Влияние условий внешней среды на питание растений
Добавил пользователь Владимир З. Обновлено: 19.09.2024
Внешние факторы могут вызывать прямые и индуктивные эффекты.
При прямых эффектах действие внешнего фактора связано с притоком энергии (свет, температура). Эффект длится до тех пор, пока действует фактор.
При индуктивном эффекте внешний фактор поставляет лишь такое количество энергии, которого достаточно для приведения в действие пускового механизма, т.е. индуцировать процесс, который происходит за счет внутренних источников.
1. Свет. Рост растений может происходить как на свету, так и в темноте. Зеленые части растений, выросшие в темноте, приобретают ряд морфологических особенностей, отличающих их от растений, выросших на свету. Такие растения называются этиолированными. У них, как правило, длинные стебли, листовые пластинки недоразвиты, недоразвиты устьица, механические ткани. Растения лишены хлорофилла и имеют бледно-желтый цвет из-за присутствия каротина.
Для устранения этиоляции достаточно кратковременно (5-10 мин) освещения растений 1 раз в сутки.
Этиоляция – важная приспособительная реакция проростков растений, находящихся в почве, за счет быстрого вытягивания гипокотиля побег выносится на поверхность, на свет. Сразу же происходит торможение роста растяжением. Растение переходит к фототрофному типу питания.
На рост растения влияет не только интенсивность света, но и его спектральный состав.
Выявлено, что коротковолновая часть спектра стимулирует процессы клеточного деления, но задерживает вторую фазу роста – растяжение.
Красный свет, наоборот, несколько подавляет клеточное деление и стимулирует линейный рост органа.
Вследствие этого многим растениям горного пояса свойственно явление нанизма, т.е. низкорослости.
2. Температура. В пределах от 0 до 35 о С влияние температуры подчиняется правилу Вант-Гоффа, т.е. чем выше температура, тем выше скорость роста, но выше 35 – 40 о С скорость роста снижается. В зависимости от приспособленности растений к воздействию температур различают растения теплолюбивые, для которых температурный минимум выше 10 о С, оптимум 30 - 40 о С, холодостойкие - минимум 0 - 5 о С, оптимум 25 - 30 о С. Установлено, что растения интенсивнее растут в ночное время суток, оказывается, что смена температур повышенной дневной на пониженную ночную является благоприятной для роста растений. Это явление называется термопериодизм. Объяснение этому явлению заключается в том, что при понижении температуры активно работают ферменты, катализирующие распад крахмала до сахаров (доказательство – сладкий картофель подмороженный), которые передвигаются к точкам роста, благодаря чему скорость роста увеличивается.
3. Содержание воды. В процессе роста растения особенно чувствительны к недостатку воды. Снижается скорость деления клеток, т.е. скорость эмбриональной фазы, а особенно скорость фазы растяжения, т.к. она основана именно на поступлении воды. Насыщенность клеток водой называют гидратурой. За 100% гидратуру принимается такая насыщенность, при которой данное тело находится в равновесии с атмосферой, имеющей 100% относительную влажность. Рост клеток идет лишь в том случае, если гидратура не падает ниже 95%. Поэтому наземные органы растений имеют защитный слой в виде кутикулы. Точки роста корня не имеют такой защиты, и поэтому корень может расти только во влажной почве.
4. Газовый состав атмосферы и почвы. Для роста растений необходимо присутствие кислорода, но рост растений мало страдает при понижении концентрации кислорода, т.к. включаются адаптационные механизмы, благодаря которым используется кислород нитратов, сульфатов (нитратное, сульфатное дыхание).
6. Минеральное питание. Необходимо достаточное снабжение всеми компонентами минерального питания, но особая роль принадлежит азоту, в связи с тем, что образование двух основных гормонов (ауксина и цитокинина), регулирующих процессы роста, зависит от содержания азота. Но высокие концентрации азота задерживают процессы дифференцировки, в частности закладку цветов. Т.е. в зависимости от того, для каких целей выращивается культура, необходимы те или иные нормы удобрений, их соотношение. Внесение азотных удобрений для озимых культур и многолетних растений не рекомендуется в осенний период, т.к. они активируют ростовые процессы, снижая устойчивость. В осенний период незадолго до уборки должно быть усиленно фосфорное питание для корнеплодов, которое усиливает отток ассимилятов к корнеплодам, повышается их сахаристость.
Корни растения могут использовать элементы питания из сильно разбавленных растворов, однако при очень низких концентрациях растения могут страдать от недостатка питательных веществ.
Оптимальная концентрация почвенного раствора при которой наиболее активно поглощаются питательные вещества изменяется в зависимости от вида растения и возраста.
б) Соотношение макро и микроэлементов.
Раствор в котором необходимые растению элементы питания находятся в оптимальной для данной фазы развития концентрации и соотношении называется физиологически уравновешенным.
в) Влажность почвы
Элементы питания наиболее интенсивно поступают в растение при оптимальной влажности около 60% полной влагоемкости и обеспечивающий стабильное физиологическое состояние, хорошее развитие корней и быстрый транспорт ионов к поверхности корней. Угнетение растений при недостатке влажности затрудняет усвоение элементов питания. Высокая влажность ухудшает воздушный режим.
г) Аэрация почвы
Кислород воздуха необходим для дыхания корней в процессе которого освобождается энергия используемая растениями для активизации транспорта питательных веществ. Поэтому потребление элементов питания нарушается при ухудшении аэрации в увлажненных и уплотненных, бесструктурных почвах.
Особенности питания сельскохозяйственных культур в различные периоды. Критический период. Период максимального потребления питательных веществ. Питание и качество урожая
Каждая культура в процессе своего развития проходит конкретный для нее цикл потребления питательных элементов. С помощью удобрений можно регулировать этот процесс на разных этапах роста и развития растений.
1-й этап – прорастание семян и всходы.
В этот период для всех культур характерно относительно небольшая (слабая) потребность в элементах питания. Но именно в этот период культуры наиболее чувствительны к недостатку или избытку солей почвенного раствора. Это обусловлено слабо развитой корневой системой и повышенной чувствительностью к солям почвенного раствора. В этот период растения нуждаются в легкоусвояемых и водорастворимых формах питательных веществ. В большинстве случаев растения ощущают недостаток фосфора (критический период)
2-й этап – период интенсивного роста и развития вегетативной массы
Для большинства культур данный период характерен интенсивным поглощением элементов питания, прежде всего азота (критический период), а потом фосфора и калия. Для калийлюбивых растений К занимает 2-е место по интенсивности поглащения. В этот период удобрения должны быть в виде солей, растворяемых в слабых растворах кислот, и должны располагаться в зоне активной работы корневой системы.
3-й период – период образования репродуктивных органов и плодоношения
Это период интенсивного потребления питательных элементов со сменой минимума. Возрастает потребность в Р и К. Для калийлюбивых на первом месте калий (критический период).
В этот период удобрения вносят в виде подкормок.
5. Известкование кислых почв - главное условие повышения эффективности органических и минеральных удобрений. Определение доз и места внесения известковых удобрений. Основные технологические схемы известкования.
Повышенная кислотность — одна из важнейших причин низкого плодородия почв и недостаточной эффективности удобрений. При кислой реакции среды в почве подавляется деятельность полезных микроорганизмов, ухудшаются условия питания и обмена веществ в растениях. При рН ниже 4,5 увеличивается подвижность алюминия и марганца, оказывающих токсическое действие на растения. Легкорастворимые формы фосфора переходят в малоподвижное состояние. Резко снижается эффективность удобрений, особенно азотных. Эффективность применения удобрений на кислых почвах на 30—40% ниже, чем на таких же почвах, но произвесткованных.
Известкование – это внесение в почву известковых удобрений содержащих Са и Mg в виде карбонатов, гидроксидов, силикатов для нейтрализации кислотности.
Питанием растений называется поглощение минеральных веществ, содержащихся в почве, корневой системой и дальнейшее усвоение их самим растением. Для нормального прохождения процессов поглощения минеральных элементов растению необходимы дыхание корневой системы, подходящие температура окружающей среды, кислотность почвы, концентрация и состав питательных растворов. Важнейшими элементами для питания растений являются: фосфор, калий, азот, железо, кальций, магний, и бор. Все элементы, входящие в состав растений, выполняют определенные функции. Роль минеральных веществ в процессе роста растений очень разнообразна. Кроме кислорода, углерода и водорода (органогенов) всем растениям требуется фосфор, сера, азот, магний, кальций и железо. В результате различных исследований было открыто, что для оптимального роста и развития растений обязателен целый набор веществ, находящихся в почве в микроскопических количествах. Помимо железа, усваиваемого растением, ему необходимы также медь, цинк, бор, кобальт, марганец и молибден.
Все вышеназванные элементы, используемые в питательных растворах, по характеру потребления разделены на три группы:
1) ультрамикроэлементы - серебро, радий, ртуть, кадмий и т. д. (миллионные доли процента);
2) микроэлементы - медь, бор, цинк, марганец, кобальт, молибден, и другие, потребляемые в малых количествах (от стотысячных до тысячных долей процента);
3) макроэлементы - фосфор, азот, кальций, калий, сера, железо, магний, потребляемые в относительно больших количествах (от сотых долей процента до нескольких процентов).
Растение для своего нормального развития должно получать все необходимые ему минеральные вещества в нужных концентрациях в растворенном виде. Если растение не получает нужного количества какого-то элемента, то проявляются признаки голодания. При добавлении этого элемента эти признаки устраняются. Если же растение получает какой-либо микроэлемент в избытке, то получается отравление растения. Бор и медь, например, при концентрациях свыше 1 мг на 1 килограмм почвы затормаживают рост у многих растений. Если концентрация становится ниже 0,5 мг на 1 килограмм, то начинается голодание. Это можно объяснить тем, что эти минеральные элементы участвуют в процессе построения клеточных органоидов и протоплазмы. Кроме того, они обеспечивают определенную структуру биоколлоидов живого вещества, без которых жизненные процессы не могут протекать.
Фосфор содержится в почве в органической и в минеральной форме. Минеральные формы фосфора преобладают в подзолистых и кислых почвах. Поэтому известкование таких почв повышает для растений доступность фосфоросодержащих веществ. Если наступает фосфорное голодание, листья растений становятся зелено-желтыми, задерживается процесс закладки цветочных почек и начало цветения растений, ухудшается и качество цветов.
Азот необходим для нормального развития растений. При недостатке этого элемента листья растения становятся бледными желто-зелеными с красноватыми пятнышками. В случае азотного голодания листья становятся более тонкими. Обычно азот в плодородном слое почвы содержится в форме, которая растениям недоступна. Однако в результате микробиологических процессов азот из недоступных форм преобразуется в усвояемую растениями форму. В почве присутствуют некоторые микроорганизмы, которые усваивают азот из воздуха и делают его доступным для растений. Тем не менее, подкормка растений азотистыми удобрениями в большинстве случаев необходима, так как почвы этим элементом бедны.
Магний - элемент, включающийся в состав хлорофилла растений. При недостатке этого элемента листья приобретают хрупкость, становятся "мраморными". Магний создает нейтральную реакцию почв, а также помогает устранить вредное действие избыточного количества извести. Калий требуется растениям для разнообразных физиологических процессов, протекающих в них. Этот элемент отвечает за развитие корневой "системы. Его наличие делает корневые системы растений более морозоустойчивыми. Как правило, калия содержится в почве от 1 до 2,5 процента. В очень тяжелых и средних почвах калий содержится в поглощенном виде. Это основной источник питания растений калием. Особенно нужны калийные удобрения для легких, подзолистых и торфяных почв. При калийном голодании больше всего страдают верхние листья растений. Они осветляются, по краям желтеют, а зелеными остаются только участки листа, окружающие сосуды.
Кальций присутствует в почве в виде фосфатов, карбонатов и других солей. Наличие кальция в почве улучшает ее свойства. Однако, для питания растений этот элемент идет в небольшом количестве. Кальций вносят в почву с целью нормализации ее кислотности.
Железо поддерживает нормальное развитие хлорофилла и хлоропластов в растениях. Если в почве недостаточно железа, то листья приобретают мраморность, цвет их становится неровным, наступает хлороз и старение листьев, так как разрушается хлорофилл, содержащийся в них.
Кобальт также увеличивает устойчивость хлорофилла в растениях.
Цинк нормализует дыхание растений.
Бор необходим для хлоропластов. Недостаточное количество этого элемента в почвах приводит к дегенерации хлоропластов растений.
Молибден , присутствующий в почвах в микроскопических количествах отвечает за нормализацию функций пластид.
Медь отвечает за окислительно-восстановительные реакции, протекающие в клетках растений.
Для корневой подкормки в одном 10-литровом ведре растворяют 3 таких таблетки. Для опрыскивания листьев 1 таблетка растворяется в 1 л воды. Опрыскивание производят перед цветением растений и через месяц после него.
Фотосинтез является основным процессом, приводящим к образованию органических веществ в растениях. При фотосинтезе солнечная энергия в зеленых частях растений, содержащих хлорофилл, превращается в химическую энергию, которая используется на синтез углеводов из углекислого газа и воды. На световой стадии процесса фотосинтеза происходит реакция разложения воды с выделением кислорода и образованием богатого энергией соединения (АТФ) и восстановленных продуктов. Эти соединения участвуют на следующей темновой стадии в синтезе углеводов и других органических соединений из СО2.
При образовании в качестве продукта простых углеводов (гексоз) суммарное уравнение фотосинтеза выглядит следующим образом:
С6 Н12 O6 +6 O2 ® 6 СО2+6Н2О+ 2874 кДж
Путем дальнейших превращений из простых углеводов в растениях образуются более сложные углеводы, а также другие безазотистые органические соединения. Синтез аминокислот, белка и других органических азотсодержащих соединений в растениях осуществляется за счет минеральных соединений азота (а также фосфора и серы) и промежуточных продуктов обмена — синтеза и разложения — углеводов. На образование разнообразных сложных органических веществ, входящих в состав растений, затрачивается энергия, аккумулированная в виде макроэргических фосфатных связей АТФ (и других макроэргических соединений) при фотосинтезе и выделяемая при окислении — в процессе дыхания — ранее образованных органических соединений. Интенсивность фотосинтеза и накопление сухого вещества зависят от освещения, содержания углекислого газа в воздухе, обеспеченности растений водой и элементами минерального питания. При фотосинтезе растения усваивают углекислоту, поступившую через листья из атмосферы. Лишь небольшая часть СО2. (до 5% общего потребления) может поглощаться растениями через корни. Через листья растения могут усваивать серу в виде SО2. из атмосферы, а также азот и зольные элементы из водных растворов при некорневых подкормках растений. Однако в естественных условиях через листья осуществляется главным образом углеродное питание, а основным путем поступления в растения воды, азота и зольных элементов является корневое питание.
Азот и зольные элементы поглощаются из почвы деятельной поверхностью корневой системы растений в виде ионов (анионов и катионов). Так, азот может поглощаться в виде аниона NO3 и катиона NH4+ (только бобовые растения способны в симбиозе с клубеньковыми бактериями усваивать молекулярный азот атмосферы), фосфор и сера — в виде анионов фосфорной и серной кислот — Н2РО4- и SO42- , калий, кальций, магний, натрий, железо — в виде катионов К+ , Са2+ , Mg2+ , Fe2+ , а микроэлементы — в виде соответствующих анионов или катионов.
Растения усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и ионы, поглощенные коллоидами. Более того, растения активно (благодаря растворяющей способности корневых выделений, включающих угольную кислоту, органические кислоты и аминокислоты) воздействуют на твердую фазу почвы, переводя необходимые питательные вещества в доступную форму.
Корневая система растений и ее поглотительная способность
Мощность корневой системы, ее строение и характер распределения в почве у разных видов растений резко различаются. Для примера достаточно сравнить известные всем слаборазвитые корешки салата с корневой системой капусты, картофеля или томатов, сопоставить объемы почвы, которые охватывают корни таких корнеплодов, как редис и сахарная свекла. Активная часть корней, благодаря которой происходит поглощение элементов минерального питания из почвы, представлена молодыми растущими корешками. По мере нарастания каждого отдельного корешка верхняя его часть утолщается, покрывается снаружи опробковевшей тканью и теряет способность к поглощению питательных веществ. Рост корня происходит у самого его кончика, защищенного корневым чехликом. В непосредственной близости к окончанию корешков располагается зона делящихся меристематических клеток. Выше ее находится зона растяжения, в которой наряду с увеличением объема клеток и образованием в них центральной вакуоли начинается дифференциация тканей с формированием флоэмы — нисходящей части сосудисто-проводящей системы растений, по которой происходит передвижение органически веществ из надземных органов в корень. На расстоянии 1—3 мм от кончика растущего корня находится зона образования корневых волосков, В этой зоне завершается формирование и восходящей части проводящей системы — ксилемы, по которой осуществляется передвижение воды (а также части поглощенных ионов и синтезированных в корнях органических соединений) от корня в надземную часть растений. Корневые волоски представляют собой топкие выросты наружных клеток с диаметром 5—72 мкм и длиной от 80 до 1500 мкм. Число корневых волосков достигает несколько сотен на каждый миллиметр поверхности корня в этой зоне. За счет образования корневых волосков резко, в десятки раз, возрастает деятельная, способная к поглощению питательных веществ поверхность корневой системы, находящаяся в контакте с почвой. Влияние корневой системы распространяется на большой объем почвы благодаря постоянному росту корней и возобновлению корневых волосков. Старые корневые волоски (продолжительность жизни каждого корневого волоска составляет несколько суток) отмирают, а новые непрерывно образуются уже на других участках растущего корешка. На том участке корня, где корневые волоски отмерли, кожица пробковеет, поступление воды и поглощение питательных веществ из почвы через нее ограничивается. Скорость роста корней у однолетних полевых культур может достигать 1 см в сутки. Растущие молодые корешки извлекают необходимые ионы из почвенного раствора на расстоянии от себя до 20 мм, а поглощенные почвой ионы —-до 2—8 мм. По мере нарастания корня происходит, следовательно, непрерывное пространственное перемещение зоны активного поглощения в почве. При этом наблюдается явление хемотропизма, сущность которого заключается в том, что корневая система растений усиленно растет в направлении расположения доступных питательных веществ (положительный хемотропизм) либо ее рост тормозится в зоне высокой, неблагоприятной для растений концентрации солей (отрицательный хемотропизм). Недостаток элементов питания растений в доступной форме вызывает, как правило, образование относительно большей массы корней, чем при высоком уровне минерального питания. Наиболее интенсивно поглощение ионов осуществляется в зоне образования корневых волосков, и поступившие ионы передвигаются отсюда в надземные органы растений. Необходимо отметить, что корень является не только органом поглощения, но и синтеза отдельных органических соединений, в том числе аминокислот и белков. Последние используются для обеспечения жизнедеятельности и процессов роста самой корневой системы, а также частично транспортируются в надземные органы.
Поглощение питательных веществ растениями через корни
Росянка поймала добычу.mp4
В то же время хорошо известно, что концентрация отдельных ионов в клеточном соке, как и в пасоке растений (транспортируемой по ксилеме из корней в надземные органы) чаще всего значительно выше, чем в почвенном растворе. В этом случае поглощение питательных веществ растениями должно происходить против градиента концентрации и невозможно за счет диффузии.
Одностороннее преобладание (высокая концентрация) в растворе одной соли, особенно избыток какого-либо одновалентного катиона, оказывает вредное действие на растение Развитие корней происходит лучше в многосолевом растворе. В нем проявляется антагонизм ионов, каждый ион взаимно препятствует избыточному поступлению другого иона в клетки корня Например, Са3+ в высоких концентрациях тормозит избыточное поступление K+, Na+ Mg2+ и наоборот Такие же антагонистические отношения существуют и для ионов K+ и Na +, K+ и NH4+, K+ и Mg2+, NO3- и H2PO4, Cl- и H2PO4- и др.
Физиологическая уравновешенное IB легче всего восстанавливается при введении в раствор солей кальция При наличии кальция в растворе создаются нормальные условия для развития корневой системы, поэтому в искусственных питательных смесях Са2+ должен преобладать над другими ионами. Особенно сильно ухудшается развитие корней и поступление в них питательных веществ при высокой концентрации ионов водорода, т е при повышенной кислотности раствора Высокая концентрация в растворе ионов водорода оказывает отрицательное влияние на физико-химическое состояние цитоплазмы клеток корпя Наружные клетки корня ослизняются, нарушается их нормальная проницаемость, ухудшается рост корней и поглощение ими питательных веществ. Отрицательное действие кислой реакции сильнее проявляется при отсутствии или недостатке других катионов, особенно кальция, в растворе Кальций тормозит поступление ионов H+,, поэтому при повышенном количестве кальция растения способны переносить более кислую реакцию, чем без кальция
Реакция раствора оказывает влияние на интенсивность поступления отдельных ионов в растение и обмен веществ.
Влияние СаСl2 на рост корней пшеницы при различной кислотности раствора
где Топт — оптимальная температура, которая в различные ,фазы жизни растений отклоняется от оптимальной температуры в пасмурную погоду (Тпасм) не более чем на ±7°С. За пределами температурного оптимума (Тпасм ± 7°С) рост овощных растений замедляется, а при двойном отклонении (Тпасм ± 14°С) прекращается. Томат хорошо растет при оптимальной температуре 22±7°С: от 15°С ночью до 29°С в солнечную погоду. Ho при 22—14 = 8°С он не растет из-за недостатка тепла, а при 22+14 = 36°С все продукты ассимиляции расходуются на дыхание. Приведенному выше выражению для определения пределов температурного оптимума той или иной культуры в разных условиях и в разные периоды ее жизни нельзя придавать абсолютное значение, но для большинства случаев практики в умеренном поясе оно оправдывает себя.
Большое влияние на рост и развитие растений оказывает температура почвы. Охлаждение почвы в период вегетации ослабляет, а иногда даже прекращает всасывание воды корнями. В результате получается разрыв между поступлением воды из почвы и испарением ее листьями, растения привядают, и рост их останавливается. Рост корней происходит при меньшей температуре, чем надземной части, поэтому при ранневесенних посевах корневая система растет быстрее, чем надземная часть. Однако к отрицательным температурам корни более чувствительны, чем стебель и листья. Например, почки и листья капусты без вреда выносят температуру -3, -5°С, а корни ее гибнут. Замерзание почвы часто приводит к механическим повреждениям (разрыву) корней или выпиранию их из почвы. На росте и развитии растений отрицательно сказывается и чрезмерный перегрев почвы. Высокая се температура нарушает жизнедеятельность растений, а иногда приводит к ожогам плодов, соприкасающихся с нагретой почвой (например, при расстилочной культуре томата).
При возделывании овощных растений часто приходится сталкиваться как с неблагоприятными для них низкими, так и слишком высокими температурами приземных слоев воздуха. Теплолюбивые южные растения отмирают при низких положительных температурах из-за расстройства обмена веществ и нарушения физиологических процессов (фотосинтез, дыхание). Еще чаще наблюдается гибель растений от заморозков, когда замерзает вода в клетках и межклетниках растений и клетки обезвоживаются. Ho если замерзание было несильным и льда в межклетниках образовалось немного, то при постепенном повышении температуры и медленном оттаивании образующаяся вода может всосаться в клетки и растения не погибнут. При резком повышении температуры вода, получающаяся в большом количестве при быстром таянии льда, испаряется, не успев всосаться в клетки. В результате плазма растений обезвоживается и они погибают.
Чтобы повысить холодостойкость и морозоустойчивость, растения закаливают пониженными (но не ниже 0°С) температурами. Это замедляет рост растений, уменьшает расход сахаров на дыхание и способствует их накоплению в тканях. Изменяются и сами белки плазмы — увеличивается их водоудерживающая способность и устойчивость к свертыванию. Повышению морозоустойчивости способствует также внесение калийных и фосфорных удобрений, усиливающих концентрацию клеточного сока, а также более жесткий водный режим, несколько сокращающий содержание влаги в тканях растений.
При температурах выше 50°С белок свертывается и растения гибнут. Постепенное отмирание многих растений начинается уже при 40—45°С, что объясняется, по-видимому, нарушением некоторых биохимических процессов и образованием ядовитых веществ (токсинов), отравляющих плазму. Определенное значение, вероятно, имеет и то обстоятельство, что под влиянием высоких температур разрушается белково-липоидный комплекс поверхностного слоя плазмы. Клетки теряют осмотические свойства и отмирают. Защитой растений от перегрева служит усиленная транспирация, уменьшающая нагревание листьев и накопление в клеточном соке солей, что повышает температурный порог свертывания белка.
Требования растений к теплу до некоторой степени определяют районы их возделывания. В центральных и северных районах нашей страны преобладают холодостойкие, нетребовательные к теплу овощи. В южных районах распространены теплолюбивые южные растения. Однако признак географического происхождения сейчас уже не решает вопроса о месте возделывания овощных растений. Наукой и практикой разработаны способы_защиты растений от неблагоприятных температурных условий, позволяющие возделывать их в самых различных климатических зонах. Достигается это, с одной стороны, изменением природы растений — их требований к теплу, с другой — применением различных средств защиты от неблагоприятных условий.
Например, методами гибридизации селекционеры создают морозостойкие сорта картофеля. Во ВНИИ селекции и семеноводства овощных культур выведены сорта томата с повышенной холодостойкостью и практически доказана возможность создания заморозкоустойчивых сортов этой культуры, выдерживающих кратковременные понижения температуры до -3°С. Путем селекционного отбора можно повысить и жаростойкость растений. Известно, например, что полученные таким путем сорта капусты южного происхождения (Ликуришка, Ташкентская 10), переносят жару лучше, чем сорта северные.
Требования к температуре могут меняться в зависимости от условий выращивания. Так, семена томата, подвергшиеся промораживанию, прорастают при более низкой температуре, чем обычные. Известно, что томат, посеянный в грунт, более холодостоек, чем выращенный рассадой. Рассада, подвергшаяся воздействию низких температур (закаливанию) отличается значительно большей холодостойкостью, чем незакаленная.
Защита растений от действия неблагоприятных высоких или, наоборот, низких температур достигается прежде всего выбором правильных сроков сева и посадки. Нетребовательные к теплу холодостойкие растения высевают ранней весной, а морозоустойчивые — даже с осени, тогда как теплолюбивые культуры можно сеять лишь в прогретую почву, по окончании заморозков. Растения, страдающие на юге от высоких температур (капуста, картофель), высаживают весной в возможно более ранние сроки, чтобы вегетация их заканчивалась до наступления высоких летних температур, или, наоборот, во вторую половину лета с целью сдвинуть плодообразование на прохладные осенние месяцы.
Температурный режим растений в поле можно изменить с помощью различных приемов агротехники. Известно, что южные склоны холмов прогреваются сильнее, чем северные, и растения на них меньше страдают от заморозков; гребни прогреваются сильнее, чем ровная поверхность, а южные откосы гребней сильнее, чем северные. Поэтому ранневесенние посадки и посевы теплолюбивых растений лучше располагать на южных склонах и по южным сторонам гряд. Растения, страдающие от высоких температур, наоборот, высевают по северным склонам. От холодных и горячих метров и заморозков хорошим средством защиты являются поле-защитные лесные полосы и кулисные посевы. При осенних посевax и посадках растения от зимних холодов укрывают перегноем или землей.
Заметное влияние на температуру оказывает мульчирование почвы навозом, соломой, торфом, бумагой, синтетической пленкой и др. Темная мульча повышает температуру почвы и применяется при ранних весенних посевах и выращивании теплолюбивых растений. Светлая мульча (солома и др.), наоборот, предохраняет почву от перегрева и может быть полезна при выращивании растений, страдающих от высоких температур. Температуру почвы можно изменять, окрашивая ее поверхность в темный или белый цвет.
Большое влияние на температуру почвы и воздуха среди растений оказывает густота посадки. Загущенная посадка, создавая затенение, снижает температуру почвы, разреженная способствует более сильному ее прогреванию. Заметно (на 3—3,5°С) снижают температуру и увеличивают влажность воздуха учащенные — через каждые 4—5 дней — поливы овощных растений. Совместное же применение загущенной посадки и учащенных поливов, как показали опыты кафедры овощеводства ТашСХИ позволяют снизить температуру почвы (на глубине 10 см) на 5—6°С. При заморозках поливы служат, наоборот, средством повышения температуры; особенно эффективно в этом случае дождевание и обработка пенообразователями.
Температурный режим растений в защищенном грунте регулируется по требованию в широких пределах. Для этого служат системы отопления и вентиляции, притенения и другие.
Свет — важнейшее условие жизни растений. Он служит источником энергии для фотосинтеза, существенно влияет на рост, анатомическое строение, транспирацию и минеральное питание растений. Требования овощных растений к силе и составу света весьма различны в разные периоды их жизни, у различных сортов и при различных сроках сева.
Дневной свет, как известно, непостоянен: он изменяется как по временам года, так и по часам суток и не только количественно, но и качественно, по своему спектральному составу. Интенсивность солнечной радиации в первую очередь зависит от высоты солнца над горизонтом. Поэтому она будет выше: в южных районах по сравнению с северными, в летнее время по сравнению с зимним, в часы, близкие к полудню, по сравнению с утренними и вечерними. В соответствии с положением солнца над горизонтом меняется и продолжительность светового дня для растений. По мере снижения высоты солнца, лучи его, прежде чем попасть на земную поверхность, проходят все более длинный путь через атмосферу. В связи с этим увеличивается доля рассеянной радиации, а прямая обедняется ультрафиолетовыми и сине-фиолетовыми лучами и обогащается оранжево-красными. Это хорошо видно из данных табл. 3.
Утренний и вечерний свет более насыщен красными лучами и менее — сине-фиолетовыми и, чем полуденный. Зимой свет богаче красными лучами и беднее сине-фиолетовыми, чем летом. Прямой и рассеянный (диффузный) свет по качественному составу также различен. Короткие сине-фиолетовые лучи поглощаются атмосферой сильнее, чем длинные красные. Чем больше насыщена атмосфера водяными парами (облака), пылью и дымом, тем сильнее поглощение. Рассеянный свет относительно богаче красными лучами и потому лучше усваивается растениями.
Различные лучи солнечного спектра оказывают неодинаковое влияние на растения. Известно, что хлорофилл поглощает сильно красные и синие лучи, а каротиноиды — синие (рис. 1). Желтокрасные лучи (550—720 нм) ускоряют развитие растений. Имеет значение для растений и инфракрасная радиация (более 1000 нм), которая определяет температуру листьев и т. д. Наибольшее значение для нормального роста и развития растений имеют лучи длиной от 380 до 710 нм. Это так называемая физиологически или фотосинтетически активная радиация — ФАР. На каждом этапе жизни растение требует получения определенного количества ФАР, наличие которой в данной местности и в данное время определяет возможность выращивания той или иной культуры. Ультрафиолетовые лучи не влияют на процесс ассимиляции, но способствуют синтезу аскорбиновой кислоты. Стекло задерживает ультрафиолетовые лучи, поэтому овощи, выращенные под стеклом, беднее аскорбиновой кислотой, чем грунтовые.
Коэффициент водопотребления изменяется в широких пределах не только по разным культурам, но и в зависимости от почвенно-климатических условий и величины урожая. Так, в одном из опытов ТаджНИИСХ в Гиссарской долине с томатом сорта Плавневый A-80 были получены следующие данные.
В зависимости от характера развития корневой системы, площади листовой поверхности, темпов роста и других биологических особенностей овощные растения подразделяют на следующие группы по требовательности к воде:
- очень требовательные — капуста, огурец, редис, репа, редька, зеленные;
- требовательные — томат, баклажан, перец, лук;
- малотребовательные — корнеплоды, бобовые, кукуруза, тыква;
- засухоустойчивые — арбуз, дыня.
Эта группировка условна, так как в зависимости от сорта и приемов агротехники требования растений к воде могут сильно меняться. Быстрорастущие, скороспелые сорта овощных-растений больше нуждаются во влаге, чем поздние. Растениям капусты или томата, посаженным рассадой, нужна более влажная почва, чем растениям, посеянным семенами непосредственно в грунт, которые образуют глубоко проникающие в почву корни и лучше обеспечивают листья влагой. Повышается потребность растений во влаге и при увеличении густоты стояния, а также при выращивании их на хорошо удобренных плодородных почвах.
Требовательность растений к состоянию влажности почвы в различные периоды их развития неодинакова. Все овощные культуры нуждаются в повышенной влажности почвы в период прорастания семян. Объясняется это тем, что семена большинства овощных культур очень мелки и высевают их на небольшую глубину. Поэтому для получения полноценных всходов необходимо хорошее увлажнение верхних горизонтов почвы. Высокая влажность нужна и после высадки рассады, так как при пересадке часть корней обрывается и остающиеся корешки не обеспечивают достаточной подачи воды в растения. После появления всходов и укоренения рассады, в первый период формирования ассимиляционного аппарата, требования растений к влажности почвы несколько сокращаются. Однако недостаток влаги в этот период также недопустим, так как часто приводит к физиологическому старению молодых растений. Приспосабливаясь к засухе, растения изменяют форму, величину, анатомическое строение листьев и других органов и приобретают так называемую ксероморфную структуру. Такие растения теряют способность к быстрому росту даже после прекращения засухи, и урожайность их резко снижается. С началом цветения и плодообразования потребность во влаге вновь возрастает, так как в этот период в растениях очень интенсивно накапливается сухое вещество. Недостаток влаги в эту фазу приводит к опадению цветков и завязей, задержке роста корнеплодов, клубней картофеля, кочанов капусты и в результате — к снижению урожайности. У салата и цветной капусты засуха может вызвать преждевременное стрелкование. Во время созревания овощным растениям требуется сравнительно немного влаги. Высокая влажность почвы в этот период увеличивает содержание воды в овощах, что ухудшает их качество (растрескивание, уменьшение сахаристости, крахмалистости и т. д.) и лежкость.
Различная требовательность овощных растений к воде обусловливается двумя факторами: способностью корневой системы извлекать воду из почвы и интенсивностью ее расхода на образование урожая и транспирацию. По этому признаку овощные растения подразделяются на четыре группы:
1) хорошо извлекают воду из почвы и интенсивно ее расходуют — столовая свекла;
2) хорошо добывают воду из почвы, но экономно ее расходуют — тыквенные, кукуруза, морковь, петрушка, томат, перец, фасоль;
3) плохо добывают воду и расходуют ее неэкономно — капуста, баклажан, огурец, корнеплоды семейства капустных, салат, шпинат;
4) слабо извлекают воду из почвы, но экономно расходуют ее — лук, чеснок (рис. 2).
Растения третьей и четвертой групп чаще и сильнее других нуждаются в орошении. Наименее требовательны к орошению и лучше других мирятся с недостатком почвенной влаги растения второй группы.
Как видно из таблицы, наибольшим среднесуточным выносом отличаются зеленные культуры — салат, шпинат и редис. Общая потребность этих культур в питательных веществах невелика, но они извлекаются растениями из почвы за очень короткий период (30—60 дней). Поэтому для всех зеленных растений нужны плодородные почвы и обязательное внесение удобрений. Скороспелые сорта овощных растений по этой же причине более требовательны к питательным веществам почвы, чем поздние. Требования к содержанию питательных веществ в почве зависят и от сосущей силы корней растений. Растения со слаборазветвленной и поверхностной корневой системой (например, лук, огурец) несмотря на сравнительно небольшой общий вынос питательных веществ предъявляют высокие требования к содержанию их в почве и нуждаются в обязательном внесении удобрений (рис. 3).
Читайте также: