2.3. Факторы жизни растений и приемы их регулирования. Роль растений в природе и сельскохозяйственном производстве

Возделывая культурные растения и используя естественную растительность лугов, степей, лесов, человек получает необходимые ему продукты питания в виде зерна, клубней, плодов и ягод. Промышленность вырабатывает из корнеплодов свеклы сахар, картофеля - крахмал, из семян подсолнечника - масло. Древесина служит сырьем для производства ткани, бумаги, пластмасс, строительных и других материалов. Растения поставляют сельскохозяйственным животным разнообразные корма в виде зеленой массы, сена, корне-

плодов, силоса. Поэтому зеленые растения следует рассматривать как предмет труда и средство производства.

Все продукты земледелия состоят из органического вещества, создаваемого в процессе фотосинтеза. Используя солнечную энергию, воду, углекислый газ и потребляя минеральные вещества из почвы, растения синтезируют огромные массы органического вещества, около 400 млрд т в год. Следует подчеркнуть, что из всех живых организмов лишь растения способны синтезировать жиры, белки, углеводы и другие органические соединения.

Для всех живых организмов на Земле необходима энергия, основным источником которой является солнечная радиация. Растения поглощают ее и аккумулируют в форме органического вещества. Так, при образовании 1 г углерода аккумулируется 39 кДж солнечной энергии. С помощью растений происходит превращение энергии солнца в химическую энергию органического вещества, которую использует большинство организмов. В связи с этим зеленым растениям принадлежит космическая роль в преобразовании кинетической энергии солнечного луча в потенциальную энергию органических веществ. Благодаря растениям на Земном шаре имеются значительные запасы энергии в виде каменного угля, нефти, торфа.

Зеленые растения, используя солнечную энергию, разлагают в процессе фотосинтеза воду и обогащают кислородом атмосферный воздух и воды Мирового океана. Например, для создания 4 т/га зерна озимой пшеницы растения усваивают 4,5 т С0₂ и разлагают 16 т воды, при этом в атмосферу выделяется 14 т 0₂.

Растения влияют на формирование и изменение климата, биосферы. В процессе дыхания живые организмы выделяют углекислый газ. Много его попадает в атмосферу при сжигании топлива на заводах, в автомобилях, жилищах, а также при разложении растительных и животных остатков в почве. Растения, поглощая углекислый газ, очищают атмосферный воздух, улучшают экологическую обстановку, особенно в крупных промышленных центрах.

Велика роль растений в круговороте веществ и энергии на Земле. Поглощая из почвы азот, фосфор, калий, кальций и другие элементы питания, они предотвращают их вымывание в грунтовые воды и способствуют накоплению этих элементов в верхних слоях почвы. Часть веществ и энергии аккумулируется в форме перегноя (гумуса) и вновь используется растениями после его разложения микроорганизмами. Таким образом, совокупная деятельность растений и микроорганизмов почвы обеспечивает необходимый для жизни биологический круговорот веществ. В процессе биологического круговорота веществ образуется почва с ее ценнейшим свойством - плодородием.

Факторы жизни растений. Нормальная жизнедеятельность растений и получение высоких урожаев возможны лишь при постоянном притоке солнечной энергии, тепла, наличии элементов питания, воды, углекислого газа и кислорода. Все эти природные вещества и энергия, от которых зависят рост растений, их урожайность и качество продукции, называют факторами жизни растений. Различают космические (свет, тепло) и земные (вода, элементы питания, воздух). Кроме факторов жизни, на рост растений влияют и условия внешней среды: засоренность полей, поражаемость растений болезнями и вредителями, кислотность почвы, качество и своевременность выполнения полевых работ.

Свет. Он необходим для синтеза органического вещества, роста и развития растений. Энергия солнечного луча затрачивается на испарение влаги, разложение углекислоты и воды в процессе фотосинтеза. При недостатке света замедляется образование корней, снижается урожайность и ухудшается качество продукции.

