Световой режим
Свет имеет большое значение в жизни растений. Под его влиянием в растениях происходит фотосинтез, благодаря чему растение создает органические вещества, а в воздух выделяется кислород, необходимый для дыхания всех организмов. В связи с этим фотосинтез называют воздушным питанием, хотя при фотосинтезе используется не только углекислый газ, но и вода, и растворимые в ней соединения азота, фосфора, калия и других элементов, которые поглощаются из почвы в процессе корневого питания.
Свет заметно влияет на рост и развитие растений. При недостаточном освещении нарушается нормальный рост и в большинстве растений формируются удлиненные тонкие стебли. Недостаточная интенсивность света негативно влияет на качество урожая - снижается содержание белка в зерновых, сахара - в свекле, крахмала - в картофеле, жира - в семенах подсолнечника и др.
Фотосинтеза принадлежит ведущая роль в образовании органического вещества растений. Благодаря этому процессу образуется 95% массы сухих веществ растений. Поэтому управление фотосинтезом посева - один из самых эффективных путей управлением производительностью растений.
К важнейшим факторам, определяющим уровень продуктивности посевов сельскохозяйственных культур, относятся: энергия солнечного света, которую обеспечивает прохождение фотосинтеза; обеспечение посевов углекислым газом; уровень минерального питания, условия водоснабжения и тепловой режим.
Основная задача земледелия - использование энергии солнечной радиации с наибольшим коэффициентом полезного действия.
Необходимость перехода к биологически чистой энергосберегающей технологии выращивания сельскохозяйственных культур приводит максимальное использование потенциальных возможностей растений при направленном для этого управлении жизненно необходимыми факторами их жизни.
По современным представлениям, оптимальные по структуре, уровню обеспеченности водой, минеральным питанием и углекислым газом посевы самых сортов могут использовать 4-5% ФАР (фотосинтетически активной радиации) на фотосинтез и накопление органического вещества. Но при средних урожаях по стране (25-30 ц / га) зерновые культуры используют не более 0,6-0,9% ФАР. Следовательно, для увеличения урожая этих культур существуют большие резервы. Важным для дальнейшего роста его является создание высокопродуктивных сортов и гибридов, которые характеризуются повышенной фотосинтетической активностью, а также разработка научно обоснованных технологий их выращивания.
Формирование большей или меньшей ассимилирующей поверхности всех листьев растений, как правило, сказывается на их общей производительности. Возможна поверхность листьев различных растений разная. На 1 м 2 посева площадь лиственной поверхности у растений такая (г. 2): зерновые растения - 8, бобовые травы - 12, хлопчатник и сахарная свекла - 5, картофель - 3,7.
Наряду с листьями в создании биологического урожая сельскохозяйственных культур в фотосинтезе участвуют и стебли. Интенсивность фотосинтеза колоса, например, безостый пшеницы сорта Мироновская 808, невысока - она лишь компенсирует расход энергии растений на ночное дыхание за период от появления колоса до полного созревания зерна. В остистых сортов участие колосков в фотосинтезе значительно больше, чем в безостая.
Валовая продуктивность фотосинтеза зависит от средней за учетный или за весь период вегетации интенсивности фотосинтеза, площади листьев и длительности процесса.
Валовая продуктивность фотосинтеза предопределяется также оптимальной ассимиляционной поверхностью и продолжительности ее работы. Однако еще не все возможности используются для повышения производительности синтеза. Самой сложной является проблема повышения интенсивности фотосинтеза, на которую влияют такие факторы внешней среды, как концентрация углекислоты в воздухе и почве, интенсивность света, температуры и влажность почвы и воздуха, содержание минеральных питательных веществ в почве.
Исследования показывают, что среднее содержание СО 2 в воздухе, который составляет 0,03%, минимальный для растений. Поэтому увеличение его концентрации всегда способствует повышению энергии фотосинтеза и полезно для растений.
Установлено, что в процессе фотосинтеза сельскохозяйственные растения на 1 га посева при обычных условиях роста усваивают из воздуха за сутки в среднем 120-250 кг СО 2. Для создания урожая озимой пшеницы 40 ц / га растения должны поглотить из воздуха не менее 20-25 т СО 2. Такое количество СО 2 содержится в слое воздуха высотой 200 м на 1 га посева.
Распределение СО 2 в различных слоях атмосферы неодинаков. Наибольшее его количество содержится в приземном слое, а также в воздухе почвы. Особенно много СО 2 в почвенном воздухе пахотного слоя, где его количество достигает 0,12-2,5%. Значительная концентрация СО 2 в почве (выше 1%) токсична для корней растений, жизнедеятельности большинства аэробных микроорганизмов.
В солнечные дни при энергичном фотосинтезе содержание СО 2 в воздухе, которое окружает растение, уменьшается до 0,012%. Основным источником обновления СО 2 приземного слоя воздуха является почва, где он образуется в результате дыхания микроорганизмов, разложение органического вещества, удобрений, растительных остатков, а также благодаря дыханию корневой системы растений. На величину образования и интенсивность выделения СО 2 из почвы влияют запасы органических веществ и элементов минерального питания в почве, влажность, температура, структура, его строение и т.
Различные почвы выделяют неодинаковое количество СО 2: песчаный неудобреному за 1 ч на 1 га в среднем 2 кг, суглинок - 4, богатые перегноем черноземы разных типов - от 10 до 25 средне удобренную почву - 5 кг. Поэтому внесение органических и минеральных удобрений, улучшая питание растений, усиливает процесс образования СО 2 грунтовыми микроорганизмами.
Лучистая энергия солнца в большинстве случаев влияет на особенности процессов роста, форму и расположение листьев у растений и др. Она участвует не только в формировании органического вещества, но и в ее преобразовании и откладывании, влияет косвенно и непосредственно на процессы закалки растений и на засухоустойчивость. Свет также влияет и на формирование органов растений.
В пасмурную погоду или в загущенных осенних лестнице в злаков конус нарастания основного стебля и побегов всегда выносится (поднимается) ближе к поверхности почвы, их рост в условиях недостаточного освещения прекращается с опозданием. Все это обуславливает небольшую производительность таких лестниц. Научными исследованиями установлено, что в связи с разной интенсивностью освещения неодинаково происходят биологические, физиологические и биохимические процессы в растениях, в конечном итоге влияет на содержание хлорофилла, анатомию, морфологию отдельных органов и габитус растений. Световой режим озимой пшеницы влияет не только на развитие, но и на процессы роста, высоту стебля, количество листьев, длину и ширину листовой пластинки. В среднем вглубь травостоя пшеницы поступают только 15-20% солнечной радиации.
Для нормального роста и развития растений озимой пшеницы необходима минимальная интенсивность освещения - 1,8 тыс. Люксов. Прямой солнечный свет в полдень дает 30-40 тыс. Люксов. Недостаточное освещение может ослаблять фотосинтез, что отрицательно влияет на урожай, а в сочетании с богатым азотным фоном приводит в зерновых культур к резкому увеличению стерильности цветков.
Оптимальная интенсивность освещения является необходимым условием, которое обеспечивает высокую фотосинтетическую активность растений, формирования высокопродуктивных репродуктивных органов.
Важным качественным показателем состояния посевов, способных с высоким КПД усваивать энергию света и СО 2 из воздуха, достаточно высокая оптическая деятельность при большой суммарной поверхности ассимилирующих органов, главным образом листьев.
Изменения в интенсивности освещения часто тесно связаны с изменениями температурного режима почв и посевов. Последние заметно влияют на прохождение микробиологических процессов в почве, а тем самым и на питательный режим почвы. Поэтому вопрос влияния света на растения является важным как с теоретической, так и с практической стороны. Оптимальный световой режим посева можно создать соответствующей нормой высева, способами посева, размещением растений и площади, количеству их в строках и др. Этими мерами можно заметно увеличивать коэффициент полезного действия фотосинтеза. Подсчитано, что на поверхности Земли теоретически максимально возможное значение эффективности естественного света для фотосинтеза составляет 16-24%.
Для повышения производительности озимых культур, многолетних трав, большое значение имеет период весеннего возобновления вегетации. В зависимости от времени весеннего возобновления вегетации растения получают различные дозы стартовой световой и тепловой энергии. На одних культурах влияние этого важного экологического фактора проявляется сразу же после пробуждения. При ранних сроках отрастания озимые сильнее кустятся и укореняются, у них развивается большая площадь листовой поверхности, их фотосинтетический потенциал повышается. Ранний период вегетации озимых положительно влияет на рост вегетативной массы, освещенность в нижних ярусах стеблестою, что приводит к формированию крепких нижних междоузлий и устойчивости растений к полеганию.
Позднее вегетации обусловливает формирование низкорослых растений, изреженность стеблестою и снижение производительности культур.
Культурные растения по-разному реагируют на общее количество света в течение вегетации и на продолжительность светового дня. Одни растения быстрее созревают при длинном световом дне, другие - при коротком. К растениям длинного светового дня условно относятся рожь, пшеница, овес, ячмень, горох, лен, картофель, а к растениям короткого дня - просо, сорго, подсолнечник, кукуруза, соя, фасоль, хлопок и др.
По требовательности растений к освещению различают светолюбивые растения, которые выращивают на юге, и менее светолюбивы. Мерами агротехники можно улучшать условия освещения культур. Это достигается выбором способа посева и густого посева, а также направлением строк с севера на юг. Принимая во внимание биологические особенности культур и назначения урожая, одни культуры размещают на южных, другие - на северных склонах или на повышенных или на пониженных участках. Чтобы усилить доступ к культурным растениям света и других факторов жизни, важно своевременно сформировать оптимальную густоту посевов. В некоторых случаях применяют кулисы для притенения посевов (например, при выращивании огурцов).
Задачей технологии является повышение коэффициента использования света растениями путем усиления в них процессов роста и ассимиляции.
