Основные факторы определяющие рост и развитие растений урожай и его качество

Обновлено: 05.10.2024

Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В РАСТЕНИЕВОДСТВО

§1. Растениеводство как наука, объект изучения, связь с другими науками

Растениеводство – отрасль сельского хозяйства, занимающаяся возделыванием сельскохозяйственных культур для получения продукции, удовлетворяющей потребности человека в пище, кормах для животных, сырье для перерабатывающей промышленности. Растениеводство включает полеводство, овощеводство, садоводство, виноградарство, производство кормов, лесоводство. Как научная и учебная дисциплина растениеводство изучает только группу культур, входящую в подотрасль полеводство: зерновые семейства Мятликовые, бобовые, клубнеплоды, кормовые корнеплоды, прядильные, масличные, эфирномасличные, многолетние и однолетние травы и некоторые другие культуры, выращиваемые на пашне.

Число возделываемых на Земном шаре видов растений превышает 20 тыс. Наибольшее значение имеют 640 видов, из которых около 90 относится к полевой культуре. Они и входят в сферу изучения растениеводства как науки.

Объектами растениеводства как науки и сельскохозяйственной отрасли являются растения и предъявляемые ими требования к основным факторам среды, а также методы, приемы удовлетворения этих требований для получения высокого урожая хорошего качества. Цель возделывания – получение качественного урожая.

На рост и развитие растений в той или иной степени влияют практически все экологические факторы – физический и химический состав почвы, ее влагообеспеченность и аэрация, скорость ветра, динамика температурного режима и инсоляции, влажность воздуха и др. Поэтому для оптимизации условий выращивания конкретной культуры и сорта в конкретных экологических условиях растениевод должен учитывать состояние всех этих факторов. Влияние факторов внешней среды на уровень и качество урожая проявляется в основном через почву и технологию возделывания.

Для достижения качественного урожая растениеводство интегрирует знания фундаментальных и прикладных наук. Для того чтобы знать биологию растения, необходимо изучить систематику, экологию, физиологию, биохимию и генетику растений, селекцию и семеноводство. Для удовлетворения требований биоэкологии культуры, оптимизации условий ее выращивания необходимо иметь полные сведения о почве, изучить геологию, минералогию, почвоведение, микробиологию, агрохимию, гидрологию, мелиорацию. Кроме того, необходимо владеть знаниями по метеорологии, геодезии, землеустройству, земледелию. Для защиты культурных растений от вредных организмов необходимо знать энтомологию, фитопатологию, химические методы защиты от сорняков, вредителей и болезней. Условия выращивания растений регулируют с помощью технологических приемов. При этом необходимо учитывать экономические стороны производства продукции растениеводства – экономику, организацию, управление. Наконец, урожай должен быть переработан и доведен до потребителя. Все эти науки трудно освоить без знания математики, физики, неорганической, органической, аналитической, физической и коллоидной химии.

Следовательно, чтобы владеть наукой управления ростом и развитием растений, величиной и качеством урожая, необходимо интегрировать знания многих фундаментальных и прикладных наук.

§2. Классификация и происхождение культурных растений

В эволюции растений решающее влияние на формирование генотипа оказывают экологические условия района их происхождения. Все культурные растения по типу фотопериодизма разделяют на две группы: культуры короткодневного фотопериодизма, которые сформировались как виды в тропическом и субтропическом поясе, где летом продолжительность дня близка к продолжительности ночи (короткий день), и культуры длиннодневного фотопериодизма, сформировавшиеся в зоне средних широт (умеренного пояса), зоне длинного летнего дня.

В тропической и субтропической зонах напряженность инсоляции и температурного режима выше, чем в северных широтах, температура здесь никогда не лимитирует рост и развитие растений. При высокой напряженности температуры верхний слой почвы быстро пересыхает, но растения адаптировались к этому: в первый период вегетации они большую часть ассимилянтов направляют в корневую систему, чтобы корни могли достичь влажного слоя почвы. Это имеет важное агротехническое значение. Длиннодневные сорняки, интенсивно растущие с первых фаз развития, заглушают короткодневные культуры, и получить хороший урожай без прополки и гербицидов невозможно.

В северных широтах, где сформировались виды длиннодневного фотопериодизма, напряженность температурного режима ниже, продолжительность вегетации нередко ограничивается продолжительностью безморозного периода. Этот же фактор лимитирует сумму активных температур, и тем больше, чем выше северная параллель. Вегетационный период короткодневных культур здесь также ограничивается последним сроком возврата весенних холодов и сроком наступления осенних заморозков. В северных широтах в связи с меньшей напряженностью температурного режима верхний горизонт почвы медленнее пересыхает, и длиннодневные виды, в том числе и сорняки, с первых фаз развития быстро наращивают надземную вегетативную массу. Длинно-дневные культуры оказываются по отношению к сорнякам более конкурентоспособными, чем короткодневные.

Почвы зоны формирования короткодневных культур, как правило, средние и тяжелые по гранулометрическому составу, имеют нейтральную или щелочную реакцию среды, богаты одновалентными и двухвалентными катионами, поэтому культуры короткого дня требуют нейтральныхили слабокислых почв с высокой емкостью почвенного поглощающего комплекса (ППК). В северных широтах почвы чаще легкого гранулометрического состава, слабокислые и кислые, с низким содержанием основных элементов минерального питания. Поэтому культуры длинного дня лучше выдерживают кислые почвы, небогатые питательными веществами (хотя потенциальную продуктивность они реализуют на слабокислых и нейтральных, богатых элементами питания почвах). Установлено, что с продвижением короткодневных культур на север увеличиваются продолжительность их вегетационного периода и накопление вегетативной массы, а с продвижением на север длиннодневных культур, наоборот, сокращается период вегетации и снижается фитомасса.

Для прохождения каждого межфазного периода онтогенеза растению необходима определенная сумма активных температур. Активной температурой принято считать нижний порог температуры, при которой все физиологические процессы в растении проходят нормально. Условно за такой порог принята температура +10 °С. Для прохождения онтогенеза каждому виду и сорту требуется своя сумма активных температур, обусловленная генотипом. Зная сумму активных температур сорта, можно безошибочно определить ареал устойчивого вызревания его семян, зная сумму температур за каждый межфазный период, можно с большой степенью надежности прогнозировать наступление каждой фазы развития. Например, для сои южных сортов от всходов до бутонизации необходима сумма активных температур 1500 °С. Пока растения не наберут эту сумму температур, они не перейдут в генеративный период, и продукты фотосинтеза будут направляться на рост вегетативной массы. С фазы бутонизации до образования плодов (бобов) необходима сумма активных температур еще 400 °С, а всего для прохождения онтогенеза этим сортам требуется 3500 °С. Там, где сумма активных температур меньше этого значения, соя будет формировать вегетативную массу.

Для длиннодневных культур имеет значение не только сумма активных температур, но и продолжительность светового дня. С увеличением длины дня сокращаются межфазные периоды, следовательно, и время на накопление массы вегетативных органов; сокращается период вегетации, но при этом снижается масса растений.

Таким образом, вид растения, его генотип являются отражением экологических условий зоны его формирования. Чем в более экстремальных условиях сформировался вид, тем меньшие требования он предъявляет к условиям выращивания. Чем дальше возделывают вид от ареала его происхождения, тем большее число основных факторов среды приходится человеку корректировать агротехническими приемами, тем больше затрачивать средств на единицу продукции этого вида. Альтернативой этому положению может быть создание сорта, биология которого изменена по сравнению с исходной формой и соответствует параметрам основных факторов среды зоны, для которой создан сорт.

Следовательно, для того чтобы узнать, какие требования культуры к условиям выращивания, необходимо знать экологические условия зоны формирования вида.

Н.И.Вавилов в 1935 г. определил восемь основных центров происхождения и введения в культуру видов: 1 – Китайский (Восточноазиатский); 2 – Индийский (Юго-Западноазиатский), в том числе Индо-Малайский; 3 – Среднеазиатский; 4 – Переднеазиатский; 5 – Средиземноморский; 6 – Абиссинский (Эфиопский); 7 –Центральноамериканский; 8 – Южноамериканский, включающий Чилианский и Бразильско-Парагвайский. По мере накопления фактического материала о культивируемых растениях и их предках границы центров уточнялись. Н.И.Вавилов счел более правильным называть их очагами происхождения культурных растений, выделяя при этом центры генетического разнообразия и центры формообразования. П.М.Жуковский приводит следующую классификацию центров генетического разнообразия культурных растений:

1. Китайско-Японский (Восточноазиатский, по Н.И.Вавилову), включающий умеренные и субтропические районы Китая, Кореи, Японии, – родина сои, пшеницы мягкой, проса, чумизы, пайзы, гречихи и др.

2. Индонезийско-Южнокитайский (Южноазиатский тропический, по Н.И.Вавилову) – родина овса, овсюга, сахарного тростника и многих тропических плодовых и овощных культур.

3. Австралийский – родина диких видов риса, австралийских видов хлопчатника, клевера подземного, табака, эвкалипта, многих древесных тропических растений.

4. Индостанский (Н.И.Вавилов включил его в Южноазиатский тропический) – родина риса, пшеницы круглозернянки, сахарного тростника, азиатских видов хлопчатника, овощных и плодовых растений.

5. Среднеазиатский (по Н.И.Вавилову, Юго-Западноазиатский), куда входят территории Таджикистана и Узбекистана, а также Западного Тянь-Шаня и Афганистана. Он тесно связан с Переднеазиатским очагом. Здесь возникли культуры гороха, кормовых бобов, чечевицы, нута, маша, конопли, ржи афганской, сафлора, дыни, некоторых видов хлопчатника, других многолетних растений.

6. Переднеазиатский (Горная Туркмения, Иран, Закавказье, Малая Азия и государства Аравийского полуострова) – родина ряда видов пшеницы, ячменя, ржи, овса, гороха, люцерны, стелющегося льна и многих овощных и плодовых культур.

7. Средиземноморский (по Н.И.Вавилову) включает Египет, Сирию, Палестину, Грецию, Италию и другие страны, прилежащие к Средиземноморью – родина овса, некоторых видов пшеницы, ячменя, большинства видов бобовых растений, клевера ползучего, клевера лугового, льна, капусты, свеклы, моркови, брюквы, редьки, лука, чеснока, мака, белой горчицы и др.

8. Африканский (вместе с Абиссинским, по Н.И.Вавилову) – родина сорго, проса африканского, клещевины, африканского риса, ряда видов пшеницы, некоторых видов бобовых, масличной пальмы, кунжута, кофе, ореха кола, некоторых видов хлопчатника и др.

9. Европейско-Сибирский – родина льна-долгунца, клевера гибридного и ползучего, люцерны изменчивой и посевной, хмеля, дикой конопли, кендыря, других плодовых и овощных растений.

10. Среднеамериканский, куда входят Мексика, Гватемала, Гондурас и Пана-

ма, – первичный очаг культуры кукурузы, длинноволокнистого хлопчатника, фасоли, тыквы, кабачков, батата, некоторых видов картофеля, махорки, перца и др.

11. Южноамериканский (по Н.И.Вавилову, Андийский) – родина культурного картофеля, томата, табака, многолетних видов ячменя, лопающейся кукурузы и др.

12. Североамериканский – родина некоторых видов ячменя, люпинов, травянистых многолетних видов подсолнечника, многих овощных и плодовых растений.

В мировом земледелии господствующее положение занимают полевые культуры, в группу которых входит около 90 видов растений. Каждый из видов различается морфологическими, ботаническими, хозяйственными признаками. Для удобства изучения полевые культуры принято делить на группы с учетом наиболее характерных признаков (искусственные системы классификаций): по особенностям возделывания (И.А.Стебут), по использованию (Д.Н.Прянишников), характеру использования главного продукта (В.Н.Степанов, П.П.Вавилов), ботаническим и биологическим особенностям вида (табл. 14).

Для того чтобы исключить различное понимание специальных терминов науки растениеводства, далее приведены пояснения некоторых из них.

Рост растений — увеличение размеров и массы растений.