Использование солнечной энергии регулируют нормой и способами посева, размещением рядков светолюбивых культур с севера на юг, очищением полей от сорняков, применением удобрений, орошения и других агротехнических приемов. Повышение коэффициента использования солнечной энергии достигается размещением растений короткого светового дня (кукуруза, рис, просо) в южных широтах. Культуры, требующие продолжительного дневного освещения (озимая рожь, овес, ячмень, клевер), возделывают в центральных и северных районах.

Тепло необходимо для прорастания семян и появления дружных всходов, для нормального хода фотосинтеза в растении, цветения и созревания семян. Установлено, что наибольшая продуктивность фотосинтеза достигается при температуре окружающего воздуха 20-30°С.

Каждое растение в различные фазы роста предъявляет определенные требования к теплу. Так, оптимальная температура почвы для появления всходов и начального роста у ячменя, овса, гороха составляет 6-12°С, а для картофеля, кукурузы, гречихи - 15-22°С. С учетом этих требований культур к теплу устанавливают оптимальные сроки предпосевной обработки почвы и сева. Поэтому культуры, которые устойчивы к пониженным температурам, а всходы выдерживают заморозки до минус 6-9°С, высевают в самые ранние сроки. К ним относят овес, ячмень, вику, морковь, клевер, люпин. Более теплолюбивые культуры (кукуруза, картофель, подсолнечник, гречиха) легко повреждаются от заморозков до минус 2-3°С,и их высевают в более поздние сроки, когда почва прогреется до 10-12°С.

Вода является важнейшим фактором жизни растений. Она необходима для осуществления биохимических процессов, прорастания семян, поступления питательных веществ из почвы, защиты растений от перегрева, поддержания тургора в клетках и тканях растений. .

Большинство растений за вегетационный период расходует значительное количество воды. Например, на образование 1 ц сухого органического вещества кукуруза расходует 174-406 ц воды, пшеница - 400-500 ц, клевер красный - 400-600 ц, сахарная свекла - 240500 ц. Количество воды, расходуемое растением на создание единицы урожая в сухом веществе, принято называть коэффициентом транспирации.

Низкая увлажненность почвы в фазу кущения тормозит образование у яровой пшеницы и овса вторичных узловых корней, что приводит к значительному снижению урожайности. Культурные растения потребляют максимальное количество воды лишь в определенные фазы роста, которые называют критическими. Так, у картофеля она наступает в фазу бутонизации-цве-тения, у хлебов - выход в трубку-колошение, кукурузы - в фазу цветения-молочной спелости.

Воздух. Атмосферный и почвенный воздух необходим растениям и микроорганизмам почвы как источник кислорода и углерода. При свободном доступе кислорода в почве активно идут окислительные процессы (нитрификация, аммонификация и др.), что улучшает доступность питательных веществ растениям. Суточная потребность корней растений в кислороде - около 1,5 мг на 1 г сухого вещества. Недостаток кислорода тормозит прорастание семян в почве, затрудняет дыхание корней растений, на них меньше образуется корневых волосков. Особенно чувствительны к недостатку кислорода в почве картофель, горох, люпин, сахарная свекла. Легче переносят недостаток кислорода рис, гречиха, злаковые травы, однако урожайность их при нехватке кислорода также значительно снижается. Оптимальные условия для роста корней растений создаются при содержании воздуха в почве не менее 15% от ее объема.

Элементы питания. Потребность растений в питательных веществах зависит от вида и сорта растений, содержания влаги, наличия тепла, гранулометрического состава почвы и других условий. Зеленая масса многих кормовых растений содержит 70-87% воды и 13-30% сухого вещества. В состав сухого вещества входят (в %): углерод - 45, кислород - 42, водород - 6,5 и азот - 1,5. На долю этих элементов приходится 95% сухого вещества. Остальная часть приходится на долю зольных элементов: Р, К, Са, Mo, S, Fe и др. Растения поглощают из почвы необходимые им макроэлементы: азот, фосфор, калий, кальций, серу, магний, железо, а также в небольших количествах и микроэлементы: бор, медь, молибден, марганец и др. Из углекислого газа воздуха они получают углерод, а из воды - водород. Количество доступных растениям питательных веществ определяет плодородие почвы и урожайность культур.