Факторы жизни растений и законы земледелия

 

          Введение

          В интенсивном земледелии все большее значение приобретают трансформационная функция почвы, т.е ее способность передавать растениям внесенные из вне элементы питания и воду. Кроме того, повышенные требования  предъявляют к фитосанитарному состоянию и технологическим свойствам почвы. По мере интенсификации земледелия трансформационная функция той или иной почвы, обусловленная природными факторами почвообразования, в ряде случае оказывается недостаточной. Возникает необходимость улучшения всего комплекса почвенных свойств, расширенного  воспроизводства ее плодородия. Возможность такого преобразования почвы заложена в ее природе как возобновляемого природного ресурса. Однако при неправильном использовании она может утратить плодородие.

          Взаимодействие факторов жизни растений в процессе их роста и развития, необычайно сложное  и многообразное.В течение длительного времени является предметом изучения биологических и агрономических наук. Результаты  большого количества опытов, их обработка и  тщательный  логический анализ позволили сформулировать ряд закономерностей действия факторов жизни растений в процессе создания урожая. Эти закономерности в агрономической науке известны как законы земледелия.

          Законы земледелия - это частное  выражение законов природы, проявляющихся  в земледельческом процессе. Они  раскрывают закономерные связи  развивающегося растения с условиями  внешней среды. В то же время  ими определяются пути развития  важнейших отраслей сельскохозяйственного  производства, которое должно происходить  в строгом соответствии с требованиями  законов земледелия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        

1.Факторы жизни растений и законы земледелия

          Непрерывное развитие агрономической науки и совершенствования сельскохозяйственной техники были и остаются главными критериями постепенного движения земледелия и всего сельскохозяйственного производства. Долговременные опыты и практика показали, что в основе земледелия, как и других наук, лежат законы, отражающие объективные процессы, проходящие в природе земледелия. Они раскрывают путь практике, предотвращают многим ошибкам и помогают продуктивнее использовать не только землю, но и машины, орудия и другие средства производства.

            Повышение производительности сельскохозяйственного производства не может основываться только на показателях производства, которые меняются. По мере роста знаний как непосредственно в агрономии, так и в других науках, законы совершенствуются и открываются новые.

          По времени открытия и по общему значению в биологии и агрономии первое место следует отдать закона автотрофных растений. Он объединил теорию фотосинтеза и минерального питания растений. Зеленые растения, используя энергию солнечного света и поглощая из воздуха углекислый газ, а из почвы воду и минеральные вещества, синтезируют все необходимые им органические вещества в количествах, обеспечивающих новое развитие и высокую продуктивность растений. Этими основными принципами отражается сущность этого закона. Поэтому одним из важнейших принципов при создании урожая должно быть быстрее наращивания оптимальной поверхности листьев, способной с лучшим эффектом усваивать солнечную энергию для синтеза сахаров, аминокислот, белков, ферментов и других клеток протоплазмы, тканей и органов растительного организма.

          Для интенсивного развития растений чрезвычайно важно, чтобы в почве в достаточном количестве постоянно была вода, все необходимые элементы минерального питания в доступных формах и не было преграды их поступления в корневую систему.

Одним из важнейших в агрономии, определяющий условия жизни растений, есть законы незаменимости и равнозначности факторов их жизни. Эти законы сформулировал академ ик В. Р. Вильямс.

          Благодаря многолетним исследованиям преимущественно в области физиологии растений и агрохимии достаточно полно установлено потребности растений в факторах жизни, которые составляют их материальную и энергетическую основу. Условия внешней среды (почва и атмосфера) заметно влияют на использование растениями воды и элементов минерального питания. Среди условий жизни растений основами являются агрофизические и агрохимические свойства почвы, состав почвенного и приземного воздуха, наличие в почве жизнеспособного семян сорняков, возбудителей болезней и вредителей и др. От условий внешней среды почвы и атмосферы в значительной степени зависит регулирования и использования растениями факторов жизни.

Для роста и развития любой зеленого растения необходимы две группы факторов:

1) космические - свет и  тепло.

2) земные - вода, воздух и  питательные вещества.

