зоні від рівня ґрунтових вод до рівня дії капілярних сил, орного шару, тобто е капілярний зв'язок між верхнім шаром грунту і ґрунтовими водами. Підвішена волога, та, яка знаходиться у капілярах у верхніх горизонтах ґрунтового профілю і не має зв'язку з ґрунтовими водами, знаходиться над капілярною каймою в підвішеному стані.

Задача землероба агротехнічними прийомами підвищити накопичення вологи, яка може промочити " мертвий" шар і створити єдину капілярну систему - орний шар з підвішеною капілярною вологою.

Для зменшення втрат вологи із грунту дифузійним шляхом необхідно ущільнити його прикочуванням. При цьому зменшиться скважність і занизиться інтенсивність випаровування.

Водопроникність - властивість грунту пропускати воду зверху вниз. Виражається товщиною шару води, яка надходить у грунт через її поверхню за одиницю часу. Залежить від гранулометричного складу грунту, його структурності, водотривкості агрегатів.

Водотривкість - утримувати грунтом воду при умові вільного відтоку гравітаційної води.

Завдяки вологоємкості грунту можливо накопичувати і довгий час утримувати запаси вологи в грунті, без яких життя рослин і всього живого в грунті не можливе.

Вологість грунту - вміст вологи у грунті. Виражається у процентах від маси абсолютно сухого грунту.

Волога продуктивна (ВП) - частина ґрунтової вологи, яка використана рослиною для підтримання життєдіяльності і накопичення органічної маси (урожаю). Нижньою межею продуктивної вологи е вологість стійкого в'янення рослин (ВСВ). Продуктивна волога визначається: ПВ -ВСВ = ВП.

Волога вільна - форма ґрунтової вологи, яка перебуває під впливом сорбційних сил і переміщується по ґрунтових горизонтах.

Основним джерелом світла е сонячна радіація. Притік сонячної радіації на рослини залежить від широти місцевості. Сонячна радіація частково використовується на фотосинтез і поглинається грунтом, а частково відбивається в атмосферу.

Сонячне випромінювання поглинається хлорофілом рослин (листям та стеблами) шляхом процесу фотосинтезу. Це отримало назву фотосинтетична активна радіація (ФАР).

Світловий режим в посіві залежить від густоти та способу розташування рослин і, відповідно, особливостей листової поверхні культурних рослин. Так, в посівах зернових нижнє листя одержує тільки 17, 6 % від кількості сонячної радіації, яка надходить до верхнього листя. В посівах люцерни цей показник на багато нижчий - тільки 3 %. Це різко погіршує умови фотосинтезу нижнього ярусу листя, і воно знаходиться в " зеленій тіні". Посіви необхідно так конструювати, щоб покращити умови освітленості нижнього листя і дати можливість повністю реалізувати свій фотосинтетичний потенціал. В цьому е великий резерв польової агрономії.

Тепловий режим складається з динаміки температури повітря та грунту. Теплові ресурси території характеризуються сумами температур повітря, накопичених за період із середньодобовою температурою повітря вище 0, 5, 10, 15^й С. Такі температури часто відповідають нижньому порогу росту та розвитку окремих груп культур, тобто їх біологічному мінімуму, який для більшості культур дорівнює 5°, для теплолюбивих - 10°, а найбільш вибагливих до тепла -15° С. Тому дати стійкого переходу температур повітря через ці норми використовують як показники початку та кінця періоду вегетації окремих груп культур, а сума температур вище 5, 10 і 15¹' С за цей час - як показники термічних ресурсів вегетаційного періоду цих культур.

Для характеристики території важливим е тепловий режим грунту -сукупність процесів надходження тепла у грунт, його акумуляція ґрунтовим середовищем, рух тепла по профілю і втрати теплової енергії грунтом.

Теплообмін у грунті - процес переміщення тепла по ґрунтовому профілю під впливом градієнту температури. Має добовий і річний цикл. При зміні температури повітря протягом доби змінюється температура верхнього орного шару. При річному циклі охолоджуються глибокі шари по профілю грунту до 25-30 м.

Особливої шкоди наносять культурам заморозки весняні та осінні.

Правильне розміщення вирощуваних культур за елементами рельєфу дозволяє регулювати тпловий режим. Більш теплолюбиві культури необхідно розміщувати на рівнині та схилах південної експозиції, а холодостійкі - в низинах і на північних схилах.

Мульчування світлих грунтів соломою, торфом, перегноєм та іншими матеріалами.

Проведення коткування грунту, внесення органічних добрив, компостів, заорювання сидератів та рослинних решток.

Створення полезахисних лісосмуг для зменшення амплітуди коливання температури приземного повітря. Проведення зрошення водою, яка має більш вищу температуру, ніж грунт. В районах перезволоження і недостатньої температури проводити гребеневі та грядкові посадки і посіви

2. Термінологічний словник

Фактори життя – природні тіла і явища, які є джерелом енергії для росту й розвитку рослин та формування їх урожайності.