Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Адаптивные системы земледелия

Научные основы систем земледелия

Непрерывное развитие агрономической науки и совершенствования сельскохозяйственной техники были и остаются главными критериями постепенного движения земледелия и всего сельскохозяйственного производства. Долговременные опыты и практика показали, что в основе земледелия, как и других науках, лежат законы, отражающие объективные процессы, которые происходят в природе земледелия. Они раскрывают путь практике, предотвращают много ошибок и помогают продуктивнее использовать не только землю, но и машины, орудия и другие средства производства.

Повышение производительности сельскохозяйственного производства не может базироваться только на меняющихся показателях производства. По мере роста знаний как непосредственно в агрономии, так и в других отраслях науки законы совершенствуются и открываются новые.

По времени открытия и общем значении в биологии и агрономии первое место принадлежит закону автотрофность растений. Он объединил теорию фотосинтеза и минерального питания растений. Зеленые растения, используя энергию солнечного света и поглощая из воздуха углекислый газ, а из почвы воду и минеральные вещества, синтезируют все необходимые им органические вещества в количествах, обеспечивающих новое развитие и высокую продуктивность растений. Этими основными принципами отражается сущность этого закона. В соответствии с этим одним из важнейших принципов при создании урожая должно быть быстрее наращивания оптимальной асимілюючої поверхности листьев способной с наилучшим эффектом усваивать солнечную энергию для синтеза сахаров, аминокислот, белков, ферментов и других протоплазмы клеток, ткани и органов растительного организма.

Для интенсивного развития растений чрезвычайно важно, чтобы в почве в достаточном количестве постоянно была вода, все необходимые элементы минерального питания в доступных формах и не было преграды их поступление в корневую систему.

Одним из важнейших в агрономии, определяющим условия жизни растений есть законы незаменимости и равнозначности факторов жизни. Эти законы были сформулированы академиком В.Г. Вильямсом.

Благодаря многолетним исследованиям преимущественно в области физиологии растений и агрохимии достаточно полно установлены потребности растений в факторах жизни, которые составляют их материальную и энергетическую основу. Условия окружающей среды (почва и атмосфера) заметно влияют на использование растениями воды и элементов минерального питания. Среди условий жизни растений основами являются агрофизические и агрохимические свойства почвы состав почвенного и приземного воздуха, наличие в почве жизнеспособного семян сорняков, возбудителей болезней и вредителей и др. От условий окружающей среды почвы и атмосферы в значительной степени зависит регулирования и использования растениями факторов жизни.

Для роста и развития любого зеленого растения необходимы две группы факторов: 1 — космические — свет и тепло; 2 — земные — вода, воздух и питательные вещества.

На рост и развитие растений влияют не только факторы жизни, но и условия, при которых проявляется действие факторов жизни. Условия среды разделяют на три группы: 1 — грунтовые (строение пахотного слоя, структура, кислотность почвы и др.); 2 — фітологічні (наличие сорняков, вредителей и болезней); 3 — агротехнические (своевременность и качество выполнения полевых работ).

Взаимодействие факторов жизни растений во время их роста и развития чрезвычайно сложная, многогранная и в течение длительного времени является предметом изучения биологических наук.

Суть закона незаменимости и равнозначности факторов жизни растений заключается в том, что все факторы жизни растений незаменимы и абсолютно равнозначны. Ни один из них не может быть замененным другим, даже при избытке последнего.

Действительно, нельзя заменить воду светом или азот фосфором, поскольку каждый фактор жизни выполняет определенную физиологическую функцию. Понятие равнозначности следует понимать так, что нет главных и второстепенных факторов жизни даже тогда, когда для растений любой из них необходим в незначительном количестве среди которых отдельные части спектра солнечного луча, наличие в воздухе кислорода, азота, углекислоты, температура в определенных интервалах, разнообразные биологически важные элементы питания и др.

Важное значение в практическом земледелии имеет закон минимума (закон ограничительных факторов). Суть его сводится к тому, что величина урожая определяется фактором, который находится в минимуме и будет по мере удовлетворения им расти до тех пор, пока не будет ограничен другим фактором.

Впервые этот закон в 1840 г. сформулировал немецкий ученый Ю. Либих на основании развития теории минерального питания растений и причин уменьшения плодородия почвы. Он считал, что рост урожая находится в прямой зависимости от увеличения фактора, находящегося в минимуме: В=Л*Х, где У — урожай; X — наличие фактора; А — коэффициент пропорциональности данного фактора.

На рост культурных растений влияет не один фактор жизни, а совокупность факторов жизни и условий среды. Опытами и практически установлено, что, изменяя только один фактор жизни, без прямого влияния на другие, прирост урожая постепенно снижается, а затем и вовсе прекращается от одинаковых дополнительных доз фактора. Причина этому — ограничивающий влияние других факторов жизни, поскольку при этом вступает в действие закон минимума или ограничивающего фактора.

Для наглядной демонстрации закона минимума часто используют "бочку Добеника", высота клепок которой условно определяет уровень обеспечения растений факторами их жизни (рис. 1)

Если в такую бочку налить воду, то ее уровень, который принимается за урожай, не будет выше уровня самой высокой клепки.

Графическое изображение закона минимума:

Рис. 1. Графическое изображение закона минимума: 1 — максимально возможный урожай; 2 — фактический урожай

Зависимость урожая от совместного действия факторов жизни растений:

Рис. 2. в Зависимость урожая от совместного действия факторов жизни растений:

1 — удобренный; 2 — неудобрений; С — удобренный: 4 — неудобрений; 5 —удобренный; 6 — неудобрений

Многочисленными опытами установлено, что наивысший урожай можно получить только при оптимальной интенсивности фактора жизни растений.

Ограничивать урожай могут не только факторы жизни, но и неблагоприятные условия среды: грунтовые, фітологічні, агротехнические; например, засоренность, кислотность и др.

При разработке системы земледелия (особенно для отдельных хозяйств) важно уметь правильно определить ограничивающие факторы и причины, сдерживающие развитие земледелия в настоящее время и возможные в недалеком будущем. Они могут быть разными и связаны с особенностями климата, почвы, ландшафта.

Низкое плодородие почвы и ограниченные возможности получения высоких урожаев могут быть обусловлены не только природными условиями, но и недостатками и ошибками в культуре земледелия.

Многие из ограничивающих причин могут иметь лишь временный характер, поскольку за относительно короткое время их можно устранить. В соответствии с этим в освоении системы земледелия должны быть сделаны уточнения.

По-другому состоит дело, когда ограничивающими оказываются постоянно действующие причины, которые очень трудно, а во многих случаях и невозможно полностью устранить, однако их вредное воздействие может быть ослабленным. В соответствии этого набор мероприятий в системе земледелия должен обеспечивать постоянную борьбу с ними.

Близок к закон ограничивающих причин широко известный закон минимума, максимума и оптимума. Он был впервые сформулирован Ю. Саксом. Смысл его заключается в том, что наивысший урожай можно получить при оптимальной наличии фактора, а по мере увеличения или уменьшения последнего урожай уменьшения.

.Г. Уильямс дал ему более четкое определение: "Наибольший урожай реализуется при средней "оптимальной" наличия фактора; при наименьшем (минимальном) и наибольшем (максимальном) наличии фактора урожай нереальный (равна нулю)".

Исключительно важное значение в земледелии имеет закон совокупного действия факторов жизни растений. Основу этого закона сформулировал еще в конце XIX века. немецкий исследователь Либшер. Суть его заключается в том, что для получения высокого урожая необходимы все факторы жизни в оптимальном соотношении.

Такое же мнение про этот закон высказал и В.Г. Уильямс. Как иллюстрацию, подтверждающую этот закон, он приводит график непрерывного увеличения урожая при одновременном действии света, воды, пищи, построен на основе опытов, выполненных немецким агрофізиком Есть. Вояєлі. В опытах оказалось, что прирост урожая ячменя на сосуд от улучшения освещения при влажности почвы 20% составила всего 22 г (или 23,7%), при влажности 40% — 135 (или 73%), а при влажности 60% — 195 г (93,5%). Еще более заметна разница от применения удобрений. Здесь в условиях высокого освещения одна и та же доза удобрений способствовало увеличению урожая ячменя в 12,5 раз (рис. 2)

В опытах Лезера в Индии при выращивании льна и пшеницы на разных фонах удобрения полным минеральным удобрением в 1,5-2 раза снизило транспіраційні коэффициенты по сравнению с неудобреним фоном или полученным только азотным удобрением.

Важной практической особенностью закона совокупного взаимодействия факторов жизни растений является то, что в позитивном направлении он проявляется лишь в тех случаях, когда количественные изменения факторов влияния подобрано правильно в соответствии с потребностями и особенностей выращивания культур и сортов. Решение этого вопроса является одной из важнейших задач современной агрономической науки, потому что показатели оптимума и максимума факторов жизни за комплексного их использования заметно и непрерывно меняется

Старейшим, но постоянно актуальным, является закон возврата веществ в почву открытый в середине XIX века. одним из основателей агрохимии Ю. Либихом. Содержание его сводится к тому, что все вещества, используя при создании урожая, должны быть полностью возвращены в почву с удобрениями. Нарушение этого закона, по утверждению Ю. Либиха, рано или поздно должно приводить к потере плодородия почвы.

В принципе вопрос о необходимости возврата биологически важных элементов, а не всех вынесенных из почвы урожаем, является правильным и прогрессивным. Об этом неоднократно подчеркивали такие выдающиеся ученые как К.А. Тимирязев и Д.М. Прянишников, отмечая, что учение о необходимости возврата является одним из важнейших приобретений науки.

В рационально организованном хозяйстве все биологически важные элементы питания, взятые урожаем из почвы или потерянные другими путями, должны возвращаться к нему с некоторым перевищеннями, чтобы обеспечить непрерывный рост урожая и компенсировать возможные потери в результате смыва, вылущивание, денитрификации и других причин. Этого достигают внесением удобрений, приорюванням послеуборочных остатков, зеленых удобрений, а также выращиванием бобовых культур, способных накапливать в почве азот. Только при таких условиях обеспечивается круговорот веществ и улучшения плодородия почвы.

Одним из показателей рационального ведения земледелия в пределах отдельного хозяйства и в целом в государстве в соответствии с законом возвращения конечно есть баланс таких дефицитных, биологически важных элементов в почве, как азот, фосфор и калий.

Баланс питательных веществ, по утверждению многих ученых, в земледелии в течение длительного времени нарушался и складывался отрицательным, то есть с заметным дефицитом. Из почвы бралось больше, чем возвращалось ему. Поворот азота и калия в почве в 30-40-х годах составляло треть, а в недалеком прошлом не больше половины. В условиях экономического кризиса в Украине и нестабильности в сельскохозяйственном производстве в целом, этот дефицит вырос до непомерных величин.

В разработке и освоении системы земледелия большое значение заслуживает закон плодосмены. Еще в 1838 г. профессор Н.Г. Павлов признавал его как закон природы. Он утверждал, что каждый агротехнический прием более эффективен при плодосмены, чем за бессменного выращивания культур.

В основе этого закона находится загальнобіологічний закон единства и взаимосвязи растительных организмов и условий среды. Необходимость периодической смены разных культур в посеве обусловливается не только разным истощением почвы элементами питания и неодинаковым размещением и накоплением корневых питательных остатков, а бобовыми — азота, но и в том, что в период роста культуры по-разному влияют на почву и окружающую среду. По-разному изменяется, плотность, твердость, гранулометрический состояние и влажность почвы в вертикальном профиля, а также количественный состав микрофлоры и интенсивность развития отдельных групп микроорганизмов и в том числе патогенных. Подтверждение важности соблюдения закона плодосмены можно видеть постоянно в производственных условиях, а также многочисленных долгосрочных опытах, выполненных в Англии (Ротамстед), Дании (Аснов), США (Огайо), России (ТСГА), Украине (Полтавская, Харьковская, Мироновская исследовательские станции) и в других странах.

Плодозміна может осуществляться только во время выращивания совершенно разных групп культур (колосовые, пропашные, бобовые и др.), а также в рамках различных семей одной группы, а иногда и видов одной семьи. Плодозміна не исключает и наличие чистого пара. На принципах, вытекающих из этого закона, основаны принципы построения современных севооборотов.

Большой группой выдающихся ученых конца XIX и первой половины XX века: В.И. Вернадским, А.П Виноградовым, В.Г. Уильямсом, К.П. Гедройцев, ПА. Костичевим, Д.М. Прянишниковым, ПА. Власюком, А.А. Ничипоровичем было неопровержимо доказано, что в результате жизненных процессов увеличиваются запасы аккумулированной солнечной энергии на земле, что ходит накопление в почве органических веществ и всех биологически важных элементов питания, создаются новые, только благоприятные условия для роста и развития зеленых растений и микроорганизмов.

Исследованиями А.П. Виноградова установлено, что под влиянием деятельности живых организмов, преимущественно растений, в почве по сравнению с земной корой содержание азота увеличился в 10 , а углерода в 20 раз. Чем активнее проходят биологические процессы, тем больше накапливается биологических элементов и создается лучшие условия для новых поколений живых организмов. Таким образом проявляется реальное существование закона природы — закона улучшение плодородия почвы.

Действие общего закона природы, улучшения плодородия почвы проявляется в земледелии, когда соблюдаются другие законы земледелия, особенно возвращение, так как значительная часть созданной органической массы выносится с урожаем.

Направленное использование законов земледелия при проектировании и освоении систем земледелия, улучшения плодородия почвы и получению высоких урожаев имеет решающее значение в практике сельского хозяйства. Высокая культура земледелия предполагает не только высококачественное и своевременное использование всех полевых работ, но и при ведении хозяйства на основе и соблюдении законов земледелия и растениеводства. В соответствии с этими законами и на их базе создаются различные теории, обосновывая практические мероприятия по освоению систем земледелия.

В современной агрономической науке и в совместимых с ней науках нагромадилась большое количество экспериментального материала, а условия земледелия насколько разные, что нельзя создать какую-то одну универсальную теорию, которая бы охватила все основные идеи в земледелии. Приходится не только приспосабливаться к действию сил природы, но и активно вмешиваться в природные процессы, изменять окружающую среду в нужном направлении. Среди них основные — влияние на микроклимат, изменять свойства почвы и ее плодородие, ликвидировать действие и последствия эрозии и др. В соответствии с этим современные системы земледелия должны основываться на существующих теориях, которые дают научное обоснование и рациональное решение целесообразности адаптивных систем земледелия в конкретных почвенно-климатических условиях.

 
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Предметы
Агропромышленность
Банковское дело
БЖД
Бухучет и аудит
География
Документоведение
Естествознание
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Математика, химия, физика
Медицина
Менеджмент
Недвижимость
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Психология
Региональная экономика
Религиоведение
Риторика
Социология
Статистика
Страховое дело
Техника
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы
Экология
Экономика
Этика и эстетика
Прочее