Земледелие как наука

Казанский Государственный  Аграрный Университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КОНСПЕКТЫ 

по дисциплине

ЗЕМЛЕДЕЛИЕ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                                 Студента заочника 2 курса

                                                                                                                         (сокращенной формы обучения)

                                                                                                                           по специальности « Экономика и

   управление на предприятиях АПК»

                                                                                          Колос А.А. 
 
 
 
 
 
 

  Земледелие как наука (1)

Земледелие — одно из самых древних занятий человека. Сейчас оно — важная отрасль сельскохозяйственного  производства. Земледелие как наука  разрабатывает способы восстановления и повышения плодородия почвы  и методы борьбы с сорными растениями. Это способствует получению высоких  и устойчивых урожаев полевых  культур. При разработке методов  повышения плодородия почвы земледелие опирается на почвоведение— науку о почвах (их образование, географическое распространение, состав и свойства).

Как научная дисциплина земледелие в широком понимании  этого термина сформировалось в  нашей стране в конце XIX столетия благодаря трудам выдающихся русских  ученых А. В. Советова, Д. И. Менделеева, В. В. Докучаева, П. А. Костычева и К. А. Тимирязева. В развитии научного земледелия исключительно велика роль Д. Н. Прянишникова, В. Р. Вильямса, А. Г. До-яренко и других советских ученых.

Как отрасль сельскохозяйственного  производства земледелие характеризуется  тремя принципиальными особенностями, отличающими его от промышленности: сезонностью, большой сложностью объектов труда (почва и растение) "и  исключительной изменчивостью внешних  условий жизни растений и почвы (свет, тепло, вода, воздух, элементы питания  и Др.)- Эти характерные особенности сельскохозяйственного производства требуют постоянно дифференцировать агротехнику в соответствии с колебаниями погоды, активно изменять в определенной мере окружающую растения среду и уделять исключительное внимание качеству и своевременности проведения полевых работ. 

Факторы жизни (2) 
Факторы жизни растений подразделяются на космические и земные. К космическим относятся свет и тепло, к земным — вода, воздух и питательные вещества. Космические факторы имеют существенные особенности, так как практически не регулируются в земледелии. Свет обеспечивает растениям необходимую энергию, которую они используют в процессе фотосинтеза для создания органического вещества. Значение света в жизни растений впервые изучил выдающийся русский ученый К.А. Тимирязев. Он доказал, что растения используют не все лучи солнечного света, а лишь с определенной длиной волн [20].  
Видимая часть солнечного спектра (солнечная радиация) представлена лучами с длиной волны 380-760 им, а для жизнедеятельности растений необходима лишь фотосинтетически и физиологически активная радиация.  

 Значение воздуха (3) 
Атмосфера – мощная газовая оболочка Земли, характеризирующаяся резко выраженной неоднородностью строения и состава (табл. 1). Масса атмосферы составляет 5*10¹⁵т. 
По особенностям строения атмосферу делят на 4 сферы: тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу. Мощность тропосферы 8-10км в полярных областях и 16-18км у экватора. Это самая плотная часть атмосферы и она непосредственно граничит с поверхностью океана и суши. Температура здесь понижается с высотой (до 6°С на каждый километр). Стратосфера распределена на две зоны: нижнюю, достигающую высоты 25 км, и верхнюю, которая простирается до высоты 50 км. В стратосфере, на высоте 25км расположен озоновый слой. Выше стратосферы располагается мезосфера, достигающая 80км от уровня моря и характеризующаяся мощностью 25км. В мезосфере происходит понижение температуры с высотой. Далее идет термосфера (ионосфера). Верхней оболочкой атмосферы является экзосфера, область диспозиции атмосферных газов (преодоление атомами и ионами поля Земли), в результате которой Земля теряет то или иное количество атмосферных газов. 
Атмосфера нашей планеты состоит в основном из азота и кислорода. Кроме того, в состав атмосферы входят углекислый газ, озон, аргон, водород, гелий и некоторые другие газы, а также водяной пар, содержание которого в среднем составляет 2,4 г/см³. 
Газовая среда, содержащая необходимые компоненты воздуха, является одним из важнейших экологических факторов. Кислород необходим всем живым организмам для дыхания, а другой компонент воздуха - углекислый газ – обеспечивает воздушное питание зеленых растений – фотосинтез (Акимова, Хаскин, 2001). 
Временное изменение содержания кислорода на 2-3% не оказывает заметного физиологического действия, но в почве и глубоких нарах животных его содержание может опускаться значительно ниже. 

