Что понимают под оптимальным урожаем
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 19.09.2024
Главное свойство почвы — плодородие, то есть способность обеспечивать рост и развитие растений питательными веществами и влагой. Нужно иметь в виду, во-первых, что почвенное плодородие определяется свойствами всей почвы, всего почвенного профиля в целом, а не свойствами одного какого-то горизонта, даже если это и гумусовый горизонт. А во-вторых, плодородие почвы зависит не только от содержания в ней питательных веществ, но и от многих других причин: механического состава, структуры, водно-воздушного режима и т. д.
Рис. 87. Главное свойство почв — плодородие
Что такое механический состав почв?
Механический состав определяет такие важные свойства почвы, как воздухо- и водопроницаемость, то есть от него напрямую зависят водный и воздушный режимы почвы, которые влияют на развитие растений. Песчаные и супесчаные почвы обладают хорошей водопроницаемостью (легко промываются) и называются легкими, их легко обрабатывать. Глинистые почвы плохо проницаемы как для воздуха, так и для воды, нередко содействуют заболачиванию и тяжело обрабатываются — это тяжелые почвы.
О какой почве говорят, что она структурная?
Очень важно, чтобы почвенные частицы были склеены в устойчивые комочки или агрегаты разной величины и формы. Тогда говорят, что почва обладает структурой.
Как можно поддерживать плодородие почв?
Черноземы Воронежской области за 80 лет земледельческого использования потеряли 25—30% гумуса. За 100 последних лет в Алтайском крае содержание гумуса в каштановых почвах уменьшилось с 4—5% до 1—2%, в черноземах — с 8—9% до 4—6%.
Рис. 88. Пахота
Рис. 89. Боронование почв
Человек издавна научился повышать плодородие почвы также путем ее механической обработки — распашки. Обрабатывая почву, человек приводит пахотный горизонт в комковатое состояние, то есть улучшает структуру и, соответственно, регулирует водный и воздушный режимы почвы.
Оборачивание пахотного слоя проводится отвальными орудиями (плугом). Целью такой обработки почвы является заделка на оптимальную для корней растений глубину удобрений, борьба с сорняками, замена верхнего (распыленного) слоя пашни на нижний (с лучшей структурой).
Главные орудия для рыхления почвы — бороны и культиваторы. Рыхление делает почву более проницаемой для воды и воздуха, усиливает деятельность микроорганизмов, увеличивает накопление питательных элементов за счет более интенсивного разложения органического вещества.
Перемешивание почвы. В этом случае почву либо повторно распахивают, либо повторно боронуют, при этом добиваются более равномерного распределения в пахотном слое питательных веществ. А еще почву уплотняют катками (таким образом добиваются подъема влаги по капиллярам из нижних горизонтов к семенам), проводят выравнивание поверхности поля (что позволяет сократить количество испаряемой из почвы влаги).
ВЫВОДЫ
Для разных почв и в разных климатических условиях при возделывании разных культурных растений приемы и способы обработки должны быть различны. В засушливых районах необходимо бороться за накопление и сохранение в почве влаги; в районах с повышенным увлажнением, наоборот, бороться с ее избытком; на севере — добиваться прогревания почвы, на юге — оберегать почву от перегрева и т. д. Правильная обработка почвы включает в себя разнообразные приемы.
по уходу за ними, то в случае с плодовыми деревьями и кустарниками этого будет недостаточно.
Процесс регулирования урожайности плодовых деревьев образно можно представить в виде дороги с огромным количеством развилок, причем в одних случаях к нужному результату можно прийти несколькими путями, а в других (при неправильном выборе направления) любое движение заведет в тупик.
Объясняется это несколькими причинами. Во-пер- вых, овощи в большинстве своем являются однолетними культурами (или выращиваются как однолетние), а деревья и кустарники — только многолетники. Их жизненные циклы рассчитаны не на один год, и это различие имеет гораздо более существенные последствия, чем может показаться на первый взгляд. Самый простой пример: если в один год яблоня даст большой урожай, то на следующий она или не будет плодоносить вовсе, или образует намного меньшее количество плодов. Почему? Да потому что в год рекордного урожая все ее ресурсы использовались, точнее полностью исчерпались.
С другой стороны, многолетники зимуют в открытом грунте и, в отличие от корневищных травянистых растений, большая их часть остается снаружи, не под землей. Именно от того, удастся ли защитить деревья и кустарники от морозов или выпреваний, вызванных кратковременными потеплениями, в не меньшей мере зависит, каким будет урожай и появится ли он вообще.
Как видим, уход за плодовыми растениями в зимний период (одна из составляющих понятия агротехники) частично выходит за рамки общего термина, требуя творческого подхода и более гибкой реакции на условия каждой конкретной зимы — особо холодной или, наоборот, непривычно теплой, сухой, малоснежной, сырой и т. д.
Большие размеры плодовых деревьев и кустарников и их особое строение тоже играют определенную роль.
Исходя из этого приходится выбирать соответствующее место, поскольку каждому дереву или крупному кусту требуется немалая площадь питания и достаточно хорошее освещение. Кстати, последнее является одним из решающих факторов, определяющих размер, окраску и вкус плода.
Важно и то, что крону дерева или куста приходится тем или иным образом формировать. А если учесть еще и видовые особенности плодовых растений, связанные с плодоношением, точнее с наличием разнокачественных (в первую очередь вегетативных и генеративных) побегов (у одних плодовые почки закладываются на однолетних, у других — на многолетних приростах, что, разумеется, не может не влиять на количество будущих плодов), эта задача становится одной из первоочередных. Кроме того, важен возраст генеративных побегов. Например, отдельные кольчатки могут существовать более 10 лет, однако наиболее качественные плоды и в большем количестве формируются на них только до 6-летнего возраста. Следовательно, качество и количество урожая зависит не столько от их общей численности, сколько от того, как много новых плодовых веточек и кольчаток будет появляться на дереве.
Так, на первый взгляд неопытным садоводам часто кажется, что чем больше будет плодушек, тем больше получится и плодов, но… на самом деле все не столь просто. Если будет мало листьев, дерево не сможет полноценно фотосинтезировать, то есть, по сути, нормально питаться, а в голодном, истощенном состоянии плоды оно сформировать не сможет. Вот и получается: оставишь их слишком много — плодов будет мало, потому что для них у дерева не хватит ресурсов на их создание, оставишь слишком мало — тоже будет мало…
Более того, плоды конкретного года конкурируют за питательные вещества не только с будущим урожаем следующих лет, но и друг с другом. Имеющегося запаса ресурсов (представим его мысленно как некую постоянную для данного года величину, на распределение которой мы способны косвенно повлиять) может хватить на формирование либо большого количества мелких и не слишком вкусных плодов, либо на меньший урожай больших и качественных. Что вы предпочтете? Если все-таки качество, то придется взяться за нормирование завязи. Однако ее не пришлось бы сокращать, если бы вы еще раньше оставили чуть больше вегетативных побегов и чуть меньше — генеративных.
У плодовых деревьев с крупными плодами при нормировании завязи у молодых растений на 4 соседние веточки в среднем надо оставлять по 1 плоду, у взрослых, уже плодоносивших деревьев — по 1 плоду на 3 веточки.
Вот вам и еще один выбор: то ли получать плоды ежегодно, но в меньшем количестве, то ли через год- два — обильный урожай.
Помочь найти правильное соотношение между разными влияющими на урожай обстоятельствами не сможет ни один источник информации. Хотя бы потому, что заочно учесть все обстоятельства и факторы невозможно в принципе, а все они (начиная от размеров данного конкретного дерева, размера листьев и количества ветвей на нем и заканчивая почвами и климатическими особенностями на участке) почти одинаково существенны.
Урожай и площадь листьев
Чем большее количество листьев на плодовом дереве или кусте, тем более высоким в текущем году будет урожай плодов, а кроме того, тем больше плодовых почек заложится для плодоношения в следующем году. Размер плодов зависит в первую очередь от суммарной площади листьев, обусловленной их количеством и размерами (большое количество мелких листьев в сумме вполне может иметь меньшую площадь, чем их меньшее количество, но с крупными листовыми пластинами). От их площади зависит даже вкус плодов — 1м2 листьев в результате фотосинтеза вырабатывает в среднем до 8 г сахара в день. Мало будет листьев — плоды окажутся не только более мелкими, но и более кислыми. Поэтому за соотношением листовой поверхности и массы плодов на плодовом растении надо постоянно следить.
Как именно? Все зависит от года появления побега и длины его прироста. Так, например, на однолетних побегах плодовых семечковых деревьев плодовые почки, как правило, не закладываются, и потому их листья полностью передают все органические продукты фотосинтеза плодам, формирующимся на более старых ветвях. От длины приростов почти всегда зависит размер листьев — чем они длиннее, тем более крупными будут листовые пластины. Например исследования специалистов показывают, что средняя площадь листьев у яблони сорта Антоновка обыкновенная на побегах полуметровой длины составляет около 25 см2, а на десятисантиметровых приростах — всего около 14 см2.
Существует и еще одна зависимость: чем больше вырастает новых побегов на плодовом растении, тем меньше на нем закладывается и формируется плодовых почек. Хорошо это или плохо? Опять возвращаемся к первой зависимости. Получается, что для урожая текущего года это не всегда здорово, зато для получения урожаев в последующие годы их обилию можно только радоваться… если, конечно, они не станут чрезмерно загущать крону, поскольку в тени плоды получаются менее качественными. Итак, все хорошо, что происходит в меру.
Как и вообще возможно ли управлять этими приростами? Возможно. Для этого надо учитывать разные фазы роста дерева или куста в течение данного года. Рост всех побегов вообще у семечковых длится в среднем от 1,5 до 2,5 месяца, наиболее же интенсивный рост, во время которого длина приростов увеличивается от 7 до 17 мм в день, продолжается всего 15— 25 дней. Этот процесс можно сделать более интенсивным, если в мае и первой половине июня чаще поливать деревья и подкармливать их растворами удобрений с достаточно большим содержанием азота, благодаря чему дерево сможет сформировать нужную массу приростов с крупными листьями.
Урожай и свет
Впрочем, как уже упоминалось, влиять на фотосинтез можно не только через освещение. С тем же успехом можно попытаться найти способ увеличить поступление к листьям углекислого газа.
Урожай и углекислый газ
Хотя концентрации углекислого газа в воздухе вполне достаточно, чтобы растения могли жить, на практике содержание углекислого газа в кроне плодового дерева не всегда является оптимальным для выполнения листьями интенсивного фотосинтеза. Если его будет больше, фотосинтезировать листья смогут и активнее, и продуктивнее. Стало быть, задача садовода состоит в том, чтобы повысить его содержание в воздухе не где-нибудь вообще, а поближе к плодовым деревьям и кустарникам.
Впрочем, листья и фотосинтез — это тоже далеко не все.
Зрим в корень!
В обеспечении высокой урожайности плодовых растений немалую роль играет не только их надземная часть, но и корневая система. Поэтому при уходе за плодовыми деревьями и кустарниками необходимо заботиться о создании благоприятных условий сразу для всех частей дерева (причем в разные фазы годичного цикла развития по-разному).
Как известно, корни не только поглощают из почвы воду и минеральные вещества, но и перерабатывают их в различные органические вещества, получая недостающие компоненты от надземной части растения. Последнее обстоятельство очень важно — процесс синтеза в корнях может происходить только при условии бесперебойного и систематического поступления углеводов и прочих продуктов фотосинтеза из листьев. Сама корневая система состоит из разных по строению и предназначению корней. Одни из них располагаются в почве горизонтально, другие — вертикально. Если плодородный слой почвы слишком тонок, а уровень грунтовых вод — чересчур высок,
от длины горизонтальных корней зависит, стоит ли вообще сажать дерево на данном участке. О значении глубины расположения корней здесь стоит упомянуть лишь в связи с тем, что если место было подобрано неправильно, надо радоваться тому, что вы имеете хоть какой-то урожай. Если же ошибка была допущена в оценке не глубины плодородного слоя, а уровня залегания грунтовых вод, существует вероятность, что дерево вообще погибнет.
В большей мере на урожай (при условии нормально выбранного места) влияет количество и активность работы других корней — тонких и коротких, покрытых многочисленными (невидимыми простым глазом) корневыми волосками, которые всасывают из почвы воду и минеральные вещества. Кстати, эти корни обычно так и называют — активными. Как правило, у большинства плодовых растений они белые и прозрачные. Зависимость между ними и урожаем достаточно велика и по своей внутренней природе похожа на зависимость между урожайностью и площадью листьев: чем большей будет суммарная длина этих корешков, тем больше плодов с дерева или куста удастся получить. Маленькие размеры отдельных корешков здесь не принципиальны. В целом их настолько много, что в периоды их усиленного роста (это происходит весной и осенью в период между сбором плодов и наступлением листопада) при нормальной влажности суммарная длина активных корней составляет 70—90% длины всех корней растения вообще (около нескольких километров).
Появляются, растут и отмирают эти корни тоже с определенной последовательностью. Однако если период роста побегов во времени весьма непродолжителен, то прирост и рост корней на юге продолжается в течение всего года (правда, его активность не одинакова в разные сезоны), в областях с умеренным климатом — около 9 месяцев, а в северной зоне — около 4 месяцев. Наиболее активно корни растут весной и осенью, причем, по данным исследований в средней зоне садоводства, в половине случаев активные корни росли лучше осенью, чем весной. Кстати, многое зависит и от возраста дерева — продолжительнее, равномернее и интенсивнее всего корни растут у молодых растений (до вступления деревьев и кустов в плодоношение и в первые годы с начала плодоношения). Едва ли не большую роль, чем сезонность, в развитии и формировании корней играют внешние местные условия, то есть особенности конкретной почвы и наличие или отсутствие достаточного количества влаги. Так, научными экспериментами установлено, что в течение вегетационного периода при орошении прирост активных корней достигает 30—90%, а без орошения — всего 18—70% длины всей корневой системы.
Именно этот фактор и является главным в управлении развитием корневой системы: если усиливать интенсивность поливов в определенные сезоны (ранней весной и в начале осени), разовьется больше активных корней, которые к концу вегетационного сезона станут более толстыми, устойчивыми и богатыми на питательные вещества. Чем больше будет таких активных корней накануне зимы, тем лучше перезимует плодовое растение, поскольку корни лучше обеспечат его на этот период питательными веществами и водой, и тем лучше оно станет развиваться весной. Иными словами, урожай следующего года в значительной мере определяется тем, в каких условиях росли корни осенью до замерзания почвы.
Цветение и опыление
Весной наступает еще один рискованный для урожая период — период цветения, который у очень многих плодовых культур или их отдельных сортов приходится на раннюю весну, что, соответственно, влечет за собой возможные неприятные последствия, связанные с действием заморозков. И снова садоводу приходится ломать голову, как избежать неприятностей: подобрать другой сорт или подвой, устроить в саду задымление, применить задерживающие цветение ретарданты или придумать что-нибудь еще. Однако не только холодная, но и слишком жаркая весна неблагоприятно отражается на цветении, поскольку при высокой температуре понижается восприимчивость рыльца пестика (а стало быть, и вероятность успешного опыления).
При этом у многих культур на урожайность можно повлиять, воздействуя на процесс опыления тем или иным способом. Для начала вспомним, что же это за процесс.
Напомним, что пыльца — это половые клетки семенных растений, из которых развиваются мужские элементы, оплодотворяющие яйцеклетку в зародыш- ном мешке — микроспоре. Опыление же цветка заключается в том, что созревшая пыльца из лопнувших пыльников этого же самого или другого цветка попадает на рыльце пестика, через него проникает в завязь, содержащую неоплодотворенные семяпочки (женские половые клетки), и оплодотворяет их. Только после этого плод может начать расти. Так, например, у яблонь и груш отсутствие оплодотворения или несовместимость сортов служит главной причиной сбрасывания завязей.
При этом подавляющее большинство сортов плодовых деревьев являются самобесплодными, то есть неспособными к самоопылению. Чтобы плод нормально завязался, им требуется пыльца с других цветков или даже (в случае с двудомными видами) — с другого растения. Более того, иногда пыльца, даже принесенная с другого дерева, не способна оплодотворить женский цветок, если оба растения принадлежат к одному сорту. В этом случае завязывания плодов либо не происходит вовсе, либо результат его оказывается ничтожным. У самоопыляющихся сортов, даже если их плоды выйдут нормальными, вполне вероятно, что не будет полноценных семян, — их появление является скорее исключением, чем правилом. Отсутствие же семян ограничивает возможности получить от этого дерева или куста потомство с помощью семян и в то же время отрицательно влияет на сохранность урожая (при неразвитых семенах плоды хуже удерживаются на дереве). В любом случае, даже если плодово-ягодная культура или сорт сами по себе являются самоопыляющимися, только перекрестное опыление, осуществленное при помощи насекомых, может обеспечить появление полноценных плодов и ягод, к тому же высокого качества.
Так что старайтесь выращивать не менее двух разных сортов той или иной плодовой или ягодной культуры. Но это тоже не все.
Произойдет ли оплодотворение, достигнет ли пыльца своей цели, зависит от многих обстоятельств. Так, всем плодово-ягодным культурам в качестве посредников-опылителей требуются насекомые. Именно для их привлечения на деревьях и кустарниках появляются ароматные и медоносные цветы — их запах указывает путь насекомым, а сладкий нектар служит как бы наградой за их усилия. Собирая этот нектар, насекомые вываливаются в пыльце, а перелетая к другому цветку, переносят ее на его пестик. Тело некоторых насекомых — шмелей, пчел, ос — так густо опушено волосками, что на нем некоторое время может удержаться огромное количество пыльцевых зерен (до 60—70 тысяч).
Для насекомых-опылителей, главным образом пчел, особенно привлекательны чабер, котовник, мелисса лимонная, майоран, иссоп, базилик, мята. Даже если эти растения не цветут одновременно с деревьями (что вполне естественно), после их выращивания насеко- мые-опылители запомнят дорогу в ваш сад и будут посещать его чаще.
Вдобавок работе насекомых может помешать как слишком низкая, так и слишком высокая температура (при температуре ниже 12 °С вылет многих насекомых задерживается, а при температуре, превышающей 30 °С, лет пчел полностью прекращается). Еще большим препятствием к опылению являются затяжные дожди. Мокрая пыльца сама по себе плохо оплодотворяет семяпочки, к тому же дождь насекомые предпочитают пережидать в сухом месте. Не любят летать они и во время сильного ветра: с одной стороны, ветер мешает насекомым и сам по себе, а с другой — иссушает имеющийся в цветках нектар, после чего цветки становятся непривлекательными для пчел. Но если относительно холода, жары и дождей садовод ничего не может изменить, то защитить плодовые и ягодные насаждения от ветра с помощью ветрозащитных полос, строений, различных специальных сооружений ему вполне по силам.
А ведь опасности и напасти, грозящие уничтожить урожай, этим тоже не исчерпываются, поскольку его еще надо защитить от болезней и вредителей. Впрочем, вредители и болезни — это тема для отдельного разговора.
Только учет всех этих многочисленных факторов позволяет добиться хорошего роста, длительной продуктивности и высокой урожайности плодовых растений.
Фактическая продуктивность посевов пшеницы варьирует в чрезвычайно широких пределах и даже в лучших случаях еще далека от потенциально возможной продуктивности этой культуры. Главная задача в изучении фотосинтетической деятельности посевов пшеницы как раз и состоит в том, чтобы выявить климатические ресурсы районов возделывания пшеницы (приток ФАР, баланс тепла и влаги), определить на этой основе потенциально возможную продуктивность пшеницы в каждом районе, выяснить причины несоответствия фактических и потенциальных урожаев и наметить пути ликвидации этого несоответствия.
Рассмотрим прежде всего, что понимать под потенциальной продуктивностью культуры и как определить эту величину. Если представить посев, неограниченно обеспеченный влагой и элементами питания, то теоретически верхний предел урожайности будет определяться приходом ФАР за вегетационный период, коэффициентом использования ее посевом в процессе фотосинтеза и характером распределения фотосинтетической продукции в растении.
Современные знания об энергетике световых реакций фотосинтеза, зависимость его к. п. д. от интенсивности освещения и других условий, а также данные о поглощении ФАР посевами разных культур приводят к выводу, что для злаков можно достичь к. п. д. фотосинтеза до 5% от приходящей ФАР. При этом коэффициент поглощения ФАР посевом за сезон может быть принят за 50—55%, а коэффициент усвоения поглощенной радиации — за 10%.
Первая цифра вытекает из расчета, что в момент максимального развития листовой поверхности посев (в том числе и пшеницы) поглощает до 80—85% падающей ФАР, но до этого момента и после — в периоды роста и отмирания листьев — меньше. Поэтому в среднем за сезон получается величина 50—55%.
Названный к. п. д. использования поглощенной радиации (10%) в 2,5 раза ниже теоретически предельного к. п. д. фотосинтеза в идеальных условиях. В отдельные периоды вегетации во время самого интенсивного роста (например, у пшеницы в период выход в трубку — колошение) световая энергия может использоваться .на фотосинтез и с большими к. п. д. — до 15—17%, но в среднем за вегетацию пока нет экспериментальных обоснований, чтобы принять для расчетов величину большую, чем 10% для полевых условий.
Итак, принимая за основу названные величины, нетрудно рассчитать потенциальную общую продукцию фотосинтеза, исходя из притока ФАР в том или ином районе. Возьмем для примера Саратовское Заволжье, где суммарный приход ФАР за период вегетации яровой пшеницы составляет 2,0—2,4 млрд. ккал/га. Из них может быть поглощено посевом 1,0—1,2 млрд. ккал и использовано в фотосинтезе (при к. п. д. 10%) 100—120 млн. ккал. Принимая среднюю теплотворную способность 1 кг растительной массы пшеницы за 4000 ккал, получаем, что общая продуктивность фотосинтеза эквивалентна 250—300 ц сухой массы с 1 га.
Каким же урожаям зерна может соответствовать указанный потенциально возможный уровень фотосинтеза? Реализация фотосинтетической продукции в конечный хозяйственный урожай зерна зависит еще и от характера распределения и использования ее в растении.
Возвращаясь к вопросу потенциальной продуктивности пшеницы, необходимо подчеркнуть, что, разрабатывая теоретические основы получения предельно высоких урожаев, нельзя забывать и о проблемах сегодняшнего дня и, в частности, о том, что на больших площадях пока приходится выращивать пшеницу в условиях, далеких от оптимальных. Поэтому уместно поставить вопрос, какие агротехнические меры и селекционные преобразования пшеницы необходимы в настоящее время, чтобы повысить фотосинтетическую продуктивность и урожайность посевов пшеницы в производственных условиях сегодняшнего дня и ближайшего будущего? Современное состояние теории фотосинтетической продуктивности и физиологии растений в целом позволяет сформулировать ряд общих положений, дающих ответ на поставленный вопрос.
Первое и наиболее очевидное из них состоит в том, что во всех случаях, когда посевы недостаточно обеспечены водой или пищей, основная забота земледелия состоит в восполнении этого недостатка. Удобрения, накопление и сбережение влаги были и остаются главными рычагами подъема урожайности, хотя и сорту (и семенам) в жестких условиях тоже принадлежит важная роль.
Так, в Саратовском Заволжье урожайность яровой пшеницы в передовых хозяйствах при орошении в 3,5—4 раза выше, чем средняя многолетняя урожайность ее на богаре, и в 7—8 раз выше урожайности в острозасушливые годы. Различия же в урожайности сортов редко превышают 20—25%. То же самое можно сказать о Нечерноземной зоне, где на дерново-подзолистых почвах без удобрений урожайность пшеницы не выходит за пределы 5—10 ц/га, а на хорошо окультуренных, систематически удобряемых полях и при известковании почвы поднимается до 35—40 ц/га и более.
С позиции теории фотосинтеза это легко объяснимо. До тех пор, пока растения испытывают недостаток влаги или пищи, главная причина недобора урожаев в неудовлетворительном поглощении ФАР. Хотя сортовые различия в развитии листовой поверхности, например, в засушливых условиях, существуют, но они ни коим образом не могут компенсировать неблагоприятные условия. В природе действует неумолимый закон сохранения вещества и энергии, и каким бы ни был сорт, он не может развить большую массу листьев, если отсутствует влага или азот и другие элементы питания.
Когда же обеспеченность влагой и пищей позволяет сформировать большую листовую поверхность и поглощение ФАР посевом достигает максимума, решающим фактором продуктивности становится эффективность использования поглощенной радиации на формирование урожая. Как мы видели, она связана с пространственной структурой посева, световыми кривыми фотосинтеза, потреблением и распределением ассимилятов и др. Все эти признаки в большой степени зависят уже от свойств самих растений, от сорта. Роль сорта по мере интенсификации земледелия все более возрастает.
Естественно, что требования к сортам различны не только в зависимости от почвенно-климатических условий, но и от уровней обеспеченности посевов водой и элементами питания. Если говорить об особенностях фотосинтетической деятельности и сопряженных с нею физиологических признаках сортов, то они могут быть кратко сформулированы следующим образом.
Можно назвать некоторые общие направления селекционных преобразований, одинаково важные в любых условиях. К ним относятся улучшение структуры биомассы (повышение выходов зерна в урожае) и повышение средней интенсивности и чистой продуктивности фотосинтеза в посевах пшеницы. Первый из этих признаков, по-видимому, будет играть большую роль в повышении урожайности сортов пшеницы на текущем этапе селекции. Значение его определяется не только общим выигрышем в урожайности, но и тем, что он может быть достигнут и при неизменных ресурсах пищи и влаги, повышает окупаемость удобрений, орошения и других затрат при производстве зерна.
О некоторых путях повышения выходов зерна в урожае и связанных с ними направлениях селекционной работы мы уже говорили выше. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что использование короткостебельных форм, сортов с повышенной озерненностью, продолжительным наливом, более полным использованием веществ соломины на налив зерна позволит довести выход зерна до 60—70%.
Рассмотрим второй признак — интенсивность фотосинтеза, или в более широком плане — производительность работы каждой единицы ассимиляционного аппарата. Хотя она важна в любых условиях, однако пути ее повышения существенно различны в зависимости от сочетания условий. При наличии неблагоприятных природных факторов, ограничивающих урожайность, например, в засушливых районах, интенсивность и чистая продуктивность фотосинтеза могут быть повышены в первую очередь путем выведения более устойчивых к данному фактору форм.
Правда, как показали наши исследования, повышение засухостойчивости сортов в процессе селекции яровой пшеницы на юго-востоке европейской части России привело в первую очередь к усилению ростовых процессов и формированию более мощного листового аппарата и лишь в немногих случаях — к повышению чистой продуктивности фотосинтеза. Однако некоторые сорта все же обнаружили достоверное превышение перед старыми сортами по этому показателю, что связано в первую очередь с лучшим развитием и высокой физиологической активностью корневой системы.
Более важную, ведущую роль рассматриваемый признак сыграет в условиях, когда возможности повышения коэффициентов поглощения света посевами пшеницы будут исчерпаны. В этих условиях, наряду с улучшением пространственной структуры посевов, о чем уже говорилось раньше, повышение интенсивности фотосинтеза будет зависеть и от ряда других особенностей фотосинтетического аппарата.
Дело в том, что интенсивность фотосинтеза — признак интегральный, зависящий, в свою очередь, от многих внутренних факторов: анатомической структуры листа, структуры и состояния хлоропластов, активности ферментных систем, осуществляющих световые и темновые реакции фотосинтеза, условий оттока ассимилятов, наконец, исторически сложившейся приспособленности сорта и его ассимиляционного аппарата к наиболее активному фотосинтезу при определенных сочетаниях внешних условий.
В настоящее время изучение этих вопросов находится в стадии интенсивного поиска, и законченные рекомендации селекционерам еще не могут быть даны. Поэтому главная задача, на наш взгляд, пока сводится к прямой оценке возможно большего числа форм пшеницы по интенсивности и чистой продуктивности фотосинтеза, к выявлению ценных по этим признакам форм и вовлечению их в селекцию, как это делается с источниками других ценных качеств.
Наряду с рассмотренными признаками, значение которых универсально, можно назвать и некоторые специфические для отдельных зон требования к фотосинтетическому аппарату, касающиеся главным образом его формирования и общего развития.
Для засушливых зон особое значение имеет устойчивость ростовых процессов к недостатку влаги, способность к интенсивному росту и формированию листового аппарата, обеспечивающему по возможности более полное поглощение световой энергии.
Для Нечерноземной зоны, особенно ее северной части, важна адаптация ассимиляционного аппарата к пониженным температурам в определенные периоды вегетации (это требование распространяется также на пшеницы Сибири, Алтая и Северного Казахстана), а также устойчивость растений в целом к неблагоприятным факторам почвенной среды — кислотности, токсичным ионам, переувлажнению.
Наконец, на фоне высокого плодородия, особенно на юге, где короткий день способствует мощному разрастанию вегетативных органов, необходимы сорта с ограниченным вегетативным ростом, оптимальной пространственной структурой листового аппарата, хорошим развитием проводящих путей стебля и самым крупным колосом, способным интенсивно использовать большой поток ассимилятов.
2. Заполните таблицу.
Экологические сообщества
3. Какие признаки лежат в основе классификации экосистем?
При классификации наземных экосистем обычно используют признаки растительных сообществ (составляющих основу экосистем) и климатические (зональные) признаки. Так, выделяются определенные типы экосистем, например тундра лишайниковая, тундра моховая, лес хвойный (еловый, сосновый), лес лиственный (березняк), лес дождевой (тропический), степь, кустарники (ивняк), болото травянистое, болото сфагновое. Часто в основу классификации природных экосистем кладут характерные экологические признаки местообитаний, выделяя сообщества морских побережий или шельфа, озер или прудов, пойменные или суходольные луга, каменистые или песчаные пустыни, горные леса, эстуарии (устья больших рек) и др.
4. Заполните таблицу.
Сравнительная характеристика естественных и искусственных экосистем
5. Каково значение агробиоценозов в жизни человека?
Агробиоценозы дают человечеству около 90% пищевой энергии .
6. Перечислите основные направления деятельности, предпринимаемые для улучшения состояния экологических систем городов.
Озеленение города: создание парков, скверов, зеленых массивов, цветников, клумб, зеленых массивов вокруг промышленных предприятий. Соблюдение принципов равномерности и непрерывности в размещении зеленых насаждений.
7. Что понимают под структурой сообщества?
Это соотношение различных групп организмов, различающихся по систематическому положению, по роли, которую они играют в процессах переноса энергии и вещества, по месту, занимаемому в пространстве, в пищевой, или трофической сети, либо по иному признаку, существенному для понимания закономерностей функционирования естественных экосистем.
8. Заполните таблицу.
Структура сообществ
Пищевые связи, круговорот веществ и превращение энергии в экосистемах
1. Дайте определение понятий.
Пищевая цепь – ряды видов растений, животных, грибов и микроорганизмов, которые связаны друг с другом отношениями: пища — потребитель (последовательность организмов, в которой происходит поэтапный перенос вещества и энергии от источника к потребителю).
Пищевая сеть – схема всех пищевых (трофических) связей между видами сообщества.
Трофический уровень – это совокупность организмов, которые, в зависимости от способа их питания и вида корма, составляют определенное звено пищевой цепи.
2. Чем пастбищные цепи отличаются от детритных?
В пастбищной цепи поток энергии идет от растений через травоядных животных к хищным животным. Поток энергии, идущий от мертвого органического вещества и проходящий через систему разлагателей, называется детритной цепью.
3. Заполните таблицу.
Трофические уровни экосистемы
4. В чем заключается сущность круговорота веществ в экосистеме?
Энергия не может передаваться по замкнутому кругу, она расходуется, превращаясь в энергию химических связей и тепло. Вещество же может передаваться по замкнутым циклам, многократно циркулирую между живыми организмами и окружающей средой.
5. Выполните практическую работу.
1.Составление схем передачи веществ и энергии (цепочка питания)
Назовите организмы, которые должны быть на пропущенных местах в следующих пищевых цепях.
2.Из предложенного списка организмов составьте детритную и пастбищную трофические сети: трава, ягодный кустарник, муха, синица, уж, заяц, волк, бактерии гниения, комар, кузнечик.
6. Что ограничивает длину каждой пищевой цепи в экосистеме?
Живые организмы, поедая представителей предыдущего уровня, получают запасенную в его клетках и тканях энергию. Значительную часть этой энергии (до 90 %) он расходует на движение, дыхание, нагревание тела и т.д. и только 10 % накапливает в своем теле виде белков (мышцы), жиров (жировая ткань). Таким образом, на следующий уровень передается только 10% энергии, накопленной предыдущим уровнем. Именно поэтому пищевые цепи не могут быть очень длинными.
7. Что понимают под экологическими пирамидами? Какие виды их различают?
Это способ графического отображения соотношения различных трофических уровней в экосистеме. Может быть трех типов:
1) пирамида численности - отражает численность организмов на каждом трофическом уровне;
2) пирамида биомассы - отражает биомассу каждого трофического уровня;
3) пирамида энергии — показывает количество энергии, прошедшее через каждый трофический уровень в течение определенного промежутка времени.
8. Может ли экологическая пирамида быть перевернутой основанием вверх? Ответ подкрепите конкретным примером.
Если скорость воспроизводства популяции жертвы высока, то даже при низкой биомассе такая популяция может быть достаточным источником пищи для хищников, имеющих более высокую биомассу, но низкую скорость воспроизводства. По этой причине пирамиды численности или биомассы могут быть перевернутыми, т. е. низкие трофические уровни могут иметь меньше плотность и биомассу, чем более высокие.
Например:
1) На одном дереве могут жить и кормиться множество насекомых.
2) Перевернутая пирамида биомассы свойственна морским экосистемам, где первичные продуценты (фитопланктонные водоросли) очень быстро делятся, а их потребители (зоопланктонные ракообразные) гораздо крупнее, но размножаются значительно медленнее. Морские позвоночные имеют еще большую массу и длительный цикл воспроизводства.
9. Решите экологические задачи.
Задача 1. Рассчитайте количество планктона (в кг), необходимое для того, чтобы в море вырос дельфин массой 350 кг.
Решение. Дельфин, питаясь хищными рыбами, накопил в своем теле только 10% от общей массы пищи, зная, что он весит 350 кг, составим пропорцию.
350кг – 10%,
Х – 100%.
Найдем чему равен Х. Х=3500 кг. (хищные рыбы). Этот вес составляет только 10% от массы нехищных рыб, которой они питались. Снова составим пропорцию.
3500кг – 10%
Х – 100%
Х=35 000 кг (масса нехищных рыб)
Сколько же им пришлось съесть планктона, для того чтобы иметь такой вес? Составим пропорцию.
35 000 кг.- 10%
Х =100%
Х = 350 000 кг
Ответ: Для того что бы вырос дельфин массой 350 кг, необходимо 350 000 кг планктона.
Задача 2. В результате проведенного исследования выяснилось, что после истребления хищных птиц численность пернатой дичи, уничтожаемой ими ранее, сначала быстро растет, но затем стремительно падает. Чем можно объяснить эту закономерность?
Задача 3. В сосуд с планктонными водорослями посадили питающихся ими дафний. После этого численность водорослей снизилась, но продукция биомассы водорослей (измеренная по скорости деления клеток) возросла. Каковы возможные объяснения данного явления?
Ответ: Дафнии в результате метаболизма выделяют вещества, которые ускоряют рост водорослей (их кормовую базу), тем самым достигается эко-баланс.
Причины устойчивости и смены экосистем
1. Дайте определение понятий.
Сукцессия – закономерный и последовательный процесс смены сообществ на определенном участке, вызванный взаимодействием живых организмов между собой и окружающей их абиотической средой
Общее дыхание сообщества – в экологии суммарные энергозатраты, т. е. суммарная продукция автотрофов в энергетическом выражении точно соответствует энергозатратам, идущим на обеспечение жизнедеятельности составляющих его организмов.
3. Заполните таблицу.
Виды сукцессий
4. От чего зависит продолжительность сукцессии?
Продолжительность сукцессии во многом определяется структурой сообщества.
Вторичные сукцессии протекают значительно быстрее. Это объясняется тем, что первичное сообщество оставляет после себя достаточное количество питательных веществ, развитую почву, что создает условия для ускоренного роста и развития новых поселенцев.
5. Каковы преимущества зрелого сообщества перед молодым сообществом?
Зрелое сообщество с его большим разнообразием и обилием организмов, развитой трофической структурой и с уравновешенными потоками энергии способно противостоять изменениям физических факторов (например, температуры, влажности) и даже некоторым видам химических загрязнений в гораздо большей степени, чем молодое сообщество.
6. Какое значение имеет возможность управления процессами, происходящими в сообществе?
Человек может собирать богатый урожай в виде чистой продукции, искусственно поддерживая на ранних стадиях сукцессии сообщество. С другой стороны, устойчивость зрелого сообщества, его способность противостоять воздействию физических факторов (и даже управлять ими) является очень важным и весьма желательным свойством. При этом различные нарушения экосистем зрелого типа могут привести к различным экологическим нарушениям. Превращение биосферы в один обширный ковер пахотных земель таит в себе большую опасность. Поэтому необходимо научиться правильно управлять процессами в сообществе ,чтобы не допустить экологическую катастрофу.
Читайте также: