1. НАУКОВІ ОСНОВИ ЗЕМЛЕРОБСТВА 1.1. Фактори життя рослин і закони землеробства


Повернутися на початок книги
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 
45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 
60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 
75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 
90 91 92 

Загрузка...

Безперервний розвиток агрономічної науки і вдосконалення сільськогосподар-ської техніки були і залишаються головними критеріями поступового руху землероб-ства і всього сільськогосподарського виробництва. Довготривалі досліди і практика показали, що в основі землеробства, як і інших наук, лежать закони, що відображають об’єктивні процеси, які проходять в природі землеробства. Вони розкривають шлях практиці, запобігають багатьом помилкам і допомагають продуктивніше використо-вувати не тільки землю, а й машини, знаряддя та інші засоби виробництва.

Підвищення продуктивності сільськогосподарського виробництва не може ґрун-туватися тільки на показниках виробництва, які змінюються. В міру зростання знань як безпосередньо в агрономії, так і в інших науках, закони вдосконалюються і від-криваються нові.

За часом відкриття і за загальним значенням у біології і агрономії перше місце слід віддати закону автотрофності рослин. Він об’єднав теорію фотосинтезу і мі-нерального живлення рослин. Зелені рослини, використовуючи енергію сонячного світла і поглинаючи з повітря вуглекислий газ, а з ґрунту воду і мінеральні речовини, синтезують усі необхідні їм органічні речовини в кількостях, які забезпечують новий розвиток і високу продуктивність рослин. Цими основними принципами відобража-ється сутність цього закону. Тому одним з найважливіших принципів при створенні врожаю повинно бути швидше нарощування оптимальної асимілювальної поверхні листя, здатної з найкращим ефектом засвоювати сонячну енергію для синтезу цукрів, амінокислот, білків, ферментів та інших клітин протоплазми, тканин і органів рос-линного організму.

Для інтенсивного розвитку рослин надзвичайно важливо, щоб у ґрунті в достат-ній кількості постійно була вода, всі необхідні елементи мінерального живлення в доступних формах та не було перепони їх надходження в кореневу систему.

Одним з найважливіших в агрономії, що визначає умови життя рослин, є закони незамінності і рівнозначності факторів їх життя. Ці закони сформулював ака-демік В. Р. Вільямс.

Завдяки багаторічним дослідженням переважно в галузі фізіології рослин та агрохімії досить повно встановлено потреби рослин у факторах життя, які станов-лять їх матеріальну та енергетичну основу. Умови зовнішнього середовища (ґрунт та атмосфера) помітно впливають на використання рослинами води і елементів міне-рального живлення. Серед умов життя рослин основами є агрофізичні та агрохімічні властивості ґрунту, склад ґрунтового та приземного повітря, наявність у ґрунті жит-тєздатного насіння бур’янів, збудників хвороб і шкідників та ін. Від умов зовнішньо-го середовища ґрунту та атмосфери значною мірою залежить регулювання і викорис-тання рослинами факторів життя.

Для росту й розвитку будь-якої зеленої рослини необхідні дві групи факторів: 1) космічні — світло та тепло; 2) земні — вода, повітря і поживні речовини.

В. П. Гудзь, І. Д. Примак, Ю. В. Будьонний, С. П. Танчик «Землеробство»

На ріст і розвиток рослин впливають не лише фактори життя, а й умови, за яких проявляється дія факторів життя. Під умовами середовища слід розуміти зовнішні умови, за яких проявляється дія факторів життя. Умови середовища поділяються на три групи: 1) ґрунтові (будова орного шару, структура, кислотність ґрунту та ін.); 2) фітологічні (наявність бур’янів, шкідників і хвороб); 3) агротехнічні (своєчасність і якість проведення польових робіт).

Взаємодія факторів життя рослин під час їх росту і розвитку надзвичайно склад-на, багатогранна і протягом тривалого часу є предметом вивчення біологічних та аг-рономічних наук.

