UniversityAgro.ru » Земледелие » Световой режим

Световой режим

Световой режим — совокупность процессов поглощения и превращения растениями световой энергии.

Относится к космическим факторам жизни растений.

Роль света в жизни растений

Зеленые растения — единственные живые организмы на Земле, способные превращать световую энергию солнечного света в химическую энергию органических соединений. Этот процесс происходит благодаря хлорофиллу, содержащемуся в листьях (и других зеленых частях) растений и называется фотосинтезом. 

К.А. Тимирязев установил: фотосинтез — это преимущественно процесс связывания и сохранения солнечной энергии. Согласно расчетным данным, в 1 кг сухого органического вещества должно аккумулироваться 16752 кДж энергии. Учитывая объем земной биомассы растений, количество связанной и запасенной энергии в виде органического вещества огромно.

Процесс фотосинтеза представляет из себя взаимодействие углекислого газа и воды под действием молекулы хлорофилла и квантов света с образованием молекул глюкозы и кислорода. Химическое уравнение реакции можно представить следующим образом:

6CO2 + 6H2O + 2822 кДж —свет, хлорофилл→ C6H12O6 + 6O2

Участвуя в других биохимических реакциях, глюкоза трансформируется в более сложные сахара (крахмал, целлюлозу, лигнин и др.) и органические соединения. Скорость процесса равна образованию 1 грамма органического вещества на суммарной поверхности листьев 1 м2 за 1 ч. При этом количество воздуха, содержащего углекислый газ и пропущенного через устьица листьев, должно составить 2 м2. Для оценки: на 1 м2 посевов озимой пшеницы площадь листовой поверхности составляет 17-20 м2, кукурузы, свеклы, картофеля — 3-8; клевера и люцерны — 24-37 м2.

Свет оказывает значительное влияние на качество продукции. В сене и зерне при недостатке света уменьшается количество белка, у сахарной свеклы снижается сахаристость, у картофеля — крахмалистость, у подсолнечника — содержание масла.

Недостаток света приводит к появлению бледной окраски листьев и их слабому развитию, утоньшению и вытягиванию стеблей, цветение и плодоношение задерживаются или не происходят. У зерновых культур уменьшается кустистость, листья становятся узкими, узел кущения закладывается возле самой поверхности, вытягиваются стебли, ослабевают междоузлия, зерно не вызревает или получается низкого качества, возможно полегание растений.

Фотопериодизм — свойство растений реагировать на продолжительность освещения в течение дня. Фотопериодические реакция определяют наступление фаз роста и развития. В зависимости от продолжительности освещения растения подразделяются на длинного дня с периодом освещения не менее 12ч, короткого — менее 12 ч, и нейтрального дня.

К растениям короткого дня относятся растения, происходящие из субтропиков и тропиков: кукуруза, рис, просо, соя, фасоль, хлопчатник и др. При удлинении светового дня происходит удлинение вегетационного периода.

К растениям длинного дня относятся преимущественно растения, происходящие из умеренных широт: пшеница, рожь, овес, ячмень, лен-долгунец, горох, вика, горчица. Для нормальной вегетации им необходим 16-18-часовой световой день.

Солнечная энергия оказывает влияние на плодородие почвы. Экспериментально установлено: на облучаемой солнечным светом почве урожайность ячменя выше, чем находившейся в темноте, что связано с большим количеством элементов питания в верхних слоях. 

Под действием солнечного света изменяется активность микробиологических, биологических, ферментных, нитрифицирующих процессов, усиливается окисление гумуса. Солнечный свет является факторов плодородия почвы, однако научных данных в этом направлении недостаточно.

Закономерности светового режима

К.А. Тимирязев говорил, что луч света, упавший не на растение, навсегда потерян для человечества.

Коэффициент использования физиологически активной радиации (ФАР) — отношение световой энергии, превращенной растением в процессе фотосинтеза в химическую энергию, к светой энергии, поступившей на листовую поверхность.

Например, зерновых культур ФАР равен 2,6%, льна — 3,6, картофеля — 2,4, корнеплодов — 1,9, люпина — 4,8%. В среднем доля аккумулирующейся световой энергии для культурных растений составляет 1,5-2,5% (0,5-3%).

Количество солнечной энергии, получаемой растениями, зависит от продолжительности светового дня, от широты местности, экспозиции склонов, погодных условий и запыленности атмосферы.

Суточный цикл фотосинтетической активности напрямую связан с интенсивностью поступления солнечного света: начинается в утренние часы, нарастает к 12-14 часам дня и, затем, ослабевает. В темное время суток фотосинтез не происходит.

Эффективность фотосинтеза зависит от спектрального состава, размеров и формы листовой поверхности.

Регулирование светового режима

Как правило, регулирование светового режима тесно связано с регулирование теплового режима почвы и может быть направлено на увеличение, например в северных районах страны, или на уменьшение в южных.

Регулирование светового режима сельскохозяйственных растений осуществляют за счет агротехнических приемов:

  1. Норма высева — влияет на густоту стеблестоя, и следовательно, доступность световой энергии растениям.
  2. Направление посева в зависимости от сторон света. Зерновые культуры, высаженные с севера на юг, показали урожайность на 0,2-0,3 т/га выше, чем, высаженные с востока на запад, благодаря лучшего освещения в утренние и вечерние часы и взаимного затенения друг другом в полуденные.
  3. Способ посева. Более равномерное распределение растений по площади позволяет оптимальным образом обеспечить растения светом.
  4. Место посева — размещение светолюбивых растений на южных склонах.
  5. Сроки посева — ранний срок посева, как правило, позволяет усилить фотосинтетическую деятельность и повысить урожай. Запаздывание с посевом приводит к уменьшению накопления органического вещества и снижению урожайности.
  6. Борьба с сорной растительность.
  7. Смешанные посевы теневыносливых и светолюбивых растений. Позволяет обеспечить более эффективное использование солнечной энергии в расчете на единицу площади почвы.

Использование агротехнических приемов позволяет добиться увеличение использования физиологически активной радиации в 2 раза.

Использование промежуточных посевов озимых, поукосных, пожнивных и подсевных после уборки основной культуры позволяет получать дополнительные урожаи зерна или зеленой массы с той же площади, что помимо прочих выгод, позволяет дополнительно использовать световую энергию.

Перспективным направлением сельскохозяйственной наукой является выведение сортов с более высоким коэффициентом использования солнечной энергии.

[INSERT_ELEMENTOR id="2859"]

Литература

Основы технологии сельскохозяйственного производства. Земледелие и растениеводство. Под ред. В.С. Никляева. — М.: «Былина», 2000. — 555 с.

Земледелие. Учебник для вузов/Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др. — М.: Издательство «Колос», 2000. — 551 с.