Теоретические основы растениеводства кратко
Обновлено: 02.07.2024
1. Роль отечественных ученых в развитии растениеводства.
2. Зеленые растения как средство производства в растениеводстве
3. Факторы, определяющие рост, развитие растений, урожай и его качество
4. Классификация факторов, определяющих рост, развитие растений, урожай и его качество
1. Роль отечественных ученых в развитии растениеводства.
Продукты сельского хозяйства состоят из органических веществ, которые образуются в растениях из веществ неорганической природы благодаря солнечной энергии. Превращение кинетической энергии Солнца в потенциальную энергию органического вещества — главная особенность сельскохозяйственного производства, отличающая его от других видов производства.
Р а с т е н и е в о д с т в о (раздел агрономии — наука о возделывании сельскохозяйственных культур для получения высоких устойчивых урожаев с наименьшими затратами труда и средств. Под растениеводством как учебной дисциплиной понимают учение о возделывании только полевых культур. Основной о б ъ е к т исследования — сельскохозяйственное растение (вид, разновидность, сорт, его биология и требования к окружающей среде
— агроэкологическим и производственным условиям). Растениеводство изучает биологические особенности и приемы возделывания отдельных видов и сортов (гибридов) сельскохозяйственных растений (пшеницы, кукурузы, сахарной свеклы, многолетних и однолетних трав и др.).
В развитии растениеводства особое место занимает имя К. А. Тимирязева (1843—1920). Он создал подлинно научную физиологию растений, которая позволила разработать теоретические основы для получения высоких и устойчивых урожаев культурных растений.
русской агрономической науки и представляет ценность и в наши дни. Большую роль в развитии отечественного растениеводства сыграл
Неоценимый вклад в растениеводство внес Н. И. Вавилов (1887—1943). Он разработал учение о мировых центрах происхождения культурных растений и сформулировал закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, имеющий большое значение в селекции. Собранная ученым и его последователями богатейшая в мире коллекция сельскохозяйственных растений (более 300 тыс. экземпляров) — ценнейший источник исходного материала для селекции.
Благодаря достижениям генетики и селекции появились сорта полевых культур нового типа, позволяющие эффективно использовать факторы интенсификации земледелия.
Сущность интенсивной технологии состоит в размещении посевов по лучшим предшественникам в системе севооборотов; возделывании высокоурожайных сортов интенсивного типа с хорошим качеством зерна; высоком обеспечении растений элементами питания с учетом их содержания в почве и дробном применении азотных удобрений в период вегетации по данным почвенной и растительной диагностики; интегрированной системе защиты растений от сорняков, вредителей и болезней; регулировании роста ретардантами; своевременном и качественном выполнении всех технологических приемов, направленных на создание оптимальных условий развития растений. Особенность интенсивной технологии заключается в применении большого количества удобрений, средств защиты растений и точном соблюдении норм, сроков и способов их внесения, что достигается созданием технологической колеи, использованием более совершенных машин и приспособлений, их тщательной регулировкой.
Через технологические приемы управляют развитием растений и формированием урожая полевых культур, поэтому специалисту сельского хозяйства важно знать общие закономерности и биологические особенности растений, в оптимальные сроки и с высоким качеством проводить все технологические операции.
Растениеводство тесно связано с такими науками, как ботаника, физиология растений, почвоведение, земледелие, агрохимия, селекция, семеноводство и др. Знания об условиях роста, развития, о возможностях регулирования формирования урожая, проявлении растениями наивысшей продуктивности реализуются в программировании урожайности.
В настоящее время большое внимание должно уделяться ключевой проблеме сельского хозяйства — увеличению производства зерна и улучшению его качества. Зерно — сырье для многих отраслей промышленности. От состояния зернового производства зависит успешное развитие животноводства. Наличие достаточных хлебных ресурсов у государства \ придает ему экономическую мощь, политическую силу и независимость.
За последнее десятилетие производство зерна и мяса на душу населения резко сократилось. В питании населения наблюдается хронический недостаток животных белков: он составляет 30—40% оптимальной потребности, а дефицит витаминов достигает 60 %.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСТЕНИЕВОДСТВА
Растениеводство — выращивание растений для получения растениеводческой продукции, обеспечивающей население продуктами питания, животноводство кормами, перерабатывающую промышленность сырьем. Отрасль
растениеводство включает в себя все подотрасли, связанные с выращиванием растений: полеводство, луговодство, овощеводство, плодоводство, виноградарство, цветоводство, лесоводство. Как научная дисциплина растениеводство изучает только группу культур, входящую в подотрасль полеводство: зерновые семейства Мятликовые, зерновые бобовые, клубнеплоды, кормовые корнеплоды, прядильные, масличные, эфиромасличные, многолетние и однолетние травы и некоторые другие культуры, выращиваемые на пашне.
Число видов, возделываемых на земном шаре, превышает 20 тыс. Наиболее важное значение имеют лишь 640 видов, из которых около 90 относится к полевой культуре. В сферу интересов растениеводства как науки входит именно эта группа культур.
2. Зеленые растения как средство производства в растениеводстве
Объектами растениеводства как науки и отрасли являются растение и требования, предъявляемые им к основным факторам среды, а также методы, приемы удовлетворения этих требований для получения высокого урожая хорошего качества.
Поскольку на рост и развитие растений в той или иной степени влияют практически все факторы среды — гранулометрический и химический составы почвы, ее влагообеспеченность и аэрация, динамика температурного режима и инсоляции, скорость ветра, влажность воздуха и т. п., то для оптимизации условий выращивания конкретной культуры и сорта в конкретных экологических условиях растениевод должен учитывать состояние всех этих факторов.
Растениеводство как наука должно интегрировать знания фундаментальных и прикладных — сопутствующих наук (рис. 1).
В центре внимания растениеводства как науки — растение и требования его биологии. Цель возделывания — урожай и его качество. Влияние факторов внешней среды на уровень и качество урожая проявляется в основном через почву и технологию.
Для того чтобы знать биологию растения, необходимо изучить ботанику, физиологию и биохимию растений, генетику, селекцию и семеноводство. Для удовлетворения требований биологии культуры, оптимизации условий ее
выращивания необходимо иметь полные сведения о почве, изучить геологию, минералогию, почвоведение, микробиологию, агрохимию, гидрологию, мелиорацию;
Рис. 1. Растениеводство — интегрирующая наука агрономии
кроме того, необходимо владеть знаниями по метеорологии, геодезии, землеустройству, экологии, земледелию. Для защиты культурных растений от вредных организмов необходимо знать энтомологию, фитопатологию, химические методы защиты растений от сорняков, вредителей и болезней.
Условия выращивания растений регулируют с помощью технологических приемов. При этом нужно учитывать экономические стороны производства продукции растениеводства — экономику, организацию, управление. Наконец, урожай должен быть переработан и доведен до потребителя. Все эти науки трудно усвоить без знания математики, физики, неорганической, органической, аналитической, физической и коллоидной химии.
Таким образом, для того чтобы в совершенстве владеть наукой управления ростом, развитием растений, величиной и качеством урожая, необходимо интегрировать знания многих фундаментальных и прикладных наук.
В эволюции растения решающее влияние на формирование генотипа оказывают экологические условия района его происхождения. Все
культурные растения с относительной долей точности можно разделить на две группы: культуры короткодневного фотопериодизма, сформировавшиеся в тропическом и субтропическом поясах, где летом продолжительность дня близка к продолжительности ночи (короткий день), и культуры длиннодневного фотопериодизма, сформировавшиеся как вид в зоне средних широт, зоне длинного летнего дня (табл. 1).
1 - Требования биологии длинно- и короткодневных полевых культур к основным факторам среды
Сумма активных температур
Терпимость к недостатку влаги
Толерантность к кислой почве
Обеспеченность макро- и микроэлементами
Гранулометрический состав почвы
Темпы роста стебля в начале вегетации
Темпы роста корня в начале вегетации
Период вегетации с продвижением на север
Надземная масса с продвижением на север
При высокой напряженности температуры верхний слой почвы быстро пересыхает, но растения приспособились к этому: в первый период вегетации они большую часть ассимилятов направляют в корневую систему, чтобы корни могли достичь опускающегося влажного слоя почвы. Это имеет важное агротехническое значение. Длиннодневные сорняки, интенсивно растущие с первых фаз развития, заглушают короткодневные культуры, и получить хороший урожай без прополки и гербицидов становится невозможно.
В северных широтах, где сформировались виды длиннодневного фотопериодизма, напряженность температурного режима ниже, продолжительность вегетации нередко ограничивается продолжительностью безморозного периода. Этот же фактор лимитирует сумму активных температур (и тем больше, чем выше северная параллель). Вегетационный период короткодневных культур здесь также ограничивается последним сроком возврата весенних холодов и сроком наступления осенних заморозков. В северных широтах в связи с меньшей напряженностью температурного режима верхний слой почвы медленнее пересыхает и длиннодневные виды, в том числе и сорняки, с первых фаз развития быстро наращивают надземную вегетативную массу. Длиннодневные культуры оказываются более конкурентоспособными по отношению к сорнякам, чем короткодневные.
Почвы зоны формирования короткодневных культур, как правило, средние и тяжелые по гранулометрическому составу, имеют нейтральную или щелочную реакцию среды, богаты одновалентными и двухвалентными катионами, поэтому культуры короткого дня требуют нейтральных или слабокислых почв с высокой емкостью почвенного поглощающего комплекса (ППК). В северных широтах, где сформировались виды длиннодневного фотопериодизма, почвы чаще легкого гранулометрического состава, слабокислые и кислые, с низким содержанием основных элементов минерального питания, эти культуры лучше выдерживают кислые почвы, небогатые питательными веществами (хотя свою потенциальную продуктивность они реализуют на слабокислых и нейтральных, богатых элементами питания почвах).
Установлено, что с продвижением короткодневных культур на север увеличиваются продолжительность их вегетационного периода и накопление вегетативной массы.
Дело в том, что для прохождения каждого межфазного периода онтогенеза растению необходима определенная сумма активных температур. Активной температурой принято считать нижний порог температуры, при которой все физиологические процессы в растении проходят нормально. Условно за такой порог принята температура 10 °С. Для прохождения онтогенеза каждому виду и сорту требуется своя сумма активных температур, обусловленная генотипом. Зная сумму активных температур сорта, можно безошибочно определить ареал устойчивого вызревания его семян, а зная сумму активных температур за каждый межфазный период, можно с большой степенью надежности прогнозировать наступление каждой фазы
развития. Например, для сои южных сортов от всходов до бутонизации необходима сумма активных температур 1500 ºС. Пока растения не наберут эту сумму температур, они не перейдут в генеративный период, а продукты фотосинтеза будут направляться на рост вегетативной массы.
С фазы бутонизации до образования бобов необходима сумма активных температур еще 400 ºС, а всего для прохождения онтогенеза этим сортам требуется 3500 °С. На широте Москвы среднемноголетняя сумма активных температур за вегетацию составляет около 2000 °С. Значит, такие сорта сои большую часть вегетационного периода здесь будут формировать вегетативную массу, а для образования генеративных органов не хватит напряженности температуры. С продвижением на юг они быстро набирают необходимую сумму активных температур и фазы скорее сменяют одна другую, на ростовые процессы и накопление вегетативной массы остается меньше времени и больше его приходится на генеративный период.