Развитие растений — качественные изменения структуры и функций отдельных органов растения в онтогенезе, переход его из одного этапа органогенеза в другой, из одной фазы развития в другую.

Рост и развитие растений не всегда проходят синхронно. Например, культуры короткого дня при возделывании в северных широтах с низкой напряженностью температурного режима длительное время не могут набрать сумму активных температур для того, чтобы перейти в следующую фазу развития; в этом случае рост идет быстро, а развитие отстает.

Сорта сои северного экотипа, которым для прохождения онтогенеза необходима сумма активных температур всего 1800 *С, а за вегетативный период — лишь 600 °С, на юге России быстро набирают необходимую сумму, переходят в генеративный период, завершающийся созреванием семян. На ростовые процессы у них не хватает времени, растения остаются низкорослыми (20…30 см), с небольшим числом бобов и семян, хотя на территориях, расположенных на 55° с. ш., они достигают высоты 60…80 см и число бобов на растении превышает 30.

Онтогенез у однолетних культур — развитие растения от семени до семени, у многолетних — от прорастания семени до отмирания растения.

Вегетационный период у однолетних культур — период от посева семян до созревания, у многолетних — от весеннего пробуждения почек до осеннего прекращения роста вегетативных органов и перехода в состояние покоя.

Вегетативный период у однолетних культур — период от всходов до начала бутонизации, у многолетних — от начала весеннего отрастания до бутонизации.

Генеративный период — период от начала бутонизации до полной спелости семян.

При одинаковой продолжительности вегетационного периода у двух сортов одного вида семенная продуктивность выше у того сорта, у которого короче вегетативный и длиннее генеративный период. Вегетативная масса бывает больше у сорта с длинным вегетативным периодом.

Органогенез — последовательное образование и развитие отдельных органов растения в онтогенезе.

Фазы развития растений — условно выбранные периоды онтогенеза, в которые происходят наиболее важные физиологические и морфологические изменения в растении.

Условность фаз можно проиллюстрировать такими примерами: всходы зерновых мятликовых — это появление проростка над поверхностью почвы, однако фазу всходов принято отмечать, когда лопается колеоптиль, а высота листа достигает 3…5 см; фазу кущения отмечают при появлении над поверхностью почвы боковых побегов, хотя подземное ветвление начинается с ростовых процессов почек узла кущения; фазу выхода в трубку отмечают тогда, когда колос со сближенными междоузлиями находится во влагалище листа на высоте 5 см от почвы — так удобнее его прощупывать (фактически же выход в трубку совпадает с началом роста стебля, т. е. происходит на неделю раньше).

Фитоценоз (фито — растение, ценоз — сообщество) — растительное сообщество. Естественный фитоценоз — устойчивое многовидовое растительное сообщество. Агроценоз — одновидовое или многовидовое сообщество растений, искусственно создаваемое человеком (чаще всего это культуры, выращиваемые на пашне).

Урожай — продукция, полученная в результате выращивания сельскохозяйственных культур.

Урожайность — урожай сельскохозяйственной культуры с единицы площади посева. В одних и тех же условиях урожайность одного сорта бывает выше или ниже, чем другого.

Потенциальная урожайность — это наибольшая урожайность сорта, обусловленная генотипом, которая реализуется при удовлетворении всех требований биологии сорта.

Структура урожая — показатели компонентов, от которых зависит величина урожая. Например, при анализе структуры урожая зерновых культур учитывают густоту растений, продуктивную кустистость, число стеблей с колосом на 1 м2, число колосков и зерен в колосе, массу зерна с одного колоса, долю зерна в надземной биомассе (индекс урожая), биологический урожай зерна.

Биологический урожай — количество продукции, выращенной на единице площади. Хозяйственный урожай всегда меньше биологического урожая на величину потерь при уборке.

Норма удобрений — количество действующего вещества, используемое за год на 1 га.

Доза удобрений — часть нормы, применяемая за один прием. Например, норма азота под озимую пшеницу 150 кг/га, ее вносят в три приема: до посева в дозе 30 кг/га (для более дружных всходов и лучшего развития растений до наступления осенних холодов), весной после прекращения горизонтального и вертикального стока воды в дозе 90 кг/га (для активного нарастания вегетативной массы) и в фазе налива зерна в виде некорневой подкормки в дозе 30 кг/га (для повышения белковистости зерна).

Факторы внешней среды

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 физиологическому действию все они имеют равное значение для жизни растения. Например, недостаточная освещенность не может быть заменена повышенной температурой, избыток калия не компенсирует недостаток фосфора. Это закон физиологической равнозначности и незаменимости факторов.

Как следствие этого закона, рост, развитие растений, урожай и его качество ограничиваются фактором, находящимся в минимуме. Иногда это следствие интерпретируют как самостоятельный закон — закон минимума.

Из закона равнозначности и незаменимости факторов вытекает еще одно очень важное следствие — все физиологические процессы в растении будут идти активно, генотип может реализовать свою потенциальную продуктивность, если параметры каждого фактора среды будут оптимальными. Избыток каждого фактора так же вреден, как и его недостаток. Например, при избытке воды снижается аэрация почвы, и кислород становится ограничивающим фактором. Это следствие закона равнозначности и незаменимости факторов иногда формулируют как самостоятельный закон — закон оптимума.

Параметры некоторых из этих факторов человек пока не может регулировать, хотя они имеют очень важное, иногда решающее значение (табл. 3). Например, продолжительность безморозного периода ограничивает пределы вегетационного периода (как правило, чем дольше вегетационный период, тем выше продуктивность сорта).

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

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

При весенне-летнем возврате заморозков отодвигаются сроки посева культур короткодневного фотопериодизма, сокращается период их вегетации, а следовательно, снижается потенциальная урожайность. От напряженности инсоляции зависит скорость прохождения фаз развития: чем она выше, тем быстрее фазы развития сменяют одна другую. Это особенно существенно для теплолюбивых культур.

Исключительно важное значение суммы активных температур как нерегулируемого фактора показано ранее. От суммы осадков и распределения их по периодам вегетации чаще всего зависят величина и качество урожая. Имеет значение и интенсивность осадков. Ливни вызывают большой поверхностный сток, сопровождаемый водной эрозией и слабым смачиванием почвы. Параметры всех этих факторов определяются географической зоной.

