Состав почвы и её роль в жизни растений

Почва представляет собой гомогенную систему, состоящую из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной.

Твердая фаза состоит из минеральной и органической части и представляет скелет почвы. Она включает твердые частицы, между которыми находятся свободные пустоты — поры, заполненные водой или воздухом.

Соотношение твердой, жидкой и газообразной фаз определяет режим обеспеченности растений земными факторами жизни. Для разных типов почв оно различно, а его изменение позволяет регулировать условия жизни растений. Оптимальным принято считать соотношение 2:1:1, то есть твердой фазы — 50%, жидкой и газообразной — по 25%.

Создание и поддержание оптимального соотношения объемов фаз почвы достигается рядом приемов обработки почвы, мелиорацией, внесением удобрений, благодаря чему улучшается водный, тепловой, воздушный, питательный режимы, создавая тем самым благоприятные условия роста и развития растений.

Требования растений к свету

Световая энергия используется растениями для фотосинтеза, её количество лимитирует скорость процесса. Интенсивность и спектральный состав света влияют на рост и развитие растений. Недостаток света замедляет фотосинтетические процессы, что приводит к голоданию, задержке в росте и гибели растений; избыток световой энергии — к угнетению и ожогам.

Световую энергию растения получают от Солнца, в некоторых случаях применяют искусственное освещение, например при досвечивании рассады, в теплицах.

Солнечный свет включает ультрафиолетовый спектр, который оказывает бактерицидное действие на микроорганизмы.

Требования растений к теплу

Как отмечал К.А. Тимирязев в жизни растений ведущую роль занимает температурный фактор. Сельскохозяйственная наука к настоящему моменту накопила достаточно сведений о потребности культур в тепле.

Условной единицей измерения количества тепла является сумма активных температур, то есть более 10 °С, за период вегетации. Потребность растений в тепле колеблется в зависимости от вида и сорта, а также периода вегетации.

Определение требований к теплу дает возможность оценить условия возделывания культур в конкретной зоне. Теплообеспеченность имеет особое значение в период прорастания семян. Поэтому знание этих факторов позволяет определить точные сроки посева, выстроить систему обработки почвы и истребительные мероприятия по борьбе с сорной растительность.

Требования к теплу определяют устойчивость растений к заморозкам, условиям зимовки и жароустойчивости.

Требования растений к влаге

Вода — ключевой фактор жизни растений. Без неё не начинаются ростовые процессы в семенах, она участвует в синтезе органических веществ, является средой для превращения питательных веществ и биохимических реакций.

Оптимальная влажность почвы в корнеобитаемом слое, при которой обеспечиваются наилучшие условия роста, находится в пределах 65-90% наименьшей влагоемкости.

Транспирационный коэффициент — количество воды, расходуемое растением на создание единицы сухого вещества. Является одним из показателей влагопотребления.

Потребность во влаге может колебаться в зависимости от фаз развития растения. Критическая фаза роста — фаза развития, при которой влагопотребление максимально.

Суммарное водопотребление — количество воды, расходуемое растениями на 1 гектаре, выраженное в м³ или мм.

Коэффициент водопотребления — расход воды растениями на создание 1 т урожая. Имеет важное значение при расчете возможной урожайности.

Требования растений к элементам питания

Растения для своего роста, развития и формирования урожая используют органические и минеральные вещества, в процессы фотосинтеза которые трансформируются в сложные органические соединения.

В составе растения содержат углерод, кислород, водород, азот и многие другие элементы. На долю углерода, кислорода и водорода суммарно приходится 94% сухого вещества, по элементно: на долю углерод — 45%, кислорода — 42%, водорода — 7%. Остальные 6% сухой массы состоят из азота и минеральных элементов.

Основным питательным веществом является углекислый газ CO₂. Ежегодно растения поглощают из атмосферного воздуха около 20 млрд т углерода.

На сегодняшний день накоплены большие знания о питании растений. Практически все химические элементы были найдены в различных растительных частях, доказано участие 27 элементов в биохимических процессах, 15 из них являются необходимыми для роста и развития.

Человек, в результате применения удобрений, агротехнологий, мелиорации, различных видов и сортов, оказывает значительное воздействие на состав и почвенные процессы.

В экстенсивном земледелии единственным источником минеральных веществ для растений был естественный их запас в почве. При истощении естественного плодородия люди исключали эти земли из обработки и осваивали новые. Оставленные участки восстанавливали плодородие за счет природных процессов длительное время. Наиболее яркими примерами такого подхода являются переложная и залежная системы земледелия.

Трансформационная способность почвы, то есть способность снабжать растения элементами питания и водой, внесенных извне, в интенсивных системах земледелия играет важную роль. Однако и этой способности бывает недостаточно, в условиях современного интенсивного земледелия. Кроме того, к почве предъявляются повышенные требования к фитосанитарному состоянию и агротехнологические свойства. Вследствие чего, требуется улучшение всего комплекса свойств почвы, за счет использования новейших технологий для расширенного воспроизводства плодородия. Возможность решения этой задачи заложена природой самой почвы, как возобновляемого ресурса. Но неправильное применение почвы способно приводит к потере плодородия.

Регулирование факторов жизни растений

Благодаря накопленному опыту возделывания культурных растений, человек научился посредством агротехнических приемов регулировать поступление факторов жизни. Растения также обладают способностью влиять на условия произрастания, как за счет физиологических процессов, так и воздействия на внешнюю среду. Например, отмершие части растений накапливают в почве органическое вещество, что изменяет водный, питательный и другие почвенные режимы.

Основной задачей земледелия является создание оптимальных условий жизнедеятельности растений за счет регулирования количества поступающего тепла, света, питательных веществ и воды. Для решения этих задач разработаны или разрабатываются агротехнические приемы, а также ведутся исследования по изучению потребностей растений, которые во многом зависит от множества различных условий.

Создание оптимальных условий для роста и развития растений связано:

• с изменением физических, химических и биологических свойств почвы;
• наличием в ней достаточного количества питательных веществ в доступной для растений форме;
• интенсивностью процессов трансформации элементов питания из труднодоступных в легкодоступные для растений формы, то есть процессов мобилизации и иммобилизации.

Регулирование космических факторов жизни растений в земледелии затруднительно, однако, не является непреодолимой задачей. Земные факторы, напротив, удается регулировать, создавая оптимальные условия для развития растений.

Космические факторы, как более глобальные, определяются поступлением световой энергии Солнца, частично трансформирующейся в тепловую. Именно она, в решающей степени определяет климатические и зональные особенности местности, что обусловливает возможности произрастания тех или иных видов растений. Кроме того, климат является одним из факторов почвообразования, то есть косвенно воздействующий на произрастание растений. Почвенно-климатические условия определяют специализацию земледелия, местный характер производства, то есть состав сельскохозяйственных культур, биологические свойства которых наиболее полно отвечают условиям и обеспечивают получение высоких стабильных урожаев требуемого качества.