Основные факторы, определяющие рост, развитие растений, урожай и его качество. Понятие роста и развития растений, фазы роста и этапы органогенеза, их агрономическое значение. Понятие агроценоза.
Рост растений — увеличение размеров и массы растений.
Развитие растений — качественные изменения структуры и функций отдельных органов растения в онтогенезе, переход его из одного этапа органогенеза в другой, из одной фазы развития в другую.
Рост и развитие растений не всегда проходят синхронно. Например, культуры короткого дня при возделывании в северных широтах с низкой напряженностью температурного режима длительное время не могут набрать сумму активных температур для того, чтобы перейти в следующую фазу развития; в этом случае рост идет быстро, а развитие отстает.
Онтогенез у однолетних культур — развитие растения от семени до семени, у многолетних — от прорастания семени до отмирания растения.
Вегетационный период у однолетних культур — период от посева семян до созревания, у многолетних — от весеннего пробуждения почек до осеннего прекращения роста вегетативных органов и перехода в состояние покоя.
Вегетативный период у однолетних культур — период от всхо¬дов до начала бутонизации, у многолетних — от начала весеннего отрастания до бутонизации.
Генеративный период — период от начала бутонизации до полной спелости семян.
При одинаковой продолжительности вегетационного периода у двух сортов одного вида семенная продуктивность выше у того сорта, у которого короче вегетативный и длиннее генеративный период. Вегетативная масса бывает больше у сорта с длинным вегетативным периодом.
Органогенез — последовательное образование и развитие отдельных органов растения в онтогенезе.
Фазы развития растений — условно выбранные периоды онтогенеза, в которые происходят наиболее важные физиологические и морфологические изменения в растении.
Условность фаз можно проиллюстрировать такими примерами: всходы зерновых мятликовых — это появление проростка над поверхностью почвы, однако фазу всходов принято отмечать, когда лопается колеоптиль, а высота листа достигает 3...5 см; фазу кущения отмечают при появлении над поверхностью почвы боковых побегов, хотя подземное ветвление начинается с ростовых процес¬сов почек узла кущения; фазу выхода в трубку отмечают тогда, когда колос со сближенными междоузлиями находится во влагалище листа на высоте 5 см от почвы — так удобнее его прощупывать (фактически же выход в трубку совпадает с началом роста стебля, т. е. происходит на неделю раньше).
Фитоценоз (фито — растение, ценоз — сообщество) — растительное сообщество. Естественный фитоценоз — устойчивое многовидо-
вое растительное сообщество. Агроценоз — одновидовое или мно¬говидовое сообщество растений, искусственно создаваемое че¬ловеком (чаще всего это культуры, выращиваемые на пашне).
Урожай — продукция, полученная в результате выращивания сельскохозяйственных культур.
Урожайность — урожай сельскохозяйственной культуры с единицы площади посева. В одних и тех же условиях урожайность одного сорта бывает выше или ниже, чем другого.
Потенциальная урожайность — это наибольшая урожайность сорта, обусловленная генотипом, которая реализуется при удов¬летворении всех требований биологии сорта.
Структура урожая — показатели компонентов, от которых зависит величина урожая. Например, при анализе структуры урожая зерновых культур учитывают густоту растений, продуктивную кус¬тистость, число стеблей с колосом на 1 м , число колосков и зерен в колосе, массу зерна с одного колоса, долю зерна в надземной биомассе (индекс урожая), биологический урожай зерна.
Биологический урожай — количество продукции, выращенной на единице площади. Хозяйственный урожай всегда меньше био¬логического урожая на величину потерь при уборке.
Норма удобрений — количество действующего вещества, ис¬пользуемое за год на 1 га.
Доза удобрений — часть нормы, применяемая за один прием. Например, шрма азота под озимую пшеницу 150 кг/га, ее вносят в три приема:’до посева в дозе 30 кг/га (для более дружных всходов и лучшего развития растений до наступления осенних холодов), весной после прекращения горизонтального и вертикального стока воды в дозе 90 кг/га (для активного нарастания вегетативной массы) и в фазе налива зерна в виде некорневой подкормки в дозе 30 кг/га (для повышения белковистости зерна).