Вода  в жизни растений(4) 

Все процессы в живом  растительном организме проходят при  участии воды. Поэтому и велико значение воды в жизни растений. 
Все ткани плодово-ягодных растений насыщены водой. В разных частях растений ее содержится от 50 до 90%. Больше воды находится в растущих частях растений - на концах корней и стеблей, в листьях и плодах. Огромное количество ее расходуется на испарение в жаркие дни. 
Поступающая в растение вода поглощается корнями из почвы. Поэтому водный режим растений зависит в основном от наличия влаги в корнеобитаемом слое почвы. На протяжении сезона влажность почвы меняется. Зависит это от метеорологических условий и культуры земледелия. Большие потери влаги наблюдаются на бедных бесструктурных почвах. Структурные почвы обладают способностью хорошо поглощать и сохранять влагу. 
Резко увеличивается расход влаги в засушливые годы. При недостатке влаги в почве нарушается нормальная функция корней, всасывающие корешки отмирают, растение испытывает минеральное голодание. Это отражается на развитии надземной части: цветки и листья не достигают обычных размеров, преждевременно желтеют и осыпаются, снижаются длина прироста и товарные качества плодов.  
Не накопив достаточного количества запасных питательных веществ, в суровую зиму растение подмерзает. Вреден и избыток воды. Для роста и жизнедеятельности корней необходима не только вода, но и воздух. При избыточном увлажнении вода вытесняет воздух из почвы. Дыхание и активная деятельность корней прекращаются. Подобная картина наблюдается не только в дождливое лето, но и на участках с близким стоянием грунтовых вод. 
При систематическом избытке влаги корневые волоски гибнут

 
Элементы питания (5)

Рыхление почвы  при обработке усиливает микробиологическую активность почвы, что способствует мобилизации доступных для растений фосфатов. Повышение температуры  почвы и снижение ее влажности  увеличивают растворимость фосфорных  соединений. С окультуриванием почвы  и внесением фосфорных удобрений  возрастает доля Доступных форм фосфатов при неизменном количестве недоступных.  
 
К третьей группе приемов регулирования пищевого режима относится создание благоприятных условий для использования растениями элементов пищи. Здесь вступает в силу закон совокупного действия факторов жизни. Это означает, что лучше используются питательные вещества при создании оптимального режима влагообеспеченности.  
 
Последний прием — сведение к минимуму потерь питательных веществ из почвы. Питательные вещества теряются из почвы растворенными в воде с ее поверхностными и нисходящими стоками; в поглощенном состоянии и в органическом веществе в результате водной или ветровой эрозии почвы. Имеются потери азота в газообразном состоянии в результате процессов денитрификации.Денитрификания интенсивнее на почвах с избыточным увлажнением и плохой аэрацией при центральной реакции среды и на полях, не покрытых растительностью. Отсюда вытекают и меры по снижению потерь питательных веществ — приемы но сохранению влаги в почве, борьбе с эрозией, повышению аэрации и усилению окислительных процессов в почве, полному использованию нитратного и аммиачного азота культурными растениями в течение всего периода возможной вегетации.  
 
Плодородия почвы (7) 
После освоения под сельскохозяйственную культуру плодородие природной почвы изменяется в зависимости от интенсивности мероприятии по ее окультуриванию.  
 
На почву при возделывании культурных растений воздействуют три основных и непременных фактора — механическая обработка почвы, удобрения и культурные растения, которые создают благоприятный водно-воздушный и пищевой режимы па период роста. Вместе с тем каждый из этих факторов оказывает па почву и негативное влияние. Механическая обработка способствует разрушению структуры и минерализации гумуса, с урожаями из почвы выносятся элементы питания, внесение кислых минеральных удобрении может усилить токсикоз почвы и т. п.  
 
В условиях культурного земледелия, когда учитываются и предупреждаются все негативные стороны воздействия на почву, возмещаются вынос элементов питания и потери гумуса, принимаются меры по оструктуриванию почв, проводится известкование и другие мероприятия но окультуриванию, эффективное плодородие почвы прогрессивно повышается.  
 
В условиях экстенсивного земледелия имеются случаи, когда почва используется для получения урожаев без соблюдения всех мер по предупреждению и устранению воздействия отрицательных сторон технологии возделывания культур на свойства почвы. Это приводит к деградации почвы и ее плодородия, все благоприятные для культурных растений свойства почвы становятся хуже. За определенный период (вегетационный годичный или севооборотный цикл и т. д.) изменение плодородия может проявляться в виде неполного, простого и расширенного воспроизводства.  

Основные  законы земледелия (6) 
Закон незаменимости и равнозначности факторов жизни растений. Взаимоотношения растений с отдельными факторами их жизни были и остаются предметом научных исследований отечественных и зарубежных ученых.  
В результате большого числа проведенных опытов установлено, что ни один из факторов жизни растений не может быть заменен другим. Это первый закон земледелия— закон незаменимости факторов жизни растений.  
Как логическое следствие этого закона вытекает вывод о физиологической равнозначимости факторов жизни растений.  
В практике земледелия закон незаменимости факторов жизни проявляется всегда, когда пытаются восполнить недостаток одного из них другим, например воды удобрением или наоборот. Не принесли успеха и попытки замены одного элемента питаниярастений другим.  
Закон равнозначимости выражается в том, что ничтожная потребность растения в каком-либо элементе, если она не удовлетворяется, приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности растений, так же как и недостаток элемента, потребляемого в неизмеримо большем количестве.  
Закон минимума, оптимума и максимума. Несмотря на то, что урожай любой сельскохозяйственной культуры зависит от обеспеченности растений всеми факторами жизни, он ограничивается прежде всего тем фактором, который находится в минимуме. По мере удовлетворения потребности растений в недостающем факторе урожай повышается до тех пор, пока он не будет ограничен каким-либо другим фактором, оказавшимся в минимуме. Либих так сформулировал закон минимума: «Продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растений, содержащейся в самом минимальном количестве», и выразил его формулой:  
В этом легко убедиться, если обратиться к действию на растения тепла. Любой жизненный процесс начинается при какой-то минимальной температуре, протекает наилучшим образом при оптимальной, замедляется, а затем и совсем прекращается по мере дальнейшего ее повышения.  
Выводы из этих опытов были использованы буржуазными учеными для подтверждения так называемого закона убывающего плодородия почвы, согласно которому каждое последующее вложение труда и капитала в земледелие дает все меньшую прибавку дохода.  
Неправильность вывода о затухающем действии факторов жизни растений была доказана дальнейшими исследованиями и особенно диалектическим анализом полученных результатов.  
Выводы из опытов и из практического земледелия послужили обоснованием закона совокупного действия факторов жизни растений, который утверждает, что для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур необходимо одновременное наличие или приток всех факторов жизни в оптимальном соотношении.  
Максимальная величина урожая определяется биологическими возможностями данного вида и сорта растений, а также количеством поступающей солнечной энергии и коэффициентом его использования, а это зависит от уровня развития науки и техники.  
Закон совокупного действия факторов жизни не устраняет закон минимума, так как фактор, находящийся в минимуме, имеет ведущее значение в общей совокупности и на него необходимо прежде всего направить усилия земледельца. Это позволит повышать урожайность сельскохозяйственных культур при наименьших затратах труда и средств.  
Закон возврата впервые был сформулирован Либихом. Как применение закона сохранения материи к земледелию он обязывает для сохранения плодородия почвы возвращать все вещества, которые взяты из почвы урожаем или вследствие потерь, с удобрениями или иным путем.  
 
 

Биологические показатели плодородия (8,9) 
 
Важнейшим интегральным показателем уровня плодородия почв является содержание в них гумуса. Многообразие его влияния проявляется через ряд свойств почвы — запаса элементов питания, поглотительную способность, водно-физические и биологические показатели. При интенсивном земледелии роль органического вещества в плодородии возрастает: оно обеспечивает более высокий и стабильный уровень азотного питания растений, а за счет увеличения емкости поглощения почвы создает условия для восприятия аккумулирования и равномерного распределения влаги и питательных веществ, вносимых с удобрениями, поддерживает оптимальный воздушно-тепловой и биологический режимы почвы, сохраняя ее как средство производства и элемент биосферы. Все это указывает на необходимость пополнения запасов органического вещества, поддержания его баланса на достаточно высоком уровне, контроля за динамикой гумуса. Основной источник органического вещества, поступающего в почву под естественной растительностью, — остатки растений.  
На пахотных почвах с отчуждением большой части урожаев полевых культур источником органического вещества служат надземные и корневые остатки растений. Поданным БелНИИПА, в условиях Беларуси в почву с растительными остатками поступает 2,5-3,5 т сухого органического вещества на 1 га. С учетом коэффициентов гумификации растительных остатков это обеспечивает 0,5-0,6 т гумуса па 1 га. Количество и качество поступающего в почву с послеуборочными растительными остатками органического вещества обусловлено видом возделываемой культуры и уровнем урожая. По количеству органического вещества, оставляемого после уборки, основные сельскохозяйственные культуры можно разделить на 3 группы. Первую составляют многолетние бобовые и злаковые травы, оставляющие в почве наибольшее количество органического вещества. Во вторую входят однолетние зерновые и зерновые бобовые культуры сплошного сева. Они оставляют в почве значительно меньше органического вещества. Яровые зерновые и зерновые бобовые уступают в этом отношении озимым культурам. К третьей можно отнести пропашные культуры, которые оставляют в почве после уборки минимальное количество органического вещества. 

Виды почвенного плодородия. 
Различают естественное, потенциальное, искусственное и эффективное, или действительное, плодородие почв. 
Естественное плодородие — свойство почвы, образовавшейся под естественной растительностью при естественном протекании почвообразовательных процессов. Оно сравнительно мало изменяется во времени и является величиной стабильной для определенного типа почв. В то же время различные по 
происхождению почвы характеризуются неодинаковым плодородием (рис. 27), а одна и та же почва имеет разное плодородие для растений, отличающихся по биологическим свойствам. Например, на лугово-гле-евых почвах прекрасно растут луговые травы и гибнут или очень плохо растут ельники и сосняки. 
На песчаных почвах хорошо рас-гут сосняки и плохо — ельники и дубравы. 
Потенциальное плодородие определяется валовым (общим) запасом элементов питания в почве, находящихся как в доступной, так и недоступной формах. 
Искусственное плодородие Создается при использовании обработки почв, внесении удобрений, выращивании культур различных растений, осушении, орошении. Естественное, потенциальное и искусственное плодородия неразрывно связаны между собой, поскольку снабжение растений влагой и пищей зависит от свойств природной почвы, а также от изменения свойств почвы под влиянием окультуривания. 
Эффективное плодородие, измеряемое величиной урожая, является действительным выражением естественного и искусственного плодородии и в значительной степени зависит от уровня развития науки и техники. К. Маркс писал: «Таким образом, отчасти от развития агрохимии, отчасти от развития механизации земледелия зависит, в какой степени на земельных участках одинакового естественного плодородия последнее может быть действительно использовано. Поэтому, хотя плодородие и является объективным свойством почвы, экономически оно все же постоянно подразумевает известное отношение — отношение к данному уровню развития химических и механических средств агрикультуры, а потому и изменяется вместе с этим уровнем развития». 
Следовательно, плодородие неуклонно будет возрастать, так как все полнее будут использоваться потенциальные запасы элементов питания и влаги в почве. 
При воздействии на почвы необходимо разрабатывать такие методы земледелия и агрохимии, которые позволяли бы поддерживать на максимальном уровне запасы доступных элементов питания и воды с одновременной стабилизацией реакции среды, соответствующей концентрацией почвенного раствора при наилучшем соотношении между воздухом и водой, скоростью аэробных и анаэробных реакций, протекающих в присутствии веществ, стимулирующих рост растений. И, наоборот, необходимо ослабить вредные процессы: образование токсических веществ, уплотнение почвы при ее обработке, засорение нежелательными растениями и микроорганизмами и т. д.