          На рост и развитие растений влияют не только факторы жизни, но и условия, при которых проявляется действие факторов жизни. Под условиями среды следует понимать внешние условия, при которых проявляется действие факторов жизни. Условия среды подразделяются на три группы:

1) грунтовые (строение пахотного  слоя, структура, кислотность почвы  и др.)

2) фитологични (наличие сорняков, вредителей и болезней),

3) агротехнические (своевременность  и качество проведения полевых  работ).

         Взаимодействие факторов жизни растений во время их роста и развития чрезвычайно сложная, многогранная и в течение длительного времени является предметом изучения биологических и агрономических наук.

          Суть закона незаменимости и равнозначности факторов жизни растений состоит в том, что все факторы жизни растений незаменимы и абсолютно равнозначны. Никто из них не может быть заменен другим, даже при избытке последнего. Этот закон сформулировал В. Р. Вильямс.

             Действительно, нельзя заменить воду светом или азот фосфором, поскольку каждый фактор жизни выполняет определенную физиологическую функцию. Понятие равнозначности следует понимать так, что нет главных и второстепенных факторов жизни даже тогда, когда для растений любой из них необходим в незначительном количестве, среди которых - отдельные части спектра солнечного луча, наличие в воздухе кислорода, азота, углекислоты, температура в определенных интервалах, разнообразные биологически важные элементы питания и др.

 

           Взаимоотношений между факторами жизни и растениями действуют в природе независимо от человека. Однако доскональное их изучение и понимание дает людям возможность приспосабливать технологии выращивания культурных растений к рациональному и эффективному использованию этих закономерностей (законов) и направлять их посредством мер земледелия на обеспечение высокой продуктивности сельскохозяйственных культур в тех или иных конкретных природных условиях. Знание законов земледелия, которые определяют главные теоретические положения его как науки и практические меры, предотвращает многие ошибки и способствует эффективному использованию земли как основного средства производства в сельском хозяйстве. Рассмотрим важнейшие из них.

2. Закон минимума, оптимума и максимума.

          Этот закон открыл выдающийся немецкий химик, один из основателей агрономической химии Юстус Либих. В 1840 г. он опубликовал книгу «Органическая химия в применении к земледелию и физиологии», сыгравшую прогрессивную роль в агрономии. Либих установил, что минеральные вещества и другие факторы урожайности (вода, свет, теплота и т.д.) равнозначны и незаменимы. При отсутствии или недостатке одного из них резко снижается урожайность. Поэтому необходимо обеспечивать растениям все без исключения условия для питания и роста, учитывать их взаимодействие. Только созданием для растений оптимальных условий, можно обеспечить рост урожайности сельскохозяйственных культур.

          Знаменитый русский ученый К. А. Тимирязев пояснил данный закона минимума действия закон с помощью «бочки Либиха» (рис. 1) таким образом: «Это кадка, на отдельных звеньях которой написаны различные составные части пищи растения и общие условия его существования, звенья спилены на различной высоте, и понятно, что количество воды, которое может вместить эта кадка, зависит от уровня, соответствующего самому короткому звену. Так и в поле, очевидно, урожай зависит от того вещества или вообще условия, которого всего менее; напрасно стали бы мы увеличивать количество одних - высоту других звеньев, большего урожая в нашу кадку - поле мы не вместим».

         Закон минимума, оптимума и максимума говорит о том, что наиболее высокий

урожай может быть лишь при условии, когда каждый фактор жизни растений будет находиться в оптимальном количестве. В практике сельскохозяйственного производства при увеличении количества фактора, например удобрения, от меньшего к оптимальному условия роста и развития растений будут улучшаться и вместе с этим будет увеличиваться урожай. Но при последующем увеличении доз удобрений урожай будет снижаться.

          На рост и развитие растений влияет совокупность факторов. Урожай сельскохозяйственных культур зависит от фактора жизни, находящегося в минимуме. По мере того как количественно ограничивающий фактор, т. е. тот, который находится в минимуме, увеличивается, урожай повышается до тех пор, пока в минимуме не окажется какой-либо другой фактор.

          Рост урожайности сельскохозяйственных культур могут сдерживать не только факторы жизни, но и условия окружающей среды — почвенные, агротехнические и др. Поэтому с помощью системы агротехнических мероприятий устраняют отрицательное влияние этих условий на рост и развитие растений. Этим же путем снимается отрицательное влияние тех факторов жизни растений, которые на различных этапах их роста и развития могут оказаться в минимуме.