Суть закону незамінності і рівнозначності факторів життя рослин полягає в тому, що всі фактори життя рослин незамінні й абсолютно рівнозначні. Жоден з них не може бути замінений іншим, навіть при надлишку останнього. Цей закон сформу-лював В. Р. Вільямс.

Дійсно, не можна замінити воду світлом або азот фосфором, оскільки кожний фактор життя виконує певну фізіологічну функцію. Поняття рівнозначності слід ро-зуміти так, що немає головних і другорядних факторів життя навіть тоді, коли для рослин будь-який із них необхідний у незначній кількості, серед яких — окремі час-тини спектра сонячного променя, наявність у повітрі кисню, азоту, вуглекислоти, температура в певних інтервалах, різноманітні біологічно важливі елементи живлен-ня та ін.

Наступне важливе значення в практичному землеробстві має закон мінімуму (закон обмежувальних факторів). Суть його зводиться до того, що величина врожаю визначається фактором, який перебуває в мінімумі і буде в міру задоволення ним зростати доти, поки не буде обмежена іншим фактором.

Вперше цей закон у 1840 р. сформулював німецький вчений Ю. Лібіх на підставі розвитку теорії мінерального живлення рослин і причин зниження родючості ґрунту. Він вважав, що зростання врожаю прямо залежить від збільшення фактора, який зна-ходиться в мінімумі:

Y = A х X,

де Y — урожай;

Х — наявність фактора;

А — коефіцієнт пропорційності цього фактора.

На ріст культурних рослин впливає не один фактор, а сукупність факторів жит-тя і умов середовища. Дослідами практично встановлено, що, змінюючи лише один фактор життя, без прямого впливу на інші, приріст урожаю поступово знижується, а потім і зовсім припиняється від однакових додаткових доз фактора. Причина цьо-го — обмежувальний вплив інших факторів життя, оскільки при цьому вступає в дію закон мінімуму, або обмежувального фактора.

Для наочної демонстрації закону мінімуму часто використовують «діжку Добе-нека», висота клепок якої умовно визначає рівень забезпеченості рослин факторами їхнього життя (рис. 1).

Якщо в таку діжку налити воду, то її рівень, що приймається за врожай, не буде вищим від рівня найнижчої клепки.

Численними дослідами встановлено, що найвищий урожай можна одержати тіль-ки за оптимальної кількості фактора життя рослин.

1. Наукові основи землеробства

 

Обмежувати врожай можуть не тільки фак тори життя, а й несприятливі умови се-редовища: ґрунтові, фітологічні, агротехнічні (забур’яненість, кислотність та ін.).

При розробленні системи землеробства (особливо для окремих господарств) важли-во уміти правильно визначити обмежувальні фактори і причини, що стримують розвиток землеробства в певний час і можливі в неда-лекому майбутньому. Вони можуть бути різ-ними і пов’язаними з особливостями клімату, ґрунту, ландшафту.

Рис. 1. Графічне зображення, яке ілю-струє дію закону мінімуму (діжка Добенека): 1 — максимально можливий урожай; 2 — фактичний урожай

Низька родючість ґрунту і обмежені мож-ливості одержання високих урожаїв можуть бути спричинені не тільки природними умо-вами, а й недоліками та помилками в культурі землеробства.

Багато з обмежувальних причин можуть бути тимчасовими, оскільки за відносно ко-роткий час їх можна усунути. Відповідно до цього в освоєнні системи землеробства повин ні бути зроблені уточнення. По-іншому буває, коли обмежувальними виявляються постійно діючі причини. Їх дуже важко, а в багатьох випадках і неможливо повністю усунути, проте їх шкідли-вий вплив можна послабити. Відповідно до цього набір заходів у системі землероб-ства повинен забезпечувати постійну боротьбу з ними.

Близький до закону обмежувальних причин широко відомий закон мінімуму, максимуму і оптимуму. Його вперше сформулював Ю. Сакс. Зміст закону полягає в тому, що найбільш високий врожай може бути одержаний за оптимальної наявності фактора, а із збільшенням або зменшенням останнього урожай зменшується.

 

Академік В. Р. Вільямс дав йому більш чітке визначення: «Найбільший урожай реалізується при середній «оптимальній» наявності фактора; при найменшій (міні-мальній) і найбільшій (максимальній) наяв-ності фактора урожай нереальний (дорівнює нулю)».

Рис. 2. Урожай надземної маси та коре-нів вівса за різних доз сульфату амонію (К. А. Блок, 1973)

Цей закон добре ілюструється також ре-зультатами досліду, де були випробувані дози азоту, який поглинали рослини (рис. 2). Най-вищу продуктивність отримано при дозі 7,5 г сульфату амонію на посудину, а подальше її підвищення різко знижувало врожайність. Вплив у загальному вигляді описується па-раболою (рис. 3). З її рівня видно, що кожний наступний рівновеликий вплив елемента в інтервалі від мінімального до оптимального

В. П. Гудзь, І. Д. Примак, Ю. В. Будьонний, С. П. Танчик «Землеробство»

значення супроводжується все меншим і меншим приростом урожаю, а в інтервалі від оптимального до максимального значення — наростаючим зниженням врожаю.

 

Рис. 3. Параболічна крива: у = А-(1-10 сх)-10

Виключно велике значення в землеробстві має закон сукуп-ної дії факторів життя рос-лин. Основу цього закону сфор-мулював ще в кінці ХІХ ст. німецький дослідник Лібшер. Суть його полягає в тому, що для одержання високого врожаю не-обхідна наявність усіх факторів життя в оптимальному співвід-ношенні. Підтвердженням його є висновок О. О. Зіганшина та Л. П. Шарафуліна (1974) про те, що оптимізація факторів життя дозволяє більш продуктивно використовувати не тільки ті, які знаходяться в мініму-мі, а й ті, що присутні в достатній кількості.

Е. А. Мітчерліх доповнив визначення Лібшера та виразив його математично. З графічного зображення (рис. 4) видно, що врожай рослин (V) підвищується з наси-ченням впливу якого-небудь фактора росту (Х) пропорційно величині врожаю, якої не вистачає до максимального врожаю (А):

dy dx

(A-V)C,

де A — максимально можливий урожай; V — фактичний урожай; X — фактор росту; C — коефіцієнт пропорційності.

 

Фактор

Рис. 4. Закон сукупної дії факторів (за В. Д. Мухою та ін., 1994)

1. Наукові основи землеробства

 

Таку саму думку про цей закон висловив і В. Р. Вільямс. Як ілю-страцію, що підтверджує цей закон, він наводить графік безперервного підвищення урожаю при одночасній дії на світло, воду, поживу, побудо-ваний на підставі дослідів, проведе-них німецьким агрофізиком (рис. 5) Є. Вольні. У дослідах виявилося, що надбавка урожаю ячменю на посуди-ну від покращення освітлення при вологості ґрунту 20% становила всього 22 г (23,7%), при вологості 40% — 135 (73%), а при вологості 60% — 195 г (93,5%). Ще більше по-мітна різниця була одержана від за-стосування добрив. Тут за умов ви-сокого освітлення одна й та сама доза добрив сприяла підвищенню врожаю ячменю в 12,5 разу.

Рис. 5. Залежність урожаю від сумісної дії

факторів життя рослин:

1 — удобрений; 2 — неудобрений; 3 — удобрений;

4 — неудобрений; 5 — удобрений; 6 — неудобрений

У дослідах Лезера в Індії при ви-рощуванні льону і пшениці на різних фонах удобрення повним мінераль-ним добривом в 1,5–2 рази знизи-лись транспіраційні коефіцієнти порівняно з неудобреним фоном або удобреним лише азотним добривом. Важливою практичною особ-ли вістю закону сукупної взаємодії факторів життя рослин є те, що в позитивному напрямі він проявляється лише в тих випадках, коли кількість факторів, які змінюються, підібрано правильно відповідно до потреб і особливостей вирощуваних культур і сортів.

Вирішення цього питання — одне з найважливіших завдань сучасної агрономіч-ної науки, тому що показники оптимуму і максимуму факторів життя при комплек-сному їх використанні помітно і безперервно змінюються.

Найстарішим, але постійно актуальним є закон повернення поживних речовин у ґрунт, відкритий у середині ХІХ ст. одним із основоположників агрохімії Ю. Лібі-хом. Зміст його зводиться до того, що всі речовини, які задіяні при створенні врожаю, повинні бути повністю повернуті в ґрунт з добривами. Порушення цього закону, за твердженням Ю.Лібіха, рано чи пізно повинно призводити до втрати ґрунтом його родючості.

У принципі питання про необхідність повернення біологічно важливих елемен-тів, а не всіх винесених з ґрунту урожаєм, правильне і прогресивне. Про це неодно-разово підкреслювали такі видатні вчені як К. А. Тімірязєв та Д. М. Прянішніков, відзначаючи, що вчення про необхідність повернення є одним із найважливіших над-бань науки.

В. П. Гудзь, І. Д. Примак, Ю. В. Будьонний, С. П. Танчик «Землеробство»

У раціонально організованому господарстві всі біологічно важливі елементи жив-лення, взяті врожаєм з ґрунту або втрачені іншими шляхами, повинні повертатися до нього з деякими перевищеннями, щоб забезпечити безперервне зростання врожаю і компенсувати можливі втрати внаслідок змивання, вилуговування, денітрифікації та з інших причин. Це досягається внесенням добрив, заорюванням післяжнивних решток, зелених добрив, а також шляхом вирощування бобових культур, здатних на-копичувати в ґрунті азот. Лише за таких умов забезпечується кругообіг речовин і під-вищення родючості ґрунту.

Одним з показників раціонального ведення землеробства в межах окремого гос-подарства і в цілому в державі, відповідно до закону повернення, є баланс таких дефі-цитних, біологічно важливих елементів у ґрунті, як азот, фосфор і калій.

Баланс поживних речовин, за твердженням багатьох учених, у землеробстві про-тягом тривалого часу порушувався і складався від’ємним, тобто з помітним дефі-цитом. З ґрунту бралося більше, ніж поверталось йому. Повертання азоту і калію в ґрунту у 30–40-х роках становило третину, а в недалекому минулому — не більше половини. В сучасних умовах економічної кризи в Україні та нестабільності в сіль-ськогосподарському виробництві в цілому цей дефіцит зріс до непомірних величин.

Закон прогресивного зростання ефективності родючості ґрунту в інтен-сивному землеробстві. Основою прогресу в сільському господарстві є те, що ґрунт, якщо правильно здійснювати агротехнічні заходи, помітно поліпшується, тобто зрос-тає його родючість та ефективність сільськогосподарського виробництва.

Землю можна поліпшувати за допомогою хімічних засобів та обробітку. У проце-сі виробництва, якщо воно ведеться раціонально, земля не зношується, як інші засоби виробництва (машини, знаряддя тощо), а навпаки, поліпшується, і саме це є теоре-тичною основою невпинного прогресу в сільському господарстві.

При розробленні і освоєнні системи землеробства велике значення заслуговує закон плодозміни. Ще в 1838 р. професор М. Г. Павлов визнавав його як закон при-роди. Він стверджував, що кожний агротехнічний захід більш ефективний при плодо-зміні, ніж при беззмінному посіву.

В основі цього закону лежить загальнобіологічний закон єдності та взаємо-зв’язку рослинних організмів і умов середовища. Необхідність періодичної зміни різних культур у посіві зумовлюється не тільки різним виснаженням ґрунту на еле-менти живлення і неоднаковим розміщенням і накопиченням кореневих пожнив-них решток, а бобовими — азоту, але і в тому, що періоди росту культури по-різному впливають на ґрунт і в цілому на навколишнє середовище. По-різному змінюються щільність, твердість, гранулометричний стан і вологість ґрунту на вертикальному профілі, а також кількісний склад мікрофлори та інтенсивність розвитку окремих груп мікроорганізмів, зокрема патогенних. Підтвердженням важливості дотримуван-ня закону плодозміни можна бачити постійно у виробничих умовах, а також числен-них довгострокових дослідах, проведених в Англії (Ротамстед), Данії (Аснов), США (Огайо), Росії (ТСГА), Україні (Полтавська, Харківська, Миронівська дослідні стан-ції) та в інших країнах.

Плодозміна може здійснюватись не тільки при вирощуванні зовсім різних груп культур (колосових, просапних, бобових та ін.), а й у межах різних родин однієї гру-пи, а інколи і видів однієї родини. Плодозміна не виключає і наявності чистого пару. На підставах, що виходять з цього закону, ґрунтуються принципи побудови сівозмін.

1. Наукові основи землеробства

Велика група видатних вчених кінця ХІХ і першої половини ХХ ст. (В. І. Вернад-ський, О. П. Виноградов, В. Р. Вільямс, К. П. Гедройц, П. А. Костичев, Д. М. Пряніш-ніков, П. А. Власюк, О. О. Ничипорович) незаперечно довела, що внаслідок життєвих процесів збільшуються запаси акумульованої сонячної енергії на Землі, що находить накопичення в ґрунті органічних речовин і всіх біологічного важливих елементів живлення, створюються нові, тільки сприятливі умови для росту і розвитку зелених рослин та мікроорганізмів.

Дослідженнями О. П. Виноградова встановлено, що під впливом діяльності жи-вих організмів і головним чином рослин у ґрунті, порівняно із земною корою, вміст азоту збільшився в 10, а вуглецю — в 20 разів. Чим активніше проходять біологічні процеси, тим більше накопичується біологічних елементів і створюються кращі умо-ви для нових поколінь живих організмів. Таким чином проявляється реальне існу-вання закону природи — закону підвищення родючості ґрунту.

Дія загального закону природи підвищення родючості ґрунту проявляється в зем-леробстві, за умов, якщо дотримуються інші закони землеробства, особливо закон по-вернення, оскільки значна частина створеної органічної маси виноситься з урожаєм.

Спрямоване використання законів землеробства при проектуванні і освоюванні систем землеробства, в спрямованості на підвищення родючості ґрунту і одержання високих урожаїв має вирішальне значення в практиці сільського господарства. Висока культура землеробства передбачає не тільки високоякісне і своєчасне виконання усіх польових робіт, а в цілому при веденні господарства на основі і дотриманні законів землеробства і рослинництва. Відповідно до цих законів і на їхній базі створюються різні теорії, які обґрунтовують практичні заходи щодо освоєння систем землеробства.

У сучасній агрономічній науці і в сумісних з нею науках накопичилася велика кількість експериментального матеріалу. Але через те, що умови землеробства різні, не можна створити якусь одну універсальну теорію, яка охопила б усі основні ідеї в землеробстві. Доводиться не лише пристосовуватись до дії сил природи, а й активно втручатися в природні процеси, змінювати навколишнє середовище в потрібному на-прямі. Серед них основні: вплив на мікроклімат, зміна властивостей ґрунту та його родючості, ліквідація дії і наслідків ерозії та ін. Згідно з цим сучасні системи землероб-ства повинні будуватися на існуючих теоріях, які дають наукове обґрунтування і раці-ональне рішення доцільності адаптивних систем землеробства в конкретних умовах.