Для длиннодневных культур имеет значение не только сумма активных температур, но и продолжительность светового дня. С увеличением длины дня сокращаются межфазные периоды, а следовательно, и время на накопление массы вегетативных органов; сокращается период вегетации, но при этом снижается масса растений.
Таким образом, вид растения (его генотип) отражает экологические условия той зоны, в которой он сформировался. В процессе эволюции естественный отбор отшлифовал, подогнал требования биологии вида под параметры основных факторов среды зоны его формирования. Чем в более жестких условиях сформировался вид, тем меньшие требования он предъявляет к условиям выращивания. Чем дальше возделывают вид от зоны его происхождения, тем большее число основных факторов среды приходится человеку корректировать агротехническими приемами, тем больше затрачивать средств на единицу продукции этого вида. Альтернативой этому положению может быть создание сорта, требования биологии которого решительно изменены по сравнению с исходной формой и соответствуют параметрам основных факторов среды конкретной зоны.
Следовательно, для того чтобы узнать, какие требования предъявляет культура к условиям выращивания, необходимо знать экологические условия зоны формирования вида.
Н. И. Вавилов в 1935 г. определил восемь основных центров происхождения и рассеяния видов, вошедших в культуру: 1 — Китайский; 2
— Индийский, в том числе Индо-Малайский; 3 — Среднеазиатский; 4 — Переднеазиатский; 5 — Средиземноморский; 6 — Абиссинский
(Эфиопский); 7 — Южномексиканский и Центральноамериканский; 8 — Южноамериканский, включающий Чилоанский и Бразильско-Парагвайский. По мере накопления материала границы центров уточнялись. Он счел более правильным называть их очагами происхождения культурных растений, выделяя при этом центры генетического разнообразия и центры формообразования. Продолжатели идей Н. И. Вавилова — Е. Н. Синская, П. М. Жуковский, А. И. Купцов и другие по результатам более поздних научных экспедиций расширили число центров происхождения культурных растений и уточнили их названия. П. М. Жуковский приводит следующую классификацию генцентров.
1. Китайско-Японский (Восточноазиатский, по Н. И. Вавилову), включающий умеренные и субтропические районы Китая, Кореи, Японии,
— родина сои, мягкой пшеницы, проса, чумизы, пайзы, гречихи и др.
2. Индонезийско-Южнокитайский (Южноазиатский тропический, по Н. И. Вавилову) — родина овса, овсюга, сахарного тростника и многих тропических плодовых и овощных культур.
3. Австралийский — родина диких видов риса, австралийских видов хлопчатника, клевера подземного, табака, эвкалипта, многих древесных тропических растений.
4. Индостанский (Н. И. Вавилов включил его в Южноазиатский тропический) — родина риса, пшеницы круглозернянки, сахарного тростника, азиатских видов хлопчатника, овощных и плодовых растений.
5. Среднеазиатский (Юго-западноазиатский, по Н. И. Вавилову), куда входят территории Таджикистана и Узбекистана, а также Западного ТяньШаня и Афганистана. Он тесно связан с Переднеазиатским очагом. Здесь возникла культура гороха, кормовых бобов, чечевицы, нута, маша, конопли, ржи афганской, сафлора, дыни, некоторых видов хлопчатника, других многолетних растений.
6. Переднеазиатский (Горная Туркмения, Иран, Закавказье, Малая Азия и государства Аравийского полуострова) — родина некоторых видов пшеницы, ячменя, ржи, овса, гороха, люцерны, стелющегося льна и многих овощных и плодовых культур.
7. Средиземноморский (по Н. И. Вавилову) включает Египет, Сирию, Палестину, Грецию, Италию и другие страны, .прилежащие к Средиземноморью, — родина овса, некоторых видов пшеницы, ячменя, большинства видов бобовых растений, клевера ползучего, клевера лугового, льна, капусты, свеклы, моркови, брюквы, редьки, лука, чеснока, мака, белой горчицы и др.
8. Африканский (вместе с Абиссинским, по Н. И. Вавилову) — родина сорго, африканского проса, клещевины, африканского риса, ряда видов пшеницы, некоторых видов бобовых, масличной пальмы, кунжута, кофе, ореха кола, некоторых видов хлопчатника и др.
9. Европейско-Сибирский — родина льна-долгунца, клевера гибридного и ползучего, люцерны изменчивой и посевной, хмеля, дикой конопли, кендыря
и некоторых плодовых и овощных растений.
10. Среднеамериканский генцентр, куда входят Мексика, Гватемала, Гондурас и Панама, — первичный очаг культуры кукурузы, длинноволокнистого хлопчатника, фасоли, тыквы, кабачков, батата, некоторых видов картофеля, махорки, перца, некоторых многолетних растений.
11. Южноамериканский (Андийский, по Н. И. Вавилову) — родина культурного картофеля, томата, табака, многолетних видов ячменя, лопающейся кукурузы и др.
12. Североамериканский — родина некоторых видов ячменя, люпинов, травянистых многолетних видов подсолнечника, многих овощных, ягодных
и плодовых растений.
Большинство возделываемых растений введено в культуру 5. 8 тыс. лет назад и более. По мере развития цивилизации культуры все дальше отодвигались от центров формообразования, заселяя новые регионы с другими почвенно-климатическими условиями. Искусственный, а иногда и естественный отбор глубоко изменяли генотип вида. Например, кукуруза — типичная короткодневная тропическая культура, но новые сорта и гибриды можно выращивать на территориях, расположенных на 55° с. ш., доводя до восковой и даже до полной спелости.
Исходные формы сои требуют высокой напряженности температуры и суммы активных температур 3500. 4000 °С. Сорта северного экотипа, созданные с использованием радиационного мутагенеза, требуют за вегетацию суммы активных температур 1750. 1800 "С. Они устойчиво вызревают на широте Москвы. Аналогичные примеры можно привести по многим видам культурных растений.
В соответствии с требованиями биологии растений к условиям выращивания и с агроклиматическими ресурсами в нашей стране проведено территориальное районирование культур. Уральский, Западно-Сибирский, Восточно-Сибирский экономические районы специализируются на выращивании зерновых культур; Дальневосточный — риса, сои, картофеля; Северо-Западный — льна-долгунца, картофеля; Центральный — картофеля,
с ез он н ос т ь и з ав и с и мос т ь о т пос т о я н н о и з мен я ю щ и хс я п рирод н ых ус лов и й .
Рас т ен и я с ель с к охоз я й с т в ен н ых кул ь т ур в об ычн ы х ус лов и я х п ро и з рас т а ю т
н и й , ос обе н н о п ог од н ые ус лов и я , п ос т оя н н о и п оро й с и льн о изм ен чи в ы , п о-
эт ому рас т ен и я п ри ход и т с я к н и м п ри с п ос абли в а т ь с я, а челов еку п ри ход и т с я
п о мере в оз м ож н ос т и и з м ен я т ь э ти ус лов и я , дела я и х боле е бла г оп р и я тн ы м и
рас т ен и ев одс т в о – н е т олько о т рас ль с ель с к охоз я й с т в ен н ог о п ро и з в одс т в а ,
лог и и , т ре бов ан и я к фа к т орам с реды п рои з ра с т а н и я и н а и боле е с ов ершен н ы е
ди с ц и п л и н о й : он о ос н ов ы в а е т с я на з н а н и я х би олог и ч ес к и х н аук, з н ан и и би о-
с ель с кохо з я й с т в ен н ы х рас т е ни й , ра з работ к а т еор и и и техн ологи и п олуче н и я
н уж н ы е ему ра с т е н и я . С амы е древ н и е очаги ра с т е н и ев одс т в а : М ес оп о т ам и я ,
н и м и з его ос н ов оп олож н и к ов с чи т а ю т М и ха и л В ас и лье в и ч Л омон ос ов а , к о-
с ан др В а с и лье в и ч С ов е т ов ( п олев ое т р ав ос ея н и е), Кл и м ен т А рк ад ь еви ч Т и -
т е н и еводс т в у) , Д ми т ри й Н и к олае в и ч П р ян и ш н и к ов ( и з учен и е в оп рос ов м и -
н ераль н ог о п и та н и я ра с тен и й и п ри м е н ен и я удоб р ен и й ) , Ни колай М а к с и м о-
ов ощ еводс т в а) , А ле к с ан др И в ан ов и ч Бара е в ( ра з работ к а с и с т е м ы п очв оз а-
ки н , Н . А . М ай с уря н , П . П . Л ук ь я н е н к о, В . Е . П ус т ов ой т , В . Н . Р еме с ло, Ф . Г.
К и ри ч ен ко, П . Ф. Га ркав ы й , А . П . Ш ехурд и н , В . Н . М амон т ов а , Л . Г. И л ь и н а и
мн . м н . друг и е. В оз глав ля е т рос с и й с к ую с ель с к охо з я й с т в ен н у ю н ауку Рос -
от ра с ли – ра с т е н и е в од с т в о и ж и в отн ов одс т в о, к от оры е т ес н ы м обра з ом с в я -
рас т ен и ев одс т в а , п ос т а в ля ю щ ая корм а ж и в о тн ов одс т в у и и с п оль з ую щ а я его
лов ече с т в а с т оль в ели к а, чт о п ере ход о т с оби ра те льс т в а к в оз делы в а н и ю рас -
рас т ен и ев одс т в а обе с п ечи в ае т е г о хо т я бы ми н и м ал ь н ую п ри б ы ль н ос т ь бла -
г ода ря и с п ользов а н и ю п рак т и чес ки бе с п ла тн ог о ( да рм ов ог о) с ред с т в а п ро и з -
з я й с т в ен н ых куль т ур в с о в ре м ен н ой Рос с и и н е оди н аков а и з ави с ит не т оль к о
от хоз я й с т в ен н о й з н ачи мос ти э т и х куль т ур, н о и о т други х, в т . ч. рын очн ы х и
культ ур ы , и з к от оры х н аи боле е рас п рос т ра н ен а п ш е ни ц а ( ок оло 250 м лн . г а) ,
– эт о уж е к аче с т в е н н ы е и з м ен ен и я с т рук т уры и фун к ц и й его орг а н ов в о в р е-
мен и , п ер еход и з одн ог о э т а п а ж и з н и ( н а п ри м ер, фа з ы в еге т ац и и и ли э т ап а
орг ан оген ез а) в д руг ой . Р о с т и раз в и т и е н е в с егда п роходя т с и н хрон н о ( оз и -
н и х куль т ур) ил и о т п рорас та н и я с е м ен и до о т м и ран и я ра с т е н и я ( у м н ог оле т -
раз в и т и е в он т ог е н ез е отде ль н ых орг ан ов ра с т е н и я н аз ываю т о р г ано г е не з о м ,
п рои с ходя т в и ди м ы е морфолог и чес ки е и з мен е н и я в ра с т е н и и , н аз ы в аю т ф е -
в ы м ёт ы в ан и е – ц в ет е н и е – форм и ров а н и е з е рн а – с оз рев ан и е. Боле е п одроб-
в ес ен н его от ра с т а н и я до н а чала бу т он и з а ц и и и л и колош ен и я . Г е н е р атив ны й
с т в о ра с т ен и й н азываю т агро ц ен оз . Е с т ес т в е н н о е ж е ус т ой чи в ое мн ог ов и до-
с ель с кохо з я й с т в ен н ы х ра с те н и й , н аз ы в а ю т урож аем ( з е рн а, п лодов , с ен а, з е-
п ос лед ов а т ел ь н ос ти , в ус т а н ов лен н ы е с рок и и в с оот в е т с т в и и с аг ро т е хн и ч е-
( в с п ашк а, борон ов ан и е, п ос ев и т . д. ) , к от оры й н а п равлен н а удов ле т в оре н и е
от в еча т ь с ледую щим т р е бов ания м : –бы т ь а д ап ти в ны м и ( с оот в е т с т в ую щ и м и
фе к ти в н ос ть –п р и э н ерго- и р ес урс о с бе реж ен и и , –в ы с окую с т е п е н ь б и олог и -
7) у х од за п осева м и ( прик а тыв ан ие, бороно в ание , за щи т а о т с ор ня к ов , в реди т елей, боле з-
с т ерн и , в н ес ен и е орг ан и чес ки х и ми н ера ль н ых удобр ен и й , з яб лев ая в с п ашк а,
ран н ев ес ен н ее борон ов а н и е п ашн и , оз и м ы х куль т ур и мн ог оле т н и х т р ав , в е -
с ен н я я п одкорм ка оз и м ы х куль т ур и м н ог оле т н и х з лаков ы х т ра в , пре д п ос ев -
н ая куль ти в ац ия и п ре дп ос ев н ое п р и к а т ы в а ни е п очв ы , п одг о т ов к а с емя н к
культ ур ы ( ос н ов на я и п ред п ос ев н ая п одго т ов ка п очв ы , в н ес ен и е удо бре н и й ,
Д руг и е ж е аг роп ри ёмы с в ой с т в ен ны а г ро т ех н и ке о т дел ь н о й груп п ы к уль т ур
Лу щен ие с т ер ни П еремеш ив ан ие ра с т и те льн ы х ос т а т к ов с п оч вой ; раз р у ш е ние к а-
Внес ен ие у добрени й Улу ч ш ени е режима пи т ани я к у ль т у р и в о дно - физ и ч ес к их свойс тв
З яблев ая в с п аш к а З адел к а по жнив ных о с т а тк ов , в несённых у добрений ; у лу ч ш ени е
к оря д н ы й ( 7, 5 - 10 с м ) , пере к рё ст н ый (п ере к рещи в а н и е с п л ошн ог о п ос ев а),
чес т в ен н ы е н ормы в ы с ев а в с хо ж и х с емя н на г ект а р у к уль т ур раз ли ча ю т с я в о
дот в ра ти т ь и х и з ли ш н и й рос т и п олеган и е) п ри м е н я ю т хи м и ч ес к и е с ре дс т в а
т ок а с с и ми ли ров ан н ых и м и в ещес т в в з ап ас а ю щ и е орг ан ы ( в п лоды , з е рн о) ,
п ри м е н я ю т хи м и чес ки е с редс т в а п од н аз в ан и ем се н ик ан ты . Д ля з ав ершен и я
в егет а ц и и п оз дн о с оз рев аю щ и х куль т ур и п одс уш и в а н и я и х р ас т е н и й на к ор-
ли чн ым ос н ов а н и я м. В с в я з и с п ри мен ен и ем с ред с т в меха н и з а ц и и п р и в оз де-
Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В РАСТЕНИЕВОДСТВО
§1. Растениеводство как наука, объект изучения, связь с другими науками
Растениеводство – отрасль сельского хозяйства, занимающаяся возделыванием сельскохозяйственных культур для получения продукции, удовлетворяющей потребности человека в пище, кормах для животных, сырье для перерабатывающей промышленности. Растениеводство включает полеводство, овощеводство, садоводство, виноградарство, производство кормов, лесоводство. Как научная и учебная дисциплина растениеводство изучает только группу культур, входящую в подотрасль полеводство: зерновые семейства Мятликовые, бобовые, клубнеплоды, кормовые корнеплоды, прядильные, масличные, эфирномасличные, многолетние и однолетние травы и некоторые другие культуры, выращиваемые на пашне.
Число возделываемых на Земном шаре видов растений превышает 20 тыс. Наибольшее значение имеют 640 видов, из которых около 90 относится к полевой культуре. Они и входят в сферу изучения растениеводства как науки.
Объектами растениеводства как науки и сельскохозяйственной отрасли являются растения и предъявляемые ими требования к основным факторам среды, а также методы, приемы удовлетворения этих требований для получения высокого урожая хорошего качества. Цель возделывания – получение качественного урожая.
На рост и развитие растений в той или иной степени влияют практически все экологические факторы – физический и химический состав почвы, ее влагообеспеченность и аэрация, скорость ветра, динамика температурного режима и инсоляции, влажность воздуха и др. Поэтому для оптимизации условий выращивания конкретной культуры и сорта в конкретных экологических условиях растениевод должен учитывать состояние всех этих факторов. Влияние факторов внешней среды на уровень и качество урожая проявляется в основном через почву и технологию возделывания.
Для достижения качественного урожая растениеводство интегрирует знания фундаментальных и прикладных наук. Для того чтобы знать биологию растения, необходимо изучить систематику, экологию, физиологию, биохимию и генетику растений, селекцию и семеноводство. Для удовлетворения требований биоэкологии культуры, оптимизации условий ее выращивания необходимо иметь полные сведения о почве, изучить геологию, минералогию, почвоведение, микробиологию, агрохимию, гидрологию, мелиорацию. Кроме того, необходимо владеть знаниями по метеорологии, геодезии, землеустройству, земледелию. Для защиты культурных растений от вредных организмов необходимо знать энтомологию, фитопатологию, химические методы защиты от сорняков, вредителей и болезней. Условия выращивания растений регулируют с помощью технологических приемов. При этом необходимо учитывать экономические стороны производства продукции растениеводства – экономику, организацию, управление. Наконец, урожай должен быть переработан и доведен до потребителя. Все эти науки трудно освоить без знания математики, физики, неорганической, органической, аналитической, физической и коллоидной химии.
Следовательно, чтобы владеть наукой управления ростом и развитием растений, величиной и качеством урожая, необходимо интегрировать знания многих фундаментальных и прикладных наук.
§2. Классификация и происхождение культурных растений
В эволюции растений решающее влияние на формирование генотипа оказывают экологические условия района их происхождения. Все культурные растения по типу фотопериодизма разделяют на две группы: культуры короткодневного фотопериодизма, которые сформировались как виды в тропическом и субтропическом поясе, где летом продолжительность дня близка к продолжительности ночи (короткий день), и культуры длиннодневного фотопериодизма, сформировавшиеся в зоне средних широт (умеренного пояса), зоне длинного летнего дня.
В тропической и субтропической зонах напряженность инсоляции и температурного режима выше, чем в северных широтах, температура здесь никогда не лимитирует рост и развитие растений. При высокой напряженности температуры верхний слой почвы быстро пересыхает, но растения адаптировались к этому: в первый период вегетации они большую часть ассимилянтов направляют в корневую систему, чтобы корни могли достичь влажного слоя почвы. Это имеет важное агротехническое значение. Длиннодневные сорняки, интенсивно растущие с первых фаз развития, заглушают короткодневные культуры, и получить хороший урожай без прополки и гербицидов невозможно.
В северных широтах, где сформировались виды длиннодневного фотопериодизма, напряженность температурного режима ниже, продолжительность вегетации нередко ограничивается продолжительностью безморозного периода. Этот же фактор лимитирует сумму активных температур, и тем больше, чем выше северная параллель. Вегетационный период короткодневных культур здесь также ограничивается последним сроком возврата весенних холодов и сроком наступления осенних заморозков. В северных широтах в связи с меньшей напряженностью температурного режима верхний горизонт почвы медленнее пересыхает, и длиннодневные виды, в том числе и сорняки, с первых фаз развития быстро наращивают надземную вегетативную массу. Длинно-дневные культуры оказываются по отношению к сорнякам более конкурентоспособными, чем короткодневные.
Почвы зоны формирования короткодневных культур, как правило, средние и тяжелые по гранулометрическому составу, имеют нейтральную или щелочную реакцию среды, богаты одновалентными и двухвалентными катионами, поэтому культуры короткого дня требуют нейтральныхили слабокислых почв с высокой емкостью почвенного поглощающего комплекса (ППК). В северных широтах почвы чаще легкого гранулометрического состава, слабокислые и кислые, с низким содержанием основных элементов минерального питания. Поэтому культуры длинного дня лучше выдерживают кислые почвы, небогатые питательными веществами (хотя потенциальную продуктивность они реализуют на слабокислых и нейтральных, богатых элементами питания почвах). Установлено, что с продвижением короткодневных культур на север увеличиваются продолжительность их вегетационного периода и накопление вегетативной массы, а с продвижением на север длиннодневных культур, наоборот, сокращается период вегетации и снижается фитомасса.
Для прохождения каждого межфазного периода онтогенеза растению необходима определенная сумма активных температур. Активной температурой принято считать нижний порог температуры, при которой все физиологические процессы в растении проходят нормально. Условно за такой порог принята температура +10 °С. Для прохождения онтогенеза каждому виду и сорту требуется своя сумма активных температур, обусловленная генотипом. Зная сумму активных температур сорта, можно безошибочно определить ареал устойчивого вызревания его семян, зная сумму температур за каждый межфазный период, можно с большой степенью надежности прогнозировать наступление каждой фазы развития. Например, для сои южных сортов от всходов до бутонизации необходима сумма активных температур 1500 °С. Пока растения не наберут эту сумму температур, они не перейдут в генеративный период, и продукты фотосинтеза будут направляться на рост вегетативной массы. С фазы бутонизации до образования плодов (бобов) необходима сумма активных температур еще 400 °С, а всего для прохождения онтогенеза этим сортам требуется 3500 °С. Там, где сумма активных температур меньше этого значения, соя будет формировать вегетативную массу.
Для длиннодневных культур имеет значение не только сумма активных температур, но и продолжительность светового дня. С увеличением длины дня сокращаются межфазные периоды, следовательно, и время на накопление массы вегетативных органов; сокращается период вегетации, но при этом снижается масса растений.
Таким образом, вид растения, его генотип являются отражением экологических условий зоны его формирования. Чем в более экстремальных условиях сформировался вид, тем меньшие требования он предъявляет к условиям выращивания. Чем дальше возделывают вид от ареала его происхождения, тем большее число основных факторов среды приходится человеку корректировать агротехническими приемами, тем больше затрачивать средств на единицу продукции этого вида. Альтернативой этому положению может быть создание сорта, биология которого изменена по сравнению с исходной формой и соответствует параметрам основных факторов среды зоны, для которой создан сорт.
Следовательно, для того чтобы узнать, какие требования культуры к условиям выращивания, необходимо знать экологические условия зоны формирования вида.
Н.И.Вавилов в 1935 г. определил восемь основных центров происхождения и введения в культуру видов: 1 – Китайский (Восточноазиатский); 2 – Индийский (Юго-Западноазиатский), в том числе Индо-Малайский; 3 – Среднеазиатский; 4 – Переднеазиатский; 5 – Средиземноморский; 6 – Абиссинский (Эфиопский); 7 –Центральноамериканский; 8 – Южноамериканский, включающий Чилианский и Бразильско-Парагвайский. По мере накопления фактического материала о культивируемых растениях и их предках границы центров уточнялись. Н.И.Вавилов счел более правильным называть их очагами происхождения культурных растений, выделяя при этом центры генетического разнообразия и центры формообразования. П.М.Жуковский приводит следующую классификацию центров генетического разнообразия культурных растений:
1. Китайско-Японский (Восточноазиатский, по Н.И.Вавилову), включающий умеренные и субтропические районы Китая, Кореи, Японии, – родина сои, пшеницы мягкой, проса, чумизы, пайзы, гречихи и др.
2. Индонезийско-Южнокитайский (Южноазиатский тропический, по Н.И.Вавилову) – родина овса, овсюга, сахарного тростника и многих тропических плодовых и овощных культур.
3. Австралийский – родина диких видов риса, австралийских видов хлопчатника, клевера подземного, табака, эвкалипта, многих древесных тропических растений.
4. Индостанский (Н.И.Вавилов включил его в Южноазиатский тропический) – родина риса, пшеницы круглозернянки, сахарного тростника, азиатских видов хлопчатника, овощных и плодовых растений.
5. Среднеазиатский (по Н.И.Вавилову, Юго-Западноазиатский), куда входят территории Таджикистана и Узбекистана, а также Западного Тянь-Шаня и Афганистана. Он тесно связан с Переднеазиатским очагом. Здесь возникли культуры гороха, кормовых бобов, чечевицы, нута, маша, конопли, ржи афганской, сафлора, дыни, некоторых видов хлопчатника, других многолетних растений.
6. Переднеазиатский (Горная Туркмения, Иран, Закавказье, Малая Азия и государства Аравийского полуострова) – родина ряда видов пшеницы, ячменя, ржи, овса, гороха, люцерны, стелющегося льна и многих овощных и плодовых культур.
7. Средиземноморский (по Н.И.Вавилову) включает Египет, Сирию, Палестину, Грецию, Италию и другие страны, прилежащие к Средиземноморью – родина овса, некоторых видов пшеницы, ячменя, большинства видов бобовых растений, клевера ползучего, клевера лугового, льна, капусты, свеклы, моркови, брюквы, редьки, лука, чеснока, мака, белой горчицы и др.
8. Африканский (вместе с Абиссинским, по Н.И.Вавилову) – родина сорго, проса африканского, клещевины, африканского риса, ряда видов пшеницы, некоторых видов бобовых, масличной пальмы, кунжута, кофе, ореха кола, некоторых видов хлопчатника и др.
9. Европейско-Сибирский – родина льна-долгунца, клевера гибридного и ползучего, люцерны изменчивой и посевной, хмеля, дикой конопли, кендыря, других плодовых и овощных растений.
10. Среднеамериканский, куда входят Мексика, Гватемала, Гондурас и Пана-
ма, – первичный очаг культуры кукурузы, длинноволокнистого хлопчатника, фасоли, тыквы, кабачков, батата, некоторых видов картофеля, махорки, перца и др.
11. Южноамериканский (по Н.И.Вавилову, Андийский) – родина культурного картофеля, томата, табака, многолетних видов ячменя, лопающейся кукурузы и др.
12. Североамериканский – родина некоторых видов ячменя, люпинов, травянистых многолетних видов подсолнечника, многих овощных и плодовых растений.
В мировом земледелии господствующее положение занимают полевые культуры, в группу которых входит около 90 видов растений. Каждый из видов различается морфологическими, ботаническими, хозяйственными признаками. Для удобства изучения полевые культуры принято делить на группы с учетом наиболее характерных признаков (искусственные системы классификаций): по особенностям возделывания (И.А.Стебут), по использованию (Д.Н.Прянишников), характеру использования главного продукта (В.Н.Степанов, П.П.Вавилов), ботаническим и биологическим особенностям вида (табл. 14).
1) одна из основных отраслей сельского хозяйства, занимающаяся главным образом возделыванием культурных растений для производства растениеводческой продукции. Обеспечивает население продуктами питания, животноводство — кормами, многие отрасли промышленности (пищевую, комбикормовую, текстильную, фармацевтическую, парфюмерную и др.) — сырьём растительного происхождения. Тесно связано с Животноводством. Р. включает: Полеводство, Овощеводство, Плодоводство, Виноградарство, Луговодство, Лесоводство, Цветоводство. О динамике и структуре посевных площадей сельскохозяйственных культур в СССР и за рубежом, валовой продукции Р., производстве зерна см. Земледелие, Зерновое хозяйство.
2) Наука о культурных растениях и методах их выращивания с целью получения высоких урожаев наилучшего качества с наименьшими затратами труда и средств (частное земледелие). Р. как учебную дисциплину отождествляют с полеводством. Р. входит в комплекс агрономических наук. Тесно связано с почвоведением, общим земледелием, селекцией (См. Селекция) растений, с.-х. метеорологией, физиологией, биохимией, генетикой растений, с.-х. микробиологией, агрофизикой, агрохимией.
Основной объект исследования Р. — с.-х. растение (вид, разновидность, сорт, гибрид), его биология, требования к окружающей среде — агроэкологическим условиям. В мире возделывается около 1000 видов растений (без лекарственных и декоративных), в СССР — около 400 видов и около 5000 сортов и гибридов. Из биологических особенностей отдельных культур Р. изучает: продолжительность вегетационного периода с.-х. растений; ритмы роста и развития; последовательные фазы вегетации и морфогенеза; динамику развития корневой системы и ассимиляционной поверхности, накопления сухого вещества, формирования хозяйственно-полезных органов и частей растения; обмен веществ; водный и пищевой режимы; зимостойкость, морозостойкость, засухоустойчивость, солеустойчивость и др. При изучении экологических особенностей с.-х. культур Р. определяет взаимоотношения между с.-х. растениями и условиями внешней среды путём оценки климатических и почвенных факторов с.-х. района. Анализ биологических и экологических особенностей возделываемых культур, почвенно-климатических и производственных условий с.-х. районов необходим для районирования видов, сортов и гибридов с.-х. растений, которое основывается на данных Государственной комиссии по сортоиспытанию с.-х. культур и результатах производственных испытаний, а также для разработки рациональной технологии возделывания растений. Технология возделывания с.-х. культур включает следующие основные приёмы: подбор сорта (гибридов), обладающего в местных почвенно-климатических условиях наиболее ценными биологическими и хозяйственными свойствами; выбор наилучших предшественников в севообороте; системы обработки почвы и применения удобрений; подготовку семян к посеву; посев (сроки, норма высева, глубина заделки семян, способ посева); уход за посевами (обработка почвы, подкормки, уничтожение сорной растительности, защита растений от вредителей и болезней); уборку урожая. Рациональная технология возделывания с.-х. культур должна соответствовать почвенно-климатическим условиям зоны, с.-х. района, хозяйства, севооборотного поля; биологическим особенностям возделываемой культуры, разновидности, сорта; производственным (хозяйственным) ресурсам колхоза или совхоза. В исследованиях по Р. используют полевой, вегетационный и лабораторный методы.
Основные задачи Р.: разработка и совершенствование технологии возделывания сортов интенсивного типа (способных наиболее продуктивно использовать плодородие почвы, отзывчивых на высокие дозы удобрений и орошение, устойчивых к полеганию, вредителям и болезням, приспособленных к механизированному возделыванию, обладающих высоким качеством продукции); работы по исследованию устойчивости растений к засухе, низким и высоким температурам, засолению почвы; разработка и внедрение интегрированных систем защиты растений от болезней и вредителей; создание наиболее эффективных форм удобрений; мелиорация земель; дальнейшее изучение физиолого-биохимических и генетических основ иммунитета; совершенствование методов программирования высоких урожаев; разработка высокомеханизированных способов возделывания с.-х. культур.
Растениеводство в СССР. Быстрая интенсификация сельскохозяйственного производства создала благоприятные условия для развития исследований по Р. и внедрению передовой агротехники (См. Агротехника) с.-х. культур. На основе научных данных и опыта передовых хозяйств разработаны рекомендации по введению и освоению Севооборотов применительно к почвенно-климатическим условиям и возделываемым культурам, установлена степень эффективности удобрений, обоснованы оптимальные дозы, способы и сроки их внесения под разные культуры и сорта в основных почвенно-климатических зонах страны и даны рекомендации по их использованию, внедрены комплексные удобрения с оптимальным сочетанием элементов питания для различных с.-х. культур и сортов. Под руководством учёных-селекционеров П. П. Лукьяненко, В. Н. Ремесло, В. С. Пустовойта, Ф. Г. Кириченко, В. Н. Мамонтовой и др. созданы новые и улучшены многие сорта зерновых культур. Выведены формы пшеницы гибридного происхождения в результате скрещивания пшеницы с пыреем (Н. В. Цицин), и ржи с пшеницей (В. Е. Писарев). Получены высоколизиновые гибриды кукурузы (М. И. Хаджинов, Г. С. Галеев, Б. П. Соколов) и сорта ячменя (П. Ф. Гаркавый), сорта односемянной сахарной свёклы и полигибриды этой культуры, устойчивые к вилту сорта хлопчатника. Учёные-картофелеводы внедряют в производство приёмы агротехники, увеличивающие крахмалистость картофеля. Распространены высокоурожайные сорта картофеля, созданные А. Г. Лорхом, И. А. Веселовским, Н. И. Альсмиком и др. Селекционеры-овощеводы вывели новые межсортовые гибриды огурцов, лука, капусты. Созданы сорта овощных культур для Крайнего Севера, пустынь и полупустынь, для выращивания в парниках и теплицах. Используя мичуринские методы селекции, садоводы вывели много ценных сортов плодовых, ягодных культур и винограда для различных природных зон СССР. Успешно ведутся начатые Н. И. Вавиловым исследования иммунитета растений к заболеваниям и повреждениям насекомыми (М. С. Дунин, П. М. Жуковский и др.). Выведены сорта подсолнечника, устойчивые против моли и заразихи, картофеля — против фитофторы и рака, льна-долгунца — против ржавчины, и т.д. Наряду с созданием сортов с.-х. культур интенсивного типа большое внимание уделяют разработке агротехнических приёмов, способствующих более полной реализации потенциальных возможностей новых сортов и максимальному использованию плодородия почв.
Научные учреждения и печать. Проблемы Р. разрабатывают с.-х. научные учреждения и вузы. Кроме того, вопросы Р. изучают многие институты АН СССР и союзных республик, научно-исследовательские институты министерства пищевой промышленности, Государственного комитета лесного хозяйства, Государственного комитета заготовок, министерства здравоохранения СССР, министерства химической промышленности СССР, министерства мелиорации и водного хозяйства. Оценкой новых сортов с.-х. культур и разработкой отдельных приёмов сортовой агротехники занимаются сортоиспытательные участки. Самое крупное в СССР научно-исследовательское учреждение по Р. — ВИР — Всесоюзный институт растениеводства им. Н. И. Вавилова (см. Растениеводства институт). Общую координацию научно-методической и исследовательской работы в области Р. осуществляет ВАСХНИЛ. Научную работу в области Р. ведут также научные общества (например, ботаническое, почвоведов, энтомологическое, генетиков и селекционеров им. Н. И. Вавилова, охраны природы). В развитии Р. большое значение имеет научно-техническая информация, которую организует Всесоюзный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по сельскому хозяйству.
Лит.: Тимирязев К. А., Земледелие и физиология растений, Избр. соч., т. 1, М., 1957; Прянишников Д. Н., Частное земледелие, 8 изд., М. — Л., 1931; Жуковский П. М., Культурные растения и их сородичи, 3 изд., Л., 1971; Корнилов А. А., Биологические основы высоких урожаев зерновых культур, М., 1968; Растениеводство, 3 изд., М., 1971.
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Читайте также: