Взаимодействие факторов жизни.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 15Следующая ⇒

Во все времена истории земледелия стояла очень сложная задача по наилучшему использованию факторов жизни, обеспечивая их взаимодействие.

К.А. Тимирязев писал по этому поводу: « Нигде, быть может, ни в какой другой деятельности не требуется взвешивать столько разнообразных условий успеха, нигде не требуется взвешивать столько многообразных сведений, нигде увлечение односторонней точкой зрения не может привести к такой крупной неудаче, как в земледелии».

Со времён Ю. Либиха, М.В.Ломоносова (18–19в.) и в наши дни сельскохозяйственную науку интересуют закономерности взаимодействия растений и факторов жизни. М.В.Ломоносов (1758г.) отмечал: «Предсказание погоды сколь нужно и полезно ведает больше земледелец, которому во время сеяния и жатвы вёдро, во время ращения дождь, благорастворённый теплотой, надобен». Ю. Либих(1840г.) сформулировал закон минимума: «Каждое поле содержит одно или несколько питательных веществ в минимуме и одно или несколько других в максимуме. Урожай находится в соотношении с этим минимумом питательных веществ. Веществом, находящимся в минимуме, управляется урожай и определяется его величина и устойчивость во времени». Это закон для элементов питаниия.

Бесконечно сложна задача земледельца в наилучшем использовании всех факторов жизни растений.

Земледелец активно вмешивается в круговорот веществ в почве, используя

такие факторы и приёмы, как удобрения, современные технологии, мелиорацию земель, различные виды и сорта сельскохозяйственных растений, оказывая существенное влияние на почвенные процессы.

Почва может лучше или хуже передавать растениям имеющиеся в ней питательные вещества. В экстенсивном земледелии, как известно, почва была единственным источником воды и питательных веществ. Длительность и эффективность использования почвы определялась её естественным плодородием.

Как только почва переставала обеспечивать растения в достаточной степени земными факторами жизни, её исключали из обработки и предоставляли действию природных процессов (залежная и переложная системы земледелия).

В интенсивном земледелии всё большее значение приобретает способность почвы передавать растениям внесённые извне элементы питания и воду. Кроме того, к фитосанитарному состоянию и технологическим свойствам почвы предъявляются повышенные требования. По мере интенсификации земледелия трансформационная функция той или иной почвы, обусловленная природными факторами почвообразования, в ряде случаев оказывается недостаточной. Возникает необходимость улучшения всего комплекса почвенных свойств, расширенного воспроизводства плодородия. Возможность такого преобразования почвы заложена в её природе как возобновляемого природного ресурса. Однако при неправильном использовании почва может утратить плодородие.

В результате длительных исследований и практической проверки взаимосвязь и взаимодействие факторов жизни растений были сформулированы в виде законов земледелия.

Земледелие – это наука об управлениями условиями жизни сельскохозяйственных растений путём обработки почвы, борьбы с сорняками, применения севооборотов и регулирования некоторых факторов жизни растений.

Методической основой для научного решения вопросов этого управления является знание объективных законов природы и общества, действующих в сфере земледелия. Умелое использование объективных законов в управлении факторами жизни растений и знание характера их взаимодействия между собой и культурными растениями – обязательное условие успеха.

В земледелии проявляется сложная система законов всех основных форм движения материи – неорганической, живой и общества. Законы всех форм движения материи объективны, действуют одновременно как система, усиливая или ослабляя проявление друг друга. Это определяет сложность земледелия как науки и как отрасли производственной деятельности человека.

В основе земледелия лежат процессы взаимодействия растений с факторами их жизни (свет, тепло, влага, пища, воздух). Регулирование этих процессов в соответствии с требованиями растений – главная задача человека. Осуществляется она как прямым воздействием на факторы жизни растений, так и косвенно через изменение внешних условий – строения пахотного слоя почвы посредством её обработки, предупреждение потерь влаги, истребление сорных растений, вредителей, болезней и т. д. Умелое использование объективных законов земледелия на практике – необходимое условие успеха в повышении урожайности сельскохозяйственных культур.

Контрольные вопросы

1. Какова роль света в жизни растений?

2.Привести примеры потребности в тепле сельскохозяйственных культур.

3.Роль влаги в жизни растений.

4.Привести примеры водопотребления растений на 1кг сухой биомассы (пшеницы, ячменя, картофеля, многолетних трав).

5.Привести примеры роли земных факторов в жизни растений.

6.Требования растений к элементам питания.

7.Требование растений к световому режиму

8, Воздушный режим почвы и растения

Лекция 2 Законы земледелия их значение.

1. Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений.

2. Закон минимума

3. Закон минимума, оптимума, максимума.

4. Закон совокупного действия факторов жизни растений.

5. Закон возврата.

6. Принцип плодосмена.

1.Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений.

Сущность этого закона заключается в том, что ни один фактор жизни растений нельзя полностью исключить или заменить другим; в обоих случаях гибель растений неизбежна. Этот закон является основополагающим. Именно вследствие равнозначности и незаменимости факторов проявляется действие других законов. Впервые доказательства незаменимости и равнозначности элементов питания были получены в точных опытах выращивания растений в 1842 году Вигманом и Польсторфом. Затем В.Р.Вильямс дал формулировку этого закона. Было отмечено, что ни один из факторов не может быть заменён другим. Все они равнозначны. Например, недостаток фосфора нельзя заменить другим элементом питания – азотом, а ограниченное поступление света восполнить лучшим обеспечением водой или теплом и т. д.

На практике в конкретных условиях производства этот закон приобретает относительное значение вследствие неодинаковых затрат на обеспечение растений разными факторами.

Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений подчёркивает материальность земледельческого производства, не позволяет надеяться на « чудодейственные» рецепты получения урожая без материальных затрат.

2.Закон минимума. Этот закон утверждает, что величина урожая определяется фактором, находящимся в минимуме.

Впервые этот закон сформулировал Ю.Либих, который считал, что рост урожая пропорционален увеличению количества фактора, находящегося в минимуме. Закон минимума необходимо принимать с учётом действия не только питательных веществ растений, но и всей совокупности факторов жизни. Э.Вольни распространил закон минимума и на качество урожая, установив зависимость действия отдельного фактора от всей совокупности других факторов. Некоторые исследователи выявили относительный характер этого закона. А. Майер показал, что закон минимума необходимо принимать с учётом действия не только питательных веществ, но и всей совокупности факторов жизни, Э. Вольни распространил закон минимума и на качество урожая, установив зависимость действия отдельного фактора от всей совокупности других факторов. Ю.Либих был вынужден признать понижающийся эффект каждого увеличения отдельно взятого фактора.

. 3. Закон минимума, оптимума, максимума. Для демонстрации этого закона широко используют данные опыта Гельригеля, неоднократно подтверждёнными другими исследователями. В этом опыте растения ячменя выращивали в стеклянных сосудах, заполненных одной и той же плодородной почвой. Все условия выращивания растений, кроме влажности почвы, были одинаковыми. Максимальный урожай при этом соответствовал оптимальной влажности почвы в сосуде. Минимум и максимум фактора не обеспечивали получение урожая.

Анализ данных опыта Гельригеля, проведённый В.Р.Вильямсом, показал, что приведённая закономерность отражает лишь частный случай. В опыте не соблюдено условие единственного логического различия – важнейшего требования агрономического эксперимента. При разной влажности почвы, условия питания растений, накопление и потребление из почвы минеральных веществ были неодинаковыми. Условия влажности почвы неразрывно связаны с состоянием окислительно-восстановительных условий в почве, а, следовательно, существенно влияют на биохимические процессы в почве.

4. Закон совокупного действия факторов жизни растений. Все факторыжизни растения действуют совокупно, т. е. взаимодействуютв процессе роста и развития растений. Учёные Либшер и Люндегорд показали, что в связи с законом совокупного действия факторов действие отдельного фактора, находящегося в минимуме, тем интенсивнее, чем больше других факторов находится в оптимуме. Закон этот имеет огромное значение для практики земледелия. В этой связи В.Р.Вильямс указывал, что прогресс возможен лишь тогда, когда наше воздействие на условия, в которых протекает это сложное производство, направлено одновременно на весь их комплекс. Этот комплекс условий представляет одно органическое целое, все элементы которого неразрывно связаны. Воздействие на один из них неминуемо влечёт за собой необходимость воздействия на всё остальное.

5. Закон возврата. Вещество и энергия, отчуждённые из почвы с урожаем должны быть возвращены в почву с определённой степенью превышения. Этот закон был открыт Ю. Либихом. К.А. Тимирязев и Д.Н.Прянишников считали этот закон одним из величайших приобретений науки.

Земледелие как отрасль производства материально по своей природе. Урожай как материальная субстанция создаётся из материальных составных частей, определённая часть его - за счёт веществ и энергии, получаемых растениями из почвы. Кроме того, почва - посредник растений в обеспечении их факторами жизни, среда их произрастания.

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 из почвы последняя сохраняет своё плодородие; при компенсации веществ с определённой степенью превышения происходит улучшение почвы, расширенное воспроизводство её плодородия.

Закон возврата - научная основа воспроизводства почвенного плодородия, частный случай проявления закона сохранения веществ и энергии.

Действие законов проявляется и учитывается в научно обоснованных системах земледелия. В настоящее время разрабатывают и осваивают адаптивно - ландшафтные системы земледелия. Адаптивно - ландшафтной системой земледелия считается система использования земли определённой агроэкологической группы, ориентированная на производство продукции экономически и экологически обусловленных количества и качества в соответствии с общественными потребностями, природными и производственными ресурсами, обеспечивающими устойчивость агроландшафта и воспроизводство почвенного плодородия. Освоение систем земледелия будет сопровождаться освоением технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Технологии должны быть адаптированы к природным условиям, различным уровням интенсификации производства, формам хозяйствования.

Методология формирования технологий должна базироваться на законах земледелия. В различных почвенно-климатическких условиях при разных специализации и уровне интенсификации производства, руководствуясь законом минимума, находят и устраняют факторы, лимитирующие урожайность культуры и качество продукции. Значимость тех или иных факторов проявляется по мере интенсификации производства; с устранением одних повышается роль других. При постоянном отчуждении урожая с полей возникает необходимость возврата питательных веществ. При компенсации выноса веществ по закону возврата можно создавать условия для улучшения почвы, её расширенного воспроизводства, когда возврат превышает вынос.

Принцип плодосмена. Автор М.Г.Павлов(1838г.) писал: « При данном уровне потенциального плодородия почвы и при определённых климатических условиях максимальная продуктивность севооборота имеет место при ежегодной смене в нём культур, наиболее удалённых по биологии и агротехники возделывания». На полях следует периодически чередовать посев культур, имеющих различные биологические особенности, выносящих из почвы с урожаем различные элементы питания. Этот принцип следует соблюдать при разработке системы севооборотов в производственных условиях. Однако в условиях засушливого климата, этот принцип не соблюдается. Наибольшее производство зерна с гектара севооборотной площади достигается в зернопаровых севооборотах, в которых кроме пшеницы или пшеницы и ячменя других культур нет.

Несмотря на наличие некоторых противоречий в изложении законов земледелия

разными авторами бесспорно одно, что прогресс в земледелии возможен лишь на основе глубокого знания и понимания всего комплекса законов развития природы, общества, особенно специфических законов земледелия и умения их использовать в соответствии с требованиями возделываемых растений.

Действие законов основано на методологии использования системного метода, ценность которого заключается в том, что он позволяет направленно влиять на процессы формирования урожая и плодородие почвы. При этом создаётся возможность быстро находить технологические решения, исключая одностороннее увлечение какими-либо отдельными приёмами.

Ещё К. А. Тимирязев отмечал, что одностороннее увлечение какой-либо идеей, точкой зрения нигде не может принести большего вреда, чем в земледелии. Для того чтобы принимаемые решения были близки к оптимальным, необходимо иметь достоверные представления обо всех возможных прямых и косвенных, близких и отдалённых факторах, связанных с урожайностью культур и качеством продукции, плодородием почвы, экологическими последствиями и охраной окружающей среды.

Лекция 3. Эрозия и дефляция почвы и закономерности её развития.

1.Понятие «эрозия» и «дефляция» почв.

2.Эрозионные процессы и их классификация.

3.Формы проявления дефляционных процессов

1.Понятие «эрозия» и «дефляция» почв.

Эрозия и дефляция - постоянные спутники жизни земной поверхности, наиболее активные процессы разрушения земной поверхности, создающие различные формы рельефа. Это форма взаимодействия атмосферы с деятельной поверхностью на земном шаре. Внешне по форме она проявляется в разрушении почв водой и ветром. Этот физический процесс носит географический характер.

«Эрозия» (разрушение) – подразумевает процессы разрушения почвенного покрова под действием воды. Различают нормальную эрозию – естественную, геологическую; ускоренную или современную. Нормальная – возникает в результате воздействия природных факторов (эндогенных) – медленно проявляется и почти незаметна.

Ускоренная - возникает в результате хозяйственной деятельности человека (распашка земель, вырубка леса, интенсивный выпас скота, промышленное и дорожное строительство и т.д.), которые усиливают податливость почвенного покрова разрушению водой и ветром.

«Дефляция»--это отделение, перемещение и отложение частиц почвы ветром. Различают местную ветровую эрозию и пыльные бури. Местная проявляется в виде распыления сухой почвы при малых скоростях ветра (4-8м/с) в виде развеивания. Пыльные бури – наиболее вредоносная форма, в результате которой за несколько часов они способны развеять с 1га пашни 100-150 тонн почвы. Отсутствие растительного покрова и наличие сухих частиц на поверхности почвы способствует широкому распространению ветровой эрозии. Основными фазами эрозии являются: отделение частиц, их транспортировка и отложение.

Водная эрозия проявляется на склонах при выпадении ливневых дождей или весной при активном снеготаянии.

Дефляция сильнее проявляется в условиях сухого климата. Но есть территории, где проявляется и эрозия, и дефляция. В результате неправильной деятельности человека площади совместного проявления эрозии и дефляции ускоренно расширяются.

2.Эрозионные процессы и их классификация.

Различают следующие виды эрозии: речная, ледниковая, снежная, оползневая, просадочная (суффозия), карстовая, термокарстовая, биологическая.

К эрозионным процессам нередко относят химическую эрозию (снижение почвенного плодородия в результате накопления в почве ядохимикатов); механическую (агротехническую) эрозию – смещение со склонов почвы почвообрабатывающими машинами; пастбищную – разрушение дернины и почвенного покрова при интенсивной пастьбе скота. При заготовке и трелёвке древесины возникает лесотехническая эрозия, а при разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве возникает промышленная эрозия, военная эрозия (траншеи, воронки и т.д.).

При водной эрозии в качестве главной почворазрушительной силы выступает действие дождевых капель и водного потока. Сток воды по почве может вызвать поверхностную и линейную эрозии. При поверхностной эрозии частицы почвы смываются с поверхности, а при линейной образуются струйчатые размывы разной глубины. В результате поверхностной и линейной эрозии образуются смытые почвы с укороченным почвенным профилем. В зависимости от мощности смытого слоя выделяют слабосмытые, среднесмытые, сильносмытые и очень сильносмытые почвы.

Двум формам выпадения осадков (в виде дождя и снега) соответствуют два типа эрозии – от стока дождевых осадков и стока талых вод. Эрозия почвы от стока талых вод охватывает большие территории. Ливневая эрозия обычно проявляется на ограниченной площади.

Водная эрозия имеет следующие формы: капельную (от действия ударов дождевых капель), струйчатую, овражную и береговую. Струйчатая эрозия вызывает небольшие промоины, которые не препятствуют обработке почвы. Если размеры не могут быть сглажены при обычной обработке, то струйчатая эрозия переходит в овражную. Образованию оврагов способствуют не залуженные кюветы, борозды на пашне, протоптанные скотом дорожки по склону. Водная эрозия также возникает при орошении в результате неправильного выбора уклонов каналов и образования борозд по следу колеса поливального устройства при увеличенной норме полива. В связи с этим различают ирригационную эрозию.

3.Формы проявления дефляционных процессов.

Механизм проявления дефляции представляет физический процесс, протекающий при взаимодействии воздушного потока с поверхностью почвы. Наиболее легко по поверхности почвы передвигаются агрегаты диаметром 0, 1- 0, 5мм, которые под воздействием ветра приобретают движение с частотой вращения 200-1000 об/мин. Агрегаты размером от 0, 6 до1мм передвигаются перекатываясь, разрушаются и количество эрозионно активных комочков (0, 1-0, 5мм) увеличивается.

Для передвижения агрегатов почвы крупнее 1мм необходима скорость ветра свыше 11м/с на высоте 0 – 15см от поверхности почвы.

Частицы почвы менее 1мм в диаметре эрозионно опасные, крупнее 1мм ветроустойчивые, почвозащитные.

Ускоренная дефляция представляет собой сложное явление, и развитие её зависит от многих природных условий. К их числу относятся: скорость, направление и повторяемость ветра; количество осадков, температура и влажность воздуха; устойчивость почвы (степень распылённости и влажности поверхностного слоя почвы, наличие растительности или её остатков); геоморфологические условия и рельеф.

Дефляция чаще наблюдается в дневные часы суток, что определяется в первую очередь суточным ходом скорости ветра. Продолжительность её действия находится в тесной связи со скоростью ветра.

Выдувание почвы может наблюдаться в течение всего года. Однако наиболее сильно оно проявляется в период, когда поверхность почвы на значительной площади бывает взрыхлена и недостаточно покрыта почвозащитной растительностью.

Почвы наиболее податливы выдуванию в зимний или ранневесенний период, когда ветры имеют очень большую скорость.

Пыльные бури, возникающие в зимних условиях, известны под названием «чёрные зимы». Это явление наблюдается обычно в малоснежные зимы при отрицательных температурах. Необходимо различать следующие формы дефляции: локальная (или позёмка), пыльные суховеи, пыльные бури.

Влажность и температура воздуха оказывают сильное косвенное влияние на дефляцию. Высокая температура и низкая влажность воздуха способствуют интенсивному испарению влаги с поверхности почвы и тем самым усиливают разрушительное влияние ветра на почву.

В степных районах в периоды засух особенно возрастает вредоносное действие ветра на почву. Среди свойств почвы, влияющих на развитие дефляции, большое значение имеет устойчивость почвенной структуры к разрушению механическим воздействиям, в частности к обработке. Важным фактором, влияющим на развитие дефляции, является размер почвенных частиц. Исследованиями установлено, что дефляция начинается с перемещения частиц почвы диаметром 0, 1- 0, 5 мм. Интенсификация сельского хозяйства без учёта опасности дефляции вызвала обширное распространение пыльных бурь в 1957, 1960, 1965, 1970гг.

Надёжным щитом, заслонившим почвы северных областей Казахстана от губительного воздействия пыльных бурь, стала почвозащитная система земледелия, основу которой составляет плоскорезная обработка -- принципиально новый приём обработки почвы. Главное агрономическое правило защиты почвы от эрозии и дефляции в целинном земледелии – оставление стерни, растительного покрова на поверхности почвы в процессе её обработки. Это делает почву более ветроустойчивой.

Учитывая то, что практически все почвы при определённых условиях могут подвергаться дефляции и эрозии или их совместному действию, системы земледелия во всех районах должны быть почвозащитными и почвоводоохранными.

Для каждой почвенно-климатической зоны с учётом местных условий, прежде всего типа и степени проявления эрозии, разрабатываются свои почвозащитные мероприятия. Система ведения хозяйства и почвозащитный комплекс должны максимально учитывать природную экологическую и эрозионную обстановку.

В предотвращении водной и ветровой эрозии почв существенное значение имеют лесомелиоративные мероприятия. Лесные насаждения в районах проявления эрозии в зависимости от назначения подразделяют на водорегулирующие, прибалочные, приовражные, полезащитные и пастбищезащитные.

Главное назначение лесных полос в открытых степных и лесостепных районах с активной ветровой деятельностью и дефляцией почв заключается в снижении скорости ветрового потока. Ослабляя ветер, они защищают почву от выдувания летом и зимой, задерживают снег на полях, повышают влажность почвы и воздуха, улучшают микроклимат полей. Для степных районов рекомендуют ажурные и продуваемые узкорядные (3 – 5рядов) полосы, которые способствуют ослаблению ветрового потока и дефляции, более равномерному распределению снега на полях и увлажнению почвы.

Контрольные вопросы

1.Причины возникновения эрозии и дефляции почвы.

2.Назовите основные составные части системы почвозащитного земледелия.

3.Роль агролесомелиорации в защите почв от эрозии и дефляции.

4.Какова почвозащитная роль кормовых культур?

5.Система обработки почвы на склонах.

6.Особенности обработки почв, подверженных дефляции.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