Що потрібно
рослинам для життя?Фактори життя рослин. Які чинники впливають на
рослини?
У цій статті ми розглянемо основні чинники, що
впливають на ріст та розвиток рослин, та можливість отримання
гарного врожаю! Якщо навіть одного фактору буде недостатньо, то
врожай буде знижено! Подивимось що це за чинники...
Що
потрібно для росту і розвитку рослин?
Фактори
або чинники життя рослин - це те що впливає на життя рослин, та без
чого неможлива життєдіяльність рослин, їх ріст та розвиток! З
факторами життя рослин та їх впливом, пов'язані і
закони
землеробства. Для життя рослин потрібно: тепло, світло,
ґрунт, вода, елемент живлення,
простір, та догляд людини. На життя рослин впливають також -
біотичні та абіотичні фактори.
Розрізняють
космічні чинники життя рослин: світло, тепло - та земні життя
рослин: вода, повітря, елементи живлення.
Оптимальне
співвідношення перелічених факторів дозволяє повністю задовольнити
потреби рослин, що забезпечує гарний ріст, розвиток та плодоношення.
Невідповідність умов потребам рослин, може призводити до затримки у
рості, зниженню врожайності та загибелі рослин.
В
рослинництві відкритого ґрунту - матеріальні фактори (вода, поживні
речовини), можна регулювати! Наприклад внести добрива, або зробити
зрошення! на фото - внесення добрив (добрива забезпечують рослини
елементами живлення)
В сучасному рослинництві закритого ґрунту усі фактори
можна регулювати! В
indoor фармінгу та
у сучасних
теплицях можна регулювати усі
фактори життя рослин!
Фактори зовнішнього середовища - це все те, що знаходиться поза
рослинами.
Зазвичай виділяють чотири групи
факторів життя рослин:
Абіотичні-
кліматичні: температура, світло (рівень освітлення, спектральний
склад світла, тривалість дня), повітря (рівень СО2,
склад, рух, вологість), магнітне поле, механічні впливи (вітер,
град, і т.д.), фізичні і хімічні властивості грунту,
ущільнення,
грунтова
волога
та повітря
Едафічні
- грунтові умови, тобто фізичні та хімічні властивості грунту,
грунтовий повітря волога, тощо
Біотичні
- взаємодія культурних рослин у посіві (алелопатія), бур'яни,
корисна та шкідлива мікрофлора, корисні та шкідливі організми
Антропогенні
(пов'язані з діяльністю людини) – метод культури тканин, обрізка та
вплив на рослини та їх біоценози машинами, хімічними речовинами та
фізичними засобами.
Світлова енергія потрібна рослинам для фотосинтезу, кількість
світла, лімітує швидкість процесу фотосинтезу. Інтенсивність та
спектральний склад світла впливають на ріст та розвиток рослин.
Нестача світла призводить до уповільнення фотосинтетичних процесів,
що призводить до голодування, затримки росту і загибелі рослин.
Надлишок світлової енергії - до пригнічення та опіків рослин.
Світлову енергію рослини отримують від Сонця, у деяких випадках
застосовують штучне освітлення рослин, наприклад, при вирощуванні
рослин в теплицях, та
indoor.
Сонячне світло включає ультрафіолетовий спектр, який також має
бактерицидну дію на мікроорганізми.
За допомогою світла
неорганічні речовини перетворюються на органічні. Відбувається це в
рослинах внаслідок акумулюючої здатності сонячної енергії
(фотосинтезу).
Інтенсивність
фотосинтезу залежить від інтенсивності світла, спектру, та
тривалості освітлення. Чим більше хлорофілу містить листя, тим менше
потрібно світла для нормального перебігу фотосинтезу. Рослини можуть
рушати в ріст і при нестачі світла. Проте в даному випадку вони
витягуються, збільшується довжина міжвузлів, листових черешків і
пластинок, листя світлішають.
Фотосинтез - цепроцес утворення зеленими рослинами органічної речовини з води
та вуглекислого газу внаслідок поглинання енергії сонячного світла.
Як
цукор потрапляє у буряк і як відбувається фотосінтез? Рецепт успіху
в вирощуванні цукрових буряків - її зелене листя та здорове коріння,
а також оптимальне забезпечення усіма необхідними факторами життя -
світлом, живленням, водою, повітрям, елементами живлення! На відео
ви можете побачити, як саме відбувається фотосинтез цукрових буряків
та накопичення цукрів. Таким же чином відбувається накопичення
поживних речовин і врожаю і у других рослин
Без
світла рослини гинуть. А за його нестачі, врожайність сильно
знижується!
Нестачу світла викликають такі
причини:
загущені посіви та посадки
посів у тіні
неправильна конструкція теплиць
і так далі
Фотоморфогенез
- реакція рослин на спектральний склад
світла. Врахування цього процесу особливо при вирощуванні рослин в
теплицях та
indoor.
Фотоперіодизм
- реакція рослин на тривалість
світлового дня. Цю реакцію слід враховувати при вирощуванні у
теплицях, а також при визначенні строків висіву - наприклад редис,
посіяний влітку буде формувати квітконоси, а не коренеплоди. Також
це дуже важливо при вирощуванні
суниці та
конопель. По чутливості до
тривалості світового дня, рослини та сорти рослин, можна розподілити
на три групи:
рослини короткого світлового дня (КСД)
рослини довгого світлового дня (ДСД)
рослини нейтрального світлового дня (ремонтантні,
НСД або day neitral)
Рослини
короткого світлового дня (КСД)
Доцієї групи відносяться: перець,
баклажан, квасоля, бамія - у цих культур цвітіння індукується
коротким світловим днем. Наприклад у полуниці присутні сорти
короткого світлового дня.
Полуниця короткого світлового дня (КСД) - це звичайні сорти
раннього та середньораннього плодоношення, дають урожай в кінці
травня - початку червня один раз за сезон. Закладка і диференціація
квітконосів в генеративних плодових бруньках відбувається при
короткому світловому дні, в 10-12 годин, при температурах повітря і
грунту, що знижуються - з осені по весну - у період часу, що
передує плодоношенню.
Клімат, технологія вирощування та особливості сорту, безпосередньо
впливають на швидкість закладки квіткових бруньок і генеративних
органів. Ранні сорти закінчують диференціацію раніше пізніх. Засуха,
стреси, високі температури уповільнюють цей процес, і навпаки,
прохолода, достатній полив і внесення добрив - прискорюють.
Рослини
довгого світлового дня (ДСД)
Доцієї групи відносяться: соняшник,
айстрові (крім топинамбура) та капустяні культури, морква, буряк
- у цих культур цвітінню сприяє довгий світловий день. Наприклад у
полуниці присутні сорти довгого світлового дня.
Полуниця довгого світлового дня (ДСД) - це полуниця,
яка закладає плодові бруньки при температурі від +15 ° С і
тривалості світлового дня в 14-17 годин. Для формування суцвіть і
цвітіння необхідна тривалість світлового дня - від 12 годин і
більше.
Рослини нейтрального світлового
дня (ремонтантні).
Більшість
сучасних сортів
томатів,
огірків та
полуниці,
що вирощуються цілий рік у промислових теплицях, на гідропоніці - це
саме рослини нейтрального світлового дня!
На
плодоношення у таких рослин, тривалість світлового дня не впливає.
Наприклад у полуниці присутні сорти нейтрального світлового дня.
Ремонтантна
полуниця нейтрального світлового дня (полуниця НСД) або day neitral.
Якщо звичайні ремонтантні сорти /гібриди полуниці, формують суцвіття
при довгому дні, то сорти нейтрального типу - і при довгому і при
короткому світловому дні - цілорічно. Створені такі сорти для
вирощування в теплиці круглий рік. Часто це самі високопродуктивні
гібриди полуниці для вирощування в сучасних автоматизованих
теплицях.
Полуниця
нейтрального світлового дня - рослини закладають плодові бруньки
кожні 5-6 тижнів, розвиваються вони 14-16 днів. На закладання
генеративних бруньок і
їх диференціації (утворення плодових), не
впливає тривалість дня і температури, які можуть варіювати від + 2
... + 5°С до +30°С. Починаючи з червня, вони формують ягоду - і так,
до самих заморозків. А при вирощуванні у теплицях, вони дають урожай
круглий рік.
На малюнку:
зліва - рослини цибулі, вирощені в умовах короткого та довгого дня
(справа). У цибулі ріпчастої, довгий день сприяє формуванню цибулин.
А в умовах короткого світлового дня, цибулини не формуються, а росте
квітконос
У житті рослин провідну роль має температура. Сільськогосподарська
наука наразі накопичила достатньо відомостей про потребу різних
культурних рослин у теплі.
Яким чином дерева виживають взимку? Як їм
вдається пережити навіть дуже сильні морози?
Умовною одиницею виміру кількості тепла є сума активних температур,
тобто понад 10°С за період вегетації. Потреба рослин у теплі
коливається залежно від виду та сорту, а також періоду вегетації.
Визначення вимог до тепла дає змогу оцінити умови вирощування
культур у конкретній зоні.
Теплозабезпеченість має особливе значення у період проростання
насіння. Тому знання цих факторів дозволяє визначити точні терміни
посіву, створити систему
обробітку ґрунту та винищувальні
заходи щодо боротьби з бур'янами.
Вимоги до тепла визначають стійкість рослин до заморозків, умов
зимівлі та жаростійкость.
Нормальна життєдіяльність рослин відбувається лише у визначених для
кожного виду температурних межах.
Ставлення рослин до тепла
складається з наступних показників:
вимоги до тепла
- достатнього теплового режиму для нормального росту (оптимальні
температури) для даного виду та сорту рослин
кількості тепла протягом
вегетаційного періоду
(суми температур)
стійкості (холодостійкість
і жаростійкість)
- здатності протистояти несприятливим температурам
За межами оптимальних температур інтенсивність фотосинтезу та
фізіологічних процесів у рослинах, слабшає. При підвищенні
температури понад оптимальну - різко посилюється дихання і слабшає
фотосинтез, продуктивність рослин суттєво знижується.
Холодостійкість
– здатність рослин тривалий час переносити низькі позитивні
температури. Це рослини, достатньо холодостійкі, для того, щоб
перенести короткочасні пониження температури до -3...-5°С
(іноді до -10°С), та більш тривалі пониження до -1...-2°С.
Оптимальна температура для фотосинтезу у цих культур біля
-17...-23°С. Вони негативно реагують на температуру вище 30°С. Но у
період цвітіння, мороз знищує генеративні органи навіть у
холодостійких культур. Бувають однорічні, дворічні та
багаторічні холодостійкі культури: полуниця, малина, лохина,
облепиха, капустні, морква, брюква, деякі корнеплоди, салат, шпинат,
цибуля ріпчаста, цибуля - порей, горох, боби, та ін.
Морозостійкість
– здатність рослин переносити негативні температури.
Посухостійкість
- здатність рослин переносити дуже високі температури.
Стійкість до спеки
- здатність рослин переносити тепловий стрес, або "запал" - суху та
жарку погоду.
Посухостійкі та стійки до спеки культури: соняшник, сафлор, рижій,
нут, пшениця, ячмінь, оливки, фісташки).
Теплолюбні
культури - культури
які люблять тепло та дають гарні врожаї у теплих умовах (арбуз,
диня, мускатний гарбуз, перець, баклажан, бамія, батат, цуитрусові,
оливки, мигдаль, персик, тропічні культури, та ін.).
Озимі культури
– це однорічні культури, здатні перезимовувати у полі. Життєвий цикл
озимої культури потребує зимівлі (від одного до кількох місяців) в
умовах знижених температур. Озимі культури сіють восени чи
наприкінці літа; до настання зими вони проростають, а навесні
продовжують свій життєвий цикл і дозрівають дещо раніше, ніж ярі -
однорічні культури, що висіваються навесні. Озимі сорти, як правило,
дають більш високий урожай (за рахунок використання запасів вологи в
ґрунті весною), проте їх можна вирощувати тільки в районах з м'якими
зимами. Озимі культури: чеснок, пшениця, ячмінь, ріпак).
Ярі культури
- це однорічні культури, що висіваються навесні. Зазвичай, це
культури, які люблять тепло.
Дворучки
– це сорти різних культур (пшениця, ячмінь), які можна сіяти і як
озимі культури (восени та взимку) та як ярі (навесні).
Озимі культури
стійкі до холоду, їх сіють восени, рослини зимують у полі всю зиму,
а врожай збирають вже наступного літа. На фото - посів
озимої пшениці в Норвегії. У
Норвегії, Швеції, Фінляндії - у Північній Європі озиму пшеницю сіють
5-15 вересня, а врожай збирають у серпні наступного року
Темоперіодизм
- це реакція рослин на добові та
сезонні коливання температури. Наприклад: у практиці овочівництва
було помічено, що холодні ночі значною мірою обмежують можливість
обробітку теплюбних культур (особливо дині та огірка), причому
найнижча нічна температура орієнтовно впливає в період їх
плодоношення.
Яровизація
- це біологічний процес якісних змін,
пов'язаний із необхідністю впливу на рослину низькими позитивними
температурами протягом певного періоду, що індукує перехід до
утворення генеративних органів. Наприклад, капуста при вирощуванні
при температурі більш 15°С
стає багаторічною культурою, та кожен рік формує качан, та не
переходить до цвітіння.
Також
є культури та сорти, які мають різни вимоги до охолодження для того,
щоб сформувати хороший врожай. Приведемо приклад такої культури як
полуниця:
Сорти з
високими вимогами до охолодження (HC).
Сорти
полуниці з високими вимогами до
охолодження (HC) вимагають як мінімум 500 годин холоду, щоб вирости
і сформувати добрий врожай. Ці сорти підходять для вирощування в
помірному і континентальному кліматі з досить тривалою зимою, щоб
задовольнити їх потреби до холоду.
Сорти з
низькими вимогами до охолодження (LC).
Для сортів
полуниці
з низькими вимогами до охолодження (LC) потрібно менше 500 годин
холоду і вони особливо підходять для виробництва в субтропічних і
середземноморських районах.
Грунт
є гомогенною системою, що складається з трьох фаз: твердої, рідкої
та газоподібної.
Тверда
фаза складається з мінеральної та органічної частини та представляє
основу грунту. Вона включає тверді частинки, між якими знаходяться
вільні порожнечі - пори, заповнені водою чи повітрям.
Співвідношення твердої, рідкої та газоподібної фаз визначає режим
забезпеченості рослин земними факторами життя. Для різних типів
грунтів співвідношення різне. Оптимальним прийнято вважати
співвідношення 2:1:1, тобто твердої фази – 50%, рідкої та
газоподібної – по 25%.
Створення та підтримання оптимального співвідношення фаз ґрунту
досягається рядом прийомів обробітку ґрунту, меліорацією, внесенням
добрив, завдяки чому покращується водний, тепловий, повітряний,
поживний режими, створюючи тим самим сприятливі умови росту та
розвитку рослин. Найважливіше контролювати вміст
гумусу,
ущільнення та
водний режим
грунтів.
В
екстенсивному землеробстві єдиним джерелом мінеральних речовин для
рослин був природний їхній запас у ґрунті. При виснаженні природної
родючості люди виключали ці землі з обробки та освоювали нові.
Залишені ділянки відновлювали родючість за рахунок природних
процесів тривалий час. Найбільш яскравими прикладами такого підходу
є перелогова та залежна системи землеробства.
Здатність ґрунту забезпечувати активний розвиток кореневої системи
та забезпечувати рослини елементами живлення та водою, в інтенсивних
системах землеробства відіграє важливу роль.
До ґрунту пред'являються підвищені вимоги щодо фітосанітарного стану
та агротехнологічних властивостей. Внаслідок чого, потрібно
поліпшення всього комплексу якостей грунту, за рахунок використання інноваційних технологій
для розширеного відтворення
гумусу та
родючості грунтів. Неправильний обробіток ґрунту призводить до
ерозії грунту та до втрати
родючості.
Рослини для свого росту, розвитку та формування врожаю
використовують органічні та мінеральні речовини, що у процесі
фотосинтезу трансформуються у складні органічні сполуки.
Хімічний склад рослин - рослини містять вуглець, кисень, водень,
азот та багато інших елементів. На вуглець, кисень і водень сумарно
припадає 94% сухої речовини, по елементам: частка вуглецю — 45%,
кисню — 42%, водню — 7%. Інші 6% сухої маси складаються з азоту та
мінеральних елементів.
Повітря.
З повітря
рослини засвоюють
кисень
(вночі) і вуглекислий газ (вдень, коли йде фотосинтез). Також за
рахунок симбіотичної азотфіксації, бобові рослини засвоюють
азот з повітря.
Основною поживною речовиною для роослин є
вуглекислий газ CO2.
Щорічно рослини поглинають із атмосферного повітря близько 20 млрд т
вуглецю.
На
сьогоднішній день накопичені великі знання про живлення рослин.
Практично всі хімічні елементи знайшли в різних рослинних частинах.
Доведено участь 27 елементів у біохімічних процесах, 15 їх є
необхідними для росту і розвитку рослин.
Елементи мінерального живлення.
З ґрунту рослини отримують усі необхідні елементи мінерального
живлення: калій, кальцій, залізо, магній, сірку, фосфор та азот.
Калій необхідний росту рослини, кальцій - для розвитку їх кореневої
системи. Магній та залізо беруть участь в утворенні хлорофілу. Без
азоту, сірки та фосфору не утворюються білки, що входять до складу
цитоплазми та ядра.
Для нормального
розвитку рослини потрібні дуже невеликі кількості багатьох інших
хімічних елементів, які називають мікроелементами. До найважливіших
у житті рослин мікроелементів відносяться марганець, бор, мідь,
цинк, молібден, кобальт.
Людина, внаслідок застосування добрив, агротехнологій, меліорації,
різних видів та сортів рослин, надає значний вплив на склад грунту,
гумус, та
ґрунтові процеси.
Вода –
ключовий фактор життя рослин.
Вода в житті рослин має величезне значення, так як усі процеси
життєдіяльності проходять з її участю.
Без води не починаються ростові процеси в насінні, вона бере участь
у синтезі органічних речовин, є середовищем для перетворення
поживних речовин та біохімічних реакцій.
Усі поживні речовини засвоюються лише у розчинах. З водою в рослину
з ґрунту надходять поживні речовини, випаровування води листям
забезпечує нормальні температурні умови життєдіяльності рослин.
Ґрунтоутворення та формування ґрунтової родючості відбуваються
тільки при забезпеченні ґрунту водою.
Без води неможливий розвиток ґрунтової фауни та мікрофлори.
По відношенню до вологи, рослини поділяються на такі екологічні
типи:
гігрофіти (осока, ситник, очерет,
рис) ростуть на вологих луках, болотах, узбережжях річок, на
спеціальних полях, що затопляються - чеках
ксерофіти (полин, ковила) -
ростуть в умовах нестачі вологи
мезофіти (тимофіївка лугова,
люцерна, конюшина, більшість сільськогосподарських рослин) – у
районах середнього зволоження.
Оптимальна вологість ґрунту в шарі розміщення основної маси коріння,
при якому забезпечуються найкращі умови росту, знаходиться в межах
65-90% найменшої вологоємності.
Для визначення сумарної потреби
рослин у воді застосовують транспіраційний коефіцієнт.
Транспіраційний коефіцієнт — це кількість води, що витрачається
рослиною створення одиниці сухої речовини і є одним із показників
вживання вологи рослинами. Іншими словами, транспіраційний
коефіцієнт, це
відношення маси виділеної рослинами води до маси сухого речовини
урожаю. Транспіраційний коефіцієнт залежить від виду рослин, стадії
їх розвитку, ґрунтових та погодних умов,
наявності у ґрунті вологи та
елементів живлення, відсутності хвороб, і т.д. У різних регіонах для
рослин транспіраційний коефіцієнт може бути від 200 до 1000. Тільки
невеличка частина води (менше 1 %) йде на створення урожаю, а решта
частина води, витрачається на випарування.
Потреба у вологі може коливатися залежно від фаз розвитку рослини.
Критична фаза росту у рослин - фаза розвитку, під час якої потреба у
воді є максимальною.
Сумарне водоспоживання
- кількість води, що витрачається рослинами на 1 гектарі, виражена в
м3.
Коефіцієнт водоспоживання
- витрата води рослинами на створення 1 т врожаю. Має важливе
значення для розрахунку можливої врожайності.
Вимоги с/г культур до забезпечення вологою
(коефіцієнти водоспоживання) для умов нечорноземної зони (північні
регіони помірного кліматичного поясу), м3/т сухої біомаси
Біотичні фактори
- всі компоненти агробіоценозу, що складається з агрофітоценозу
(сукупності культурних і бур'янів) і представників гетеротрофної
біоти (всіх живих організмів на території посіву).
До складу агробіоценозів входять або можуть
входити такі компоненти:
культура, що
вирощується (культури при змішаному вирощуванні), що веде в
посіві
бур'яни, що
виникли на основі наявного в ґрунті банку насіння та органів
вегетативного розмноження бур'янів
мікроорганізми, що живуть на поверхні листя (філо-плані),
коріння (ризоплані), в ризосфері, азотфіксатори та
денітрифікатори, а також мікробні популяції нектарників, плодів.
Серед кореневих мікроорганізмів виділяють ризопланові, що
знаходяться на поверхні кореня, бульбочкові бактерії
(Rhizobium), які є симбіонтами бобових культур, та гриби -
мікоризоутворювачі
патогени -
гриби, бактерії, віруси, що вражають надземну частину рослин та
кореневу системи, та їх антагоністи
представники
мікро, мезо- та макрофауни (найпростіші, нематоди, кліщі,
молюски, комахи та їх личинки, земляні черв'яки, гризуни,
ссавці, птиці).
Завдяки накопиченому досвіду вирощування культурних рослин, людина
навчилася за допомогою агротехнічних прийомів та інших засобів,
регулювати фактори життя рослин.
Рослини також мають здатність впливати на умови росту, як за рахунок
фізіологічних процесів, так і впливу на зовнішнє середовище.
Наприклад, відмерлі частини рослин накопичують у ґрунті органічну
речовини, що змінює водний, поживний та інші ґрунтові режими та
сприяє накопиченню
гумусу та
покращенню родючості
ґрунту!
Основним завданням землеробства є створення
оптимальних умов життєдіяльності рослин за рахунок регулювання
кількості та якості тепла, світла, поживних речовин, води та інших
факторів, що надходять до рослини.
Для
вирішення цих завдань розроблені агротехнічні прийоми, а також
ведуться дослідження з вивчення потреб рослин, які багато в чому
залежать від різних умов.
Створення оптимальних умов для росту та
розвитку рослин у ґрунтових умовах, пов'язано:
із
зміною фізичних, хімічних та біологічних властивостей ґрунту
наявністю в ньому достатньої кількості поживних речовин у
доступній для рослин формі
інтенсивністю процесів трансформації елементів живлення з
важкодоступних до легкодоступних для рослин форми, тобто
процесів мобілізації та іммобілізації.
Регулювання космічних чинників життя рослин у землеробстві
відкритого грунту, дуже важко, однак, не є непереборним завданням.
Земні чинники, навпаки, вдається регулювати, створюючи оптимальні
умови у розвиток рослин.
Космічні чинники, як глобальніші, визначаються надходженням
світлової енергії Сонця, що частково трансформується в теплову. Саме
вона є вирішальною мірою, що визначає кліматичні та зональні
зональні особливості місцевості, що обумовлює можливості вирощування
тих чи інших видів рослин.
Крім
того, клімат є одним з факторів ґрунтоутворення, тобто
опосередковано впливає на рост рослин.
Ґрунтово - кліматичні умови визначають спеціалізацію землеробства та
агрокліматичне районування, місцевий характер виробництва.
Тобто
у будь якому місці є ті сільськогосподарські культури, біологічні
властивості яких найбільш повно відповідають умовам і забезпечують
отримання високих стабільних урожаїв необхідної якості та високу
прибутковість.
