«Кафедра воспроизводства лесных ресурсов ОСНОВЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОЛЬЗОВАНИЙ Учебное пособие Под редакцией кандидата сельскохозяйственных наук, доцента Г. Г. Романова и кандидата сельскохозяйственных наук Г. Т. ...»

Тепло необходимо не только растениям, но и микроорганизмам, обитающим в почве и оказывающим разностороннее влияние на растения. Эти микроорганизмы плохо переносят как пониженные, так и повышенные температуры.

Наиболее благоприятна для них температура в диапазоне 15–20 °С.

Основной источник тепла для почвы – солнце. Температура почвы зависит от количества тепла, поступающего на ее поверхность, а также свойств самой почвы – ее теплоемкости, теплопроводности, теплоотдачи. Теплоемкость – количество тепла (в Дж или ккал), необходимое для нагревания 1 г или 1 см3 почвы на 1 °С. Если теплоемкость воды принять за единицу, то теплоемкость песка составит 0,196, глины – 0,233, торфа – 0,477, воздуха – 0,0003. Поэтому при большом содержании в почве воды требуется много тепла на ее прогревание:

влажные глинистые почвы из-за их высокой теплоемкости называют холодными, а песчаные, быстро подсыхающие, – теплыми. Вода может изменять тепловые свойства почвы в 10–15 раз. Теплопроводность – способность почвы проводить тепло от более нагретых слоев к более холодным. Она измеряется количеством тепла (Дж или ккал), которое проходит через 1 см2 слоем 1 см при разности температур в 1 °С. Теплопроводность почвы зависит от теплопроводности ее фаз: наименьшая – у газообразной, несколько выше у жидкой и наибольшая – у твердой (минеральной) части почвы. Теплопроводность зависит и от содержания органического вещества в почве. Например, очень низкая теплопроводность у торфяных почв. Поэтому чем больше в почве воздуха и органического веществ, тем хуже она проводит тепло и дольше его сохраняет. На тепловой баланс почвы влияет также теплоотдача, которая зависит от насыщенности атмосферы водяным паром, температуры самой почвы и состояния ее поверхности.

Наибольшие изменения температуры происходят в верхних слоях почвы как в течение суток, так и в течение года. Суточные колебания температуры не распространяются обычно глубже 2–2,5 м при смене сезонов. Особое значение температурные колебания имеют для зимующих культур, т. к. быстрое и глубокое промерзание почвы резко снижает их устойчивость к низкой температуре.

Солнечные лучи неодинаково прогревают поверхность почвы. Это зависит от растительного покрова, цвета почвы и ее выравненности. Зимой большое влияние на температуру почвы и ее промерзание оказывает снежный покров. Так, в одном из опытов при толщине снега 24 см на его поверхности температура была минус 26,8 °С, а под снегом на поверхности почвы – минус 13,8 °С. Помимо солнца, в природе существует другой важный источник тепла – процесс разложения органического вещества и в результате жизнедеятельности микроорганизмов, сопровождающийся выделением тепла. Различные группы микроорганизмов используют 15–50 % поглощенной ими энергии на поддержание жизни, а остальную выделяют в виде тепла в окружающее пространство. При разложении органического вещества навоза, к примеру, микроорганизмы могут повышать его температуру до 40–60 °С.

Методы регулирования теплового режима для каждой зоны нашей страны могут быть не только различными, но даже противоположными. В северных районах почти все приемы агротехники направлены на повышение температуры почвы и быстрейшее ее прогревание, а на юге – на ее снижение. Например, увеличение влажности почвы путем ее полива или орошения ведет к значительному снижению температуры в результате затрат тепла на нагревание и испарение воды.

Ранневесеннее боронование и рыхление почвы усиливают ее прогревание. Применение посадок и посевов на гребнях и в грядах в северных районах способствует уменьшению влажности почвы и лучшему ее прогреванию. Большое значение при регулировании температурного режима почвы имеют снегозадержание и посадка полезащитных лесных полос, снижающих скорость ветра, испарение с поверхности почвы и накапливающих снег зимой. В северных районах применение навоза, компостов позволяет использовать тепло, выделяемое микроорганизмами при разложении органического вещества. Такой прием, как мульчирование (покрытие поверхности почвы соломой, торфом, перегноем, золой), в зависимости от цвета материала увеличивает или снижает нагревание почвы.

Воздушный режим. Растению для нормального роста и развития необходим кислород воздуха. Так, семена, помещенные на дно сосуда и залитые водой, набухают, но не прорастают из-за отсутствия снабжения зародыша кислородом воздуха. Надземная часть растения обеспечена воздухом лучше, подземная хуже. Однако в практике земледелия иногда бывает, что растения гибнут от недостатка кислорода в приземном слое воздуха. Такие случаи наблюдаются в посевах озимых культур, когда выпадает большое количество снега на незамерзшую землю, а растения при этом продолжают вегетацию. Под снегом они быстро расходуют кислород воздуха, новые порции кислорода не поступают, и растения задыхаются. Кислород воздуха нужен также для нормального развития корневой системы полевых культур. Наиболее требовательны в этом отношении корне- и клубнеплоды, бобовые; менее чувствительны зерновые из-за того, что они частично снабжают корни кислородом воздуха через воздухоносные полости, находящиеся в стеблях.

В кислороде воздуха нуждаются и почвенные микроорганизмы, разлагающие органические остатки и высвобождающие питательные вещества для растений. Кроме кислорода, некоторым почвенным бактериям необходим также молекулярный азот, который они превращают в азотные соединения.

Растения нормально развиваются, когда воздух содержится в крупных порах почвы, а вода – в мелких и средних. Оптимальное содержание воздуха в пахотной почве для зерновых – 15–20 % общей скважности, пропашных – 20–30, многолетних трав – 17–21 %. Благоприятное для растений содержание кислорода в почвенном воздухе – 7–12 %, а углекислого газа – около 1 %.

Газообмен в почве происходит постоянно, но его интенсивность зависит от многих факторов, один из главных – строение и структура почвы. Рыхло сложенные и хорошо оструктуренные почвы с большим количеством промежутков между комочками обладают хорошим газообменом. В заплывших бесструктурных почвах, покрытых коркой и сильно увлажненных, газообмен очень слабый.

На газообмен влияют также диффузия газов, колебания атмосферного давления, температура, изменение влажности почвы, ветер, растительность.

Регуляция воздушного режима. Все агротехнические приемы, способствующие рыхлению пахотного слоя, улучшают газообмен почвы. Они способствуют более активной микробиологической деятельности и быстрейшей минерализации органического вещества, а, следовательно, большему высвобождению и накоплению питательных веществ. Создание водопрочной комковатой структуры – важное условие улучшения ее воздушного режима. Достигается это выращиванием многолетних трав. При внесении органического вещества (торфа, навоза, компостов, зеленых удобрений) количество углекислого газа в пахотном слое почвы значительно возрастает. Так, применение 20 т навоза на 1 га увеличивает содержание углекислого газа на 70–140 кг.

Водный режим. Жизнедеятельность растений тесно связана с водой. Для набухания семян и перевода запаса сухих питательных веществ семени в усвояемую для зародыша форму различным растениям необходимо от 40 до 150 % от массы семян воды. Растения в процессе вегетации могут использовать раствор минеральных веществ почвы в очень небольшой концентрации. Для образования таких растворов требуется много воды. Поступающая вместе с питательными веществами влага в растениях используется не полностью. Установлено, что из 1000 частей воды, прошедшей через растение, только 1,5–2 части расходуются на питание, а остальная влага испаряется. Испарение воды листьями называется транспирацией. Этот процесс зависит от освещенности, температуры и влажности воздуха. В агрономии широко применяют и другой показатель расхода воды растением – транспирационный коэффициент – количество воды, затрачиваемое растением в процессе образования единицы сухого вещества. Меньше всего транспирационный коэффициент у просовидных – 200–400, значительно выше у гороха – 400–800, самый высокий у многолетних трав – 700–900. Величина транспирационного коэффициента сильно зависит от света.

