Кількість води необхідної для проростання насіння різних культур, % від їх маси

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 8

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Лекція №5

ОЦІНКА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР ЗА БІОЛОГІЧНИМИ ВИМОГАМИ ДО УМОВ ВИРОЩУВАННЯ

Вимоги рослин до теплозабезпечення та температурного ре­жиму. Агрономічна доцільність сільськогосподарських культур по­чинається з встановлення довжини вегетаційного періоду. Загальна оцінка в потребі рослин до тепла визначається сумою активних тем­ператур (вище +10 °С) за період вегетації. Ця характеристика може помітно розрізнятись не лише за культурами, а й у різних сортів одні­єї і тієї самої культури (табл. 22). Потреба в теплі розрахована прак­тично для усіх сільськогосподарських рослин, їх сортів та гібридів.

Поряд з цим показником для оцінки відношення культур до температурних умов важливо враховувати біологічний мінімум температури при проростанні насіння, з’явленні сходів, біологіч­ний мінімум температури для формування вегетативних і генера­тивних органів, плодоношення, перезимівлі рослин.

Особлива увага повинна бути приділена оцінці мінімальної тем­ператури для проростання насіння та з’явлення сходів. При низькій температурі ґрунту насіння не дає сходів, а при продовженій дії ни­зьких температур воно гине. Чим вище температура ґрунту в період сівба—сходи, тим швидше проходить проростання насіння за умов достатньої кількості вологи. Наприклад, насіння озимої пшениці при температурі близько 5°°С проростає протягом 6 днів, при 10°С — 4 днів, при 15—20 °С — протягом 1—2 днів. Картопля при 11— 12 °С при достатньому забезпеченні вологи в ґрунті дає сходи на 23- й день, при 14—15 °С — на 17—18-й день, при 18—25 °С — на 12—13-й день. Проте у разі, коли температура фунту піднімається до 27—ЗО °С, сходи з’являються лише на 16—-17-й день.

Для кожного виду рослин існують певні температурні межі, в яких проходить проростання насіння. Для зернових культур, на­приклад, мінімум знаходиться в межах 0—5 °С, оптимум — в межах 20—25 °С, а максимум — в межах ЗО—40 °С. Для кукуру­дзи — відповідно 8—10, ЗО—35 та 40—50 °С.

Таблиця22

ПОТРЕБА КУЛЬТУР В ТЕПЛІ ЗА ВЕГЕТАЦІЙНИЙ ПЕРІОД ДЛЯ УМОВ УКРАЇНИ

Класифікація сільськогосподарських рослин за вимогами до те­мператури проростання насіння і з’явлення сходів подана в табл. 23.

Таблиця23

МІНІМАЛЬНА ТЕМПЕРАТУРА, НЕОБХІДНА ДЛЯ ПРОРОСТАННЯ НАСІННЯ І З’ЯВЛЕННЯ СХОДІВ РІЗНИХ КУЛЬТУР, °С

Для більшості теплолюбних культур температура ґрунту, при якій дозволяється сівба, повинна бути дещо вищою початкової температури проростання насіння, так як з’явлення сходів буде помітно затягуватись, а ранні сходи можуть піддаватися дії вес­няних заморозків.

Холодостійкість — здатність рослин довгий час пережити низькі позитивні температури (1—10 °С) без незворотного по­шкодження. Вона властива рослинам помірної зони.

Холодостійкість визначається здатністю рослин зберігати но­рмальну структуру цитоплазми та не змінювати обмін речовин у період охолодження та наступного підвищення температури.

Морозостійкість — це здатність рослин пережити температу­ру нижчу від 0 °С. Морозостійкість складається з можливостей рослин уповільнювати замерзання шляхом екранування від охо­лодження, зниження точки замерзання і стійкості протоплазми до деградації при замерзанні.

Уповільнення утворення льоду в тканинах обумовлене змен­шенням точки замерзання розчинів. Клітинний сік замерзає в залежності від концентрацій при температурах від -1 до -5 °С. Клі­тини, об’єднані в тканини, замерзають при більш низьких температурах, ніж клітинний сік. Крім того вода в клітинах здат­на до переохолодження, тобто вона може охолоджуватись нижче точки замерзання без термінового утворення льоду. Проте пере­холоджений стан нестійкий, він рідко зберігається довше декіль­кох годин.

Зниження точки замерзання дає хоч і обмежений, але єдиний захист рослин від морозу в період вегетації. За стійкістю до за­морозків в цей період польові культури розділяють на 5 груп табл.24

Морозостійкість багаторічних рослин — більш складне яви­ще, пов’язане з загартуванням і морозостійкістю самої протопла­зми. В умовах сезонного клімату рослини набувають осінню «льодостійкість», тобто здатність переносити утворення льоду в тканинах. Процес загартування складається з декількох фаз, кож­на з яких готує перехід до наступної. Загартування до морозу у озимих злаків починається багатоденним впливом температур дещо вище нуля. В цю фазу у протоплазмі накопичується цукор та інші захисні речовини, клітини обезводнюються, а центральна вакуоля розпадається на багато мілких вакуолей.

Завдяки цьому протоплазма стає підготовленою до наступної фази, що проходить за постійних слабких морозів від -3 до -5°С. При цьому ультраструктури і ферменти протоплазми перебудо­вуються таким чином, щоб клітини переносили обезводнення, пов’язане з утворенням льоду. Лише після цього рослини можуть вступати в завершальну фазу процесу загартування, яка при без­перервному морозі що най менше від -10 до -15 °С робить прото­плазму морозостійкою. Відлига, особливо під кінець зими, ви­кликає швидке зниження стійкості рослин. Після закінчення зимового спокою можливість їх до загартування і разом з тим ви­сокий ступінь загартування швидко втрачаються.

Таблиця 24

СТІЙКІСТЬ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР ДО ЗАМОРОЗКІВ У РІЗНІ ФАЗИ РОЗВИТКУ, °С

Жаростійкість рослин означає здатність перенести спеку без незворотного пошкодження. Жаростійкість складається з можли­востей протоплазми витримувати екстремально високі температури та можливості уникати пошкоджень екранованих та відби­тих предметів, теплозахистом, охолодженням внаслідок транспі­рації.

Жаростійкість залежить від тривалості впливу тепла, тобто підпорядковується впливу тепла та закону кількостей: більш по­мірна спека при значній тривалості проявляє таке ж пошкоджен­ня, як і короткотермінова велика спека. Тому жаростійкість вва­жають характеристикою перенесення певних температур при їх півгодинній дії.

За жаростійкістю розрізняють групи нежаростійких видів рос­лин, які пошкоджуються вже при ЗО—40 °С, жаростійких здат­них переносити півгодинне нагрівання до 50—60 °С.

Температура вище 60 °С є неперехідною межею для високо- диференційованих рослинних клітин. Більш високі температури здатні переносити лише жаростійкі біотипи рослин.

Жаростійкість — дуже специфічна властивість, навіть близькі види однієї і тієї ж родини можуть помітно відрізнятися за цією ознакою. Найбільш суттєві відмінності в стійкості встановились у процесі еволюції та відбору.

З культурних рослин жаростійкістю характеризуються рослини південних широт — сорго, рис, бавовник. У період утворення гене­ративних органів жаростійкість однорічних рослин зменшується.

Відношення рослин до світла. Світло має велике значення в житті рослин. Під його впливом у рослинах відбувається фотоси­нтез, завдяки чому рослина створює органічні речовини, а в пові­тря виділяється кисень, необхідний для дихання всіх організмів.

Світло помітно впливає на ріст і розвиток рослин. При недо­статньому освітленні порушується нормальний ріст і у більшості рослин формуються видовженні, тонкі стебла. Недостатня інтен­сивність світла негативно впливає на якість урожаю — знижуєть­ся вміст білка в зернових, цукру — в буряках, крохмалю — в картоплі, жиру — в насінні соняшнику тощо.

Фотосинтезу належить провідна роль в утворенні органічної речовини рослин. Завдяки цьому процесу утворюється 95 % маси сухих речовин рослини. Тому керування фотосинтезом посіву — один з найефективніших шляхів управлінням продуктивністю рослин.

До найважливіших факторів, що визначають рівень продукти­вності посівів сільськогосподарських культур, належать: енергія сонячного світла, яка забезпечує проходження фотосинтезу; за­безпечення посівів вуглекислим газом; рівень мінерального жив­лення, умови водопостачання та тепловий режим.

Основне завдання землеробства — використання енергії соня­чної радіації з найбільшим коефіцієнтом корисної дії.

Необхідність переходу до біологічно чистої енергозберігаючої технології вирощування сільськогосподарських культур зумов­лює максимальне використання потенційних можливостей рос­лин при спрямованому для цього керуванні життєво необхідними факторами їх життя.

За сучасними уявленнями, оптимальні за структурою, рівнем за­безпеченості водою, мінеральним живленням та вуглекислим газом посіви найпродуктивніших сортів можуть використовувати 5 % ФАР (фотосинтетично активної радіації) на фотосинтез та нагрома­дження органічної речовини. Але при середніх урожаях по країні (20—25 ц/га) зернові культури використовують не більше як 0,6— 0,9 % ФАР. Отже для збільшення врожаю цих культур існують великі резерви. Важливим для дальшого його зростання є створення високопродуктивних сортів та гібридів, які характеризуються підвищеною фотосинтетичною активністю, а також розроблення науково обґрунтованих технологій їх вирощування.

Формування більшої чи меншої асимілюючої поверхні всіх листків рослин, як правило, позначається на їх загальній продук­тивності.

Валова продуктивність фотосинтезу залежить від середньої за обліковий або за весь період вегетації, інтенсивності фотосинте­зу, площі листків і тривалості процесу. Проте ще не всі можливо­сті використовуються для підвищення продуктивності синтезу. Найскладнішою є проблема підвищення інтенсивності фотосин­тезу, на яку впливають такі фактори зовнішнього середовища, як концентрація вуглекислоти в повітрі та ґрунті, інтенсивність сві­тла, температура і вологість ґрунту й повітря, вміст мінеральних поживних речовин у ґрунті.

Дослідження показують, що середній вміст СО₂ в повітрі, який становить 0,03 %, мінімальний для рослин. Тому збільшен­ня його концентрації завжди сприяє підвищенню енергії фотоси­нтезу і є корисним для рослин.

Встановлено, що в процесі фотосинтезу сільськогосподарські рослини на 1га посіву за звичайних умов росту засвоюють з пові­тря за добу в середньому 120 — 250 кг С0₂, Для врожаю озимої пшениці 40 ц/га рослини повинні поглинути з повітря не менше як 20—25 т С0₂. Така кількість С0₂ міститься в шарі повітря за­ввишки 200 м на 1га посіву.

Розподіл С0₂ в різних шарах атмосфери неоднаковий. Найбі­льша його кількість міститься в приземному шарі, а також у повітрі ґрунту. Особливо багато СО₂ в ґрунтовому повітрі орного ша­ру, де його кількість досягає 0,12 — 2,5 %. Значна концентрація СО₂ в ґрунті (вище 1 %) токсична для коренів рослин, життєдія­льності більшості аеробних мікроорганізмів.

У сонячні дні при енергійному фотосинтезі вміст СО₂ в повіт­рі, яке оточує рослину, зменшується до 0,012 %. Основним дже­релом поновлення СО₂ приземного шару повітря є ґрунт, де він утворюється внаслідок дихання мікроорганізмів, розкладання ор­ганічної речовини, добрив, рослинних решток, а також завдяки диханню кореневої системи рослин. На величину утворення і ін­тенсивність виділення СО₂ з ґрунту впливають запаси органічних речовин і елементів мінерального живлення в фунті, вологість, температура, структура, його будова тощо.

Різні ґрунти виділяють неоднакову кількість СО₂: піщаний неудобрений за 1 годину на 1 га в середньому 2 кг, суглинок — 4, багаті перегноєм чорноземи різних типів — від 10 до 25, серед­ньо удобрений ґрунт — 5кг. Тому внесення органічних і мінера­льних добрив, поліпшуючи живлення рослин, посилює процес утворення СО₂ ґрунтовими мікроорганізмами.

Променева енергія сонця у більшості випадків впливає на осо­бливості процесів росту, форму і розміщення листків у рослині та ін. Вона бере участь не тільки у формуванні органічної речовині, а й у її перетворенні й відкладанні, впливає побічно та безпосе­редньо на процеси загартування рослин і їх посухостійкість. Сві­тло також впливає і на формування органів рослин.

У похмуру погоду або в загущених осінніх сходах у злаків ко­нус наростання основного стебла та пагонів завжди виноситься ближче до поверхні ґрунту, їх ріст за умов недостатнього освіт­лення припиняється із запізненням. Все це зумовлює невелику продуктивність таких сходів. Науковими дослідженнями встано­влено, що у зв’язку з різною інтенсивністю освітлення неоднако­во відбуваються біологічні, фізіологічні та біохімічні процеси в рослинах, що в кінцевому результаті впливає на вміст хлорофілу, анатомію, морфологію окремих органів та габітус рослин. Світ­ловий режим озимої пшениці впливає не тільки на розвиток, а й на процеси росту, висоту стебел, кількість листків, довжину та ширину листкової пластинки. У середньому в глибину травостою пшениці надходить тільки 15—20 % сонячної радіації.

Для нормального росту і розвитку рослин озимої пшениці не­обхідна мінімальна інтенсивність освітлення — 1,8 тис. люксів. Пряме сонячне світло опівдні дає ЗО—40 тис. люксів. Недостатнє освітлення може послаблювати фотосинтез, що негативно впливає на врожай, а в поєднанні з багатим азотовим фоном призводить у зернових культур до різкого збільшення стерильних квіток.

Важливим якісним показником стану посівів, здатних з висо­ким ККД засвоювати енергію світла та СО₂ з повітря, є достатньо висока активна діяльність при великій сумарній поверхні асимілюючих органів, головним чином листків.

Зміни в інтенсивності освітлення часто тісно пов’язані зі змі­нами температурного режиму ґрунтів і посівів. Останні помітно впливають на проходження мікробіологічних процесів у ґрунті, а тим самим і на поживний режим ґрунту. Тому питання впливу світла на рослини є важливим як з теоретичного, так і з практич­ного боку. Оптимальний світловий режим посіву можна створити відповідною нормою висіву, способами сівби, розміщенням рос­лин на площі, кількістю їх у рядках та ін. Цими заходами можна помітно збільшувати коефіцієнт корисної дії фотосинтезу. Підра­ховано, що на поверхні Землі теоретично максимально можливе значення ефективності природного світла для фотосинтезу зна­ходиться в межах 16—24 %.

Для підвищення продуктивності озимих культур, багаторічних трав велике значення має період весняного відновлення вегетації. Залежно від цього періоду рослини дістають різні дози стартової світлової і теплової енергії. На одних культурах вплив цього ва­жливого екологічного фактора проявляється відразу ж після про­будження. При ранніх строках відростання озимі сильніше ку­щаться і вкорінюються, в них розвивається більша площа листкової поверхні, їхній фотосинтетичний потенціал підвищу­ється. Ранній період відновлення вегетації озимини позитивно впливає на ріст вегетативної маси, освітленість у нижніх ярусах стеблостою, що приводить до формування міцних нижніх міжвузль і стійкості рослин проти вилягання. Пізнє відновлення ве­гетації зумовлює формування низькорослих рослин, зрідженість стеблостою і зниження продуктивності культур.

Серед вищих рослин широко розповсюджений фотоперіодизм, пов’язаний з адаптацією їх до сезонних режимів освітлення. До фотоперіодичних реакцій відноситься цвітіння, бульбоутворення, формування репродуктивних органів, перехід до стану спокою та ін.

За реакцією на довжину дня рослин розділяють на три основні групи: довгого дня, короткого дня та нейтрального дня.

Рослини довгого дня цвітуть та плодоносять при довжині дня не менше 12 год. До них відносяться озимі та ярі злаки першої групи (пшениця, жито, ячмінь, овес), всі культури родини хрестоцвітих, горох, квасоля, сочевиця, вика, цукрові буряки, льон та картопля.

До групи короткого дня входять види, цвітіння яких приско­рюється з скороченням денного освітлення (менше 12 год.): злаки другої групи (кукурудза, просо, мочар, сорго), соя, квасоля, баво­вник, тютюн, хміль та ін.

Тривалість вегетаційного періоду у короткоденних рослин зменшується по мірі переміщення на південь, а у довго денних — на північ.

До рослин нейтрального дня відносять види, які не мають фо­топеріодичної чутливості та цвітуть одночасно за різної довжини дня — боби, гречка, соняшник та ін.

Крім цих груп, виділяють рослини проміжні, які зацвітають при середній тривалості дня; рослини короткоденні швидше за­цвітають при дії на них спочатку коротким, а потім довгим днем; рослини довгокороткоденні — ті, які швидко зацвітають після перебування їх спочатку в умовах довгого, а потім короткого дня.

Фотоперіодична реакція видів та різновидностей рослин пов’язана з їх географічним походженням. Рослини короткого дня походять з тропічних та субтропічних країн. У помірних ши­ротах переважають рослини довгого дня.

Для кожної рослини властива певна амплітуда світлової на­пруги. Виділяють три екологічні групи рослин по відношенню до світла: геліофіти, тіньовитривалі та тіньові (сунофіти). У тіньови­тривалих рослин інтенсивність фотосинтезу може досягати мак­симуму — близько 50 % повного денного освітлення.

Завданням технології є підвищення коефіцієнта використання світла рослинами шляхом посилення у них ростових процесів і асиміляції.

Відношення рослин до вологозабезпечення. У житті рослин во­да має надзвичайно велике значення. Рослинний організм містить її 75—90 і більше відсотків. З надходженням і рухом води в рослині пов’язані всі її життєві процеси. При наявності води, повітря і тепла насіння рослин бубнявіє і проростає, ростуть тканини, надходять у рослини і переміщуються в ній поживні елементи, відбувається фо­тосинтез і утворюються нові органічні речовини.

В жарку погоду вода запобігає загибелі рослин, вона охоло­джує і підвищує її стійкість проти високих температур. Вода під­тримує тургор клітин, розміщує по окремих її органах продукти асиміляції. За допомогою води відбувається кореневе живлення рослин. Нестача її призводить до недобору врожаю, викликає пригнічення, а інколи і загибель рослин. Проте і надлишок води також негативно впливає на більшість сільськогосподарських ро­слин, за винятком рису та інших вологолюбів.

Рослинам вода потрібна від сівби насіння і до закінчення фо­рмування врожаю. Використовувати воду рослина починає від набубнявіння насіння, кількість якої для нормального проростан­ня неоднакова для різних сільськогосподарських культур (табл. 25).

Таблиця 25

КІЛЬКІСТЬ ВОДИ НЕОБХІДНОЇ ДЛЯ ПРОРОСТАННЯ НАСІННЯ РІЗНИХ КУЛЬТУР, % ВІД ЇХ МАСИ

Рослини використовують воду з грушу до того часу, доки всисна сила корінців може конкурувати з всисною силою ґрунту. Поглинання води проходить тим інтенсивніше, чим більше поглинальна поверхня кореневої системи, та від того, коли коріння і ґрунтова волога знаходяться в дотичності.

Коріння розвиває всмоктуючу силу завдяки концентрації клі­тинного соку, достатній для використання з ґрунту більшої частини зв’язаної води. Потім всмоктуюча сила ґрунту різко підвищується. Для подальшого використання води кореням необхідне надходжен­ня з її ділянок ґрунту, вільних від коренів, або ж коренева система спрямовується за водою, збільшуючи свою активну поверхню.

У вологолюбивих трав’янистих рослин стійке в’янення настає при всисній силі ґрунту 0,7—0,8 Мпа, у більшості сільськогоспо­дарських рослин — при 1—2 Мпа, а у рослин помірно сухих умов — при 2—3 Мпа. Відповідну вологість називають вологіс­тю в’янення. Її визначають, фіксуючи вологість ґрунту, за якої рослини стійко в’януть. Відношення вологості в’янення до мак­симальної гігроскопічності називають коефіцієнтом в’янення. Величина його помітно змінюється у різних рослин (табл. 26).

Таблиця 26

КОЕФІЦІЄНТ В'ЯНЕННЯ РІЗНИХ

СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР

Вологість в’янення залежить від щільності ґрунту. В міру його ущільнення помітно скорочується кількість водо- і повітропрові­дних щілин, в які могли б проникати коріння рослин. У той же час збільшується частина мілких неактивних щілин, в яких вода утримується з тиском більше 1,6 Мпа. В межах щільності 1,50— 1,55 г/см³ вологість в’янення зростає на 28—ЗО % у порівнянні з щільністю 1,11—1,44 г/см³

Оптимальна вологість коренеобжитого шару ґрунту, за якої досягається максимальна інтенсивність росту рослин, змінюється для різних видів в межах 65—90 % найменшої вологоємності, зо­крема: 75—90 % — для багаторічних трав, 65—80 % — для зер­нових, 70—85 % — для овочевих культур.

При перезволоженні ґрунту порушується повітряний режим, на­копичуються токсичні продукти анаеробісу. Стійкість різних рос­лин до перезволоження або затоплення водою досить різна. Деякі з них характеризуються достатньо високою пристосованістю до над­лишку вологи за рахунок повітроносних тканин у коренях, поверх­невого розвитку кореневої системи в більш аерованих шарах ґрунту та ін. (лядвенець великий, канарейник, рис, вівсяниця висока).

Продовженість виживання рослин в умовах затоплення поміт­но залежить від температури води. Коли в весняний період допу­стима тривалість затоплення різних видів багаторічних трав в межах 5—25 діб, то вже в літній період вона не повинна бути бі­льше як 20—26 год. Для зернових культур літнє затоплення не повинне перевищувати 5—12 год., а для овочевих — 5—7 год.

Рослини по-різному реагують на глибину залягання і якість ґрунтових вод. їх вплив може бути позитивним, коли мова іде про «ґрунтове живлення» рослин прісними водами при їх опти­мальній глибині залягання, і навпаки, рослини можуть пригнічу­ватись внаслідок заболочування при близькому розміщенні ґрун­тових вод і страждають від надлишку солей при підвищеній мінералізації.

В умовах недостатнього зволоження продуктивність сільсько­господарських культур визначається посухостійкістю, тобто зда­тністю переносити значне обезводнення клітин, тканин, органів.

Рослини піддаються водному стресу як внаслідок недостачі вологи в ґрунті (ґрунтова посуха), так і внаслідок посилення транспірації у відповідь на високу температуру і низьку вологість повітря (атмосферна посуха). Ґрунтова посуха, як правило, наро­щується поступово, і рослини частково встигають пристосува­тись до неї, атмосферна посуха наступає раптово, її дія призво­дить до запалу або захвату рослин.

Під дією посухи знижується схожість насіння, зменшується ріст зародкових коренів, затримується формування вторинної кореневої системи, закриваються продихи, листя в’януть і скручуються, при­скорюється їх старіння, помітно знижується ККД фотосинтезу і т. ін.

Як комплексна властивість, посухостійкість залежить від зда­тності рослин запобігати висушуванню і стійкості до висихання. Запобігати висиханню допомагає ряд механізмів, за допомогою яких рослинам вдається при сухості повітря і ґрунту зберегти якомога довше добрий стан води в тканинах. Це досягається в тій чи іншій мірі здатністю більш ефективно поглинати воду з ґрунту шляхом підвищення усмоктувальної сили і розвитком кореневої системи, зменшенням втрат завдяки своєчасному закриттю продихів, ефективним зменшенням транспіраційної поверхні, запа­санням води і підвищенням здатності проводити воду.

Стійкість до висихання — це видоспецифічна здатність до адаптивної зміни властивостей протоплазми переносити помітне обезводнення.

Посуха буває інколи наскільки сильною, що рослини вже не в стані використовувати воду з ґрунту. Посухостійкість рослин при повному припиненні водопостачання називають витривалістю. Це міра специфічної здатності конкретного виду рослин зберіга­ти запаси води в своїх органах.

Існують різні класифікації рослин щодо їх відношення до вод­ного режиму. Виділяють такі типи рослин: гідрофіти, гігрофіти, мезофіти, ксерофіти. Більшість використовуваних у сільському господарстві рослин — мезофіти і значно рідше — ксерофіти. Серед культурних форм типових ксерофітів практично немає, во­ни представлені дикоростучими видами.

Певною мірою посухостійкість рослин може характеризувати­ся коефіцієнтом транспірації, тобто кількістю води в грамах, що витрачається на синтез 1 г сухої речовини. Величина його знач­ною мірою залежить від умов середовища (водно-фізичних властивостей ґрунту, забезпеченості поживними речовинами та ін.) та щільності фітоценозу. Проте цей коефіцієнт специфічний для рі­зних культур і показує, наскільки продуктивно витрачається во­лога рослинами (табл. 27).

Коефіцієнт водовикористання сільськогосподарських культур — кількість води (м³), що витрачається на випаровування з пове­рхні фунту та транспірацією для утворення 1 т сухої біомаси — менш специфічний для культур і характеризує ефективність ви­користання вологи агроценозом. Він більше залежить від приро­дних і агротехнічних факторів, ніж коефіцієнт транспірації, помі­тно підвищується в зоні з недостатньою кількістю опадів. Зни­ження коефіцієнта водоспоживання досягається скороченням непродуктивних витрат вологи шляхом вдосконалення технологій вирощування сільськогосподарських культур.

Коефіцієнт водоспоживання має важливе значення при розра­хунку рівня можливої урожайності. В табл. 28 подані найбільш типові коефіцієнти водоспоживання основних польових культур.

Вимоги рослин до фізичних умов ґрунтів, їх складання та структурного складу. Прояв цих умов значною мірою залежить від гумусового стану фунтів, гранулометричного та мінералогічного складу, потужності орного шару, ступеня окультуреності. Кількісно виміряти відношення різних культур до цих умов не завжди можли­во. Проте для якісної оцінки їх впливу на продуктивність рослин практичного досвіду в більшості випадків достатньо.

Традиційно при оцінці вимог культур до фізичних умов фун­ту основна увага приділялась відношенню їх до гранулометрич­ного складу. Довгий час він використовувався в якості інтеграль­ної характеристики фізичних властивостей ґрунтів.

Більшість рослин відрізняє екологічна приреченість до певної категорії фунтів, а для деяких вона досить специфічна. Примі­ром, поряд з псамофітами, приреченими до піщаних умов, існує група рослин, які не витримують піщаних ґрунтів. В цілому про відношення рослин до гранулометричного складу ґрунтів відо­бражають показники табл. 29 (за даними В. Ф. Валькова).

Таблиця 29

ВІДНОШЕННЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР ДО ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ ҐРУНТІВ

Проте слід мати на увазі, що в різних природних зонах відно­шення рослин до гранулометричного складу може значно зміню­ватись в залежності від умов зволоження та теплозабезпечення.

Польові культури виявляють різне відношення до щільності ґрунту (табл. З0). Для більшості культур суцільної сівби ці зна­чення знаходяться в межах 1,1—1,3 г/см², для просапних — у межах 1,0—1,2 г/см², що відповідає 55—60 % загальної щілинності.

Таблиця З0

Деякі культури, наприклад бавовник, люпин, добре розвива­ються при більш високих значеннях щільності орного шару. Осо­бливо виділяється рис, для нормального росту і розвитку якого необхідна висока ущільненість верхнього шару.

При проникненні кореневої системи більшості рослин в ущі­льнені шари з об’ємною масою 1,4—1,6 г/см³ їх розвиток пригні­чується, а при більш високих значеннях щільності ріст кореневої системи неможливий.

Потреба рослин в елементах живлення і особливості їх використання. Накопичений значний фактичний матеріал щодо потреб сільськогосподарських рослин у мінеральних речовинах. Різні види рослин, вирощувані на одному і тому самому грунті, використовують з нього мінеральні речовини в різних співвідно­шеннях. Вимога рослин до мінерального живлення визначена їх генотиповими особливостями.

Ефективність удобрень визначається складним комплексом умов: грунтовою родючістю, біологічними особливостями сіль­ськогосподарських культур і їх сортів, технологією вирощування, кількістю та якістю добрив, кліматичними та погодними умова­ми. Останні часто мають вирішальне значення.

Умови погоди впливають як на кількість доступних поживних ре­човин у ґрунті, так і на дію добрив на рослини. Відомо, що продукти­вність культур в основному визначається відповідним рівнем світло­вого та мінерального живлення. Чим вище рівень світлового та мінерального живлення, тим за умов нормального забезпечення во­логою більше синтезується вуглеводів у рослин і тим більше вони здатні засвоювані азот. Світло впливає на азотне живлення не лише через фотосинтетичні процеси, а й через транспірацію. В свою чергу, транспірація залежить від вологості і температури повітря та ґрунту.

Температурний режим визначає накопичення поживних речо­вин у ґрунті. Виливаючи на швидкість руху води і розчинених солей, температура впливає на темпи надходження поживних ре­човин в рослини з ґрунту і внесених добрив. При невисоких тем­пературах (8—10 °С) знижується надходження в корені і перемі­щення з них у надземні органи азоту, послаблюється його використання та утворення органічних азотових сполук. При ще більш низьких температурах (5—6 °С і нижче) поглинання коре­нями азоту і фосфору різко зменшується. Зниження поглинання калію при цьому проходить уповільнено.

За даними В. Д. Паннікова і В. Г. Мінаєва, в інтервалі даних температур 10—25 °С підвищується мобілізація поживних речо­вин з грунту. Оптимальна температура для надходження азоту і фосфору в рослину знаходиться в межах 23—25 °С. Вона набли­жається до оптимальної температури росту хлібних злаків в пері­од виходу в трубку — колосіння (22—24 °С денних або 14— 16 °С середньодобових температур).

Рівень забезпеченості вологою впливає на доступність пожив­них речовин в ґрунті і використання їх рослинами. При помітній недостатності води добрива можуть не дати позитивної дії або навіть негативно вплинути на формування врожаю.

Надлишкове зволоження пригнічує процес нітрифікації, зменшує надходження в рослини азоту з ґрунту і внесених до брив, сприяє накопиченню шкідливих речовин. Встановлено, що при нормальному зволоженні коефіцієнт використання ро­слинами азоту добрив складає 57 %, при надлишковому — всього 9 %.

Відомо, що показники структури і щільності ґрунту достатньо віддзеркалюють умови життя рослин.

Ефективність добрив помітно зростає з підвищенням зволо­ження до 90 % польової вологоємності на ґрунтах меншої щіль­ності складання (з об’ємною масою 1,1—1,3 г/см³) і до 80% польової вологості щільних ґрунтів (з об’ємною масою — 1,4— 1,6 г/см³). Подальше зволоження ґрунту до 100—120 % польової вологоємності викликає невелике падіння ефективності на нещі­льних мінеральних ґрунтах і різке — на щільних підзолистих ґрунтах.

Висока технологія вирощування сільськогосподарських куль­тур, в тому числі внесення мінеральних добрив, сприяють посла­бленню впливу несприятливих метеорологічних умов на врожай­ність.

Доведений позитивний вплив фосфору і калію на обводненість колоїдів плазми і зниження коефіцієнта транспірації рос­лин. Внесення добрив знижує витрати вологи па створення оди­ниці продуктивної частини врожаю на 20-30 %. Проте в умовах значної й тривалої посухи підвищення концентрації ґрунтового розчину при внесенні добрив, особливо азотних, може токсично вплинути на рослину і знизити врожай. Тобто повністю усунути наслідки значних посух тільки за рахунок мінеральних добрив без додаткових меліоративних заходів (темпи зрощення) не вда­ється.

Правильне застосування добрив знижує негативний вплив на урожай низьких температур, приморозків та інших несприятли­вих метеорологічних явищ.

Застосування добрив підвищує стійкість озимих культур до несприятливих умов перезимівлі. Рослини розвивають добре кореневу систему, більше накопичують сухих речовин, гідро­фільних колоїдів, цукрів та інших органічних сполук, що по­слаблюють дію несприятливих метеорологічних умов зимового періоду. Зокрема при внесенні фосфорно-калійних добрив по­мітно підвищується зимостійкість озимих культур. Водночас при високих нормах внесеного азоту без фосфорно-калійного фону або на перерослих з осені посівах може відбутись значне зниження зимостійкості рослин. Помірні дози азоту на фоні фосфору і калію, навпаки, підвищують стійкість посівів до перезимівлі і сприяють більш інтенсивному відновленню частко­во ушкоджених рослин.

Інтенсивність засвоєння мінеральних елементів має періодич­ність і може відрізнятися за фазами росту і розвитку кілька разів. Наприклад, ячмінь використовує мінеральні елементи в основно­му в період від кущення до виходу в трубку, у пшениці період використання помітно розтягнутий, у цукрових буряків максима­льне використанім в середині вегетації, у проса — перед вики­данням волоті.

Можливості використання мінеральних елементів рослинами з ґрунту пов’язані з особливостями розвитку кореневих систем, здат­ністю використати поживні речовини з важкодоступних форм. Остання ознака, залежить від потужності кореневої системи та від особливості безпосередньої дії на ґрунт кореневих виділень.

Відома, зокрема, підвищена засвоюваність коренів гречки, люпину, гірчиці, буркуну, соняшнику в порівнянні з зерновими колосовими, льоном, коноплями та ін.

Кількісна оцінка розвитку кореневих систем рослин в пев­ній мірі відображає їх відношення до родючості ґрунту. На­приклад, коренева система у вівса сильніша, ніж у ячменю, у озимого жита сильніша, ніж у озимої пшениці. Відповідно пшениця більш вимоглива до родючості ґрунту, ніж жиго, а ячмінь вимогливіший від вівса. Цей зв’язок помітно коригу­ється рядом інших факторів.

Відношення рослин до реакції ґрунту. Реакція ґрунту впли­ває на ріст рослин безпосередньо та через постачання поживних речовин. При рН менше 3 і більше 9 протоплазма клітин в корін­ні більшості листкостеблових рослин пошкоджується.

Різні рослини мають неоднаковий інтервал рН, сприятливий для їх росту і розвитку (табл. 31), та мають різну чутливість до відхилень реакції від оптимальної. У цьому відношенні їх< розді­ляють на декілька груп:

1. Найбільш чутливі до кислотності бавовник, люцерна, еспа­рцет, цукрові, столові та кормові буряки, коноплі. Вони добре ростуть тільки при нейтральній або слаболужній реакції (рН 7— 8) і дуже чутливо реагують на внесення вапна навіть на слабокислих ґрунтах.

2.

Чутливі до підвищеної кислотності ячмінь, озима та яра пшениця, кукурудза, соя, квасоля, горох, кормові боби, коню­шина, соняшник. Вони краще ростуть при слабокислій і нейт­ральній реакції (рН 6-7) і добре реагують на вапнування не ме­нше слабокислих, та й середньокислих ґрунтів. На вапнованих ґрунтах урожайність цих культур помітно підвищується, різко зменшується випадання озимої пшениці і конюшини при пере­зимівлі.

3. Малочутливі до підвищеної кислотності жито, овес, просо, гречка, тимофіївка. Ці культури можуть задовільно рости в ши­рокому інтервалі рН, при кислій і слаболужній реакції (рН 4,5— 7,5), але найбільш сприятлива для їх росту слабокисла реакція (рН 5,5—6.0). На дуже- і середньокислих грунтах вони позитивно реагують на вапнування повними нормами, що пояснюється не ли­ше зниженням кислотності, а й посиленням мобілізації поживних речовин і покращанням живлення рослин азотом і зольними еле­ментами.

4. Льон і картопля вимагають вапнування тільки дуже кислих ґрунтів. Картопля малочутлива до кислої реакції і добре росте на кислих ґрунтах. Найбільш сприятливим для її росту слабокислі ґрунти (рН 5,5—6,0). При внесенні високих норм вапна і дове­денні реакції середовища до нейтральної урожай картоплі і льону та їх якість можуть знижуватись, картопля дуже уражується паршою, а льон — бактеріозом. Негативний вплив підвищених доз ванна на ці культури пояснюється не стільки нейтралізацією кис­лотності, скільки зменшенням кількості засвоюваних сполук бору в ґрунті, а також надлишковою концентрацією іонів кальцію в ґрунтовому розчині, внаслідок чого утруднюється надходження в рослини інших катіонів, зокрема магнію і калію.

5. Люпин, жовтий та синій, серадела добре ростуть на кислих ґрунтах (рН 4,5—5,0) і погано — при лужній і навіть нейтральній реакції. Ці культури чутливі до надлишку водорозчинного каль­цію в ґрунті, особливо на початку росту, тому негативно реагу­ють на підвищення дози вапна. Проте при внесенні знижених доз вапняних добрив, що містять магній, зниження врожаю цих куль­тур не спостерігається.

За чутливістю до кислотності і реакції на вапнування розріз­няються не тільки різні сільськогосподарські рослини, а й їх сор­ти (особливо ячменю, ярої пшениці, кукурудзи, гороху, конюши­ни, люцерни).

Зони оптимальних значень рН значною мірою змінюються в залежності від гранулометричного складу ґрунтів, вмісту гумусу. Оптимізація реакції ґрунтів має особливе екологічне значення для районів з радіонуклідним забрудненням. Зміна реакції дерно­во-підзолистих ґрунтів від середньокислої до оптимальної зни­жує надходження радіонуклідів стронцію-90 і цезію-137 в зернові культури в 2—3 рази, а в сіно багаторічних трав у 3—5 разів.

Таблиця 31