На рост, развитие растений, урожай и его качество в той или иной степени влияет весь комплекс факторов внешней среды. При этом ни один фактор не может быть заменен другим, по своему физиологическому действию все они имеют равное значение для жизни растения. Например, недостаточная освещенность не может быть заменена повышенной температурой, избыток калия не компенсирует недостаток фосфора. Это закон физиологической равнозначности и незаменимости факторов.
Как следствие этого закона, рост, развитие растений, урожай и его качество ограничиваются фактором, находящимся в минимуме. Иногда это следствие интерпретируют как самостоятельный закон — закон минимума.
Из закона равнозначности и незаменимости факторов вытекает еще одно очень важное следствие — все физиологические процессы в растении будут идти активно, генотип может реализовать свою потенциальную продуктивность, если параметры каждого фактора среды будут оптимальными. Избыток каждого фактора
так же вреден, как и его недостаток. Например, при избытке воды снижается аэрация почвы, и кислород становится ограничивающим фактором. Это следствие закона равнозначности и незамени¬мости факторов иногда формулируют как самостоятельный закон — закон оптимума.
Рост — это процесс образования клеток, тканей, органов, сопровождающийся увеличением размера, объема и массы растений. У растений идет формирование новых почек, листьев, побегов. При этом увеличиваются высота растений, толщина листьев, побегов. Иногда ростовые процессы протекают незаметно, например при хранении, когда у растений происходит процесс новообразования и дифференциации почек. В течение своей жизни растения проходят 10 фаз роста и развития.
Первая фаза — покоящееся семя, у которого сильно замедлены процессы жизнедеятельности.
Вторая фаза — набухание семени, которое активно поглощает влагу, рно увеличивается в объеме, в нем начинается активная деятельность ферментов, которые превращают сложные органические запасные питательные вещества в простые, доступные для зародыша. При этом идет процесс дыхания, поэтому семена нуждаются в доступе кислорода.
Третья фаза — прорастание семени. Начинает функционировать зародыш, образуется корешок, выходящий за пределы семенной оболочки. Прорастание происходит при определенной температуре. Семена редиса, салата, моркови, брюквы и других холодостойких растений прорастают при температуре 2...5°С; фасоли, сахарной кукурузы, клубни картофеля— при 8... 10 °С; огурца, кабачка, тыквы — при 12...15°С; дыни, арбуза, баклажана — при 16... 17 °С. При недостатке тепла набухшие семена не прорастают и могут загнить.
Четвертая фаза — всходы. Над поверхностью почвы появляются семядольные листочки. К этому времени запасы питательных веществ, находившиеся в семени, истощаются. Растение переходит на самостоятельное питание: листья усваивают углекислый газ из воздуха, а корни поглощают питательные вещества из почвы. Для успешной жизнедеятельности растению необходим комплекс условий — наличие влаги, воздуха, питательных веществ и света. В этой фазе определяющее значение имеет достаточная освещенность. При недостатке света растение может погибнуть.
Пятая фаза — рост листьев и корней. В этой фазе растение развивает мощную корневую систему и листовую поверхность, благодаря интенсивной деятельности которых происходит накопление питательных веществ в продуктовых органах вегетативного характера: корнеплодах, клубнях, луковицах, кочанах и др. Плодовые овощные растения в этот период накапливают в листьях и стеблях большое количество питательных веществ, необходимых для формирования генеративных органов.
Шестая фаза — рост стебля и боковых ответвлений. На их рост растение расходует большое количество питательных веществ, накопленных в продуктовых органах, а также образующихся в результате фотосинтеза и усвоения питательных веществ из почвы.
Образование стеблей и их ответвлений у плодовых овощных растений происходит одновременно с усиленным формированием ассимиляционного аппарата. Двулетние и многолетние овощные растения переходят к шестой фазе на второй год жизни, однолетние — в первый год.
У двулетних растений иногда наблюдается образование цветоносных стеблей в первый год жизни (стеблевание). То же может происходить и у однолетних растений, формирующих стебли еще до образования продуктовых органов (редис, салат, шпинат). Такие растения называют «выскочками».
Седьмая фаза — бутонизация, когда на растении образуются бутоны. В эту фазу происходит активный рост стеблей и листьев на появляющихся стеблях.
Восьмая фаза — цветение. Наступает после распускания бутонов. К этому времени процесс образования листьев и корней постепенно затухает. Происходит опыление цветков. После оплодотворения семяпочек лепестки цветков усыхают или опадают. У многих растений (огурец, тыква, арбуз, дыня, кабачок и др.) цветки опыляются пчелами.
Девятая фаза — рост плодов; характеризуется увеличением размера плодов вследствие разрастания оплодотворенной завязи. Одновременно с ростом плодов в них происходят формирование семян и накопление питательных веществ. К концу фазы плоды достигают максимальных размеров.
Десятая фаза — созревание плодов. При прохождении этой фазы плоды не увеличиваются в размерах, но в них происходят глубокие физиологические процессы. Семена приобретают характерную окраску и достигают полной спелости.
Свет. С его помощью в растении осуществляются фотосинтез и дру¬гие важные биохимические процессы. Разные растения имеют различную потребность в свете по степени его интенсивности и продолжительности светового дня. В то же время условия солнечного освещения и в течение су¬ток, и по временам года, и на разных географических широтах различны. Все это определяет отношение сельскохозяйственных культур к условиям освещения. Так, пшеница, рожь, ячмень, овес, горох, клевер, лен-долгунец и некоторые другие сельскохозяйственные культуры хорошо растут и разви¬ваются в условиях продолжительного (более 12 ч) светового дня. Поэтому их называют растениями длинноте дня: они особенно хорошо себя чувст¬вуют в условиях северных широт умеренного климатического пояса. А культуры южных районов — кукуруза, рис, соя, хлопчатник и др. — явля¬ются растениями короткого дня.
Недостаток света в полевых условиях сельскохозяйственные культуры испытывают при сильной засоренности посевов сорняками, которые могут перерасти и затенять культурные растения. То же самое наблюдается и при загущенных посевах сельскохозяйственных культур. Поэтому борьба с сор¬няками, соблюдение оптимальной для данной культуры густоты стояния обеспечивают благоприятный для растений световой режим.
Тепло. По отношению к этому важному фактору жизни растения де¬лят на теплолюбивые и менее требовательные к теплу, однако потребность растений в тепле в различные периоды жизни разная. Для каждого периода вегетации культурных растений установлены минимальные, оптимальные и максимальные значения температуры окружающей среды. Наиболее интен¬сивный рост и хорошее развитие растений, обеспечивающие их высокий урожай, могут быть только при оптимальной температуре во все фазы их развития и при оптимальном количестве всех других факторов жизни.
Культурные растения обладают различной устойчивостью к низким и отрицательным температурам, что имеет большое значение для начала или окончания их вегетации. Для одного и того же растения она различна в за¬висимости от фазы развития. Так, овес, ячмень, горох, вика яровая, люпин однолетний, лен-долгунец, конопля в фазу всходов выдерживают пониже¬ние температуры до -8°С, а в фазу цветения и созревания повреждаются за¬морозками (-3°С). Такие теплолюбивые культуры, как гречиха, фасоль, рис, огурец, томат, табак, страдают уже от нулевых температур. Выяснением и изучением особенностей теплового режима применительно к требованиям конкретных культур занимается научное земледелие.
Вода. Вода — важнейшее условие жизни растений. Она необходима для прорастания семян, служит исходным сырьем для синтеза органическо¬го вещества, является средой для питательных веществ и биохимических процессов. Для формирования урожая культурные растения потребляют большое количество воды. Одним из показателей потребности растений в воде является транспирационный коэффициент — количество единиц воды, которое расходуется растением на создание единицы сухого органического вещества. Например, для озимой пшеницы он составляет 400— 500, для ку¬курузы — 230—370, для сахарной свеклы — 240—500, для картофеля — 300—550, для льна-долгунца — 250—380, для люцерны — 600—700 и т.д.
