Основные законы и системы земледелия

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Основные законы и системы земледелия



1.Факторы жизни растений

Факторы жизни растений подразделяются на космические и земные. К космическим относятся свет и тепло, к земным -- вода, воздух и питательные вещества. Космические факторы имеют существенные особенности, так как практически не регулируются в земледелии.

Свет обеспечивает растениям необходимую энергию, которую они используют в процессе фотосинтеза для создания органического вещества. Значение света в жизни растений впервые изучил выдающийся русский ученый К.А. Тимирязев. Он доказал, что растения используют не все лучи солнечного света, а лишь с определенной длиной волны.

Свет не только жизненно важный, но и лимитирующий фактор, как при минимальном уровне, так и при максимальном. Под термином свет подразумевается весь диапазон солнечного излучения, представляющий поток энергии с длинами волн от 0,05 до 4000 нм (1 нанометр = 10-6мм).

а) Спектр света и значение разного типа излучений

Спектр света делится на несколько областей:

<150 нм - ионизирующая радиация - < 0,1%;

150-400 нм - ультрафиолетовая радиация (УФ) - 1-10%;

400-800 нм - видимый свет - 45%;

800-4000 нм - инфракрасная радиация (ИК) - 45%.

Количество ее колоссально: ежеминутно Земля получает 2 кал/см2 (1,39Ч103дж/м2Чсек). Эта величина называется солнечной постоянной. Но не вся лучистая энергия достигает земной поверхности.

Растительный покров воспринимает солнечную радиацию, прошедшую сквозь атмосферу и значительно измененную по количеству и составу. 42% всей падающей радиации (33%+9%) отражается атмосферой в мировое пространство,15%поглощается толщей атмосферы и идет на нагревание и только 43% достигает земной поверхности.

В спектре солнечных лучей выделяют область фотосинтетически активной радиации (ФАР), используемой растениями в процессе фотосинтеза. Это лучи с длиной волны 380--710 нм.

Продуктивность растений определяется притоком ФАР и коэффициентом использования ее на фотосинтез. Культурные растения используют лишь незначительную часть ФАР -- 0,5-2 %.

Посевы сельскохозяйственных культур по использованию ФАР можно разделить на следующие группы, %:

обычные -- 0,5-1,5;

хорошие -- 1,5-3; рекордные -- 3,5-5 и теоретически возможные -- 6-8.

Причины снижения коэффициента использования ФАР: слабое развитие растений из-за плохой обеспеченности элементами питания, их недостаток или избыток, загущенные или изреженные посевы, засоренность полей сорняками, поражение болезнями и вредителями, нарушение технологии возделывания и др.

Культурные растения предъявляют различные требования к продолжительности и интенсивности освещения.

Одни требуют более длительного освещения и относятся к культурам длинного дня (пшеница, рожь, овес, ячмень).

Другие же культуры ускоряют плодоношение при менее продолжительном освещении и их относят к растениям короткого дня (просо, кукуруза, гречиха).

По отношению к интенсивности освещения различают культуры светолюбивые, менее светолюбивые, теневыносливые.

Для светолюбивых важным условием является интенсивное, но менее продолжительное освещение, чем для менее светолюбивых.

К теневыносливым относятся культуры, которые могут некоторое время без последствий находиться в затенении, особенно на начальных стадиях развития. Их высевают под покров других, более светолюбивых. К ним относятся в основном многолетние растения, например, многолетние травы.

Для регулирования освещенности посевов применяют соответствующую агротехнику. При этом большое значение имеет правильное направление рядков к сторонам света, т. е. с севера на юг.

Освещенность регулируется также густотой и способами посева и размещения растений на поле (узкорядное, широкорядное). Важное условие -- норма высева, поскольку от нее зависит густота стояния растений на единице площади.

Тепло. Главным источником тепла для растений является солнечная радиация. Важное условие для проявления жизнедеятельности растений -- температура окружающей среды. Сельскохозяйственные растения предъявляют различные требования к теплу.

По этому показателю они подразделяются на теплолюбивые, семена которых прорастают при температуре почвы 8-12 С, нуждаются в сумме активных (более 10 °С) среднесуточных температур воздуха 3000-4000 °С

и холодостойкие, семена которых прорастают при температуре почвы 2-5 °С и за весь вегетационный период им нужна сумма активных среднесуточных температур воздуха 1200-1800 °С.

Такие теплолюбивые культуры, как огурец, томаты, бахчевые повреждаются, а иногда и полностью отмирают при положительных температурах +3-+7 °С.

Несколько устойчивее к влиянию низких положительных температур гречиха, кукуруза, картофель.

Овес, ячмень, рожь, пшеница, свекла, капуста относятся к холодоустойчивым культурам и при положительных температурах 3-5 °С у них не обнаруживается признаков повреждения и практически не снижается продуктивность.

Среди холодостойких культур выделяются морозоустойчивые, способные переносить относительно низкие температуры (от -18 до -24 "С и ниже). К этой группе культур относятся озимые зерновые, многолетние травы.

Для подавляющего большинства сельскохозяйственных культур Беларуси оптимальна температура -- 20-23 °С, а каждый период жизни разных групп растений характеризуется своим интервалом оптимальных температур, при которых наиболее интенсивно протекают биохимические процессы.

Таблица 1 Потребность растений в тепле, °С

Культура	Прорастание семян	Появление всходов	Заморозки, повреждающие всходы	Оптимальная температура, °С	Сумма активных температур за вегетационный период, °С
Озимая рожь	1-2	3-4	-	15-20	1300-1400
Ячмень	1-2	4-5	7-8	15-22	1150-1400
Овес	2-3	4-5	8-9	15-20	1250-1500
Яровая пшеница	1-2	4-5	9-10	15-22	1300-1700
Горох	1-2	4-5	7-8	15-22	1100-1550
Картофель	8-10	8-10	1-2	16-20	1200-1800
Лен	3-4	5-6	4-6	16-18	1000-1300
Кукуруза	8-10	10-14	1-2	20-24	1200-1400
Сахарная свекла	3-4	6-7	4-6	18-22	1800-2500

Так как тепло относится к космическим факторам жизни растений, то почти не регулируется в естественных условиях.

Вода. Значение воды в жизни растений определяется целым рядом ее свойств. Среди них необходимо отметить способность ее быть растворителем и средой, в которой совершается передвижение веществ и их обмен.

В растительном организме воды содержится от 70 до 95 %. С поступлением и передвижением ее в растениях связаны все жизненные процессы. При наличии воды и других факторов семена набухают и прорастают, растут ткани, поступают в растения и передвигаются в них питательные элементы, осуществляется фотосинтез и синтезируется органическое вещество.

Вода -- незаменимый терморегулятор для растений. Проходя через него, она регулирует температуру растительного организма и повышает его устойчивость к высоким и низким температурам. Вода поддерживает тургор клеток, распределяет по отдельным органам продукты ассимиляции.

Растения нуждаются в воде с момента посева семян и до окончания формирования урожая. При этом в разные периоды жизни растения требуют неодинакового количества воды: меньше -- в начальный период, больше -- в период формирования мощной вегетативной массы и генеративных органов, к концу жизни потребность в воде уменьшается.

Период острой потребности растения в воде называется критическим,

у зерновых он совпадает с фазой выхода в трубку -- колошением,

у зернобобовых -- цветения,

у картофеля -- цветения и клубнеобразованием.

Недостаток влаги в это время резко снижает продуктивность растений.

Воздуx необходим как источник кислорода для дыхания растений и почвенных микроорганизмов, а также углекислого газа, усваиваемого растениями в процессе фотосинтеза.

Он нужен и для микробиологических процессов в почве, в результате которых органические ее вещества разлагаются аэробными микроорганизмами с образованием водорастворимых минеральных соединений азота, фосфора, калия и других необходимых для растений элементов питания.

Если состав атмосферного воздуха всегда постоянный, то состав почвенного воздуха изменяется, и это значительно влияет на почвенные процессы (табл. 2 ).

Таблица 2. Состав атмосферного и почвенного воздуха, % от объема

Газы	Атмосферный воздух	Почвенный воздух
N2 02 СО2 Остальные	78.08 20,95 0,03 0,01	78,08-80,24 20,90-0,0 0,03-20,0

Растения также чувствительны к составу почвенного воздуха, в частности к содержанию в нем кислорода. Он, прежде всего, необходим для прорастания семян и потребляется корнями растений.

Особенно требовательны к кислороду корнеплоды, клубнеплоды и бобовые культуры,

менее требовательны -- зерновые, злаковые многолетние травы и кукуруза.

Количество и состав почвенного воздуха можно регулировать, изменяя содержание влаги в почве путем рыхления или уплотнения почвы. Cocтав почвенного воздуха регулируется также путем внесения органических удобрений, что приводит к увеличению концентрации углекислого газа и уменьшению кислорода.

Для большинства сельскохозяйственных растений наилучший воздушный режим складывается, когда примерно 25 % от общего объема почвы занимает воздух и 25 % -- влага.

Питательные вещества. В обмене веществ между растениями и окружающей средой важнейшим условием является корневое питание. В процессе его растения потребляют из почвы различные элементы питания, которые по количеству их потребления подразделяются на макро-и микроэлементы.

К макроэлементам относятся: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо и сера,

к микроэлементам -- бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт и др.

Все макроэлементы требуются растениям в больших количествах, а микроэлементы -- в незначительных.

Первые четыре макроэлемента (углерод, кислород, водород и азот) входят в состав органического вещества растений и называются органогенными, остальные -- зольными. Углерод, кислород и водород, на долю которых приходится 93-94 % сухой массы растений, потребляются растениями из воздуха в процессе фотосинтеза, а азот и все остальные элементы растения берут из почвы.

Каждый элемент питания имеет определенное значение в жизни растений.

Углерод, кислород, водород и азот входят в состав органических веществ.

Фосфор необходим на ранних этапах развития растений, способствует лучшему развитию плодов, семян и ускорению созревания культур.

Калий играет важную роль в образовании углеводов, повышает устойчивость к заболеваниям и зимостойкость.

Кальций нейтрализует вредное влияние ионов водорода и алюминия.

Сера, магний, железо участвуют в окислительных процессах, входят в состав многих соединений, а также являются катализаторами многих процессов.

Микроэлементы входят в состав ферментов, гормонов, витаминов. Они влияют на процессы обмена веществ в растениях и выполняют ряд других функций.

Однако использование элементов питания растениями зависит от целого ряда условий: доступности их растениям, влажности почвы, температуры, освещенности, реакции почвенного раствора и других.

Потребление элементов связано также с возрастом, биологическими особенностями и условиями выращивания растений. Отличительная особенность большинства сельскохозяйственных культур в том, что максимум потребления элементов питания приходится на какой-то конкретный период их развития.

Так, у зерновых культур это совпадает с фазами выхода в трубку -- колошения, у зернобобовых -- цветения -- бобообразования,

у кукурузы перед выметыванием метелки -- за 8-10 дней.

Поэтому недостаток питания в этот период резко снижает продуктивность растений.

Воздействие всех факторов на жизнь растений -- явление необычайно сложное и многообразное, поэтому всегда было предметом пристального изучения. В результате появилась возможность сформулировать ряд закономерностей действия этих факторов, известных в агрономической науке как законы земледелия.

2.Законы земледелия

Законы земледелия есть не что иное, как выражение законов природы, проявляющихся в результате деятельности человека по возделыванию сельскохозяйственных культур. Они раскрывают связи растений с условиями внешней среды, а также определяют пути развития земледелия, которые должны осуществляться в соответствии с этими законами. К основным законам земледелия относятся следующие.

1.Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений.

2.Законы минимума, оптимума и максимума.

3. Закон совокупного действия факторов жизни растений.

4.Закон плодосмена.

5. Закон возврата питательных веществ.

1.Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений.

Сущность его состоит в том, что все факторы жизни растений абсолютно равнозначимы и незаменимы.

Согласно ему для нормального функционирования растительного организма должен быть обеспечен приток всех факторов жизни растений (земных, космических). Проявление этого закона носит абсолютный и относительный характер.

Абсолютное значение выражается в том, что в каких бы факторах не нуждалось растение, однако отсутствие любого из них ведет к резкому снижению урожайности и даже гибели растения. Например, сколько бы не увеличивали содержание влаги в почве, она не может возместить недостаток тепла или света так же, как нельзя азот заменить фосфором или калием.

Для получения максимально возможного урожая необходимо непрерывно обеспечивать растения всеми факторами в оптимальном количестве.

Однако в конкретных условиях производства этот закон приобретает относительное значение вследствие неодинаковых затрат на обеспечение растений различными факторами.

Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений дает четкое представление о том, что нет главных и второстепенных факторов.

2.Закон минимума впервые сформулировал Ю. Либих в 1840 г.: «Продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растения, содержащейся в почве в самом минимальном количестве». Он считал, что рост урожая прямо пропорционален увеличению количества фактора, находящегося в минимуме.

Выявление этой закономерности имело огромное практическое значение, так как применение минеральных удобрений впервые получило научную основу. Согласно этому закону при оптимальных прочих условиях уровень урожая определяется тем фактором, который находится в минимуме.

Наглядно этот закон изображается в виде «бочки Добенека», клепки которой условно означают различные факторы жизни растений (рис. 1). Высота каждой клепки соответствует наличию определенного фактора, выраженного в процентах.

Пунктирной линией показан максимально возможный урожай растений при оптимальном наличии всех факторов. Однако фактический урожай определяется высотой самой низкой клепки, или количеством фактора, находящегося в минимуме.

Если заменить данную клепку, то уровень фактора будет определять другая клепка, которая окажется минимальной по высоте, затем третья и т. д.

Рис. 1. Закон минимума: 1 -- максимально возможный урожай; 2 -- фактический урожай

Поэтому, учитывая действие закона минимума, необходимо в первую очередь проводить такие мероприятия, которые будут действовать на фактор, находящийся в данный момент в относительном минимуме, например, снабжение растений влагой при недостатке ее в почве.

В то же время необходимо учитывать другие факторы, которые могут оказаться и минимуме после удовлетворения потребности растения в первом факторе, и предусмотреть мероприятия, направленные на регулирование факторов, находящихся во втором и последующих минимумах.

В дальнейшем на основании других исследований показавших, что закон минимума необходимо принимать с учетом действия совокупности факторов, Ю. Либих установил понижающий эффект каждого увеличения отдельно взятого фактора.

Это подтверждалось вегетационным опытом Гельригеля, результаты которого в дальнейшем использовались для демонстрации закона минимума, оптимума и максимума.

Как следует из данных опыта, максимальный урожай соответствует оптимальной влажности почвы (60 %) от полной ее влагоемкости.

При отсутствии влаги, а также при ее изобилии и урожай равнялся нулю.

Изменение урожая в зависимости от влажности почвы подтверждало снижающуюся эффективность последовательных одинаковых количеств какого-либо фактора жизни растений.

На основании этого и подобных опытов Р. Саксом сформулирован

закон минимума, оптимума и максимума: «Величина урожая определяется фактором, находящимся в минимуме.

Наибольший урожай осуществим при оптимальном наличии фактора. При минимальном и максимальном наличии фактора урожай невозможен».

Смысл его в том, что наибольший урожай можно получить при оптимальном количестве фактора: уменьшение или увеличение его ведет к снижению урожая.

Закон совокупного действия факторов жизни растений. Все факторы жизни растений действуют не изолированно друг от друга, а в тесном взаимодействии. Установлено, что в соответствии с этим законом действие отдельного фактора, находящегося в минимуме, тем интенсивнее, чем больше других факторов есть в оптимуме.

Дальнейшим шагом вперед по пути выявления совместного действия факторов жизни растений стали работы немецкого ученого Э. А. Митчерлиха.

На основании опытов он пришел к выводу, что урожай определяется суммой действующих факторов.

На основании этого закон совокупного действия факторов гласит, что прибавка урожая зависит от каждого фактора роста и его интенсивности, она пропорциональна разнице между возможным максимальным и действительно полученным урожаем.

Э. Митчерлих экспериментально вывел следующие коэффициенты использования отдельных факторов: N - 0,2; Р,О5 - 0,6; К2О - 0,4; MgO - 2,0 на 1 мм осадков.

В дальнейшем установлено, что формула не универсальна, однако, несмотря на это, закон имеет огромное значение для практики земледелия.

В производственных условиях с изменением воздействия на растения одного из факторов неизбежно нарушается возможность в условиях продуктивного использования других. Исходя из этого закона все мероприятия, направленные на повышение эффективности использования земли, необходимо осуществлять комплексно. Комплекс условий должен представлять единое целое, так как воздействие на один из элементов непрерывно повлечет за собой необходимость воздействия и на все остальные.

Закон плодосмена состоит в том, что более высокие урожаи получаются при чередовании культур в пространстве и во времени, чем при бессменных посевах.

В его основе лежит общебиологический закон единства и взаимосвязи растительных организмов и условий среды.

Необходимость чередования различных культур на полях обусловливается тем, что различные культуры по-разному влияют на свойства почвы и окружающую среду.

По-разному изменяются агрофизические свойства почвы, водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы. Каждая культура или группа культур имеют особенности по влиянию на состав почвенной микрофлоры и интенсивность развития отдельных групп микроорганизмов. На основе этого закона разрабатываются принципы построения севооборотов.

Закон возврата питательных веществ, сформулированный Ю. Либихом в 1840 г. Суть его заключается в следующем: «Основное начало земледелия состоит в том, чтобы почва получала обратно все, у нее взятое. Это неизменный закон природы». К.А.Тимирязев назвал его «величайшим приобретением науки».

При систематическом отчуждении урожая с поля и без возврата использованных урожаем элементов питания и энергии теряется почвенное плодородие. Если же вынос веществ и энергии компенсируются и происходит с определенной степенью превышения, то почва не только сохраняет плодородие, но и повышает его.

Согласно закону возврата, при нарушении баланса усвояемых питательных веществ в почве в результате их потерь, или вследствие выноса с урожаем его необходимо восстановить путем внесения соответствующих удобрений.

Соблюдение закона возврата имеет важное значение не только для сохранения и повышения плодородия почвы, но и для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Регулируя вынос и поступление в почву элементов питания и других факторов, можно регулировать также качество получаемой продукции (содержание белка в зерне, крахмала в картофеле, сахара в корнеплодах и т. д.).

Система агротехнических мероприятий лишь тогда становится действенным средством управления ростом и развитием растений, когда соответствует меняющимся требованиям растений на протяжении вегетационного периода. Вследствие неодинаковых почвенных и других условий и разнообразия возделываемых в Беларуси культур в минимуме могут находиться то одни, то другие факторы жизни растений, на которые необходимо воздействовать в первую очередь, поэтому систему агротехнических мероприятий следует применять творчески.

При оценке действия любого агротехнического приема и всей системы в целом требуется учитывать не только ближайшее, но более отдаленное действие, и все мероприятия применять комплексно, на высоком качественном уровне.

3.Регулирование водного, воздушного, теплового и питательного режима почвенного покрова

Водным режимом называется совокупность всех явлений поступления влаги в почву, ее передвижение, удержание в почвенных горизонтах и расхода из почвы. Регулирование водного режима -- обязательное мероприятие в условиях интенсивного земледелия. При этом необходимо осуществлять целый комплекс приемов, направленных на устранение неблагоприятных условий водоснабжения растений. Прежде всего, нужно стремиться к уравниванию количества влаги, поступающей в почву, с ее расходом на транспирацию и физическое испарение, т. е. созданию бездефицитного водного баланса, что достигается рядом способов, используемых в земледелии.

Первый способ радикального регулирования водного режима -- осу-шительно-оросительные мелиоративные мероприятия. При орошении можно обеспечивать растение водой в те периоды, когда запас ее в почве истощается, и влажность почвы приближается к влажности разрыва капиллярной связи. Поливом регулируется водный режим при возделывании овощных культур как наиболее требовательных к условиям увлажнения в Беларуси. Часто приходится прибегать к поливу пастбищ, чтобы повысить их продуктивность в условиях интенсификации животноводства.

Территория Республики Беларусь относится к зоне достаточного увлажнения и характеризуется промывным и периодически промывным типами водного режима. Это дает возможность при рациональном подходе к использованию влаги не ощущать ее недостатка, а иногда может проявляться даже ее избыток. Это особенно характерно для почв пересеченного рельефа и с невысокой водопроницаемостью, где наблюдается временное избыточное увлажнение, а на некоторой части -- постоянное переувлажнение и заболачивание

Главным средством регулирования водного режима при переувлажнении и заболачивании служат мелиоративные мероприятия, особенно осушение заболоченных земель.

Осуществляется оно различными способами, по наиболее распространен в Беларуси закрытый дренаж двустороннего действия, который позволяет не только осушать, но в случае необходимости и орошать почву.

Второй способ регулирования водного режима -- воздействие на микроклимат древесных насаждений и искусственных водоемов.

Третий способ регулирования водного режима состоит в использовании агротехнических приемов, способствующих накоплению, сохранению и рациональному использованию влаги в почве. Регулируя плотность пахотного слоя, можно либо сохранить влагу в почве, либо увеличить ее расход путем физического испарения.

При регулировании водного режима почв необходимо учитывать прежде всего транспирационные свойства выращиваемых культур, так как транспирация в условиях избытка влаги в почве (выше наименьшей влагоемкости НВ) замедляется из-за недостатка кислорода, а ниже влажности устойчивого завядания прекращается из-за отсутствия доступной влаги.

В интервале влажности от НВ до ВРК (влажность разрыва капилляров) растения развиваются нормально, и оптимальная транспирация обеспечивает их максимальную продуктивность. Именно в этих пределах и должна содержаться влага в почве.

Глубокая зяблевая обработка дерново-подзолистых и других типов почвы способствует созданию рыхлого пахотного слоя и большему накоплению влаги в почве в осенне-зимне-весенний периоды, одновременно предотвращая поверхностный сток и проявление водной эрозии.

Поверхностное рыхление почвы весной пли закрытие влаги боронованием позволяет избежать ненужных потерь ее в результате физического испарения в ранневесенний период -- до посева яровых культур. Более рациональному использованию продуктивной влаги во время вегетации растений способствует правильный подбор культур и строгое соблюдение севооборота, а также применение удобрений и проведение приемов по уходу за растениями (борьба с сорняками, междурядная обработка и т. д.).

Воздушный режим почв и его регулирование. Воздушным режимом почв называют совокупность всех явлений поступления воздуха в почву, передвижение его в профиле почвы, изменение состава и физического состояния при взаимодействии с твердой, жидкой и живой фазами почвы, а также газообмен почвенного воздуха с атмосферным.

Воздушный режим подвергается суточным, сезонным, годовым и многолетним изменениям и прямо зависит от свойств почвы, метеорологических условий, биологических особенностей возделываемой культуры, характера растительности и агротехнических приемов обработки почвы. Наиболее благоприятный воздушный режим складывается в структурных почвах с оптимальным строением пахотного слоя, обладающих рыхлым сложением, способных быстро пропускать и перераспределять поступающие в них воду и воздух.

При благоприятном воздушном режиме создаются оптимальные условия для проникновения в почву кислорода и выделения углекислого газа, жизнедеятельности почвенных организмов и разложения органического вещества, хода окислительно-восстановительных процессов и дыхания корней.

В улучшении воздушного режима нуждаются многие почвы, особенно с избыточным увлажнением и чрезмерным уплотнением. Воздушный режим регулируется с помощью агротехнических и мелиоративных мероприятий.

На почвах с избыточным увлажнением агротехнические мероприятия по регулированию воздушного режима можно применять только после коренного изменения водного режима -- осушения.

Оптимальным считается содержание почвенного воздуха в течение вегетации растений на уровне 20-25 % от объема почвы. Поэтому все мероприятия по регулированию воздушного режима в первую очередь должны быть направлены на улучшение именно этого показателя.

Большое препятствие проникновению воздуха в почву оказывает почвенная корка, образующаяся на бесструктурных почвах. Условия аэрации зависят также от температурного режима почв. Так, при температуре почвы, не превышающей +15°С, неплохие условия аэрации обеспечиваются при содержании воздуха 15-20 % от общего объема почвы, а с повышением температуры до 20°С оно должно быть уже выше 20 %.

Все приемы обработки почвы, улучшающие ее сложение, усиливают интенсивность газообмена, уменьшают концентрацию СО2 и увеличивают содержание О2 в почве. Наиболее благоприятный состав почвенного воздуха для дерново-подзолистых почв снижается, если содержание СО2 не превышает 2-3 %, а концентрация О2 падает ниже 18-19%.

Воздушный режим почв тесно взаимосвязан с водным и оптимизируется при окультуривании почв. Применение органических удобрений, регулирование реакции почвенной среды и водного режима активизируют микробиологические процессы в почвах и повышают интенсивность их дыхания.

Создание глубокого пахотного слоя с оптимальными агрофизическими свойствами, рыхление подпахотного слоя, умеренное увлажнение, ликвидация почвенной корки -- важные приемы регулирования воздушного режима. Практика интенсивного земледелия показывает что глубокое рыхление подпахотного слоя дерново-подзолистых почв способствует улучшению воздушного режима и росту урожайности сельскохозяйственных культур, особенно пропашных.

Температурный режим и его регулирование. Совокупность явлений поступления, аккумуляции и отдачи тепла называется тепловым режимом почвы.

Вместе с водным и воздушным эти режимы определяют динамику почвенных процессов. С температурой связана интенсивность протекания химических, физико-химических, биохимических и биологических процессов в почве.

Тепло является одним из незаменимых факторов жизни растений, от которого зависят развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур: прорастание семян, развитие корневой системы, скорость прохождения отдельных стадий развития, интенсивность фотосинтеза.

Тепловой режим почв формируется под влиянием атмосферного климата, а также особенностей рельефа и растительности. Основным и единственным показателем теплового режима, характеризующим тепловое состояние почвы, является температура.

Температура почвы воздействует на растения с самого начала их роста и развития. Причем растения по-разному относятся к температурному режиму почв. Однако наряду с минимальными и максимальными значениями этого показателя они имеют определенный оптимальный диапазон, при котором создаются наиболее благоприятные условия для их развития. Уже для прорастания семян различные культуры требуют свои температурные параметры почвы (табл. 3).

Таблица 3. Интервал температур для прорастания семян, °С

Культура	Минимум	Максимум	Оптимум
Пшеница, рожь, овес, ячмень Лен, гречиха, люпин Подсолнечник, картофель Кукуруза	0-5 0-5 5-10 5-10	31-37 37-44 37-44 44-50	25-30 25-30 31-36 37-44

земледелие растение вода почвенный

Для характеристики температурного режима особое значение имеют продолжительность периода активных температур (более 10 °С) в почве на глубине 20 см. Так как здесь расположено максимальное количество корней сельскохозяйственных растений, то сумма активных температур как основной показатель теплообсспсченности почв определяется на этой глубине.

Для оптимальной теплообеспеченности почв сумма активных температур на глубине пахотного слоя должна находится в пределах 1600-2100 "С.

От теплообеспеченности почвы в большой мере зависит газообмен и состав почвенного воздуха. Снижение температуры почвенной влаги ведет к повышению растворимости газов, ухудшению усвояемости элементов питания и целого ряда показателей, влияющих на почвенные процессы.

В отличие от водного и воздушного тепловой режим поддается меньшему регулированию, однако в сельскохозяйственной практике его регулирование имеет важное значение для обеспечения оптимальных условий роста растений. Улучшение теплового режима почв основывается на осуществлении приемов, регулирующих приток солнечной радиации и ослабляющих или увеличивающих ее потери. К приемам, регулирующим приток солнечной радиации к поверхности почвы, относятся некоторые приемы обработки почвы и способы посева культур. Накоплению и сбережению тепла в почве способствует увлажнение.

Мульчирование поверхности почвы торфом, соломой и другими материалами широко применяется для регулирования температуры почвы в овощеводстве.

Обработка почвы и рыхление поверхностного слоя способствуют более быстрому обмену тепла в почве. Рыхление увеличивает теплопроводность и уменьшает лучеиспускательную способность. Этот прием способствует снижению температуры почвы днем и сохранению тепла ночью.

Эффективным приемом повышения температуры почвы, особенно в ранневесенний период, является внесение в почву органических удобрений, усиливающих микробиологическую активность. Этот прием весьма эффективен в условиях закрытого грунта, где органические удобрения используются и как источник питания, и как биотопливо для обогрева теплиц.

Радикальным приемом регулирования теплового режима в зимний период является снегозадержание, выполняющее двойную функцию: средство, препятствующее промерзанию почвы, источник влаги.

Пищевой режим. Плодородие -- способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания. Она зависит от вида, сорта, уровня урожайности. Все приемы регулирования пищевого режима можно разделить на четыре группы:

* - пополнение почвы питательными веществами;

*- превращение элементов питания из недоступных в легкоусвояемые растениями формы;

* - создание условий для лучшего использования растениями питательных веществ;

* - борьба с потерями питательных веществ из почвы.

Первый прием регулирования пищевого режима, пополнение почвы питательными веществами, выполняется за счет внесения минеральных и органических удобрений.

Важнейшую проблему создания достаточного количества белка невозможно решить без использования биологического азота в земледелии -- уникальной способности бобовых растений и микроорганизмов фиксировать молекулярный азот атмосферы.

Микробиологическая фиксация атмосферного азота -- экологически чистый путь снабжения растений связным азотом, требующий относительно небольших энергетических затрат на активизацию азотфиксаторов в почве. Различают симбиотическую и несимбиотическую азотфиксацию.

Способность к фиксации азота обнаружена у большого числа бактерий, принадлежащих к различным систематическим группам. Помимо хорошо известных Azotobacter, Clostridium, клубеньковых бактерий, эта способность обнаружена у многих других групп бактерий Arthrobacter, Bacillus, Erwinia, Klebsiella и др.

Применение новых методов исследований позволило обнаружить «ассоциативную азотфиксацию». В целом известно более 200 видов небобовых растений, фиксирующих азот атмосферы с помощью микроорганизмов ризосферы.

Изучение ассоциативной азотфиксации привело к выводу, что, вероятнее всего, именно этим путем пополняется фонд доступного азота в большинстве природных экосистем. Однако симбиоз клубеньковых бактерий с бобовыми растениями наиболее продуктивен, при оптимальных условиях величина биологической фиксации азота достигает 300 кг/га и более в год.

К таким условиям относятся слабокислая и нейтральная реакция среды, хорошая аэрация, оптимальная температура (25 --30°С) и оптимальное содержание фосфора и кальция. Следовательно, известкование почвы, внесение фосфорных удобрений, хорошая обработка почвы, мелиорация улучшают условия жизнедеятельности азотобактерий и способствует повышению азотфиксации.

Достаточно высокий эффект обеспечивает также применение препаратов клубеньковых бактерий (нитрагин, ризоторфин), при инокуляции которых потенциальная возможность бобовых к азотфиксации существенно повышается (гороха -- на 10-20 %, клевера на 10-25, люпина на 30-80 %).

Вторая группа. Превращение элементов питания из недоступных в легкоусвояемые растениями формы. Подавляющая часть запасов элементов питания в почве находится в форме, недоступной для растений (органическое вещество, нерастворимые в воде соединения).

Превращение их в доступное для растений состояние осуществляется приемами агротехники. Органическое вещество почвы, удобрений, растительных остатков подвергается в почве сложному процессу разложения и частичной гумификации.

Белковые соединения подвергаются процессам аммонификации и нитрификации. Интенсивность процесса нитрификации зависит от температуры почвы, наличия кислорода воздуха и скорости газообмена между почвой и атмосферой, от реакции почвенного раствора и влажности почвы.

Наиболее интенсивно нитрификация происходит при 30-35 °С, хорошей аэрации и влажности, слабокислой и нейтральной реакции почвы. Этому способствуют все приемы окультуривания почвы, особенно поддержание оптимальной средней плотности, известкование, осушение заболоченных земель.

Под влиянием деятельности микроорганизмов в почвенном растворе увеличивается содержание фосфатов, освобожденных из гумуса, растительных остатков и органических удобрений.

Значительная часть фосфора содержится в нерастворимых в воде солях ортофосфорной кислоты. Эти соединения превращаются в растворимые и доступные для растений формы также при помощи микроорганизмов и растений. Многие виды микроорганизмов способствуют использованию труднорастворимых соединений фосфора, растворяя их в различных кислотах, образующихся при разложении органического вещества. Некоторые растения обладают способностью использовать такие соединения фосфора с помощью корневых выделений (люпин, горох, гречиха и т. д.).

Рыхление почвы при обработке усиливает микробиологическую активность почвы, что способствует мобилизации доступных для растений фосфатов. Повышение температуры почвы и снижение ее влажности увеличивают растворимость фосфорных соединений. С окультуриванием почвы и внесением фосфорных удобрений возрастает доля доступных форм фосфатов при неизменном количестве недоступных.

К третьей группе приемов регулирования пищевого режима относится создание благоприятных условий для использования растениями элементов пищи. Здесь вступает в силу закон совокупного действия факторов жизни. Это означает, что лучше используются питательные вещества при создании оптимального режима влагообеспеченности

К четвертой группе приемов регулирования пищевого режима -- сведение к минимуму потерь питательных веществ из почвы. Питательные вещества теряются из почвы растворенными в воде с ее поверхностными и нисходящими стоками; в поглощенном состоянии и в органическом веществе в результате водной или ветровой эрозии почвы.

Имеются потери азота в газообразном состоянии в результате процессов денитрификации. Денитрификация интенсивнее на почвах с избыточным увлажнением и плохой аэрацией при нейтральной реакции среды и на полях, не покрытых растительностью.

Отсюда вытекают и меры по снижению потерь питательных веществ -- приемы по сохранению влаги в почве, борьбе с эрозией, повышению аэрации н усилению окислительных процессов в почве, полному использованию нитратного и аммиачного азота культурными растениями в течение всего периода возможной вегетации.

Воспроизводство плодородия почвы в интенсивном земледелии

Учение о плодородии пахотных земель и его воспроизводстве -- теоретическая основа научного земледелия.

По мере накопления сведений о почве и развития естествознания и агрономии менялось и представление о том, чем обусловлено плодородие почвы. В древние времена люди обожествляли его, как солнце, огонь и воду. Сначала они объясняли его наличием в почве «жира» или «растительных масел», затем -- воды, перегноя (гумуса) или элементов минерального питания; наконец, стали связывать его с совокупностью свойств почвы.

В соответствии с современными представлениями под плодородием следует понимать способность почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла и физико-химической средой, благоприятной для нормального роста и развития.

Плодородная почва содержит достаточное количество питательных веществ и воды, имеет оптимальный воздушный и тепловой режимы; такая почва устойчива к различным факторам разрушения и пригодна для применения новейших технологий; чиста от сорняков, вредителей и болезней и быстро «излечивается» от «почвоутомления».

Плодородие -- одно из условий получения высоких урожаев, хотя и не обязательно характеризуется его величиной, так как здесь действует еще целый ряд факторов -- климат, растения, время, труд земледельца и др.

Различают три категории плодородия почвы: естественное, или природное, искусственное, или эффективное, экономическое.

Естественное (природное) плодородие -- почва обладает им в природном состоянии без вмешательства человека, формируется под влиянием природных факторов почвообразования.

Эффективное (искусственное) плодородие свойственно пахотным почвам, используемым в сельскохозяйственном производстве, и проявляется в виде их способности поддерживать тот или иной уровень урожая сельскохозяйственных культур. Оно зависит от уровня развития науки и техники, от возможности наиболее полно использовать природное плодородие почвы для получения урожая культур.

Экономическое плодородие связано с разной оценкой участков почв в зависимости от их расположения, удаленности и удобства использования.

Выделяют еще и потенциальное плодородие -- суммарное плодородие почвы, определяемое ее свойствами, приобретенными в процессе почвообразования и созданными или измененными человеком.

Научная основа воспроизводства почвенного плодородия -- закон возврата -- частное проявление всеобщего закона сохранения вещества и энергии.

Обьективная возможность осуществления расширенного воспроизводства почвенного плодородия обеспечивается тем, что человек, зная закономерности развития почвы и ее плодородия, может,

во-первых, повысить продуктивность почвы за счет увеличения содержания элементов питания, влаги и направленного восполнения их расхода;

во-вторых, может вернуть почве больше, чем изъять от нее с урожаем;

в-третьих, он может регулировать свойства и режимы в целях создания более высокого уровня плодородия.

Воспроизводство плодородия почвы в интенсивном земледелии осуществляется двумя путями: вещественным и технологическим.

Первый включает применение удобрений, мелиорантов, пестицидов, благоприятное в агрономическом отношении чередование культур (севооборот).

Второй, технологический, путь связан с улучшением свойств почвы с помощью механической обработки, мелиоративных приемов. И хотя направленность этих путей одна, эффективность их резко отлична.

Технологическое воздействие не в состоянии компенсировать вещественные факторы плодородия, так как последние оказывают более сильное и многообразное воздействие на плодородие почвы. Преимущественно технологическое воздействие в современном земледелии объясняется недостатком удобрений, нерациональной структурой посевных площадей.

4.Понятие о системах земледелия

Под системой земледелия понимают комплекс взаимосвязанных агротехнических, мелиоративных и организационных мероприятий, направленный на эффективное использование земли и других ресурсов, сохранение и повышение плодородия почвы, получение высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Системы земледелия изменялись с развитием сельскохозяйственного производства, каждая соответствовала степеням интенсивности возделывания сельскохозяйственных культур, по которым системы подразделяются на четыре группы: примитивные, экстенсивные, переходные и интенсивные.

Примитивные системы земледелия характеризуются очень малой площадью земли, обрабатываемой под посевы культур (25 % и меньше). Восстановление плодородия почв в этих системах возлагалось полностью на естественные процессы природы. К ним относятся

подсечно-огневая,

лесопольная,

залежная и

переложная системы земледелия.

1.Подсечно-огневая система земледелия возникла в лесной зоне умеренного климата при первобытнообщинном строе. При освоении земли, заросшей лесом, человек использовал стихию огня. Путем сжигания леса или остатков деревьев почва обогащалась золой, содержащей питательные вещества для растений, а также нейтрализовалась избыточная кислотность, что способствовало повышению ее плодородия. На таких почвах в течение 2-, 3-х лет получали урожай (зерновых, льна).

Плодородие падало, ухудшались физико-химические свойства почвы, затухали микробиологические процессы. Участок бросали, сжигали другой массив. Это было варварское земледелие, хищнически уничтожающее леса. Сгорала при этом лесная подстилка и органическое вещество почвы. Подсечно-огневая система земледелия в ряде мест сохранялась до конца XIX в.

2.Подсечно-огневая постепенно сменилась лесопольной системой земледелия, основу которой составляло чередование посевов однолетних растений с лесом. Подсечно-огневая и лесопольная системы земледелия имелись на территории Беларуси. В степных районах, где под пашню осваивались земли, занятые травянистой растительностью с высоким естественным плодородием, сложилась залежная и переложная системы земледелия.

3.При залежной системе земледелия участки целины распахивались под зерновые культуры (пшеницу, ячмень, просо и др.) и лен. Они возделывались бессменно в течение 3-4 лет. Повторные посевы на одном и том же поле и низкая агротехника приводили к засорению, одностороннему истощению почвы питательными веществами и снижению урожайности сельскохозяйственных культур. После того как урожаи переставали удовлетворять потребности человека, распаханные участи забрасывали и начинали распахивать новые целинные земли. Такой подход возможен при большой площади нетронутых земель и очень редком населении.

С ростом населения и появлением частной собственности на землю резервы целинных земель с каждым годом уменьшались, и человек был вынужден прибегать к распашке ранее обрабатываемых участков. Это привело к переходу залежной системы в переложную.

4. Переложная система основана на сознательной смене земель, находящихся под культурой, на угодья, временно оставляемые под перелог, для восстановления yтраченного плодородия.

Как и при залежной, при переложной системе восстановление плодородия почвы происходило естественным путем без вмешательства человека. При этой системе земледелии появились более совершенные мотыги и лопаты, деревянная coxа заменилась плугом с железным лемехом и отвалом. Вместо мелкий безотвальной обработки начала появляться глубокая и отвальная.

Экстенсивные системы земледелия характеризуются тем, что пахотопригодные земли или большая их площадь превращены в пашню, значительная часть которой отведена под пары.

Высеваются при этих системах в основном зерновые культуры; кормовые и технические культуры не высевали или они занимали незначительные площади. Плодородие почвы поддерживается природными факторами, направляемыми в той или иной мере человеком (обработка пара, посев трав) и в меньшей мере -- промышленными средствами производства (машинами, удобрениями и др.), а также мелиорацией. К ним относятся паровая и многопольнотравяная.

Возрастающая потребность в разнообразной сельскохозяйственной продукции и накопление опыта по возделыванию культур привели к дальнейшему совершенствованию систем земледелия и севооборотов.

Появились переходные от экстенсивных к интенсивным системам земледелия: зернотравяная, паропропашная и травопольная. В нечерноземной полосе в крестьянских хозяйствах паровая система земледелия сменилась зернотравяной, а в черноземной зоне -- паропропашной.

Зернотравяная система земледелия, или улучшенная зерновая, возникла при внедрении в парозерновые севообороты многолетних кормовых трав 2- и 3-годичного пользования.

Зерновые культуры в зерно-травяных севооборотах занимали от половины до 2/3 пашни, 15-20 % отводилось под чистые пары и 20-30 % -- под многолетние травы. Пропашные и зернобобовые или отсутствовали, или занимали незначительные площади. Плодородие почвы поддерживалось при помощи многолетних трав, паровой обработки, применения удобрений, преимущественно навоза.

Интенсивные системы земледелия в отличие от примитивных, экстенсивных и переходных базируются на применении производственных факторов воздействия на плодородие почвы.

В них все пахотноспособные земли должны быть использованы под посевы ценных продовольственных, технических и кормовых культур, а естественные кормовые угодья должны быть превращены в культурные высокопродуктивные сенокосы и пастбища.

Плодородие почвы при этих системах повышается за счет внесения увеличивающегося количества органических и минеральных удобрений, правильной механической обработки почвы, внедрением наиболее урожайных сортов культурных pacтений, применением агротехнических, химических и биологических мер борьбы с сорняками, болезнями и вредителями растений, а также необходимых мелиоративных мероприятий.

Набор культур и их соотношение устанавливается в зависимости от специализации хозяйства и природно-экономических условий.

К интенсивным системам земледелия относятся: плодосменная, зерно нопропашная и пропашная. Наиболее распространена из них плодосменная система. Она возникла со сменой феодального строя на капиталистический, создавший новые условия в общественной жизни и требования к земледелию.

Впервые она появилась в Бельгии, Голландии, Франции и Германии в XVI-XVII веках, но развитие получила в Англии во второй половине XVIII века. В структуру посевных площадей этой системы входило 50 % зерновых, 25 % пропашных и 25%бобовых культур. Примером плодосменного севооборота может служить впервые вве-денный в Англии в графстве Норфолк 4-польный севооборот со следующим чередованием культур:

1)клевер красный; 2) озимые; 3) пропашные; 4) яровые зерновые с подсевом клевера.

Зернопропашная система возможна в районах, хорошо обеспеченных влагой и в условиях орошения. На долю зерновых в ней приходится 60-70 %, а остальная площадь отводится под пропашные и другие незерновые культуры, здесь зерновые выращивают в повторных посевах.

Пропашной (промышленно-заводской) можно назвать систему земледелия, в которой большая часть пашни используется под пропашные культуры. Она относится к наиболее интенсивным. Ее применяют в хозяйствах, выращивающих высокопродуктивные кормовые и технические культуры (кукурузу, сою, кормовую морковь, сахарную свеклу, хлопчатник, подсолнечник и др.), а также в специализированных картофельных хозяйствах. Здесь широко используются повторные посевы пропашных и выращивают промежуточные культуры. Чистых паров в ней нет.

В Беларуси уже исторически сложилась оптимальная структура посевных площадей для большинства регионов республики.

Научно обоснована следующая структура посевов: 50 %, а в перспективе около 56 % -- зерновые и зернобобовые, примерно 10-12 % -- пропашные, около 12-25 % -- многолетние бобовые травы, 12,5 % -- другие культуры.

В Республике Беларусь преобладают следующие системы земледелия: плодосменная, зернотравяная, зернопропашная, пропашная, сидеральная и почвозащитная зернокормовая.

Наиболее распространена плодосменная система. Она применяется в хозяйствах с разнообразным набором культур (кормовые, зерновые, картофель, овощные и др.). Севообороты здесь без чистого пара. Около половины площади их занимают зерновые, остальную -- бобовые и пропашные культуры, Это позволяет осуществлять в них принцип плодосмена. В хозяйствах, высевающих лен, осваивают плодосменные системы льноводно-кормового направления.

Зернотравяная система используется в хозяйствах зерноживотноводческого направления. Основой ее является зернотравяной севооборот с наличием двух групп культур -- зерновых и многолетних трав.

Зернопропашная система, как и зернотравяная, применяется в хозяйствах зерноживотноводческого направления. Основу ее составляют зернопропашные севообороты, в которых 60-70 % площади занимают зерновые и 30-40 % пропашные и другие незерновые культуры.

Пропашная система земледелия чаще встречается в пригородных овощеводческих и специализированных картофельных хозяйствах. Это наиболее интенсивная из всех систем. В севооборотах ее большая часть пашни отводится под пропашные культуры.

Сидералъная система применяется в хозяйствах, расположенных на песчаных почвах. В севооборотах ее широко используются сидеральные культуры (люпин, сераделла, донник, пелюшка и др.).

Почвозащитная зернокормовая система встречается на осушенных торфяно-болотных почвах. Для охраны и рационального использования торфяных почв на них вводят специальные севообороты, 60-70 % площади которых отводится под многолетние травы и 30-40 % под зерновые сплошного сева. Широко применяются почвозащитные агротехнические (обработка, посев) и другие мероприятия (агролесомелиорация, гидротехнические сооружения).