По опытным данным, на прямом солнечном свету коэффициент транспирации у растений составлял 349, на сильном рассеянном свете – 483, среднем – 519 и слабом – 676. Особенно сильно транспирационный коэффициент зависит от влажности воздуха. В засушливые годы у пшеницы, овса он возрастает больше чем в два раза по сравнению с влажными. В северных и западных районах нашей страны испарение воды растениями заметно меньше, чем в южных и восточных. Заметно снижают транспирационный коэффициент удобрения. Так, у овса при недостатке питательных веществ он составлял 483, а при достаточном их количестве – 372. Поэтому культуры, обеспеченные питательными веществами, более экономно используют воду, что имеет большое значение для районов засушливого земледелия.

Растения на отдельных этапах роста и развития предъявляют повышенные требования к воде. Для большинства колосовых культур критический период по отношению к влаге – время от выхода в трубку до колошения. При недостатке влаги в эти периоды растения ослабляют развитие и не дают хорошего урожая.

В последующие фазы развития растению требуется меньше воды, и оно не так сильно реагирует на изменение водного режима почвы.

В воде нуждаются и почвенные микроорганизмы. При недостатке воды у бактерий снижается усвоение питательных веществ, а при чрезмерном увеличении влажности они испытывают кислородное голодание. Оптимальная влажность почвы для растений и бактерий составляет 60–80 % полной влагоемкости почвы.

Основной источник поступления воды в почву – осадки, а также влага, образуемая при конденсации водяных паров в результате перепада температуры почвы и воздуха в дневные и ночные часы. Влажность почвы влияет на степень сопротивления при ее обработке, способность крошиться, происходящие в ней микробиологические и биохимические процессы. Поэтому одна из важнейших задач земледелия – регулирование водного режима в почве для создания в ней оптимального соотношения воды и воздуха. Рыхлая и структурная почва впитывает значительно больше осадков, чем уплотненная и бесструктурная. Уплотнение почвы вызывает быстрое подтягивание влаги по капиллярам к поверхности и усиленное испарение воды. Потеря влаги весной при сухой и ветреной погоде на незаборонованной зяби за сутки может составлять 50–70 т/га. Поэтому даже мелкое поверхностное рыхление резко сокращает испарение и сохраняет влагу.

Подвижность воды и ее доступность для растений зависят от свойств почвы и формы воды в ней. Влага в почве может находиться в парообразной, гигроскопической, капиллярной и гравитационной формах.

Парообразная влага, насыщая воздух, заполняет все почвенные пустоты и может служить при перепадах температуры источником подземной росы.

Гигроскопическая влага адсорбируется на поверхности частиц почвы и вследствие больших сил молекулярного притяжения недоступна для растений.

Количество гигроскопической влаги зависит главным образом от гранулометрического состава почвы: чем мельче почвенные частицы (например, в глинистой почве), тем больше суммарная их поверхность в единице объема и, следовательно, выше процент гигроскопической влаги. Количество гигроскопической влаги зависит также от количества органического вещества в почве: чем больше его в почве, тем больше гигроскопической влаги в почве. Количество недоступной растениям влаги составляет примерно полуторную величину максимальной гигроскопичности. Это так называемый мертвый запас, или влажность устойчивого завядания.

В зависимости от гранулометрического состава почвы и содержания органического вещества, мертвый запас влаги значительно меняется: в супесчаной почве он составляет 2–3 %, в суглинистой – 5–6, в глинистой – 8–10, в перегнойнопесчаной и черноземной 14–16 и в торфянистой – до 40–50 % массы абсолютно сухой почвы. Увядание растений может наступить от недостатка влаги в почве (почвенная засуха) или из-за усиленной транспирации растениями вследствие большой сухости и высокой температуры воздуха (атмосферная засуха).

Капиллярная влага размещается в узких промежутках (капиллярах) почвы и удерживается в них силой поверхностного натяжения пленки воды. Она может передвигаться в различных направлениях, скорость и расстояние передвижения зависят от диаметра капиллярных промежутков, структуры почвы. Эта вода доступна растениям, и именно она участвует в формировании урожая полевых культур. На бесструктурных распыленных и плотных почвах вода поднимается по капиллярам наиболее высоко. Это приводит к быстрому иссушению всего пахотного слоя, особенно в южных районах. Поэтому рыхление верхнего слоя почвы и разрушение в ней капилляров значительно снижает испарение и способствует сохранению влаги в почве. Однако иногда необходимо подтянуть влагу из нижних слоев к верхним, куда будут заделываться семена при посеве. Это особенно важно в сухое время года. В этом случае для уплотнения почвы, увеличения в ней количества капилляров и подтягивания по ним влаги из глубоких слоев к верхним (зона заделки семян) почву прикатывают.

Гравитационная влага заполняет все крупные некапиллярные промежутки между комочками почвы и, подчиняясь силе тяжести, передвигается только сверху вниз. Эта влага легкодоступна растениям. Состояние, когда все капиллярные и некапиллярные промежутки почвы заполнены водой, называется наибольшей (полной) влагоемкостью почвы. Она может наблюдаться при неглубоком залегании грунтовых вод, на болотах, при весеннем таянии снега, длительных осенних дождях. В этих случаях в почве развиваются анаэробные процессы. Для производственных целей важен другой показатель – наименьшая влагоемкость почвы, т. е. максимальное количество воды, которое почва длительное время может удерживать при отсутствии ее подтока и потерь на испарение. Этот показатель для каждой почвы представляет почти постоянную величину и играет большую роль, особенно в орошаемом земледелии, при расчетах норм полива. При наименьшей влагоемкости в почве содержится максимальное количество доступной для растений влаги, при которой 60–80 % пор почвы заполнено влагой.

Источником воды для выращивания растений являются атмосферные осадки грунтовые воды и воды орошения. Определяющее значение в большинстве случаев, безусловно, имеют атмосферные осадки.

Приемы регулирования водного режима почвы. Для снабжения растений водой в максимально потребных количествах, накопления, сохранения и рационального использования влаги в засушливых районах, а также для устранения избыточного увлажнения в северо-западной зоне европейской части нашей страны в земледелии разработаны различные комплексы агротехнических приемов.

Кроме правильной и своевременной обработки почвы, в засушливых районах широко используют снегозадержание, на склонах наряду с особыми приемами вспашки устраивают микролиманы для задержания талых вод и предотвращения эрозии почвы. Широкое распространение получили посадка полезащитных лесных полос, посев высокостебельных кулисных растений, сохранение стерни на поверхности почвы. Потери только талых вод за один год в районах неустойчивого и недостаточного увлажнении составляют 50–60 млрд т, а между тем каждые 100 т воды (10 мм осадков) могут дать дополнительно 100 кг зерна яровых и 200 кг озимых культур с 1 га.

Рациональное чередование культур с различной корневой системой в севообороте позволяет наиболее полно использовать влагу разных горизонтов почвы.

Улучшение структуры почвы дает возможность предотвратить поверхностный сток воды и значительно уменьшить ее испарение. Применение удобрений уменьшает транспирационный коэффициент растений и позволяет более рационально использовать почвенную влагу. Мульчирование почвы торфом, специальными пленками, соломенной резкой и другими материалами резко снижает испарение воды. Однако используют этот прием обычно на небольших площадях.

Большое значение для сохранения влаги в почве имеет борьба с сорняками.

Возделывание новых засухоустойчивых сортов с низким транспирационным коэффициентом, быстро развивающих листовую поверхность и хорошо затеняющих почву, служит эффективным средством рационального использования влаги.

В зоне избыточного увлажнения часто наблюдается вымокание растений и снижение их урожайности из-за плохого газообмена почвы и развития анаэробных процессов. Сильное набухание глинистых почв при увлажнении и усадка их при подсыхании значительно уплотняют эти почвы, и на их поверхности образуется корка. Поэтому здесь большое значение имеют осушение, дренаж, специальные приемы вспашки, гребневые посевы, применение органических удобрений, в т. ч. зеленых, для сохранения рыхлого пахотного слоя и поверхностная обработка почвы для уничтожения почвенной корки.

Питательные элементы в почвенном растворе. В состав растительного организма входят свыше 74 химических элементов, 16 из которых жизненно необходимы растениям. Углерод, кислород, водород и азот называют органогенными элементами; фосфор, калий, кальций, магний, железо и сера – зольными макроэлементами; бор, марганец, медь, цинк, молибден и кобальт – микроэлементами. Углерод, водород, кислород – важнейшие составные части углеводородов, белков и жиров, которые создаются растениями в процессе жизнедеятельности. Азот влияет главным образом на ростовые процессы, при его недостатке растения приобретают бледно-зеленую окраску и плохо развиваются. При избытке азота они нередко полегают из-за ослабления механической прочности тканей, вегетационный период растягивается. Фосфор способствует ускорению созревания культур. Недостаток фосфора, как и азота, задерживает рост и развитие растений, особенно в молодом возрасте. Значительное количество фосфора в почве находится в недоступном для растений состоянии, причем плохо обеспечены фосфором более 30 % пахотных земель, удовлетворительно – 36 и хорошо – 33 %. Калий играет важную роль в образовании и передвижении углеводов, а также в повышении устойчивости растений к пониженным температурам и к заболеваниям. Сера, магний, железо участвуют в окислительных процессах, создании хлорофилла и фотосинтезе. Эти химические элементы служат основой для построения организма растения и его жизнедеятельности. Остальные элементы очень часто присутствуют в растениях, они участвуют в различных ферментативных процессах при построении органических веществ, но их жизненная необходимость окончательно еще не установлена.

Питательные элементы входят в различные соединения преимущественно органического характера и до их разложения в почве недоступны или малодоступны растениям. Некоторая часть элементов находится в поглощенном почвой состоянии, а часть – в виде растворов солей, образуя почвенный раствор. Растворенные соли наиболее подвижны и используются растениями в первую очередь. Однако они могут быть легко вымыты из почвы и потеряны для растений в посевах и посадках.

Регуляция питательных элементов в почве. Задача регулирования питательного режима состоит в обеспечении растений в каждой фазе роста и развития питательными элементами в количествах, необходимых для получения высокого урожая лучшего качества. Это достигается внесением органических и минеральных удобрений, улучшением воздушного, водного и теплового режимов почвы, проведением рациональной для конкретных условий обработки почвы, правильным чередованием культур в севообороте, эффективным уничтожением сорной растительности.

Наиболее важна в регулировании питательного режима почвы проблема азота. Источниками поступления азота в почву служат органические вещества растений и азотфиксирующие микроорганизмы. Небольшое количество азота поступает с атмосферными осадками. При разложении органического вещества содержащийся в нем азот переходит в аммиак и может улетучиться, став недоступным для растений. Особенно большие потери азота в форме аммиака наблюдаются при разложении органического вещества навоза, навозной жижи и других органических удобрений при неправильном их хранении (потери могут достигать 30–40 %). Образование аммиака носит название аммонификации. Дальнейшее его окисление до солей азотистой и азотной кислот – нитрификация – протекает при участии двух групп микроорганизмов – Nitrosomonas и Nitrobacter. Эти бактерии требуют оптимального теплового режима (25–32 °С), достаточного количества кислорода и влаги в почве и близкой к нейтральной реакции почвенного раствора. Тщательная обработка почвы, поддержание ее в рыхлом состоянии для лучшей аэрации, применение органических удобрений, внесение извести на кислых почвах значительно усиливают процесс нитрификации и увеличивают накопление доступного для растений азота. Несоблюдение агротехнических требований, ухудшение газообмена почвы могут привести к противоположному процессу – денитрификации, в результате которого нитраты восстанавливаются до аммиака, а затем до молекулярного азота и теряются для растений. Другой важный источник азота в почве – это деятельность почвенных бактерий, усваивающих молекулярный азот и превращающих его в усвояемую для растений форму. К таким бактериям относят как свободно живущие, так и симбиотические (клубеньковые) бактерии, находящиеся в симбиозе с бобовыми растениями. Свободноживущие бактерии способны накапливать в почве до 30–50 кг азота на 1 га. Симбиотические бактерии совместно с бобовыми растениями накапливают значительно больше азота – от 250 кг/га у клевера и до 500 кг/га у люпина. Задача агротехники состоит в создании оптимальных условий для перевода труднодоступных элементов, находящихся в почве, в легкодоступные, а также для разложения органических веществ и их минерализации.

При помощи известкования кислых и гипсования щелочных почв можно изменить химический состав почвы и почвенного раствора, вследствие чего повышается растворимость некоторых элементов питания растений.

Плодородие и окультуренность почв. Плодородие почвы – способность почвы обеспечивать растения в максимально потребных количествах водой, воздухом и питательными элементами и тем самым формировать урожай. Различают два вида плодородия почвы – естественное и эффективное. Естественное плодородие почвы складывается в результате естественного почвообразовательного процесса и определяется гранулометрическим, химическим составом почвы, составом и активностью живых организмов, рельефом, грунтовыми водами и климатическими условиями. Эффективное плодородие почвы сформировалось в результате влияния природных факторов и производственной деятельности человека путем обработки почвы, внесения органических и минеральных удобрений, орошения, осушения, введения севооборотов, посева сельскохозяйственных растений и других агротехнических приемов. При естественном плодородии некоторые питательные вещества почвы находятся в недоступной для растений форме и не могут использоваться ими. Под влиянием обработки, при изменении водного и воздушного режимов почвы недоступные питательные вещества переходят в легкоусвояемую форму и используются растениями. Воздействие человека на почву может резко изменить ее природные свойства. Внесение удобрений меняет химический состав и свойства почвы, посев тех или иных видов растений и соответствующая обработка приводят к изменению физических свойств почвы, ее водо- и воздухопроницаемости, оструктуренности и т. д.

Многочисленные приемы повышения плодородия почвы можно свести к четырем видам: 1) физические (обработка почвы, борьба с эрозией и др.); 2) агрохимические и биохимические (улучшение круговорота питательных веществ в земледелии); 3) мелиоративные (коренное улучшение природных свойств почвы, полезащитное лесоразведение и др.); 4) биологические (севообороты, луговодство, селекция и семеноводство и др.).

Важный показатель плодородия почвы – это количество в ней органического вещества, образующегося и накапливающегося в результате жизнедеятельности растений и почвенной биоты (микроорганизмов, различных червей, насекомых и других групп животных). К одной из главных составных частей органического вещества почвы относится гумус, который служит источником пищи и энергии для почвенных микроорганизмов. В то же время микроорганизмы, используя гумус, освобождают питательные элементы для растений. Улучшение количества гумуса в почве улучшает ее физико-химические свойства.

Зная пути образования и разложения органического вещества, человек может регулировать эти процессы и таким образом создавать наилучшие условия для накопления питательных элементов в почве и улучшения ее свойств.

Однако только органическое вещество еще не делает почвы окультуренной и высокоплодородной. Она должна обладать и другими особенностями и свойствами. Так, важное свойство – мощность, или толщина, пахотного слоя, которая тесно связана с окультуриванием почвы. В мощном пахотном слое значительно усиливается рост корней полевых культур, основная масса которых (до 70–90 %) размещается в нем. Разложение массы корневых остатков в этом слое способствует развитию микроорганизмов и образованию ими большого количества питательных веществ для растений.

Кроме глубокого пахотного слоя, окультуренная почва должна иметь оптимальное строение, под которым понимается определенное соотношение воды, воздуха и собственно почвы. Это соотношение можно изменять и тем самым регулировать деятельность аэробных и анаэробных микроорганизмов, ослабляющих или усиливающих минерализацию органического вещества.

С изменением строения почвы меняется ее плотность. Для большинства полевых культур оптимальная плотность пахотного слоя лежит в диапазоне 1,1–1,3 г/см3.

Показателем окультуренности почвы служит также ее структура, под которой понимают способность почвы распадаться при обработке на различные по диаметру и форме водопрочные комочки (агрегаты). Агрономически ценными считаются агрегаты диаметром 0,25–10 мм. Более крупные комочки характеризуют глыбистую структуру, а комочки менее 0,25 мм – микроструктуру почвы.

В оструктуренной почве благодаря ее лучшему сложению и строению растения и микроорганизмы лучше снабжаются водой и воздухом, энергичнее идут процессы разложения органического вещества и обеспечение растений питательными элементами. Агрегирование частиц снижает ее связность и липкость, что значительно уменьшает сопротивление при обработке. Внесение органических и минеральных удобрений, правильное чередование культур в севообороте способствуют образованию водопрочной структуры, улучшают водный, воздушный и питательны режимы почвы и благоприятно влияют на развитие полевых культур и повышение их урожаев.

На рост и развитие растения, кроме вышеописанных, влияет комплекс других факторов. Все факторы, влияющие на рост и развитие растений, в растениеводстве сгруппированы на нерегулируемые, частично регулируемые и регулируемые (табл. 1.2). 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. Так, 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 микрои макроудобрений. Для снижения засоренности посевов, предупреждения заражения растений болезнями и повреждения вредителями используют агротехнические, химические и биологические методы борьбы с вредными организмами.

Таблица 1.2. Классификация факторов, определяющих рост, развитие растений Продолжительность безморозного Распределение снега по Культура Весенне-летний возврат заморозков Влажность почвы Засоренность посева Напряженность инсоляции по месяцам Влажность воздуха в фи- Поражение растений Скорость ветра Водная и ветровая эрозия Повреждение вредиОтносительная влажность воздуха Гумусированность почвы телями Распределение осадков по месяцам Емкость поглощения (азотом, фосфором, Зимняя температура воздуха Микробиологическая рН почвы (известкоТолщина снежного покрова и продол- активность почвы вание, гипсование) Гранулометрический состав почвы Таким образом, для оптимизации условий выращивания полевой культуры и сорта с целью получения стабильно высоких урожаев заданного качества в растениеводстве и земледелии необходимо учитывать комплекс факторов среды, влияющих на рост и развитие растений.

1.2. Основные законы земледелия и растениеводства Частные выражения законов природы, нашедшие выражение в земледелии и растениеводстве, сформулированы в виде законов.

Закон незаменимости и равнозначности факторов жизни растений:

в процессе роста и развития растений ни один фактор не может быть заменен другим, по своему физиологическому значению все они равнозначны. Например, недостаточная освещенность не может быть компенсирована избытком влаги, избыток фосфора не компенсирует недостаток азота и т. д. Задача заключается в том, чтобы обеспечить растение всеми факторами жизни в соответствии с требованиями его биологии.

В тесной связи с законом незаменимости и равнозначности факторов жизни растений находится закон минимума, согласно которому урожайность любой культуры зависит от экологического фактора, находящегося в минимуме.

Задача заключается в том, чтобы выявить этот фактор и устранить отрицательное его влияние на урожай.

Следствием закона минимума следует считать закон оптимума, в соответствии с которым наибольший урожай может быть получен только при оптимальном количестве фактора, уменьшение или увеличение которого ведет к снижению урожая.

В земледелии сформулирован закон плодосмена и агротехники: любое агротехническое мероприятие более эффективно при плодосмене (чередовании культур), чем при бессменном посеве. На положениях, вытекающих из этого закона, основаны принципы построения севооборотов, использования промежуточных, поукосных, пожнивных культур.

В соответствии с законом убывающего (естественного) плодородия, длительное неразумное использование пахотных земель и преобладание монокультуры влечет значительный вынос с урожаем элементов питания из почвы, приводит к ухудшению водно-физических, агрохимических и биологических свойств почвы.

Вещество и энергия, отчужденные из почвы с урожаем, должны быть компенсированы (возвращены в почву) с определенной степенью превышения – это закон возврата. При систематическом отчуждении урожая с полей без компенсации использованных им составных частей почвы и энергии почва разрушается, теряет плодородие. При компенсации выноса веществ и энергии почва сохраняет свое плодородие; при компенсации веществ и энергии с определенной степенью превышения происходит расширенное воспроизводство ее плодородия. Закон возврата – научная основа воспроизводства почвенного плодородия, частный случай проявления всеобщего закона сохранения веществ и энергии. Поэтому для восстановления плодородия необходимы, в первую очередь, агротехнические мероприятия по окультуриванию почвы. Окультуривание – это комплекс положительных изменений в свойствах почвы под влиянием рациональной деятельности в хозяйствах. В Нечерноземной зоне, где почвы имеют кислую реакцию среды, низкое содержание гумуса и основных элементов минерального питания, т. е. слабую окультуренность, главной задачей является повышение плодородия.

1. Опишите роль света в жизни растений и приемы регулирования освещенности в посевах.

2. В чем заключается роль тепла и какие приемы регулирования теплового режима возможны в почве и посевах?

3. Опишите значение воздушного режима для растений и приемы его регулирования в почве.

4. Какие наиболее важные питательные элементы находятся в почве и как регулируется их количество?

5. Что понимают под плодородием почвы и какие его виды различают?

6. Назовите основные законы земледелия и растениеводства и расскажите, как они должны учитываться в практике земледелия и растениеводства.

ГЛАВА 2. СОРНЫЕ РАСТЕНИЯ И БОРЬБА С НИМИ

Сорняки засоряют поля, сады, ягодники и естественные кормовые угодья.

Некоторые из них за долгий период существования настолько приспособились к произрастанию среди культурных растений, что вне посевов не встречаются.

К таким сорнякам относятся куколь – засоритель колосовых культур, рыжик мелкоплодный, встречающийся в посевах льна, и т. д. У других сорняков за время произрастания в посевах выработались сходные с культурными растениями морфологические и биологические признаки, такие, как форма и размеры семян, сроки произрастания и созревания. Они засоряют посевы только родственных культур и называются специализированными сорняками. К ним относятся горец льняной, засоряющий посевы льна, пелюшка – посевы гороха, овсюг – посевы овса, повилика – посевы клевера, люцерны.

Вред, наносимый сорняками, следующий:

1. Сорняки, поглощая из почвы большое количество воды и питательных веществ, угнетают рост и развитие культурных растений, снижают урожай.

2. Сорняки ухудшают качество урожая.

3. Многие сорные растения способствуют распространению насекомых – вредителей сельскохозяйственных растений, возбудителей грибковых заболеваний (ржавчины, ложной мучнистой росы, рака картофеля, килы овощных культур и др.).

4. Сорняки затрудняют и усложняют уход за посевами, уборку урожая, засоряют шерсть животных семенами, а также ухудшают условия работы сельскохозяйственных машин.

5. Среди сорных растений есть виды, вредные и ядовитые для человека и животных.

Биологические особенности и распространение сорняков. Для успешной борьбы с сорняками необходимо знать их биологические особенности и способы распространения. За долгий период своего существования среди культурных растений сорняки приобрели многие морфологические и биологические особенности, очень сходные с культурными растениями, в посевах которых они чаще всего встречаются. Это помогает распространению сорняков.

Основные особенности, отличающие сорняки от культурных растений:

1. Меньшая требовательность, по сравнению с культурными растениями, к условиям внешней среды. Сорняки более засухоустойчивы, морозостойки.

2. Бльшая плодовитость. Одно растение дикой редьки дает до 12 тыс. шт.

семян, осота полевого – до 19 тыс., осота розового – до 35 тыс., пастушьей сумки – до 70 тыс., а щирицы – до 500 тыс. шт. семян, тогда как зерновые хлеба дают в среднем около 100 зерен на одно растение.

3. Способность размножаться вегетативным путем. Быстро размножаются вегетативно многие многолетние сорняки. Их подземные органы дают массу побегов с многочисленными спящими почками, из которых могут развиваться новые побеги и самостоятельные растения.

4. Семена сорняков способны распространяться на большие расстояния при помощи специальных приспособлений (летучек, прицепок, завитков).

5. Семена многих сорняков не теряют всхожесть в течение длительного периода. Отмечены случаи, когда семена щирицы, пастушьей сумки, мокрицы и некоторых других сорняков не теряли всхожесть в течение 10–15 лет, горчицы полевой – 7 лет, ярутки полевой и подорожника – 9 лет.

6. Недружность всходов сорняков. Это значительно осложняет борьбу с ними, т. к. прорастание может затянуться на очень длительный период. Например, одно растение лебеды (марь белая) дает три вида семян. Одни прорастают в год созревания, вторые – будущей весной и третьи – лишь на третий год после того, как осыпятся. Недружность всходов многих видов сорняков объясняется разнокачественностью семян, обладающих неодинаковой жизнеспособностью и различной способностью семенной оболочки пропускать воду. Семена некоторых видов сорняков не теряют всхожести, находясь в навозе, воде, силосе, при прохождении через кишечник животных и птиц. Поэтому много семян сорняков заносится на поля с талой и поливной водой, при внесении свежего навоза.

К свойствам сорняков, которые затрудняют борьбу с ними, относится и свойство созревать несколько раньше культурных растений, в посевах которых они преимущественно встречаются. Благодаря этому к началу уборки сельскохозяйственных культур основная масса семян сорняков успевает осыпаться, что исключает возможность удаления их с поля с урожаем и уничтожения при очистке посевного материала.

Очаги размножения сорняков – заросшие обочины дорог, не обработанные полосы по границам полей.

Все сорные растения по типу питания, биологическим признакам и особенностям развития принято делить на несколько групп. По типу питания сорняки подразделяют на непаразитные, паразитные и полупаразитные (табл. 2.1).

Представителей непаразитных растений больше, чем паразитных. К ним относятся растения, имеющие автотрофный (фотосинтез) тип питания. По продолжительности жизни непаразитные сорняки делят на малолетние и многолетние. Малолетним сорнякам для полного развития требуется один (однолетние) или два (двулетние) года. Они размножаются, как правило, семенами (плодоносят один раз и отмирают – жизнеспособными остаются только семена). Многолетние сорняки произрастают несколько лет и неоднократно плодоносят в течение жизненного цикла. Малолетние сорняки подразделяют на пять биологических групп, многолетние – на шесть (табл. 2.1).

К паразитным относят сорняки, не имеющие корней и зеленых листьев, утратившие способность к фотосинтезу и живущие за счет растения-хозяина.

По способу прикрепления к зеленым растениям они подразделяются на стеблевые и корневые.

Таблица 2.1. Схема производственной классификации биологических групп сорняков 1. Эфемеры (мокрица, звезд- 1. Корневищные (пырей ползу- Паразитные:

а) ранние (овсюг, редька дикая, 2. Корнеотпрысковые (осот по- клеверная).

марь белая, горчица полевая, левой, бодяк полевой, вьюнок 2. Корневые (виды венная, куриное просо, щетин- 3. Луковичные и клубневые Полупаразитные:

ник сизый, паслен черный). (лук круглый, лук полевой, 1. Стеблевые (омела 3. Зимующие (пастушья сумка, чеснок луговой). белая, ремнецветник василек синий, ромашка непа- 4. Ползучие (лютик ползучий, европейский).

хучая, ярутка полевая). лапчатка гусиная). 2. Корневые (погремок 4. Озимые (кострец полевой, 5. Стержнекорневые (щавель большой, погремок макострец ржаной). конский, цикорий, одуванчик, лый, мытник болотДвулетние (донник желтый, полынь горькая). ный, очанка узкая, донник белый, чертополох, 6. Мочковатокорневые (подо- марьянник полевой, смолевка, болиголов). рожник большой, лютик едкий). зубчатка поздняя).

Полупаразитные сорняки имеют зеленые листья и обладают способностью к фотосинтезу, но частично питаются за счет других растений, присасываясь к их корням или надземным органам.

При внутрихозяйственном землеустройстве, введении и освоении севооборотов одно из условий, учитываемых при размещении посевов сельскохозяйственных культур, – степень засоренности поля. Для планирования мероприятий по борьбе с сорняками и предупреждения их массового распространения в посевах культурных растений, для определения ассортимента и объемов применения гербицидов нужно располагать данными систематического и детального учета засоренности в каждом хозяйстве на всех сельскохозяйственных угодьях.

Существуют два метода учета засоренности полей – визуальный и количественно-весовой.

При визуальном методе поля тщательно обследуют, обходя их по периметру и по диагоналям, на глаз определяют засоренность по 4-бальной шкале:

1 балл – сорняки встречаются в посевах единично;

2 балла – сорняков в посевах мало, но они встречаются уже не единично;

3 балла – сорняков в посевах много, но они количественно не преобладают над культурными растениями;

4 балла – сорняки количественно преобладают над культурными растениями.

Более точный учет засоренности обеспечивает использование количественновесового метода. В этом случае подсчитывают число сорняков и определяют их массу (сырую и сухую). На полях и участках через равные промежутки по наибольшей диагонали накладывают рамку размером 50 50 см (0,25 м2). На полях и участках площадью до 50 га рамку накладывают в 10 точках, от 51 до 100 га – в и на полях более 100 га – в 20 точках. Внутри рамки подсчитывают число сорняков каждого вида отдельно, результат подсчета заносят в учетный лист засоренности поля или участка. Для наглядности целесообразно степень засоренности определять в баллах, характеризующих число сорняков на 1 м2: 1 балл – до 10; 2 балла – 10–20; 3 балла – 20–30; 4 балла – 30–40 и 5 баллов – более 40.

На основании результатов обследования в хозяйствах составляют карты засоренности. Для этого целесообразно использовать схематические карты землепользования хозяйства или отдельных севооборотов. За неимением их пользуются контурной схематической картой земельной территории. За единицу картирования принимается поле севооборота, а в случае, если оно в год обследования занято несколькими культурами, обследуют и наносят на карту каждый его участок отдельно. На карте отражают биологические группы и видовой состав сорных растений, что позволяет разрабатывать эффективный комплекс мер борьбы с несколькими видами сорняков. На карте в границах поля вычерчивают круги диаметром 2–4 см или другие удобные фигуры, в которых записывают год обследования и наименование культуры. Круг делят по секторам пропорционально числу биологических групп с учетом численности видов сорных растений. В секторах каждой биогруппы по фонам их условной штриховки или цвета начальными буквами записывают все основные виды сорняков, включая карантинные и ядовитые, в порядке уменьшения их численности на 1 м2. Средняя сумма сорняков должна составлять не менее 90 % общей численности в биогруппе. В местах, засоренных карантинными сорняками, ставят красный крест, а ядовитыми – синий (в соответствующих секторах биогруппы). Внизу под картой дают условные обозначения биогрупп и основных видов сорных растений. Чтобы облегчить анализ динамики засоренности поля по годам, целесообразно наносить обследования за несколько лет на одну карту. Карта засоренности – основной документ при составлении переходных таблиц и комплекса агроприемов, рекомендуемых при введении севооборотов. Один раз в 8–10 лет (лучше за ротацию севооборота) составляют карты засоренности почвы семенами сорняков.

Уничтожение сорняков – один из важнейших путей обеспечения устойчивых высоких урожаев сельскохозяйственных культур и повышения качества получаемой продукции. Применение эффективных мер борьбы с сорняками – неотъемлемая часть интенсивных технологий возделывания культур. Мероприятия по борьбе с сорняками делят на предупредительные и истребительные, которые, в свою очередь, подразделяют на агротехнические, химические и биологические меры борьбы.

Предупредительные меры борьбы.

Для предотвращения засоренности посевов применяют:

– организованные в государственном масштабе меры, противостоящие завозу семян растений из других стран и внутри страны из района в район (карантинная служба);

– очистку посевного материала, фуража, тары и машин от семян сорняков;

– скармливание скоту растительных отходов (половы и мякины, засоренных семенами сорняков) в измельченном и запаренном виде;

– уничтожение семян сорняков в навозе путем правильного хранения и внесения в почву в полуперепревшем и перепревшем виде;

– уничтожение сорняков до цветения на необрабатываемых участках, по обочинам дорог и оросительных каналов, на пустырях, в полезащитных лесных полосах и др.;

– очистку поливных вод;

– своевременную высококачественную уборку урожая и др.

К этой группе мер относятся и все мероприятия, создающие наилучшие условия для роста и развития культурных растений. Большое значение имеет способ посева (для зерновых культур особенно эффективны узкорядный и перекрестный).

Истребительные меры борьбы.

Агротехнические меры. Система основной, паровой, предпосевной и послепосевной обработки почвы должна предусматривать уничтожение сорняков и строиться с учетом почвенно-климатических условий, особенностей выращиваемой культуры и засоренности поля. Большая роль в борьбе с сорняками отводится зяблевой (осенней) обработке почвы. Система приемов обработки почвы должна зависеть от типа засоренности. Так, засоренность может быть малолетними сорняками (преобладают одно- и двулетние сорняки); корневищными; корнеотпрысковыми; смешанного типа, где сочетаются сорняки нескольких или всех групп.

В борьбе с малолетними сорняками большое значение имеет зяблевая обработка почвы с предварительным лущением. Лущение стерни одновременно с уборкой урожая или сразу после нее уничтожает сорняки, оставшиеся на поле, и создает условия для быстрого прорастания семян сорняков, осыпавшихся на почву до уборки культуры. Глубокая вспашка, проведенная после лущения, в момент отрастания основной массы сорняков хорошо уничтожает их. При такой обработке число сорняков уменьшается в 4 раза по сравнению с зяблевой обработкой без лущения. Если послеуборочный период продолжительный, то проведение после вспашки нескольких культиваций позволяет дополнительно уничтожить всходы сорняков. Перезимовавшие сорняки и взошедшие ранней весной необходимо уничтожать предпосевной обработкой почвы. Во время весенней предпосевной подготовки поля под яровые культуры возможна сплошная обработка во время появления проростков и всходов сорняков. В паровом поле, как ни в каком другом, есть возможность систематически в течение всего весеннелетнего периода вести сплошную обработку почвы, направленную на борьбу с сорняками. Борьбу с сорняками нужно проводить и при уходе за посевами полевых культур, особенно пропашных.

Для истребления корнеотпрысковых сорняков следует обеспечить истощение их мощной корневой системы уничтожением надземной части и дроблением подземных органов по возможности на всей глубине.

Корневищные сорняки наиболее эффективно уничтожаются методом удушения. Он заключается в измельчении дисковыми орудиями корневищ на глубину залегания их основной массы с последующей глубокой запашкой корневищ в момент отрастания.

В борьбе с повиликой важную роль играет правильное чередование культур более восприимчивых к этому сорняку культурных растений (люцерны, клевера, картофеля, свеклы, зерновых бобовых) с устойчивыми (пшеницей, ячменем, овсом и многолетними злаками). Необходимо своевременно (до обсеменения) уничтожить повилику в посевах (главным образом, многолетних трав) и на необрабатываемых участках.

Чтобы предотвратить засоренность посевов заразихой, нужно учитывать ее избирательную уживчивость с определенными культурными растениями и размещать такие культуры в севообороте не ранее чем через 7–8 лет. Используют также провокационные посевы растения-хозяина с последующей его уборкой до обсеменения заразихи.

Химические меры борьбы. Химические вещества, применяемые для уничтожения сорняков, называются гербицидами. Особенность химических мер борьбы с сорняками – высокая эффективность и производительность. Эффективность их зависит от увлажненности и температуры воздуха и почвы, ее механического состава, обеспеченности гумусом и окультуренности, фаз роста и развития сорняков, характера и степени засоренности, от способа внесения гербицидов.

По химическому составу гербициды бывают органические и неорганические; по характеру воздействия на растения – сплошного (общеистребительные) и избирательного действия. Гербициды сплошного действия (общеистребительные) – реглон, тордон 22К, тордон 101, банвел, далапон и др. – уничтожают все зеленые растения, произрастающие на обрабатываемом участке. Применять такие гербициды можно лишь тогда, когда на поле нет культурных растений (обработка жнивья, допосевная обработка полей и т. д.). Эти же гербициды можно использовать для уничтожения сорняков и древесно-кустарниковой растительности вдоль дорог, на обочинах полей и других несельскохозяйственных угодьях.

Гербициды избирательного действия при определенной дозировке, а также в той или иной фазе развития растений могут поражать сорняки без вреда для культуры. Избирательность гербицидов основана на различных физиологических и биохимических свойствах растений и в первую очередь на различии свойств протоплазмы клеток. Немаловажную роль в действии гербицида играют форма листьев, расположение их, восковой налет, опушенность.

По месту действия на ткани растения гербициды бывают контактные и системные, или передвигающиеся. Контактные гербициды (гербициды местного действия) повреждают те части растений (чаще стебли и листья), на которые попадают при опрыскивании. К таким гербицидам относятся нитрафен, реглон и др. Системные препараты, попадая на листья или корни, обладают свойством передвигаться по сосудисто-проводящей системе растений и вызывать различные разрушения. Это препараты группы 2.4-Д, 2М-4Х, атразин, симазин, пирамин, хлор-ИФК, эптам. Применение их особенно эффективно в борьбе с многолетними корнеотпрысковыми сорняками.

По длительности остаточного действия все гербициды делят на группы: препараты с длительным действием – более одного года (атразин, симазин, пропазин, диурон); препараты с непродолжительным действием (2.4-Д, 2М-4Х, пирамин, прометрин, реглон, тиллам и др.) – несколько дней, недель. Последействие гербицидов следует учитывать при чередовании культур в севообороте.

Эффективные гербициды и их смеси применяют в посевах зерновых (включая рис и кукурузу), зерновых бобовых, картофеля и овощных культур, льна, сахарной свеклы и кормовых культур. Использование гербицидов в посевах зерновых культур в нашей стране дает дополнительно 0,2–0,25 т зерна с каждого гектара, кукурузы – 0,5 т, а при выращивании на силос – 5 т зеленой массы с 1 га. От применения гербицидов в посевах сахарной свеклы прибавка урожая составляет 2 т корнеплодов с 1 га.

Почти все гербициды используют в относительно малых дозах, поэтому для обеспечения равномерного покрытия обрабатываемой площади их применяют в виде водных растворов, эмульсий, суспензий. При хранении, перевозке и внесении гербицидов необходимо соблюдать меры, обеспечивающие безопасность людей и животных.

Биологические меры борьбы. Все элементы прогрессивных технологий выращивания сельскохозяйственных культур, которые способствуют усилению их конкуренции с сорными растениями за основные факторы роста и развития, можно отнести к биологическим мерам борьбы с сорняками. Применение, например, узкорядного способа посева зерновых культур уменьшает засоренность на 20 % по сравнению с обычным рядовым посевом. Промежуточные культуры снижают засоренность последующих культур на 30–40 %. К такому же эффекту может привести более высокий фон питания. Первостепенное значение имеет севооборот, изменяющий экологические условия в почве. Эффективность севооборота значительно повышается, если точно соблюдаются технологии возделывания всех культур и, главным образом, сроки, способы посева.

К биологической борьбе с сорняками относятся способы уничтожения их с помощью специализированных насекомых, грибов, бактерий, вирусов (фитофагов), которые развиваются и размножаются на определенных видах растений.

С первых лет развития биологического метода главная роль в борьбе с сорняками принадлежит насекомым. Наибольшего эффекта в нашей стране добились в борьбе с заразихой путем колонизации мухи фитомизы. Личинки фитомизы, питаясь незрелыми семенами, тканями завязи и стебля заразихи, регулируют размножение этих паразитных сорняков до хозяйственно неощутимого уровня за 3– года. Борьба с амброзией полыннолистной возможна с помощью амброзиевой совки, гусеницы которой питаются исключительно листьями этого растения.

Разработан метод уничтожения повилики в посевах люцерны, сахарной свеклы, кенафа спорами поражающего ее гриба – альтернарии (эффективность до 90–95 %). Получены положительные результаты по уничтожению горчака розового с помощью использования горчаковой нематоды, бодяка полевого – с помощью гриба ржавчины.

Используемые гербициды токсичны и загрязняют окружающую среду 2.

В связи с этим разрабатываются и создаются принципиально новые высокоэффективные гербициды, отличающиеся высоким избирательным действием и не оказывающие отрицательного действия на окружающую среду. Например, перспективными для борьбы с сорными растениями оказались фотодинамические гербициды, созданные в США. В основе их действия лежит фотодинамический эффект, т. е.

окисление биомолекул под воздействием видимого света; главные компоненты – -аминолевулиновая кислота и один или несколько модуляторов – соединений, управляющих процессом биосинтеза хлорофилла.

Родин А. Р. Лесные культуры. М. : МГУЛ, 2006. 318 с.

Механизм действия активируемых светом гербицидов следующий. В естественных условиях в тканях растений при участии -аминолевулиновой кислоты образуются магний-тетрапироллы – промежуточные продукты синтеза хлорофилла. При избыточной их концентрации образуется возбужденный кислород.

Будучи сильным окислителем, он инициирует цепные реакции, разрушающие клеточные мембраны, ферменты, нуклеиновые кислоты, многие белки. Таким образом, если создать условия для накопления магний-тетрапироллов в количествах больших, чем растение может трансформировать при естественном биосинтезе, то при воздействии на растение солнечного света оно погибает. Для создания таких условий и используют вышеупомянутую кислоту. Данный гербицид в достаточно короткие сроки биохимически разлагается, и следы его исчезают в течение суток. Обработку им проводят ночью, до утра он находится в неактивном состоянии, а через несколько часов после восхода солнца обработанные сорные растения погибают.

В перспективе для борьбы с сорняками могут применяться излучатели ультравысокочастотных электромагнитных колебаний (УВЧ), электрические поля высокого напряжения. Исследования в США показали, что УВЧ в полевых условиях приводит к гибели 81–100 % однолетних двудольных и многолетних сорняков.

Механизм действия УВЧ следующий. Под воздействием излучения в тканях и клетках начинается усиленное движение молекул, возникающее в них при прохождении через них микроволн, или чрезмерное нагревание тканей. В результате такого ненормального движения или нагрева происходит разрушение биомолекул и клеточных мембран, что приводит к гибели вегетирующих растений.

1. Что понимают под сорными растениями и какой вред они причиняют?

2. Каковы биологические особенности сорняков и пути засорения полей?

3. Как учитывают засоренность полей и проводят картирование сорняков?

4. Как классифицируются сорные растения?

5. Какие агротехнические, химические и биологические меры применяют для борьбы с сорняками?

ГЛАВА 3. СЕВООБОРОТЫ

Севооборот имеет большое агротехническое значение, т. к. влияние его распространяется на все стороны жизни растении и на процессы в почве. Он благоприятно влияет на плодородие почвы, повышает урожайность культур и улучшает качество получаемой продукции, снижает засоренность посевов, поражаемость их болезнями и повреждаемость вредителями, уменьшает отрицательное действие водной и ветровой эрозии.

3.2. Агроэкономические причины чередования культур Причины, обусловливающие необходимость чередования культур (введения севооборотов), объединены академиком Д. Н. Прянишниковым в четыре группы: химического, физического, биологического, экономического порядка.

Причины химического порядка. Различные растения обладают неодинаковой потребностью в питательных веществах (азот, фосфор, калий). Растения берут из почвы питательные вещества не только в различных количествах, но и в неодинаковых соотношениях (картофель, бобовые, злаковые и др.). Растения обладают разной способностью усваивать питательные вещества из легкорастворимых и труднорастворимых соединений, а также различной глубиной проникновения корней, что дает возможность полнее извлекать питательные вещества из пахотных и подпахотных горизонтов. Количество возвращенных в почву питательных веществ, вынесенных с урожаем, различно и зависит от массы пожнивных и корневых остатков, их химического состава (злаковые, бобовые, пропашные культуры).

Причины физического порядка.

1. Сельскохозяйственные культуры в зависимости от их биологических особенностей и технологии возделывания по-разному влияют на структуру, строение и плотность почвы. Поэтому в процессе их вегетации и после уборки неодинаково складываются условия водного, воздушного и теплового режимов почвы, а также факторы защиты почвы от эрозии. Основные полевые культуры по убывающей способности к структурообразованию можно расположить в таком порядке: многолетние травы – однолетние бобово-злаковые смеси – озимые – кукуруза – яровые зерновые – лен-долгунец – картофель – корнеплоды.

Многолетние, однолетние травы и зерновые культуры сплошного сева, образующие плотный растительный покров, лучше, чем пропашные, защищают почву от водной и ветровой эрозии.

2. Различные растения, имея самую разнообразную корневую систему и листовую поверхность, расходуют неодинаковое количество воды. Например, на образование 100 кг сухого вещества просо потребляет примерно 30 т воды, а ячмень и овес – 45–50 т.

Причины биологического порядка. Биологическая необходимость чередования культур вызывается их различным отношением к сорнякам, вредителям и болезням.

1. Большинство сельскохозяйственных культур имеет свои специализированные сорные растения. Поэтому при бессменных посевах культур для развития сорняков создаются благоприятные условия. Так, зимующие и озимые сорняки хорошо приспособлены к озимым и многолетним травам. Яровые ранние и яровые поздние сорняки произрастают соответственно в посевах ранних и поздних яровых зерновых культур.

2. Болезни и вредители определенной культуры или группы культур опасны при отсутствии чередования или при бессистемном чередовании сельскохозяйственных растений:

а) при повторных посевах в почве и на пожнивных растительных остатках могут усиленно размножаться отдельные расы грибов (фузариоз, ложная мучнистая роса и др.);

б) при повторных или длительных бессменных посевах культурных растений создаются благоприятные условия для размножения вредителей (жужелица, хлебный пилильщик, шведская и гессенская мухи, клоп-черепашка, жук-кузька и др.);

в) бессменное выращивание некоторых культур (льна, клевера, гороха и др.) может привести к накоплению токсических веществ, выделяемых растениями, микроорганизмами, грибами, бактериями, и вызвать так называемое почвоутомление.

Причины экономического порядка. Экономическая необходимость чередования культур связана с различным количеством и распределением во времени труда, который необходим для выращивания разных культур в хозяйстве.

3.3. Предшественники полевых культур и их оценка Сельскохозяйственную культуру, занимавшее данное поле в предыдущем году, называют предшественником. Предшественники бывают паровые и непаровые.

Паровые предшественники. Паровые предшественники – это поля, находящиеся под паром. Паром называется поле, свободное от выращивания сельскохозяйственных культур в течение определенного периода, тщательно обрабатываемое, как правило, удобряемое и поддерживаемое в чистом от сорняков состоянии. Различают чистые и занятые пары.

Чистым паром называют паровое поле, свободное от выращивания сельскохозяйственных культур в течение вегетационного периода. К чистым парам относятся черный, ранний и кулисный. Черный пар – это чистый пар, основная обработка которого начинается летом или осенью вслед за уборкой предшественника. Ранний пар – это чистый пар, который начинают обрабатывать весной следующего года после убранного осенью предшественника. Кулисным паром называют чистый пар, в котором высевают высокостебельные растения (кукурузу, подсолнечник, горчицу и др.) в виде кулис (полос). Кулисные растения служат для накопления снега и защиты озимых культур, особенно пшеницы, от неблагоприятных условий перезимовки в засушливых и малоснежных районах, а также для защиты почв от ветровой эрозии.

Пар, занятый растениями для заделки их в почву на зеленое удобрение (люпин, сераделла, донник), называют сидеральным занятым паром.

Непаровые предшественники. К непаровым предшественникам относят все однолетние и многолетние полевые культуры.

Многолетние бобовые травы (клевер, люцерна, эспарцет и др.) и их смеси со злаковыми (тимофеевка, житняк, кострец безостый и др.) улучшают структуру и другие физические свойства почвы, обогащают ее органическим веществом, а бобовые – еще и азотом, хорошо защищают почву от водной и ветровой эрозии. Чем выше урожай трав, тем сильнее их воздействие на плодородие почвы и урожай последующих культур. Однако они сильно иссушают почву, поэтому в условиях недостаточного увлажнения их роль как предшественников снижается.

Пропашные культуры (кукуруза, сахарная свекла, картофель и др.) по сороочищающей роли при правильном уходе приближаются к чистому пару. Благодаря многократным летним обработкам под ними резко повышается микробиологическая активность почвы и энергично идет мобилизация подвижных питательных веществ в результате разложения органического вещества почвы. К недостаткам пропашных культур относится их слабая почвозащитная способность.

Зернобобовые непропашные культуры (горох, кормовой люпин, вика и др.) обогащают почву азотом и улучшают ее физические свойства, при хорошем развитии подавляют рост сорняков, способны превращать труднорастворимые соединения фосфора (особенно люпин) в легкодоступные для растений. Благодаря хорошей облиственности и густоте посева они хорошо защищают почву от эрозии.

Озимые зерновые культуры (озимая рожь, озимая пшеница, озимый ячмень) быстро развиваются и растут в весенний период, подавляя яровые сорные растения. Поэтому поля, вышедшие из-под озимых, засорены слабее, чем после других зерновых культур. Озимые зерновые обладают хорошей почвозащитной способностью, они прикрывают почву зеленым покровом поздней осенью, весной и летом.

Яровые зерновые культуры сплошного сева являются худшими предшественниками, чем озимые, что объясняется главным образом менее интенсивной агротехникой. Из них лучшим предшественником для культур этой группы является овес, который почти не поражается корневыми гнилями.

По степени влияния на почвы все предшественники делят на отличные, хорошие, удовлетворительные. К отличным предшественникам относятся чистые пары и многолетние бобовые травы, в районах достаточного увлажнения – своевременно, хорошо обработанные и удобренные занятые пары. Они положительно влияют не только на первую, но и на последующую культуру (последействие). Хорошие предшественники – пропашные, однолетние бобовые, а также озимые культуры. Удовлетворительные предшественники – яровые зерновые непропашные культуры.

Особое место среди предшественников занимают технические непропашные культуры (лен, конопля). После уборки эти культуры оставляют мало органических веществ в почве. При правильной агротехнике они служат хорошими предшественниками для пропашных и зерновых культур.

3.4. Принципы чередования культур в севообороте Принципы чередования культур в севообороте следующие.

1. Каждое звено севооборота начинается (открывается) хорошим предшественником: всеми видами паров, зерновыми бобовыми, пропашными культурами, многолетними и однолетними травами. Звено не принято открывать озимыми и яровыми зерновыми культурами сплошного сева, просом, рисом, льном.

2. Севооборот следует открывать лучшим предшественником. При построении рациональных севооборотов нужно избегать размещения зерновых культур по зерновым свыше двух лет.

3. Лен, подсолнечник, сахарную свеклу нельзя высевать в течение двух лет подряд, более того, часто возвращать на прежнее место (подсолнечник через 7– 8 лет). Нельзя допускать посева подсолнечника по пласту многолетних трав, по суданской траве и сахарной свекле, т. к. эти культуры сильно иссушают почву.

Недопустим посев сахарной свеклы после подсолнечника. Это связано с тем, что подсолнечник потребляет влагу из глубоких слоев почвы, где развиваются корни сахарной свеклы, и, в результате, оставляет поле сильно иссушенным.

4. Нецелесообразно высевать зерновые бобовые после зерновых бобовых, потому что азот, накопленный первой культурой, не будет использован второй, в то время как бльшую потребность в азоте испытывают зерновые культуры.

5. Пропашные и зерновые бобовые – хорошие предшественники почти для всех растений, поэтому после них нельзя размещать чистые и занятые пары. Кроме того, при размещении чистых паров после пропашных сильно распыляется почва.

По парам не допускается размещение пропашных и зерновых бобовых.

Рациональное сочетание различных севооборотов в отдельном хозяйстве принято называть системой севооборотов. Все севообороты по составу культур, главному виду растениеводческой продукции, производимой в севообороте, подразделяют на следующие типы: полевые, кормовые и специальные. Севооборот, в котором более половины площади отводится для выращивания зерновых, картофеля и технических культур, называется полевым. Если более половины всей площади севооборота отводится для выращивания кормовых культур, то его называют кормовым. Севооборот, в котором выращивают культуры, требующие специальных условий и агротехники, называется специальным. Типы и виды севооборотов приведены в табл. 3.1.

3. Кормовые: а) прифермские Зернотравянопропашные (плодосменные) б) сенокосно-пастбищные Травопольные, в т. ч. почвозащитные Примеры севооборотов, вводимых в условиях Республики Коми:

1 – клевер 1-го года пользования, 2 – клевер 2-го года пользования, 3 – капуста поздняя, 4 – морковь, 5 – столовые корнеплоды, 6 – капуста, 7 – картофель, 8 – однолетние травы с подсевом клевера;

1 – клевер первого года пользования, 2 – капуста поздняя, 3 – морковь, 4 – картофель, 5 – капуста ранняя, 6 – свекла столовая, 7 – овощи разные, 8 – однолетние травы с подсевом клевера.

В крестьянских фермерских хозяйствах наиболее распространены следующие схемы севооборотов:

1 – многолетние травы, 2 – озимые, 3 – ячмень с подсевом многолетних трав;

1 – однолетние травы, 2 – яровые зерновые или озимые, 3 – картофель, корнеплоды;

1 – люпин на силос и зеленую массу, 2 – озимая рожь, 3 – картофель;

1–2 – многолетние травы, 3 – овощи, картофель, корнеплоды, 4 – яровые зерновые с подсевом многолетних трав.

Севооборот считается введенным, если его проект перенесен на территорию землепользования хозяйства.

Севооборот считается освоенным, если размещение культур по полям соответствует принятой схеме севооборота и соблюдаются границы его полей.

При оценке севооборотов сначала оценивают отдельные культуры, а затем различную структуру посевных площадей для выявления лучшего в экономическом и агрономическом отношении сочетания выращиваемых сельскохозяйственных растений.

Для оценки культур используют следующие показатели:

1) урожай основной и побочной продукции (т/га);

2) качество получаемой продукции, ее пищевая, кормовая и техническая ценность;

3) количество пожнивных и корневых остатков (т/га) и содержание в них питательных веществ (кг/га);

4) выход продукции с 1 га (руб. и энергетических единиц);

5) затраты труда на 1 га и единицу продукции (чел. ч), материальноденежные затраты (руб.) и энергии (Дж) на 1 га и 100 кг продукции;

6) чистый доход с 1 га и на 1 руб. затрат (руб.);

7) рентабельность (%).

Для комплексной оценки эффективности введенных в хозяйстве севооборотов учитывают следующие показатели:

- выход на 1 га площади севооборота основной продукции (зерна, кормов и т. д.), кормовых единиц, протеина, кормопротеиновых и зерновых единиц;

- стоимость валовой продукции, затраты труда (чел. ч) и средств (руб.) на единицу основной продукции и на 1 га посева сельскохозяйственных культур, чистый доход (руб./га), рентабельность (%);

- устойчивость производства зерна и других видов основной продукции растениеводства по годам (по коэффициенту вариации);

- почвоулучшающую роль севооборота. Она оценивается по динамике изменения содержания гумуса, физических, химических и других свойств почвы, по количеству оставляемых органических остатков и содержанию в них питательных веществ;

- почвозащитную эффективность севооборота. Ее оценивают по повышению эрозионной устойчивости почвы и снижению интенсивности эрозионных процессов;

- фитосанитарную эффективность севооборота. В качестве характеристики этого показателя используют данные об изменении засоренности посевов и почвы, пораженности культур болезнями и поврежденности вредителями.

Объем валовой продукции с 1 га площади севооборота, выраженный в рублях, указывает на продуктивность использования площади и частично отражает степень специализации земледелия. Чистый доход с 1 га площади севооборота и на 1 руб. ежегодных затрат характеризует общую экономическую эффективность севооборота, а отношение чистого дохода к затратам – рентабельность севооборота.

1. Дайте определение севооборота.

2. Назовите виды паров.

3. Что понимают под сидеральными парами? Какие культуры используют для их создания?

4. Обоснуйте причины введения севооборотов.

5. Как оценивают эффективность севооборотов?

6. Приведите примеры типов и видов севооборотов, используемых в подзоне средней тайги.