Количество воды, потребляемое растениями, зависит не только от ви¬да растений, но и от фазы развития каждого из них.
Максимальное потребление растениями воды происходит в период интенсивного формирования вегетативной массы. Этот период часто бывает критическим, так как в это время растения особенно чувствительны к не¬достатку влаги. Так, у большинства зерновых культур он приходится на фа¬зу выхода в трубку — колошение, когда из-за недостатка влаги снижается продуктивная кустистость растений. Для картофеля этот период приходится на фазы бутонизации и цветения, когда в результате недостатка влаги за¬медляется рост клубней и снижается содержание крахмала в них.
На транспирационный коэффициент большое влияние оказывают по¬годные условия. При высокой температуре, низкой влажности воздуха и сильном ветре в ту или иную фазу развития растения он может увеличиваться в десятки раз, и наоборот, при высокой влажности воздуха, прохлад¬ной и тихой погоде — существенно снижаться.
Элементы питания. Подавляющее большинство элементов питания в виде различных окислов поступает в растение из почвы, и этим определяет¬ся название элементов питания как земного фактора жизни. Все они делятся на макроэлементы — азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, сера и микроэлементы — марганец, цинк, медь, бор, алюминий, молибден, фтор, йод и др. Если такие элементы, как углерод, водород и кислород — основа органического вещества — в земледелии практически не лимитируются, то азот и зольные элементы — фосфор, калий, кальций и др. — обычно нахо¬дятся в ограниченном количестве. Из-за недостатка каждого из них может быть замедлен и даже приостановлен рост растений. Потребность растений в элементах питания у разных культур и в разные фазы развития различна.
Воздух. Он необходим для растений как источник кислорода для ды¬хания растений и как источник углекислоты для процессов фотосинтеза. Кроме того, воздух используют почвенные микроорганизмы, которые раз¬лагают органическое вещество почвы, переводя элементы питания в дос¬тупные для растений формы. Между атмосферой и почвой происходит воз¬духообмен. Растения предъявляют высокие требования к содержанию ки¬слорода в почве. При избыточном увлажнении и недостатке кислорода в почве образуется повышенная концентрация углекислого газа, которая вы¬зывает образование вредных для растений соединений.
Развитие растений — качественные изменения структуры и функций отдельных органов растения в онтогенезе, переход его из одного этапа органогенеза в другой, из одной фазы развития в другую.
Рост и развитие растений не всегда проходят синхронно. Например, культуры короткого дня при возделывании в северных широтах с низкой напряженностью температурного режима длительное время не могут набрать сумму активных температур для того, чтобы перейти в следующую фазу развития; в этом случае рост идет быстро, а развитие отстает.
Онтогенез у однолетних культур — развитие растения от семени до семени, у многолетних — от прорастания семени до отмирания растения.
Вегетационный период у однолетних культур — период от посева семян до созревания, у многолетних — от весеннего пробуждения почек до осеннего прекращения роста вегетативных органов и перехода в состояние покоя.
Вегетативный период у однолетних культур — период от всхо¬дов до начала бутонизации, у многолетних — от начала весеннего отрастания до бутонизации.
Генеративный период — период от начала бутонизации до полной спелости семян.
При одинаковой продолжительности вегетационного периода у двух сортов одного вида семенная продуктивность выше у того сорта, у которого короче вегетативный и длиннее генеративный период. Вегетативная масса бывает больше у сорта с длинным вегетативным периодом.
Органогенез — последовательное образование и развитие отдельных органов растения в онтогенезе.
Фазы развития растений — условно выбранные периоды онтогенеза, в которые происходят наиболее важные физиологические и морфологические изменения в растении.
Условность фаз можно проиллюстрировать такими примерами: всходы зерновых мятликовых — это появление проростка над поверхностью почвы, однако фазу всходов принято отмечать, когда лопается колеоптиль, а высота листа достигает 3...5 см; фазу кущения отмечают при появлении над поверхностью почвы боковых побегов, хотя подземное ветвление начинается с ростовых процес¬сов почек узла кущения; фазу выхода в трубку отмечают тогда, когда колос со сближенными междоузлиями находится во влагалище листа на высоте 5 см от почвы — так удобнее его прощупывать (фактически же выход в трубку совпадает с началом роста стебля, т. е. происходит на неделю раньше).
Фитоценоз (фито — растение, ценоз — сообщество) — растительное сообщество. Естественный фитоценоз — устойчивое многовидо-
вое растительное сообщество. Агроценоз — одновидовое или мно¬говидовое сообщество растений, искусственно создаваемое че¬ловеком (чаще всего это культуры, выращиваемые на пашне).
Урожай — продукция, полученная в результате выращивания сельскохозяйственных культур.
Урожайность — урожай сельскохозяйственной культуры с единицы площади посева. В одних и тех же условиях урожайность одного сорта бывает выше или ниже, чем другого.
Потенциальная урожайность — это наибольшая урожайность сорта, обусловленная генотипом, которая реализуется при удов¬летворении всех требований биологии сорта.
Структура урожая — показатели компонентов, от которых зависит величина урожая. Например, при анализе структуры урожая зерновых культур учитывают густоту растений, продуктивную кус¬тистость, число стеблей с колосом на 1 м , число колосков и зерен в колосе, массу зерна с одного колоса, долю зерна в надземной биомассе (индекс урожая), биологический урожай зерна.
Биологический урожай — количество продукции, выращенной на единице площади. Хозяйственный урожай всегда меньше био¬логического урожая на величину потерь при уборке.
Норма удобрений — количество действующего вещества, ис¬пользуемое за год на 1 га.
Доза удобрений — часть нормы, применяемая за один прием. Например, шрма азота под озимую пшеницу 150 кг/га, ее вносят в три приема:’до посева в дозе 30 кг/га (для более дружных всходов и лучшего развития растений до наступления осенних холодов), весной после прекращения горизонтального и вертикального стока воды в дозе 90 кг/га (для активного нарастания вегетативной массы) и в фазе налива зерна в виде некорневой подкормки в дозе 30 кг/га (для повышения белковистости зерна).
На рост, развитие растений, урожай и его качество в той или иной степени влияет весь комплекс факторов внешней среды. При этом ни один фактор не может быть заменен другим, по своему физиологическому действию все они имеют равное значение для жизни растения. Например, недостаточная освещенность не может быть заменена повышенной температурой, избыток калия не компенсирует недостаток фосфора. Это закон физиологической равнозначности и незаменимости факторов.
Как следствие этого закона, рост, развитие растений, урожай и его качество ограничиваются фактором, находящимся в минимуме. Иногда это следствие интерпретируют как самостоятельный закон — закон минимума.
Из закона равнозначности и незаменимости факторов вытекает еще одно очень важное следствие — все физиологические процессы в растении будут идти активно, генотип может реализовать свою потенциальную продуктивность, если параметры каждого фактора среды будут оптимальными. Избыток каждого фактора
так же вреден, как и его недостаток. Например, при избытке воды снижается аэрация почвы, и кислород становится ограничивающим фактором. Это следствие закона равнозначности и незамени¬мости факторов иногда формулируют как самостоятельный закон — закон оптимума.
Рост — это процесс образования клеток, тканей, органов, сопровождающийся увеличением размера, объема и массы растений. У растений идет формирование новых почек, листьев, побегов. При этом увеличиваются высота растений, толщина листьев, побегов. Иногда ростовые процессы протекают незаметно, например при хранении, когда у растений происходит процесс новообразования и дифференциации почек. В течение своей жизни растения проходят 10 фаз роста и развития.
Первая фаза — покоящееся семя, у которого сильно замедлены процессы жизнедеятельности.
Вторая фаза — набухание семени, которое активно поглощает влагу, рно увеличивается в объеме, в нем начинается активная деятельность ферментов, которые превращают сложные органические запасные питательные вещества в простые, доступные для зародыша. При этом идет процесс дыхания, поэтому семена нуждаются в доступе кислорода.
Третья фаза — прорастание семени. Начинает функционировать зародыш, образуется корешок, выходящий за пределы семенной оболочки. Прорастание происходит при определенной температуре. Семена редиса, салата, моркови, брюквы и других холодостойких растений прорастают при температуре 2...5°С; фасоли, сахарной кукурузы, клубни картофеля— при 8... 10 °С; огурца, кабачка, тыквы — при 12...15°С; дыни, арбуза, баклажана — при 16... 17 °С. При недостатке тепла набухшие семена не прорастают и могут загнить.
Четвертая фаза — всходы. Над поверхностью почвы появляются семядольные листочки. К этому времени запасы питательных веществ, находившиеся в семени, истощаются. Растение переходит на самостоятельное питание: листья усваивают углекислый газ из воздуха, а корни поглощают питательные вещества из почвы. Для успешной жизнедеятельности растению необходим комплекс условий — наличие влаги, воздуха, питательных веществ и света. В этой фазе определяющее значение имеет достаточная освещенность. При недостатке света растение может погибнуть.
Пятая фаза — рост листьев и корней. В этой фазе растение развивает мощную корневую систему и листовую поверхность, благодаря интенсивной деятельности которых происходит накопление питательных веществ в продуктовых органах вегетативного характера: корнеплодах, клубнях, луковицах, кочанах и др. Плодовые овощные растения в этот период накапливают в листьях и стеблях большое количество питательных веществ, необходимых для формирования генеративных органов.
Шестая фаза — рост стебля и боковых ответвлений. На их рост растение расходует большое количество питательных веществ, накопленных в продуктовых органах, а также образующихся в результате фотосинтеза и усвоения питательных веществ из почвы.
Образование стеблей и их ответвлений у плодовых овощных растений происходит одновременно с усиленным формированием ассимиляционного аппарата. Двулетние и многолетние овощные растения переходят к шестой фазе на второй год жизни, однолетние — в первый год.
У двулетних растений иногда наблюдается образование цветоносных стеблей в первый год жизни (стеблевание). То же может происходить и у однолетних растений, формирующих стебли еще до образования продуктовых органов (редис, салат, шпинат). Такие растения называют «выскочками».
Седьмая фаза — бутонизация, когда на растении образуются бутоны. В эту фазу происходит активный рост стеблей и листьев на появляющихся стеблях.
Восьмая фаза — цветение. Наступает после распускания бутонов. К этому времени процесс образования листьев и корней постепенно затухает. Происходит опыление цветков. После оплодотворения семяпочек лепестки цветков усыхают или опадают. У многих растений (огурец, тыква, арбуз, дыня, кабачок и др.) цветки опыляются пчелами.
Девятая фаза — рост плодов; характеризуется увеличением размера плодов вследствие разрастания оплодотворенной завязи. Одновременно с ростом плодов в них происходят формирование семян и накопление питательных веществ. К концу фазы плоды достигают максимальных размеров.
Десятая фаза — созревание плодов. При прохождении этой фазы плоды не увеличиваются в размерах, но в них происходят глубокие физиологические процессы. Семена приобретают характерную окраску и достигают полной спелости.
Свет. С его помощью в растении осуществляются фотосинтез и дру¬гие важные биохимические процессы. Разные растения имеют различную потребность в свете по степени его интенсивности и продолжительности светового дня. В то же время условия солнечного освещения и в течение су¬ток, и по временам года, и на разных географических широтах различны. Все это определяет отношение сельскохозяйственных культур к условиям освещения. Так, пшеница, рожь, ячмень, овес, горох, клевер, лен-долгунец и некоторые другие сельскохозяйственные культуры хорошо растут и разви¬ваются в условиях продолжительного (более 12 ч) светового дня. Поэтому их называют растениями длинноте дня: они особенно хорошо себя чувст¬вуют в условиях северных широт умеренного климатического пояса. А культуры южных районов — кукуруза, рис, соя, хлопчатник и др. — явля¬ются растениями короткого дня.
Недостаток света в полевых условиях сельскохозяйственные культуры испытывают при сильной засоренности посевов сорняками, которые могут перерасти и затенять культурные растения. То же самое наблюдается и при загущенных посевах сельскохозяйственных культур. Поэтому борьба с сор¬няками, соблюдение оптимальной для данной культуры густоты стояния обеспечивают благоприятный для растений световой режим.
Тепло. По отношению к этому важному фактору жизни растения де¬лят на теплолюбивые и менее требовательные к теплу, однако потребность растений в тепле в различные периоды жизни разная. Для каждого периода вегетации культурных растений установлены минимальные, оптимальные и максимальные значения температуры окружающей среды. Наиболее интен¬сивный рост и хорошее развитие растений, обеспечивающие их высокий урожай, могут быть только при оптимальной температуре во все фазы их развития и при оптимальном количестве всех других факторов жизни.
Культурные растения обладают различной устойчивостью к низким и отрицательным температурам, что имеет большое значение для начала или окончания их вегетации. Для одного и того же растения она различна в за¬висимости от фазы развития. Так, овес, ячмень, горох, вика яровая, люпин однолетний, лен-долгунец, конопля в фазу всходов выдерживают пониже¬ние температуры до -8°С, а в фазу цветения и созревания повреждаются за¬морозками (-3°С). Такие теплолюбивые культуры, как гречиха, фасоль, рис, огурец, томат, табак, страдают уже от нулевых температур. Выяснением и изучением особенностей теплового режима применительно к требованиям конкретных культур занимается научное земледелие.
Вода. Вода — важнейшее условие жизни растений. Она необходима для прорастания семян, служит исходным сырьем для синтеза органическо¬го вещества, является средой для питательных веществ и биохимических процессов. Для формирования урожая культурные растения потребляют большое количество воды. Одним из показателей потребности растений в воде является транспирационный коэффициент — количество единиц воды, которое расходуется растением на создание единицы сухого органического вещества. Например, для озимой пшеницы он составляет 400— 500, для ку¬курузы — 230—370, для сахарной свеклы — 240—500, для картофеля — 300—550, для льна-долгунца — 250—380, для люцерны — 600—700 и т.д.
Количество воды, потребляемое растениями, зависит не только от ви¬да растений, но и от фазы развития каждого из них.
Максимальное потребление растениями воды происходит в период интенсивного формирования вегетативной массы. Этот период часто бывает критическим, так как в это время растения особенно чувствительны к не¬достатку влаги. Так, у большинства зерновых культур он приходится на фа¬зу выхода в трубку — колошение, когда из-за недостатка влаги снижается продуктивная кустистость растений. Для картофеля этот период приходится на фазы бутонизации и цветения, когда в результате недостатка влаги за¬медляется рост клубней и снижается содержание крахмала в них.
На транспирационный коэффициент большое влияние оказывают по¬годные условия. При высокой температуре, низкой влажности воздуха и сильном ветре в ту или иную фазу развития растения он может увеличиваться в десятки раз, и наоборот, при высокой влажности воздуха, прохлад¬ной и тихой погоде — существенно снижаться.
Элементы питания. Подавляющее большинство элементов питания в виде различных окислов поступает в растение из почвы, и этим определяет¬ся название элементов питания как земного фактора жизни. Все они делятся на макроэлементы — азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, сера и микроэлементы — марганец, цинк, медь, бор, алюминий, молибден, фтор, йод и др. Если такие элементы, как углерод, водород и кислород — основа органического вещества — в земледелии практически не лимитируются, то азот и зольные элементы — фосфор, калий, кальций и др. — обычно нахо¬дятся в ограниченном количестве. Из-за недостатка каждого из них может быть замедлен и даже приостановлен рост растений. Потребность растений в элементах питания у разных культур и в разные фазы развития различна.
Воздух. Он необходим для растений как источник кислорода для ды¬хания растений и как источник углекислоты для процессов фотосинтеза. Кроме того, воздух используют почвенные микроорганизмы, которые раз¬лагают органическое вещество почвы, переводя элементы питания в дос¬тупные для растений формы. Между атмосферой и почвой происходит воз¬духообмен. Растения предъявляют высокие требования к содержанию ки¬слорода в почве. При избыточном увлажнении и недостатке кислорода в почве образуется повышенная концентрация углекислого газа, которая вы¬зывает образование вредных для растений соединений.