          На произрастание культурных растений оказывает влияние не единичный фактор жизни, а совокупность факторов жизни и условий среды. Было установлено, что, изменяя только один фактор жизни, без прямого воздействия на остальные, прибавки урожая постепенно затухают, а потом и совсем прекращаются от одинаковых дополнительных доз фактора. Причина тому — ограничивающее влияние других факторов жизни, так как вступает в действие закон минимума, или ограничивающих факторов, — урожайность сельскохозяйственных культур зависит от фактора жизни, находящегося в относительном минимуме.

 

 

 

          Закон минимума, или ограничивающих факторов, имеет отношение и к физиологии растений, где его трактовали так; находящийся в относительном минимуме фактор ограничивает воздействие всех остальных факторов жизни. Предполагалось, что факторы жизни действуют на растения изолированно один от другого. Однако этого в природе нет. Многочисленными опытами и практикой установлено, что жизнедеятельность культурных растений действительно зависит от факторов жизни, находящихся в относительном минимуме, но в отдельных случаях недостаток одних факторов жизни можно несколько сгладить хорошим обеспечением другими факторами жизни. Например, если в процессе фотосинтеза ограничивающим фактором будет углекислый газ, то это ограничение можно снять несколькими способами: во-первых, увеличением концентрации углекислого газа в окружающем растения атмосферном воздухе; во-вторых, путем создания оптимальной температуры окружающего воздуха. Последнее приведет к усилению диффузии молекул углекислого газа из окружающей среды в межклеточные пространства листа, то есть к лучшему обеспечению хлоропластов углекислым газом.

          Сложность взаимоотношений факторов жизни между собой, а также между ними и растениями не позволяет упрощенно понимать действие закона минимума, или ограничивающих факторов.

          В производственных условиях необходимо знать факторы жизни, находящиеся в первом, втором и последующих минимумах, и агротехническими, а также другими приемами снимать их ограничивающее влияние.

           Ограничивать урожай могут не только факторы жизни, но и неблагоприятные условия среды: почвенные, фитологические и агротехнические, например кислотность почвы, ее засоренность. Следует применять меры к ограничению их отрицательного влияния на культурные растения.

 

3.Закон лимитирующего фактора.

       

            Закон лимитирующего фактора. Установлено, что уровень урожайности зависит от количества фактора, находящегося в минимуме, так называемого лимитирующего, который снижает положительное действие всех других факторов. Чтобы создать нормальные условия для развития растений, необходимо выявить лимитирующий фактор.

          Например, недостаток азота в почве ослабляет рост и развитие растений, что отрицательно сказывается на их урожайности. Для устранения недостатка азота необходимо внести азотные удобрения, так как воздействие на другие факторы в данном случае не даст нужного эффекта.

           Для различных природных зон  характерны свои лимитирующие  факторы: в таежно-лесной зоне  — это низкое содержание питательных  элементов и повышенная кислотность  дерново-подзолистых почв; в степной  зоне — недостаток влаги в  южных черноземах и каштановых  почвах. Следовательно, для повышения  урожайности сельскохозяйственных  культур в таежно-лесной зоне  необходимо вносить органические  и минеральные удобрения, а также  известковать кислые почвы, а  в степной зоне — применять  приемы по накоплению и сохранению  влаги в почве.

           4.Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений.

           Незаменимость означает, что ни один из факторов жизни растений ни в коем разе не может быть заменен другим. Независимо от количественной потребности в том или ином факторе жизни физиологически они одинаково нужны растению. Например, во время цветения для завязывания плодов необходим бор, пусть в ничтожно малом количестве. Но если растение его не получает, то нарушается нормальное плодообразование.

          Равнозначность заключается в том, что в каких бы факторах ни нуждался растительный организм, отсутствие абсолютно любого из них ведет к снижению урожайности, а также гибели растения. Вот например, сколько бы Вы ни увеличивали содержание влаги в почве, она не может возместить недостаток света или тепла — так же, как нельзя азот заменить калием или фосфором.