По показателям агроклиматических ресурсов сельское хозяйство в России менее обеспечено, чем в странах Западной Европы и Северной Америки (табл. 4). Это значит, что продуктивность 1 га пашни, которая зависит от времени аккумуляции солнечной энергии и влагообеспеченности, потенциально в России в 1,5…2,0 раза ниже, чем в странах Западной Европы и Северной Америки. Для получения одного и того же урожая культуры в нашей стране необходимы большие капиталовложения.

Агроклиматические условия растениеводства России и других регионов мира

4. Агроклиматические условия растениеводства России и других регионов мира

Важные нерегулируемые факторы — зимние температуры воздуха, продолжительность периода, когда земля покрыта снегом, толщина снежного покрова. Из-за низких зимних температур в Восточной Сибири невозможно возделывать озимые культуры, а в малоснежные холодные зимы на юге Сибири происходит вымерзание озимых.

Холмистый рельеф затрудняет выбор возделываемой культуры и сорта. На южном склоне больше солнечной радиации, здесь предпочтительнее размещать теплолюбивые культуры, а на северном склоне — холодостойкие. Следовательно, на холмистой местности желательно иметь набор культур и сортов с различными требованиями к напряженности инсоляции.

Вторую группу факторов можно оценить как частично регулируемые. Это те факторы, которые в принципе можно регулировать, но их регулирование осуществляют на малой площади из-за большой энергоемкости или низкой эффективности приема. Например, влажность почвы можно регулировать с помощью орошения и осушения, но этот прием дорогостоящий, энергоемкий. На больших площадях сельскохозяйственных угодий культуры возделывают при естественной влагообеспеченности, урожай зависит от количества осадков и их распределения по периодам вегетации. Частично регулируемый фактор переходит в ранг нерегулируемого.

Влажность воздуха в фитоценозе возможно регулировать с помощью мелкокапельного орошения, 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.

Важнейший показатель качества почвы — гумусированность. На небольших площадях с помощью внесения органических удобрений в высоких нормах можно повысить гумусированность почвы с 1,0…1,5 до 3…4 %. Но на всей площади посева это невозможно, в лучшем случае при внесении органики и использовании 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 при внесении 1 т СаСО3 рНсол среднесуглинистой почвы сдвигается 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 рНсол почвы должен быть не ниже 6. 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. При такой норме можно сдвинуть рНсол почвы на 0,2…0,4 единицы, но из-за применения азотных и хлорсодержащих калийных удобрений рН восстанавливается до исходного состояния. Для оптимизации почвенного раствора необходимы большие энергетические и финансовые затраты (энергосодержание 1 т СаСО3 составляет в среднем около 8,5 ГДж, а 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 возделывания в условиях короткого вегетационного периода с низкой суммой активных температур подбирают культуры и сорта с соответствующими требованиями биологии. Чтобы избежать повреждения теплолюбивых растений от возврата весенне-летних заморозков, эти культуры высевают в более поздние сроки.

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

Факторы роста: свет и тепло Факторы роста: свет и тепло

Основные факторы роста и развития растений,— тепло, свет, воздух, вода, питание. Все факторы одинаково необходимы и выполняют определенные функции в жизни растений.

Жизненный цикл роста и развития делится на определенные этапы — фазы. Условия внешней среды сильно влияют на рост и развитие растений. Установлено, что воздействием пониженной температуры на прорастающие семена и прогреванием сухих семян можно ускорить развитие растений и увеличить урожай.

На основании этого наукой разработаны, а практикой широко используются специальные рекомендации по прогреванию, проращиванию, закаливанию семян некоторых овощных культур, а также клубней картофеля. Продолжительность этих процессов и температура различна и, во многом, зависят от культур.

Тепло

Тепло необходимо растениям во все периоды их роста и развития. Требования к теплу у различных культур неодинаковы и зависят от происхождения, вида, биологии, фазы развития и возраста растения.

Теплолюбивые культуры

Семена теплолюбивых культур прорастают при температуре выше +10°C. Такие растения, не только не переносят заморозков, но и длительного похолодания, особенно в дождливую погоду.

При температуре ниже 10—12°C рост и развитие теплолюбивых растений приостанавливаются, они ослабевают и быстрее поражаются грибными и бактериальными болезнями. При более низкой температуре они погибают. Наиболее благоприятная температура для роста, развития и плодоношения теплолюбивых культур выше +20°С.

Практическое значение в некотором повышении холодостойкости теплолюбивых культур имеют приемы по закалке семян и рассады низкими и переменными температурами, также повышенные дозы калия при подкормках.

Холодостойкие культуры

Семена холодостойких культур прорастают при температуре ниже +10°C. Температура +17 — 20°C наиболее благоприятна для развития и плодоношения растений этой группы.

При понижении температуры рост холодостойких культур продолжается, однако, если всходы подвергаются длительному воздействию низких температур (2—0°С), многие растения преждевременно выбрасывают цветоносный побег, не образуя ни полноценного урожая, ни семян.

Особенно резко это проявляется у растений свеклы и сельдерея. Капуста после высадки ее в грунт может переносить не только продолжительные низкие температуры, но и кратковременные заморозки, которые не отражаются на дальнейшем росте и развитии. Осенью же, перед уборкой, заморозки в 4—5°С не сказываются отрицательно на качестве продукции в том случае, если кочаны перед срезкой оттают на корню.

Зимостойкие культуры хорошо зимуют в грунте под снежным покровом при морозах в -30°С и более, а весной начинают расти вслед за стаиванием снега.

Молодым растениям, приспосабливающимся к условиям внешней среды и к самостоятельному корневому питанию, необходима температура, как днем, так и ночью ниже, чем семенам при прорастании. Это необходимо и для равномерного развития надземных органов и корневой системы, от чего зависит нормальный рост и развитие растений.

С развитием листьев и стеблей, когда начинается воздушное питание растений, температура должна быть выше. В этот период особенно важно правильное соотношение между температурой и освещением.

В солнечную погоду повышение температуры не сказывается отрицательно на развитии растений, при пасмурной же погоде температуру по возможности необходимо снижать. Необходимость в понижении температуры возрастает в ночное время, так как при высокой температуре без света растения вытягиваются, ослабевают, что не только задерживает сроки поступления урожая, но и отрицательно сказывается на его величине.

В период бутонизации, цветения и плодоношения необходима повышенная температура для всех растений как днем, так и ночью, особенно для культур, выращиваемых в теплицах и парниках, у которых нарастание плодов происходит в основном ночью.

Основной источник света — солнце. Только на свету растения создают из воды и углекислого газа воздуха сложные органические соединения. Продолжительность освещения сильно влияет на рост и развитие растений. Требования к условиям освещения у растений не одинаковы. Для южных растений длина светового дня должна быть менее 12 часов (это растения короткого дня); для северных — более 12 часов (это растения длинного дня).

  • Баклажаны
  • Перец
  • Помидоры (большинство сортов)
  • Кукуруза
  • Фасоль
  • Кабачки
  • Патиссоны
  • Тыква
  • Огурцы (сорта огурцов, выращиваемые в открытом грунте).
  • Корнеплоды
  • Капуста
  • Зеленные культуры
  • Лук репчатый
  • Чеснок

Огурец (тепличные сорта, изменившие свою биологическую природу в результате длительного выращивания зимой в теплицах).

Искусственно укорачивая или удлиняя световой день, можно повысить урожай и значительно улучшить его качество. В естественных условиях в открытом грунте этого достигают ранневесенними и позднелетними посевами.

Наибольшее практическое значение свет приобретает при выращивании рассады и овощей в теплицах зимой. В это время растения испытывают наибольший недостаток света, так как, во-первых, это самое темное время года и, во-вторых, значительная часть светового потока поглощается, проходя через остекленную поверхность теплицы, и затеняется решетками.

Искусственное освещение

Для усиления освещенности используют различные электролампы и осветительные установки. Освещенность растений на стеллажах и под парниковыми рамами зависит также от правильного их размещения. Чрезмерная густота посадки растений отрицательно сказывается на их качестве.

В открытом грунте для равномерного освещения растений необходимы своевременные прополки и прореживания. Однако и среди овощных растений есть теневыносливые культуры, что позволяет выращивать их в междурядьях плодовых деревьев или в несколько затененных местах (лук репчатый на перо, лук многоярусный, лук-порей, щавель, ревень, спаржа).

Влажность не только почвы, но и воздуха необходима растению на протяжении всей его жизни. Прежде всего вода вместе с теплом пробуждает семя к жизни.

Образовавшиеся корешки всасывают ее из почвы вместе с растворенными в ней минеральными солями. Вода (по объему) является главной составной частью растений. Она участвует в создании органических веществ и в растворенном виде разносит их по растению.

Благодаря воде растворяется углекислый газ, высвобождается кислород, происходит обмен веществ, обеспечивается нужная температура растения. При достаточном запасе влаги в почве рост, развитие и образование плодов протекают нормально; недостаток влаги резко снижает урожай и качество продукции.

Требования растений к влаге

Овощные растения особенно требовательны к влаге, что объясняется значительным содержанием ее в овощах (от 65 до 97%, в зависимости от культуры), а также большой испаряющей поверхностью листьев.

Содержание влаги в тканях листа должно быть не менее При уменьшении ее даже на 10% листья увядают, работа их нарушается.

Требовательность растений к влаге по периодам роста и развития неодинакова. Особенно она высока при прорастании семян. Вот почему рекомендуется высевать намоченные и пророщенные семена в хорошо пролитые бороздки.

В период формирования корневой системы решающее значение имеет содержание влаги в слое почвы При этом нужно знать, что редкие обильные поливы значительно полезнее частых, но недостаточных.

При частых поливах почва сильно уплотняется, требует рыхления, корни растений начинают располагаться в верхнем слое почвы. Это нежелательно, так как последний быстро просыхает, растрескивается, а корни с массой всасывающих корневых волосков надрываются, много их повреждается и при рыхлении почвы.

Временный перерыв в поливах заставляет корни в поисках воды устремляться в нижнюю часть пахотного слоя, что улучшает обеспеченность растений не только водой, но и пищей. Особенно влаголюбивы огурцы, капуста, зеленные культуры, редис, а также рассада овощных культур.

Недостаток влаги

При недостатке влаги в почве растения зеленных культур и редиса преждевременно стареют, не сформировав урожая. Листья и корнеплоды грубеют, приобретая горьковатый вкус. То же происходит и с плодами огурцов. Капуста приостанавливает рост кочанов, а головки цветной, не достигнув должного размера, желтеют и рассыпаются.

У плодовых овощных культур (помидоры, огурцы, кабачки, патиссоны и др.) повышенная требовательность к влаге проявляется в момент завязывания плодов и плодоношения. В это время особенно опасны большие перерывы между поливами.

Без достаточного количества влаги рост плодов, кочанов и корнеплодов прекращается, а в солнечную погоду поверхностные ткани их быстро пробковеют и теряют эластичность. Возобновление поливов вызывает растрескивание плодов, кочанов и корнеплодов, делая продукцию некачественной.

Корнеплоды и бобовые особенно нуждаются в воде в первый период роста. В последующем, развивая длинные корни (до они используют влагу из нижних слоев почвы и нуждаются в поливе лишь при продолжительней засухе. Такие же требования к влаге предъявляют тыква, дыня, арбуз.

Для лука значение влаги особенно велико при формировании листовой розетки, а у картофеля в период бутонизации, цветения и клубнеобразования.

Рассада при недостатке влаги преждевременно стареет, листья бледнеют, грубеют. При высадке в грунт такая рассада плохо приживается, поступление урожая задерживается, а у цветной капусты не образуются головки.

Не меньшее влияние на развитие растений оказывает и относительная влажность воздуха. Чем суше воздух, тем сильнее испаряют растения воду и тем выше их температура, а все это увеличивает расход питательных веществ в ущерб откладываемым в запас.

При длительном снижении влажности воздуха наступает воздушная засуха, которая может перейти в почвенную засуху. Поливы почвы, особенно методом дождевания, несколько повышают влажность воздуха и поэтому более эффективны для растений. Чрезмерная влажность воздуха также отрицательно сказывается на растениях, усиливая различные грибные заболевания. В теплицах, парниках и под пленкой избыточную влажность понижают вентиляцией.

Что делать, если на участке мало воды?

Такое рыхление не дает образоваться корке, нарушает капилляры, по которым вода поступает из нижних слоев почвы в верхние, и значительно сокращает испарение влаги из почвы. Это обеспечивает также свободный доступ воздуха к корням, а также усиливает жизнедеятельность полезных микроорганизмов.

Имеются и особые приемы выращивания растений без полива, основанные на использовании влаги из нижних слоев почвы для обеспечения ею высеянных и высаженных растений.

Температура воды для полива

Все теплолюбивые культуры, особенно огурцы, нужно поливать водой с температурой не ниже 20°С. Полив холодной водой — одна из причин массового заболевания растений и резкого снижения урожая.

В теплицах и парниках воду для полива подогревают. В условиях открытого грунта вода нагревается на солнце, для чего ее заблаговременно наливают в бочки, чаны, или она нагревается в специально устроенных на участках небольших водоемах.

Полив теплолюбивых культур лучше проводить в теплую погоду в вечерние, а при продолжительной засухе — в ночные часы.

Чрезмерная влажность почвы также нежелательна, так как при этом излишняя влага вытесняет из почвы кислород, что нарушает дыхание корней. Это наблюдается чаще на пониженных местах при большом количестве осадков. Чтобы избежать этого, от мест застоя воды делают отводные канавки, борозды, а после отвода воды почву при первой возможности рыхлят.

Воздух

Из воздуха растения получают углекислый газ необходимый им для жизнедеятельности — он является единственным источником углеродного питания. Содержание углекислого газа в воздухе ничтожно и составляет 0,03%. Обогащение воздуха углекислым газом идет в основном благодаря выделению его из почвы.

Большую роль в образовании и выделении почвой углекислого газа играют органические и минеральные удобрения, вносимые в почву. Чем энергичнее в почве процессы жизнедеятельности микроорганизмов, тем активнее разлагаются органические вещества, а, следовательно, тем больше углекислого газа выделяется в приземный слой воздуха.

Другой источник пополнения воздуха углекислым газом — живые существа, выделяющие его при дыхании Повышенное содержание углекислого газа, в воздухе, благоприятно сказывается на всех процессах, происходящих в растениях, особенно ускоряет плодоношение.

Повышаем содержание углекислого газа в воздухе

В теплицах содержание углекислого газа повышают искусственно до используя для этого сухой лед (твердую углекислоту) и углекислый газ из баллонов.

В открытом грунте несколько увеличить содержание углекислого газа в приземном слое воздуха можно внесением в почву повышенных доз органических удобрений (навоза, торфа, компоста), жидких подкормок из разведенного коровяка, навозной жижи, птичьего помета и минеральных удобрений.

Подкормка растений

  • кислород, углерод, водород растения получают из воздуха и воды;
  • азот, фосфор, калий, серу, магний, кальций, железо — из почвенного раствора.

Эти элементы потребляются растениями в больших количествах и называются макроэлементами.

Бор, марганец, медь, молибден, цинк, кремний, кобальт, натрий, которые также необходимы растениям, но в небольших количествах, называются микроэлементами.

Процесс питания растений

Корни с массой корневых волосков всасывают из почвы воду с растворенными в ней минеральными солями и подают ее в листья через стебель по восходящим токам. Листья через устьица и в меньшей степени стебли и корни поглощают из воздуха углекислый газ.

В зеленых частях растений, содержащих хлорофилл, под действием солнечного света из воды и углекислого газа образуются органические вещества. Этот процесс называют фотосинтезом. Основное количество выработанных в листьях органических веществ затрачивается на построение стеблей, листьев, корней, цветков и плодов.

Потребность в питании

Потребность растений в элементах питания изменяется в зависимости от культуры, возраста, скороспелости и способности выносить питательные вещества с урожаем из почвы. Молодому растению с первых дней жизни необходимо усиленное минеральное питание. Поэтому земляные смеси для выращивания рассады заправляют удобрениями.

Молодые растения потребляют меньше питательных веществ, но, имея недостаточно развитую корневую систему, они более требовательны к их наличию в верхних слоях почвы, причем в легкоусвояемой форме. Этим же обусловлена повышенная требовательность к питанию и взрослых растений некоторых культур, имеющих малоразвитую корневую систему. К таким культурам относится лук, который развивает корни главным образом в поверхностном слое почвы.

Растения с коротким периодом развития (скороспелые) наиболее требовательны к запасу питательных веществ в почве, так как формируют урожай за более короткий срок. Эта требовательность увеличивается, если скороспелые растения густо размещены и имеют недостаточно развитую корневую систему. К таким растениям относятся все зеленные (салат, шпинат, укроп), некоторые пряные, а также редис и летняя редька.

Растения с продолжительным периодом развития потребляют больше питательных веществ, но требовательность их к запасам этих веществ в почве ниже, так как период их использования более растянут. Это относится к поздним сортам капусты, моркови, свеклы. Способность растений выносить питательные вещества из почвы неодинакова и зависит от культуры и урожая.

Калий

Овощные растения больше всего выносят из почвы калия, но это не значит, что вносить его в почву нужно больше, чем азота и фосфора (исключением являются пойменные и торфяные почвы). Это объясняется тем, что калий хотя и вымывается дождями из почвы, но легче поглощается почвой и лучше усваивается растениями.

Калий повышает устойчивость растений к болезням и их холодостойкость, увеличивает содержание сухого вещества, повышает сахаристость, улучшает вкус плодов и картофеля.

Особенно велика у растений потребность в азоте, так как он входит в состав белка и является основой всех жизненных процессов. При недостатке в почве усвояемого азота растения плохо развиваются, становятся светло-зелеными, урожай резко снижается, ухудшается его качество.

Излишнее количество азота в почве также нежелательно, особенно при недостатке фосфора. Это вызывает усиленный рост листьев, стеблей, побегов. Цветение и плодоношение задерживаются, что снижает общий урожай и особенно ранний.

Фосфор

Огромна в жизни растений и роль фосфора. Он входит в состав сложных белков, участвует в построении клеток растений, повышает усвоение и действие других элементов питания. Так, при совместном действии фосфора и калия растения делаются более устойчивыми к полеганию, Фосфор ускоряет образование органов плодоношения, улучшает качество продукции.

Магний

Магний играет большую роль во многих жизненных процессах растений. Он участвует в построении тканей, а также вместе с фосфором во всех обменных процессах, происходящих в растении.

Кроме этих основных, в почве должны быть и другие макроэлементы, а также микроэлементы. При недостатке любого из них нарушается нормальное развитие растения. Недостаток того или иного элемента питания можно обнаружить по некоторым внешним признакам растения.

Признаки недостатка элементов питания

Азот. При недостатке в почве азота листья растения становятся бледно-зелеными. Рост замедляется. Новые листья, если они образуются, очень мелкие и с тонкими пластинками. При остром недостатке азота листья желтеют и опадают.

Фосфор. При недостатке фосфора листья приобретают тусклый темно-зеленый цвет, который в дальнейшем переходит в фиолетовый, а вдоль жилок листа с нижней стороны в пурпурно-красный. При засыхании листья чернеют, а не желтеют.

Калий. Недостаток калия вызывает появление по краям листьев вначале бледно-желтой каймы, а в последующем ярко-желтой. При остром голодании листья приобретают неправильную форму, в середине их появляются бурые пятна, кайма становится буро-коричневой и рассыпается. Характерно, что при недостатке этих основных элементов питания изменение окраски, а при остром голодании и отмирание начинается с нижних листьев.

Кальций. При недостатке кальция рост растений замедляется, они становятся карликовыми. Старые листья остаются зелеными, стебли деревенеют. Для помидоров характерно пожелтение верхних листьев, а нижние остаются зелеными. Растения ослабевают, поникают, верхушечные почки отмирают.

Железо. При недостатке железа (на любой почве) у растений первым поражается верхушечный побег. Листья в верхней части растения становятся бледно-зелеными, а затем желтыми (хлороз), но ткань листа не отмирает. Для помидоров характерно пожелтение и отмирание молодых листьев.

Магний. При недостатке магния хлороз развивается в первую очередь на нижних листьях. Зеленая окраска исчезает, между прожилками появляются желтые пятна, придающие листьям пестроту. Пожелтевшие участки листа приобретают различную окраску. Постепенно они буреют и отмирают. У помидоров, кроме того, листья становятся ломкими и закручиваются книзу.

Важно! Появление внешних признаков говорит о продолжительном голодании растения. Чтобы не допустить нарушения в питании растений, необходимо за ними постоянно наблюдать и своевременно проводить соответствующие подкормки.

Факторы влияющие на рост и развитие растений, урожай и его качество делятся на регулируемые, частично регулируемые и нерегулируемые.

К нерегулируемым факторам относятся продолжительность безморозного периода, заморозки, инсоляция по месяцам, сумма положительных и активных температур, направление и скорость ветра, относительная влажность воздуха, сумма осадков и их распределение по месяцам. Интенсивность осадков, дожди с сильным градом и ветром, величина отрицательных температур воздуха в зимнее время, продолжительность и высота снежного покрова, рельеф и гранулометрический состав почвы – эти факторы действуют каждый самостоятельно, а так же в простых и сложных комплексах.

Параметры некоторых из этих факторов человек пока не может регулировать, хотя они имеют решающее значение. Например, продолжительность безморозного периода ограничивает вегетационный период. Весенние заморозки отодвигают сроки посева, что сокращает период вегетации короткодневных культур и снижает урожай. Напряженность солнечной инсоляции влияет на скорость прохождения фаз роста: чем она выше, тем быстрее они проходят.

Ведущую роль в развитии растений в Восточной Сибири играет температурный фактор. Их потребность в тепле определяется суммой активных температур. Знание потребностей растений в тепле на каждом этапе развития позволяет заблаговременно применять практические меры: оптимальный срок посева, использование подкормки и химических средств защиты, применение своевременной уборки урожая.

Важными нерегулируемыми факторами являются зимние температуры, снежный покров – период покрытия и его глубина. Именно низкие зимние температуры ограничивают возделывание в Восточной Сибири озимых культур, и там высевают яровые; постоянно должны совершенствоваться агротехника, направленная на устойчивое накопление снежного покрова, и подбор высокозимостойких сортов.

Частично регулируемые факторы – это прежде всего влажность почвы и воздуха, эрозия почвы и ее гумусированность, реакция почвенного раствора, емкость поглощения обменных оснований, микробиологические процессы, уровень обеспеченности элементами питания.

Данные факторы можно частично регулировать, но для этого требуются довольно высокие энергозатраты. Например, влажность почвы можно регулировать орошением осушением, влажность воздуха в фитоценозе (растительное сообщество) – мелкокапельным орошением. Водная и ветровая эрозия может быть частично приостановлена, однако полностью ее остановить невозможно.

Потерю гумуса на небольших площадях можно компенсировать внесением высоких доз органических или сидеральных удобрений или применением минеральных туков. Этими же приемами улучшаются и микробиологические процессы.

Изменение кислотности почвенного раствора достигается частично за счет известкования почвы. одна тонна извести сдвигает рН на 0,1 единицы. Таким образом, чтобы снизить кислотность почвенного раствора с 4,5 до 5,5 нужно внести около 10 тонн извести. Применение на этих площадях азотных и хлорсодержащих калийных удобрений восстанавливает рН до исходного состояния.

На уровень урожайности всех полевых культур в Сибири в большей степени влияет обеспеченность растений влагой в течении всего периода вегетации. По фазам роста потребность в воде изменяется.

Период наибольшего потребления воды называется критическим. Для зерновых культур – пшеницы, ячменя, овса, ржи – период наибольшего потребления влаги наблюдается от выхода в трубку до колошения; сорго, просо – колошение – налив зерна; кукурузы – цветение - молочная спелость зерна; зерновых бобовых и гречихи – период цветения; подсолнечника – образование корзинки – цветения; для картофеля – цветения – клубнеобразования. Особенно необходима влага в период в период закладки репродуктивных органов. С помощью агротехнических приемов необходимо добиваться, чтобы оптимальная влажность в корнеобитаемом слое почвы во время вегетации находилась в пределах 60-80% Полной полевой влагоемкости., а в период наибольшего развития ассимиляционного аппарата и интенсивного роста – 70-100% ППВ.

К регулируемым факторамотносятся культура, сорт, засоренность посева, болезни и вредители растений, обеспеченность элементами пищи, аэрация почвы и агрегатный состав. Эти факторы можно регулировать на больших площадях и сводить до минимума негативное влияние нерегулируемых и частично регулируемых факторов на рост, развитие растений, урожай и его качество.

Для регионов с коротким безморозным периодом и низкой суммой активных температур подбирают скороспелые культуры и сорта. Для ухода от весенних заморозков теплолюбивые культуры высевают в более поздние сроки. недостаточное содержание элементов питания в почве восполняют внесением органических и минеральных удобрений. Засоренность посевов снижается агротехническими и химическими методами борьбы. Поражение растений болезнями и повреждение вредителями снижается за счет агротехнических, химических и биологических методов борьбы. Химическая мелиорация: внесение органических удобрений в больших дозах, которые изменяют температурный режим почвы; применение минеральных удобрений на фоне максимальной оздоровленности растений от болезней, вредителей и сорняков; снятие стрессовых состояний у растений при обработке химическими средствами защиты за счет оптимальных баковых смесей и обработки при благоприятных для растений температурах воздуха и увлажнения; применение научно обоснованных зональных севооборотов. Это основные приемы управления ростом и развитием сельскохозяйственных растений.

Величина урожая полевых культур зависит от многих факторов и прежде всего от оптимальных размеров площади листьев в посевах. Листовой ассимиляционный аппарат должен быть хорошо развитым и здоровым от повреждений вредителями и поражений болезнями в течении всей вегетации.

Правильный выбор способа посева и густоты стояния растений позволяет создать такую его структуру, при которой достигается быстрое формирование оптимальных размеров площади листьев и создаются наиболее благоприятные условия для фотосинтеза.

В растениеводстве считаются ранними сроки посева когда почва весной на глубине заделки семян прогревается до 4-5 0 С. В это время высевают культуры раннего срока сева: яровую пшеницу, ячмень, овес, тритикале, горох, чечевицу, нут, бобы, люпин, горчицу, рыжик, мак, кориандр, анис, морковь, брюкву, турнепс, рапс на семена, сурепицу, однолетние и многолетние бобовые и злаковые травы. Оптимальная температура почвы для посева всех этих культур 6-8 0 С.

Средние сроки используют для посева теплолюбивых культур, которые плохо переносят или не переносят ранневесенние и летние заморозки.

При прогревании почвы на 10-12 0 С высевают кукурузу, просо, гречиху, сою, клещевину, кабачки, тыкву, чумизу, могар, суданскую траву, однолетние кормовые культуры и картофель. Поздние сроки весеннего посева проводят при прогревании почвы до 12-15 0 С. Высевают самые теплолюбивые культуры: сорго, фасоль, арахис, кунжут, арбузы, дыню, рис, хлопчатник.

Летом в пожнивных и поукосных посевах высевают кукурузу, просо, гречиху, картофель ранний, турнепс, однолетние и многолетние злаковые травы.

Посев в летнее-осенние сроки проводятся при снижении температур среднесуточных до 14 0 С за 50 дней до перехода температур через 5 0 С. В эти сроки высевают озимые культуры: пшеницу, рожь, рапс.

Поздние посевы под зиму проводят при устойчивом понижении температуры почвы до 3-4 0 С. Применяют их в первичном семеноводстве для оздоровлении растений пшеницы от пыльной головни, а так же для посева подсолнечника, кормовой моркови, свеклы.

Зимние посевы подразделяют на ранний и поздний, Их проводят при глубине снежного покрова до 15 см. Ранний посев зимой проводят, когда поверхность почвы промерзает на 5 см. Предварительно поле обрабатывают лущильником, взламывая первую осеннюю корку, для образования шероховатой поверхности и лучшего накопления снега. Поздний зимний посев можно осуществлять вручную или с использованием специальных сошников прорезая след в 2-3 см.

Каждая культура высевается с установленной для нее нормой высева, которая зависит от географической местности, погодных условий, засоренности полей, способа посева, плодородия почвы, крупности семян, влажности почвы, срока посева и качества семян.

Густота посева зерновых в млн/га в.з.: пшеница, ячмень, рожь, ячмень, овес 4-7; гречиха и просо 2,5-4,0; кукуруза на зерно – 0,03-0,06 и на силос 0,11. Посев мелкосемянных культур осуществляется по массе кг/га семян при 100% посевной гордости. В последние годы норма высева высчитывается с учетом выживаемости растений к уборке, силы роста и назначения посева (семена, фураж, крупа).

Оптимальная глубина заделки семян должна обеспечивать нормальное прорастание семян, своевременное и дружное появление всходов и дальнейший рост и развитие растений. Считается, что глубина заделки должна быть в 10 раз больше диаметра семени по ширине и толщине. Зерновые культуры высевают на глубину от 3 до 7 см.

При размещении семян учитывают потребность растений во влаге, пище, освещенности, лучшем газообмене, меньшей засоренности сорняками и уходе за посевами.

В растениеводстве различают наиболее густой, среднегустой и редкий посевы. Зерновые относятся к культурам густого посева – 25-15 см 2 , просо и гречиха – среднегустой 40-25 см 2 , редкий посев – кукуруза – 200-300 см 2 и самый редкий 2000 см 2 .

Способы посева: узкорядный 7,5-11 см, рядовой – 15-20 см, черезрядный 15х30, ленточно-рядовой 30х15х15х30 см, перекрестный 15/15, ленточно-разбросной 7,5-7,5-7,5 см, широкорядный 30, 45, 60, 70, 90 см. Широкорядный подразделяют в растениеводстве на пунктирно-широкорядный, гнездовой и квадратно-гнездовой.

Читайте также: