Водный режим почвы – Влияние условий среды на рост, развитие, количество и качество урожая

Влияние условий среды на рост, развитие, количество и качество урожая

Содержание материала

ОБЩИЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Прежде чем перейти к рассмотрению влияния условий среды на рост, развитие и плодоношение винограда, следует кратко остановиться на общих вопросах зависимости жизни растений от условий среды.
Зная закономерности развития органического мира, и в частности растений, легче будет разобраться и в тех требованиях, которые предъявляют виноградные растения к условиям окружающей среды, и в том комплексе агрономических мероприятий, которые будут рекомендоваться в целях обеспечения высоких урожаев винограда и качества продукции. “Говорить о теории агрономии—это значит говорить о вскрытых и понятых закономерностях жизни и развития растений, животных и микроорганизмов”, —пишет акад. Т. Д. Лысенко (Агробиология. Сельхозиздат, 1949 г., стр. 607).
Виноград, как и другие растения, в своем росте и развитии подчиняется общим закономерностям, открытым мичуринской агробиологической наукой, и изменяется под влиянием определенной среды.

Исходя из правильного определения понятия наследственности, данного академиком Т. Д. Лысенко: “Наследственность есть свойство живого тела требовать определенных условий для своей жизни, своего развития и определенно реагировать на те или иные условия”,—мы можем не только изменять природу растений, создавая новые лучшие сорта, но и обеспечивать высокие урожаи, создавая такие условия для роста и развития, которые предъявляются к условиям окружающей среды природой данного растения. И при культуре винограда различные его сорта для обеспечения высокого урожая и качества продукции предъявляют различные требования к условиям среды.
Только при полном удовлетворении потребностей, предъявляемых природой растения, можно обеспечить получение высоких урожаев требуемого качества. Без учета этих требований, предъявляемых виноградным растением, нельзя построить совершенную агротехнику. Только зная свойства растения, его отношение к различным комплексам условий, человек сознательно может оказывать свое влияние как на среду, в которой развивается виноград, так и на само растение.
На протяжении многих тысячелетий виноградное растение приспособлялось жить в условиях леса. Будучи растением светолюбивым, виноград выработал свойства быстрого роста однолетних побегов. За счет сильного роста побеги ограниченно развиваются в толщину. В борьбе за свет на побегах возникли специальные органы, с помощью которых растение удерживается на стволах и ветвях древесных пород,—усики. Таким образом, под влиянием условий среды (лесного сообщества) часть плодовых органов, превратившись в усики, прекратила плодоношение.
Условия лесного сообщества и стремление к свету вызвали у винограда сильное проявление полярности, т. е. стремление растения обеспечить питательными веществами наиболее удаленные от основания куста части растения. Проявление полярности приводит к неравномерности роста побегов, а следовательно, и плодоношения.
При переносе человеком винограда из леса на открытые места многие свойства, проявляемые виноградным растением в условиях леса, оказываются ненужными и даже вредными для получения большого урожая. С этими отрицательными явлениями при культуре винограда приходится считаться и путем искусственного вмешательства в жизнь виноградного растения подавлять до некоторой степени их влияние.
Таким образом, для обеспечения высоких урожаев винограда приходится непрерывно исправлять недостатки среды, где развивается виноград, и вести подавление оставшихся у винограда некоторых невыгодных для человека жизненных проявлений.
Исходя из этих положений, при разработке системы агромероприятий человеку приходится оказывать воздействие как на окружающую виноградное растение природу (среду), так и непосредственно на само растение.
К агротехническим приемам, которые приводят к изменению условий среды в соответствии с требованиями виноградного растения, относятся: обработка почвы, борьба с сорняками, внесение удобрений, искусственное регулирование влаги в почве, борьба с болезнями и вредителями и др.
Для изменения недостатков природы виноградного растения применяются такие приемы, как обрезка и формирование виноградных кустов с учетом условий среды, обломка жировых и ненужных бесплодных побегов, прищипывание верхушек побегов, пасынкование, чеканка и др.
Чтобы разобраться в этом сложном вопросе взаимодействия между средой и растением, необходимо более подробно осветить настоящую тему. Известно, что почвенные и климатические условия складываются из отдельных физических явлений, называемых факторами. Так, например, климатические условия складываются из следующих действующих факторов: температуры, света, осадков, ветра, состава воздуха и др.
Почвенные условия в свою очередь определяются теми минеральными породами, на которых образовались почвы, составом и количеством различных минеральных веществ, в том числе и питательных, количественным содержанием в почве влаги, воздуха, органических веществ, составом микроорганизмов и пр.
Само собою понятно, что все эти факторы действуют на растение совместно и находятся в определенной взаимосвязи между собой. Для того, чтобы понять их комплексное (совместное) действие, надо выяснить влияние отдельных основных факторов.

Факторы, определяющие рост, развитие растений, урожай и его качество

Специальные термины растениеводства

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).

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.

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 рН_сол 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 рН_сол 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 рН_сол 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.

Условия внешней среды и их влияние на рост и развитие растений

Условия внешней среды и их влияние на рост и развитие растений

Рост и развитие растений тесно связаны с условиями внешней среды. Основными из внешних факторов являются тепло, свет, влага, воздух и питательные вещества. Все они равнозначны и ни один из них нельзя заменить другим. Поэтому необходимо знать роль каждого фактора в жизни овощных и плодовых культур, чтобы иметь возможность управлять ими.

Тепло. Все растения для своего нормального роста, развития и формирования продуктивной части требуют определенный температурный режим. По требованиям к теплу их делят на очень требовательные, среднетребовательные и менее требовательные.

Из овощных культур наиболее требовательны к теплу арбуз, дыня, баклажаны, перец, огурцы, помидоры, тыква, физалис, кабачки, патиссоны, фасоль, кукуруза. Прорастание семян этих культур начинается при температуре 13–14°, а при длительном понижении ниже 10–12° рост и развитие этих культур приостанавливается, а при заморозках они погибают. Наиболее благоприятная температура для их роста, развития и плодоношения находится в пределах 20–30°.

Менее требовательны к теплу картофель, капуста всех видов, корнеплоды, лук репчатый, чеснок, салат, шпинат, горох, бобы, многие пряно-вкусовые растения. Семена их прорастают при температуре ниже 10°. Эти культуры хорошо растут, развиваются и формируют продуктивную часть при температуре 17–20°.

К зимостойким овощным растениям относят многолетние виды лука, хрен, ревень, щавель и некоторые другие. Рост их начинается при температуре 1–2°, в период вегетации они переносят заморозки до -10°, и, находясь в состоянии покоя, они безболезненно перезимовывают в открытом грунте.

Среди плодовых и ягодных культур наиболее теплолюбивы виноград, персик, абрикос, грецкий орех, цитрусовые; среднетребовательны черешня, груша, слива, вишня, яблоня и менее требовательны крыжовник, смородина, малина, земляника, облепиха. Важное значение имеет также и продолжительность теплого периода, и изменение температурного режима как в течение вегетации, так и в период вынужденного зимнего покоя.

Так, если начальный рост корней у большинства плодовых культур начинается при 4–7°, то для более активного их роста требуется температура 8–20°, если набухание почек у яблони и других растений начинается при 5°, то для их распускания и роста побегов требуется уже 10°, а для нормального цветения и оплодотворения — 15–20°.

При низкой температуре в период цветения распустившиеся цветки не опыляются, а пыльца, попавшая на рыльце пестика, не прорастает и оплодотворения не происходит. Значительно различаются плодовые деревья и по морозостойкости как в пределах различных видов, так и в пределах сортов. Опасны для плодовых растений очень низкие температуры зимой. Наиболее чувствительна к морозам корневая система. Корни карликовых подвоев яблони, а также земляники погибают при -8–10°. Особенно страдает корневая система в бесснежные зимы, а также после засушливых лета и осени.

При сильных морозах особенно повреждаются кора и древесина в развилках деревьев и у основания штамбов. Очень опасны и значительные перепады температур в конце зимы: ночью -10–20°, днем +5–10.

Значительно различаются культуры и сорта и по жаростойкости. При очень высоких температурах многие растения приостанавливают свой рост, особенно формирование продуктивных органов, так, например, при температуре выше 29° клубнеобразование у картофеля полностью приостанавливается.

Свет. Солнечный свет, в естественных условиях открытого грунта, как известно, единственный источник энергии, обеспечивающий фотосинтез. Только при наличии света листья вегетирующих растений осуществляют синтез органических веществ. Садовые растения по-разному реагируют на освещенность: одни нуждаются в интенсивном освещении и плохо растут и резко снижают урожай при недостатке света (черешня), другие — теневыносливы (актинидия).

Овощные культуры делят на растения короткого (грунтовые огурцы, помидоры, перец, баклажаны, арбузы и другие тыквенные) и длинного дня (капуста, лук, чеснок, корнеплоды, тепличные сорта огурцов). Для более быстрого роста и развития первым необходима длина дня менее 12 часов, при хорошем освещении, а вторым — более 12 часов и они выносят частичное затенение.

Искусственно укорачивая или удлиняя световой день, можно получить более высокие урожаи некоторых овощных культур и продукцию лучшего качества. В естественных условиях достигают этого, регулируя сроки посадки. В закрытом грунте длину дня можно изменять с помощью искусственного освещения.

Вода. Составляет 70–95 % сырой массы растений. На создание всех органов растений требуется огромное количество воды — до 300–800 кг воды на 1 кг сухого вещества.

Основной источник воды для растения — почвенная влага. Оптимальная влажность для роста и развития плодовых и овощных растений находится в пределах 65–80 % полной влагоемкости. Такая влажность почвы может быть обеспечена при годовом количестве осадков 600–700 мм.

Ростовская область расположена в основном в зоне неустойчивого и недостаточного увлажнения. Осадков выпадает от 320 мм на востоке до 510 мм на юго-западе, но по годам они распределяются крайне неравномерно. Почти ежегодно имеет место длительный бездождный период (1,5–2 месяца) который усугубляется низкой влажностью воздуха и суховееями.

Недостаток осадков создает определенные трудности при выращивании ряда овощных, ягодных и плодовых культур, и получение достаточно высоких урожаев возможно только в условиях орошения.

К наиболее влаголюбивым культурам относятся: картофель, огурцы, баклажаны, капуста, земляника и некоторые другие. Наиболее чувствительны растения к недостатку влаги в период прорастания семян и в рассадный период. Взрослые растения можно поливать более редко, но обильно, чтобы промочить основную массу корневой системы. Полив должен быть регулярным, так как большие перерывы в поливе приводят к израстанию клубней и корнеплодов, растрескиванию плодов помидоров, кочанов капусты, отчего потребительские качества их резко ухудшаются.

Все теплолюбивые овощные культуры (особенно огурцы и помидоры) надо поливать теплой водой (20–25°). Полив холодной водой (6–10°) приводит к заболеванию растений.

Длительный вегетационный период (230–260 дней), достаточное количество тепла и плодородные почвы позволяют выращивать на приусадебных участках и в коллективных садах высокие урожаи большинства овощных, плодовых и ягодных культур, в том числе и таких теплолюбивых, как помидоры, перец, баклажаны, арбузы, дыни, виноград, абрикосы и другие.

Источники:

http://vinograd.info/knigi/vinogradarstvo-kryma/vliyanie-usloviy-sredy-na-rost-razvitie-kolichestvo-i-kachestvo-urozhaya.html
http://nomnoms.info/faktory-opredelyayuschie-rost-razvitie-rasteniy-urozhay-i-ego-kachestvo/
http://garden.wikireading.ru/30