ТЕМЕ 2. РЕГУЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЖИЗНИ РАСТЕНИЙ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ

1. Регулирование водно-воздушного режима почвы.

2. Регулирование светового и теплового режимов почвы.

Вода – земной фактор жизни растений. Для создания одной весовой части сухого вещества урожая растения потребляют 200-1000 частей воды, причем только малая часть ее идет на создание урожая, все остальное количество ее испаряется.

Вода необходима для прорастания семян, без нее невозможны последующий рост и развитие растения. С водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности растения.

Вода – обязательное условие почвообразования и формирования почвенного плодородия. Без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры.

Количество воды в почве, выраженное в процентах к весу сухой почвы, называется влажностью почвы.

Для определения потребности растений в воде применяют показатель – транспирационный коэффициент – количество воды, необходимое на создание единицы сухого вещества. ТК зависит от вида растений, стадии их развития, почвенных и погодных условий, условий питания растений.

Вода необходима растениям в любой фазе; для прорастания различные культуры требуют следующее количество (в % от массы семян): озимая пшеница –48-57%, рожь –6580%, ячмень –55-60%, горох-115%, клевер 145%,лен –100 %, кукуруза- 35-40%.

От относительной влажности воздуха- при высокой влажности воздуха растения меньше испаряют воду.

От температуры – чем выше температура, тем выше испарение.

На величину ТК оказывает влияние засухоустойчивость растений, которая зависит от глубины проникновения корней, соотношения надземной и подземной частей растения, от целого ряда приспособлений, позволяющих избежать чрезмерное испарение (щипы, мучнистый налет).

Период наибольше потребности растений в воде называют критическими. Так, для большинства зерновых культур критическим периодом является стадия выход в трубку- колошение, для кукурузы- цветение-молочная спелость. Как правило, растения резко снижают продуктивность при недостатке воды в период образования репродуктивных органов.

Количество воды, поступающее на поверхность почвы, в разных зонах нашей страны крайне неравномерно. Только примерно 1/5 части пашни СССР находится в зоне оптимального увлажнения, 2/5 – недостаточного и 2/5 –избыточного.

Различают следующие главные формы воды в почве:

Вода гравитационная занимает в почве крупные поры (некапиллярные), передвигается сверху вниз под собственной тяжестью. Это самая доступная для растений вода. На песчаных почвах гравитационная вода легко уходит вглубь, в зону, не доступную для корней. Если на пути воды вниз встретится водонепроницаемый слой, то движение прекратится, а такую воду называют гравитационно- подпертой.

Вода капиллярная занимает капилляры почвы. По ним она передвигается от более влажного слоя к более сухому. По мере испарения с поверхности почвы такой восходящий ток воды может иссушить почву. Капиллярная вода вполне доступна растениям.

Вода гигроскопическая находится в почве в виде молекул в поглощенном состоянии. Она недоступна растениям и передвигается между частицами только диффузным путем. Свойство почвы удерживать эту воду называется гигроскопичностью.

Принято определять так называемую максимальную гигроскопичность почвы. Под ней понимают количество воды, поглощаемое почвой в атмосфере, насыщенной во дяными парами. Гигроскопичность зависит от механического состава почвы, емкости поглощения. Чем больше в почве глинистых частиц, чем больше емкость поглощения, тем выше максимальная гигроскопичность. У песков она около 0,5%, у супесчаных почв –3-4, у тяжелых суглинков 10-

Вода пленочная покрывает тонким слоем почвенные частицы поверх гигроскопической воды. Она мало доступна растениям.

Вода парообразная находится в виде водяных паров в почвенном воздухе. В условиях низкой температуры она может образовать капельножидкую воду и служит источником подземной росы. Однако влага в этой форме не имеет большого значения для водоснабжения растений.

Названные формы воды не являются постоянными. Воды может из одной категории переходить в другую.

Влажность почвы, при которой растения начинают завядать от недостатка влаги, называется влажностью устойчивого завядания.

Количество воды, которую почва прочно удерживает и которую не могут использовать растения, называется недоступной влагой («мертвый запас воды»).

В глинистых почвах, водоудерживающая способность которых очень велика, влажность устойчивого завядания растений составляет 10-15% веса сухой почвы, в суглинистых 4-10, а в песчаных почвах – меньше 1%. Это значит, что при одинаковой влажности, допустим 20%, глинистая и песчаная почвы имеют разное количество доступной растениям воды: глинистая 5- 10%, песчаная 19%.

Атмосферные осадки являются основным источником создания запасов почвенной влаги (за исключением районов орошения).

Для определения степени увлажнения территории пользуются формулой Костякова:

М- коэффициент использования осадков (0,4-0,7) Р- кол-во осадков в мм

L -0,8-1,0 – зона недостаточного увлажнения; L –1,0-1,2 – зона неустойчивого увлажнения; L ->1,2 – зона избыточного увлажнения.

Наибольшее количество воды, которое может быть удержано почвой, называется общей (или полной) влагоемкостью почвы. Она зависит от механического состава почвы, содержания в ней гумуса. Например, глинистые почвы отличаются высокой влагоемкостью (60-80 г воды на 100 г почвы), а песчаные низкой (15-25г).

Наиболее благоприятный для растений водный режим создается в минеральных почвах при насыщении их водой на 60-80% полной влагоемкости.

Различают еще наименьшую, или полевую влагоемкость – максимальное количество влаги, удерживаемое почвой после свободного стекания воды.

Каппилярная влагоемкость определяется количеством воды, содержащимся в капиллярах почвы, подпертых водоносным горизонтом.

По степени водопроницаемости все почвы делят на 3 группы:

Свойство почвы впитывать и пропускать через себя воду называют водопроницаемостью. При плохой водопроницаемости вода осадков стекает по поверхности почвы. В то же время при очень высокой водопроницаемости какой, например, обладают песчаные почвы, осадки очень быстро проникают через почву и не используются растениями.

Свойство почвы поднимать воду вверх называется водоподъемной способностью. Почвы глинистые и суглинистые имеют высокую водоподъемную способность. В них вода может легко подниматься из нижних слоев в верхние. Песчаные почвы, особенно рыхлые пески, обладают низкой водоподъемной способностью. Она зависит от размеров почвенных капилляров, структурного состава и сложения, почвы.

Водный режим почвы- совокупность процессов поступления влаги в почву, ее перемещения, аккумуляции и расхода. Условия водного режима в пахотной почве постоянно изменяются.

Для водного режима почвы имеет значение испаряющая способность почвы.

В природных условиях испарение из почвы складывается из физического испарения и испарения растительным покровом (транспирация) расчленить которые трудно. Физическое испарение зависит от влажности почвы. Чем ближе влажность почвы к полной влагоемкости, тем больше испарение. Скорость испарения увеличивается при повышении температуры и скорости ветра. Ровная поверхность почвы испаряет воды меньше, чем глыбистая. Покрытие поверхности мертвыми органическими остатками, резко снижает физическое испарение.

К непроизводительным расходам воды относятся:

Поверхностный сток возникает на склонах, во время сильных дождей и при снеготаянии.

В степных районах много влаги теряется вследствие сдувания снега.

1) от растительного покрова (культуры сплошного способа сева, предотвращают испарение с поверхности почвы, а сохраняют только траспирацию);

3) от цвета испаряющей поверхности и ее формы.

Водный режим почвы можно регулировать следующими методами:

1. В зонах недостаточного и неустойчивого увлажнения необходимо обеспечивать полное проникновение осадков в почву т.е. повысить водопроницаемость;

2. Задержать эту влагу в почве т.е. т повысить влагоемкость;

3. Сократить бесполезные потери воды за счет испарения (добиться того, чтобы почва постоянно была под покровом с/х культур)

Агролесомелиорация – воздействие на засушливый климат системой лесных насаждений при одновременном создании сети искусственных водоемов. Лесные насаждения способствуют более равномерному распределению и таянию снега, меньшему разливу рек, уменьшению поверхностного стока;

Оставление на поле кулис из высокостебельных культур (кукуруза, подсолнечник, горчица). Оставленные под зиму кулисы способствуют равномерному распределению снега по полю и его сохранение в течение всего зимнего периода. По данным А.И. Бараева, снегозадержание с помощью кулис обеспечивает прибавку урожая яровой пшеницы от 0,2 до 1 т/га.

Кроме кулис, в районах Северного Казахстана и Западной Сибири для снегозадержания нашли применение стерневые полосы, которые создают во время уборки зерновых путем изменения высоты среза;

Из других приемов, уменьшающих непроизводительные потери воды из посева, следует назвать мульчирование поверхности. В качестве мульчи применяют торф, навоз, солому, опилки.

Использование агротехнических приемов, способствующих накоплению, сохранению и рациональному использованию влаги.

Из агротехнических приемов для борьбы с избыточным увлажнением применяют: а) кротование почвы;

б) узкозагонная вспашка с направлением борозды под уклоном к склону; в) гребневые посевы.

Почвенный воздух отличается от атмосферного тем, что в его составе значительно больше углекислого газа и меньше кислорода.

Вместе с тем следует подчеркнуть большие колебания в составе почвенного воздуха в зависимости от почвы, типа культуры, системы удобрений и обработки почвы. Когда в почве содержание углекислого газа выше 3-5%, а кислорода ниже 10 %, то наступает угнетение растений.

Почвенный воздух необходим для дыхания корней растений, почвенных организмов, он участвует в биохимических процессах превращения питательных элементов. Почва- важный источник углекислоты, потребляемой растениями в процессе фотосинтеза.

Основные изменения в составе почвенного воздуха происходят под действием микроорганизмов, которые разлагают органическое вещество с выделением Н2СО3.

1. При отсутствии в почве кислорода происходит:

2. Прекращение деятельности нитрифицирующих бактерий;

3. Ослабление деятельности клубеньковых бактерий;

4. Замедляется разложением органического вещества;

6. Создается антогонизм между водным и пищевым режимами, что приводит к снижению урожая.

В почве происходит периодический объем воздухом, который зависит от колебаний температуры. При нагревании почвы воздух расширяется и выходит наружу из почвенных пор, при охлаждении освобождается место для поступления атмосферного воздуха, богатого кислородом.

Колебания эти имеют суточный характер и называются «дыханием почвы». Этот процесс зависит от:

3. Выпадение осадков (влага вытесняет почвенный воздух;

5. Какие факторы определяют газообмен между атмосферой и почвой?

6. Структурное состояние почвы – чем лучше структура, тем лучше газообмен;

7. Строение пахотного слоя – чем рыхлее почва, тем лучше газообмен.

8. Растительный покров с увеличением густоты насаждения

9. Почвенные условия (t, влажность, давление, ветер). Оптимальное содержание воздуха в пахотной почве для отдельных культур следующее:

для зерновых –15-20% общей пористости, пропашных 20-30, многолетних трав –17-21%.

Важный прием регулирования воздушного режима почвы- механическая обработка, позволяющая создавать необходимое строение пахотного слоя и тем самым обеспечивать условия нормального газообмена в почве. Значение обработки в регулировании воздушного режима почвы возрастает при избыточном увлажнении и тяжелом гранулометрическом составе. Тепло - необходимый фактор жизни растений и главным его источником является солнечная радиация. Ежесекундно на земную поверхность поступает такое количество энергии, которое равноценно сжиганию 11,6 млрд. т. угля.

Все процессы роста и развития растений проходят при определенной температуре, которая называется минимальной t роста.

В зависимости от этого все растения делятся на:

• Культуры раннего срока сева – t прорастания до 2С.

• Для растения губительны не только высокие, но и низкие t.

• Такие культуры как табак, рис, хлопчатник вообще не выносят низких температур.

• Картофель, кукуруза, просо- малоустойчивы к заморозкам и повреждаются при 2-3С.

• Подсолнечник, лен, конопля в период всходов выдерживают t до 5; -

• Температура почвы оказывает влияние на жизнедеятельность

• микроорганизмов, большая часть которых активно развивается при 30-40С.

Нижним пределом для развития микроорганизмов является 0, верхним пределом 70. Именно поэтому, несмотря на достаточное содержание в почве элементов питания, рано весной наблюдается азотное голодание культур (озимых).

При пониженных температурах корни растений меньше усваивают питательные вещества, в почве накапливается много воды, что препятствует воздухообмену, замедляет водопроницаемость и приводит к вымиранию перезимовавших растений.

Не вся солнечная энергия, поступаемая на землю, усваивается растениями. Средний КПД ФАР на земном шаре в 1985 г, составил 0.9%

На тепловой режим почвы большое влияние оказывает рельеф местности. Южные склоны нагреваются значительно сильнее, чем севернее.

Академик Соколовский указывает, что наклон поверхности почвы всего на 10, переносит эту территорию на 110 км южнее. Этим фактом обуславливается то, что обработка склонов начинается значительно раньше.

Вторым источником образования тепла является деятельность микроорганизмов (особенно при разложении навоза).

Тепловые свойства почвы определяют тепловой режим.

2. Лучшая отражающая способность почвы (альбедо);

5. Температуропроводность; 6. Тепловое излучение почвы.

Лучшее поглощение - это способность почвы поглощать солнечную энергию

Лучшее отражение – это способность почвы отдавать солнечную энергию. Альбедо зависит от:

1. шероховатости почвы; 2. растительного покрова;

С увеличением мощности растительного покрова, шероховатости почвы и влажности альбедо уменьшается.

Теплоемкость – способность почвы поглощать и удерживать тепло.

Весовая – это количество тепла, необходимое для нагревания 1 г почвы на 1С.

Объемная –это количество тепла, необходимое для нагревания 1 см3 на 1С.

Теплопроводность- это способность почвы проводить тепло. Это количество тепла, прошедшее за 1 с через поверхность в 1 см2 и на глубину 1 см.

Температуропроводность- способность почвы передавать тепло от одного слоя к другому. Песчаная почва нагревается быстрее, но быстрее других теряет тепло.

Расход тепла почвой происходит по следующим статьям: лучеиспускание тепла в атмосферу, передача тепла прилегающему слою воздуха (конвекция), потери на испарение воды.

Высокая влажность воздуха, повышенное содержание в нем углекислого газа, снежный и растительный покров уменьшают лучеиспускание земной поверхности.

Передача тепла приземному слою воздуха зависит от разницы температур воздуха и почвы, а также степени соприкосновения почвы и приземного слоя воздуха.

Расход тепла на испарение воды из почвы достигает больших размеров. Он может составлять 40-50% всего теплооборота почвы.

Основные приемы регулирования теплового режима следующие: Обработка почвы- в результате которой изменяются тепловые характеристики почвы. Этим мы воздействуем на ход испарения, содержания воздуха, отражения и излучения.

Мульчирование – покрытие поверхности почвы различными материалами для снижения испарения влаги, регулирования температурного режима, предохранения структуры от разрушения, борьбы с сорняками.

Использование кулис (кукуруза, подсолнечник), которые резко замедляют скорость ветра снижают потери тепла на теплообмен почвы с воздухом

3. Внесение органических удобрений, оструктуривание почвы

В южных районах часто встает вопрос защиты почв от перегрева. Эта задача решается с помощью поливов, особенно дождевания, мульчирования поверхности почвы, соответствующего направления рядков растений и способов их размещения.

Свет необходим растению потому, что только на свету в его клетках может образоваться хлорофил. Кроме того, свет является источником энергии для усвоения растениями углерода и построения органического вещества.

Летом за час один квадратный метр листовой поверхности накопляет в среднем один грамм сухого органического вещества.

Регулирование освещения важно прежде всего потому, что с увеличением интенсивности света до некоторого предела процесс ассимиляции усиливается. Как отмечал К.А. Тимирязев, недостаточная интенсивность света является одной из причин так называемого полегания

посевов. Сильно затененные нижние междоузлия хлебов вытягиваются, клетки вырастают длинными, тонкостенными, слабыми, и посевы при сильном ветре или дожде полегают.

Недостаточная интенсивность света отражается и на продукции наиболее ценных для нас органических веществ. У зерновых растений уменьшается содержание белков и углеводов, у сахарной свеклы - сахара, у картофеля- крахмала.

Однако в некоторых случаях уменьшение интенсивности света может, наоборот повышать качество продукции. Так, у льна-долгунца небольшое затенение связано с увеличением процентного содержания волокна в стебле и с уменьшением его толщины, а тонкое волокно ценится выше, чем толстое.

Свет оказывает большое влияние и на жизнедеятельность бактерий.

При непосредственном воздействии солнечного света они погибают.

Свет влияет также на прорастание семян. Некоторые семена сорняков всходят хорошо только при наличии света, другие, наоборот, в темноте. Какими методами мы можем влиять на интенсивность освещения с/х растений

Прежде всего путем изменения размещения самих растений: увеличением или уменьшением густоты их стояния. Этого можно достичь, изменяя количество высеваемых семян. Добиваясь равномерного освещения растений, мы стремимся разместить их на поле так, чтобы к каждому растению был обеспечен хороший доступ солнечных лучей. Другой способ, улучшающий освещение растений, - правильное расположение рядов. Направление рядов с севера на юг является наилучшим для равномерного освещения всех растений.

При возделывании многих пропашных растений всходы которых бывают загущены и сильно страдают от недостатка света, единственным способом для достаточного поступления света к каждому растению является возможно ранее прореживание (прорывка) всходов. Наилучшие условия освещения для пропашных культур создает так называемый шахматный посев, когда каждое растение (или небольшая группа из 2-3 растений) имеет вокруг себя широкое свободное пространство.

Огромное значение имеет борьба с сорной растительностью: сорняки, разрастаясь, затеняют посевы и лишают их света.

Помимо интенсивности освещения, огромную роль в производственных условиях играет продолжительность освещения. есть целый ряд растений, которые не дают урожаев на севере не потому, что им недостает тепла, а главным образом, вследствие неблагоприятного светового режима.

Из огромного запаса пищи, находящейся в почве, лишь небольшая часть ее находится в форме растворимых солей, доступных для растений. Чтобы полностью обеспечить растения пищей, надо усилить процесс перевода малодоступных форм в доступные для растений формы. В этом состоит одна из главных задач земледелия.

В образовании питательных веществ, доступных для растений, большая роль принадлежит почвенным микроорганизмам. Благодаря взаимодействию биологических и химических процессов нерастворимые соединения почвы превращаются в усвояемые. Этот процесс можно регулировать обработкой почвы, введением севооборотов, внесением удобрений, улучшением водного режима. При этом нужно создать такие условия, чтобы в почвенном растворе не содержались вещества вредные для жизни растений.

Основным элементом, обеспечивающим жизнедеятельность растений является азот. В почве происходят различные процессы превращения азота, имеющие важное практическое значение: аммонификация, нитрификация и денитрификация.

При аммонификации все органические вещества подвергаются в почве разложению. Образуются гумусовые вещества, переходящие в аммиак.

При нитрификации большая часть образовавшегося в почве аммиака используется нитрифицирующими бактериями, с образованием азотной кислоты и нитратов.

Процесс нитрификации обеспечивает растениям азотное питание и поэтому имеет большое практическое значение. Для его осуществления необходимы наличие влаги, благоприятная температура и доступ воздуха.

При денитрификации происходит потеря накопленных в почве нитратов. Этот процесс вызывается деятельностью микроорганизмов- денитрификатов. Микробы разлагают нитраты с образованием низших окислов азота, аммиака и даже свободного азота, который улетучивается в атмосферу.

• Фосфор содержится в почве в минеральной и органической форме в количестве от 0,05 до 0,25%.

• Превращение труднорастворимых соединений фосфора в растворимые

• При внесении бактериального удобрения – фосфоробактерина

Но в почве наблюдается и превращение доступных соединений фосфорной кислоты в недоступные. Так, при внесении в почву обыкновенного суперфосфата легкоподвижная фосфорная кислота подвергается биологическому и химическому поглощению.

Калия в почве содержится в почве 1-2%, редко 4-5%. Больше его в глинистых и суглинистых почвах и меньше в песчаных, торфянистых и известковых.

Для регулирования пищевого режима необходимо:

1. Создание благоприятного водно-воздушного и теплового режима с помощью обработки.

2. Внесением различных доз органических и минеральных удобрений

3. Изменение реакции почвенного раствора. Основной способ регулированию рН почвенного раствора – это химические мелиорации (известкование кислых почв, гипсование и промывка засоленных).

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: