Глава II. Факторы жизни растений и законы земледелия

Зелёные растения - непременное условие существования человека и животных на земле. Они активно участвуют в круговороте веществ природы, поглощая из воздуха углекислый газ и выделяя кислород, которым дышат все живые существа. За счёт энергии солнечного луча растения создают нужные человеку и животным белки, жиры, углеводы, витамины и многие другие полезные растительные продукты.

Растения тесно связаны с окружающей средой. Для нормального роста и развития растений необходимый свет, тепло, вода, воздух, питательные вещества.

Свет. С помощью энергии солнечного луча растение превращает углекислый газ воздуха в продукцию растениеводства. В клетках зелёного растения непрерывно совершает синтез простых элементов в сложные органические химические соединения.

Некоторые сельскохозяйственные культуры (пшеница, рожь) быстрее растут в условиях более продолжительного дневного освещения, другие (просо, хлопчатник) - при коротком дне и длинной ночи. Одни растения предпочитают интенсивное освещение, другие теневыносливы. Всем культурам в посевах должна быть обеспечена определённая световая площадь.

Фотосинтетическая активная радиация (ФАР), поступающая на землю в средних широтах, измеряется 1-3 млрд. ккал на 1 га. Из этого количества энергии при обычных урожаях порядка 15 ц зерновых с 1 га в течение 80-90 дней вегетации используется не больше 1% ФАР. Однако при более длительном периоде вегетации, когда получают урожаи порядка 50 ц зерна с 1 га, а также при использовании пожнивных культур и на многолетних травах можно довести использование ФАР до 3-4% и выше.

Таким образом, возможности использования солнечной энергии ещё очень далеки до предела (12-15%).

Тепло необходимо растениям для прорастания семян, синтеза соединений, передвижения пластических веществ по растению и формирования урожая.

Полевые культуры предъявляют неодинаковые требования к теплу. Так, яровой пшенице, ячменю, овсу за период вегетации необходима сумма средних суточных температур от 1500 до 2000 град. С; кукурузе, рису - от 3000 до 4500 град.; хлопчатнику - 5000 град. и больше. Для роста и развития растений губительны как низкие, так и высокие температуры.

Вода. В большинстве зелёных и свежеубранных растений содержится 75-90% воды. Растительная клетка должна быть постоянно насыщена водой. С током воды поступают в растение и передвигаются в нём питательные вещества. Вода участвует в фотосинтезе и других процессах, происходящих в растениях, благодаря ей поддерживается устойчивая температура в растении, предупреждается перегрев его солнцем. Благодаря испарению происходит непрерывный ток воды через растение. Количество воды ( в г ), расходуемой растением на образование 1 г сухого вещества, называется транспирационным коэффициентом. Величина транспирационного коэффициента зависит от вида растений и условий из возделывания. У большинства сельскохозяйственных культур он колеблется от 300 до 500 (зерновые), у некоторых возрастает до 800 и 1000 (овощные, травы).

Источников воды в неполивных условиях являются прежде всего осадки, а также грунтовые воды.

Воздух необходим растениям как источник углекислого газа для фотосинтеза и кислорода для дыхания. В целях лучшей обеспеченности углекислым газом надпочвенного слоя воздуха вносят навоз или искусственно обогащают этот слой СО (2), что возможно в теплицах, оранжереях.

Воздух служит для растений и источником азота. Все растения используют азот, попадающий в почву с осадками. Бобовые растения благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями могут использовать азот воздуха. Значительная группа свободноживущих микроорганизмов (азотфиксаторов) - бактерий, грибов и водорослей непосредственно усваивает азот воздуха, оставляя его в дальнейшем высшим растениям.

Установлены определённые закономерности во взаимоотношениях растений с окружающей их средой, получившие название законов земледелия.

Закон минимума - наиболее важный закон, впервые сформулирован немецким учёным Ю. Либихом (1803 - 1873) по отношению к питательным веществам почвы, но он появляется и по отношению ко всем факторам жизни растений. По этому закону продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растений, содержащейся в почве в самом минимальном количестве. Закон минимума может подтверждаться многочисленными примерами: при отсутствии снега (воды, воздуха, тепла) растения не могут нормально развиваться или же урожай их будет обусловлен тем фактором, который находится в минимуме (например, вода, питательные вещества), хотя бы все остальные факторы были в достаточном количестве.

Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений также имеет весьма существенное значение. Все факторы жизни растений равнозначны, и ни один из них не может быть заменен другим. Свет нельзя заменить теплом, питательные вещества - воздухом, азот - фосфором и т.д.

Знание законов земледелия, умение из использовать в практике дают возможность неограниченного повышения урожаев, но требуют разработки такой агротехники, при которой растения наилучшим образом были бы обеспечены факторами жизни. Создание оптимальных условий для развития сельскохозяйственных культур - задача теории и практики земледелия.

Научные основы земледелия начали формироваться в XVIII в. Выдающаяся роль в истории отечественной агрономии принадлежит М.В. Ломоносову (1711-1765). Он впервые с материалистических позиций объяснил происхождение почв и предвосхитил будущие открытия о воздушном питании растений.

М.В. Ломоносов был одним из инициаторов создания в России Вольного экономического общества, которое объединяло прогрессивных землевладельцев на протяжении более 125 лет издавало свои труды.

В развитии научных взглядов в земледелии много сделали первые русские агрономы А.Т. Болотов (1738-1833), И.М. Комов (1750-1792), а затем М.Г. Павлов (1793-1840) и И.А. Советов (1826-1901).

Выдающаяся роль в развитии агрономии принадлежит Д.И. Менделееву (1834-1907), П.А. Костычёву (1845-1895), А.Н. Энгельгардту (1828-1893), чьи «Письма из деревни» высоко оценивал В.И. Ленин.

Основоположником русского почвоведения был В.В. Докучаев (1846-1903).

Биологическое направление в почвоведении развил В.Р. Вильямс (1863-1939).

Крупнейшая заслуга в создании советской агрохимической науки принадлежит Д.Н. Прянишникову (1865-1948).