Агроэкологическая оценка сельскохозяйственных культур. Агробиоценотические основы земледелия

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

имени А. А. КУЛЕШОВА

 

ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ

КАФЕДРА ГЕОГРАФИИ И ОХРАНЫ ПРИРОДЫ

 

 

 

Агроэкологическая оценка сельскохозяйственных культур. Агробиоценотические основы земледелия

 

Выполнила ст.4 курса гр. «Г»

                                                                     Пинчук Мария

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Могилев,2012 

1. Агроэкологическая  оценка сельскохозяйственных культур. Два направления анализа: степень адаптивности к агроэкологическим ресурсам среды, влияние культуры и технологии её возделывания на процессы воспроизводства ресурсов ландшафта, прежде всего – плодородия пахотных почв

Агроэкологическая оценка сельскохозяйственных культур тесно связана с биологическими особенностями сельскохозяйственных растений, прежде всего с их требованиями к основным факторам жизни – свету, пище, воде, воздуху, с одной стороны, и с возможностями их удовлетворения в конкретных почвенно-климатических, экологических и других условиях, с другой стороны.

Эти возможности связаны, прежде всего, с агроклиматическими условиями, которые существенно  различаются по основным регионам страны и являются основополагающими при  определении набора сортов, гибридов, разновидностей тех или иных сельскохозяйственных культур. Возделываемые культуры могли  бы быть пригодны и адаптированы по потребности в продолжительности вегетации растения, по сумме активных среднесуточных температур, по скороспелости, устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и другим агроклиматическим показателям. Требования и особенности использования факторов жизни растений отражены в основных законах научного земледелия. Однако проявление действия этих законов в системе «почва – растение – окружающая среда» многогранно и находится в большой зависимости от того, какими свойствами обладает растение.

Любое сельскохозяйственное растение может хорошо расти, развиваться  и давать высокий урожай лишь в  достаточно определенном диапазоне  значений факторов жизни, которыми их обеспечивает окружающая среда. Каждое растение имеет свои требования к  температурному, водному, воздушному, почвенному, световому, пищевому режимам. Любой природно-экологический фактор может положительно влиять на рост и развитие растений лишь при достаточном  наличии всех остальных факторов.

Но в соответствии с  законом минимума, оптимума и максимума  рост растений и накопление урожая будут снижаться пропорционально  отклонению от оптимума в сторону  минимума или максимума любого фактора  окружающей среды. В связи с этим выделяют лимитирующие факторы внешней  среды, которые оказывают наибольшее влияние на продуктивность агроценозов. В каждом регионе имеются свои специфические лимитирующие факторы. Например, в условиях как засушливых, так и избыточно увлажненных районов таким фактором является вода, на малоплодородных или засоленных почвах – недостаток или избыток почвенных солей и т.д.

Отклонения условий жизни  от оптимума, который для каждого  вида, сорта, гибрида и по каждому  фактору имеет свое значение, вызывают ответную реакцию растений – экологический  стресс. Такой стресс является совокупностью  защитных физиологических реакций, возникающих в организме растений в ответ на воздействие холода, обезвоживания, недостатка питательных  веществ, пестицидов, облучения и  других неблагоприятных факторов.

Отношение сельскохозяйственных растений к стрессу, их поведение  в стрессовых ситуациях – один из важнейших показателей их агроэкологической  оценки. Оно связано, прежде всего, с  их адаптивным потенциалом, который  изучает адаптивное растениеводство. Под адаптивным потенциалом высших растений понимают их способность к  выживанию, воспроизведению и саморазвитию в постоянно изменяющихся условиях внешней среды. Благодаря адаптивному потенциалу растений практическая селекция только за последнее столетие способствовала многократному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур.

Адаптация (приспособление к условиям существования) – очень  важное свойство сельскохозяйственных растений, которое отражает большое  многообразие их отношений с окружающей средой. Бесчисленное множество вариаций в биологических свойствах сельскохозяйственных растений, с одной стороны, и столь  же большое многообразие условий  окружающей среды, с другой стороны, определяют необходимость агроэкологической  оценки сельскохозяйственных культур  по их основным адаптивным свойствам  и признакам. Это позволяет найти  наиболее оптимальное решение в  определении научно обоснованной перспективной  структуры посевных площадей, адаптированной к конкретным почвенно-климатическим  и другим условиям хозяйства.

Агроэкологическая оценка сельскохозяйственных культур тесно связана с результатами целенаправленной селекции их основных видов, которая дала огромное разнообразие сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, и количество их постоянно  возрастает. В настоящее время  Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию  в Российской Федерации, насчитывает  более 8 тыс. сортов и гибридов сельскохозяйственных культур. И каждый из них отличается от других уровнем урожайности и  качеством продукции, продолжительностью жизни, скороспелостью, отношением к  длине светового дня, потреблением воды, тепла, питательных веществ  и других факторов жизни не только суммарно за весь период их жизни, но и  в разные периоды их роста и  развития.

Сельскохозяйственные культуры обладают различной устойчивостью  к засухе или переувлажнению, заморозкам, болезням, вредителям и сорнякам, уровню залегания грунтовых вод, кислотности  или засоленности почвы и другим условиям окружающей среды.

С помощью зональной селекции растений региональное земледелие обеспечивается необходимым ассортиментом районированных сортов и гибридов, отвечающих требованиям  оптимизации структуры посевных площадей. Это позволяет достаточно точно определять агроэкологические  ареалы возделывания сельскохозяйственных культур, выбирать такие сорта и  гибриды, которым наиболее соответствуют  условия произрастания в данном хозяйстве.

Всем сортам и гибридам сельскохозяйственных культур после  сортоиспытания и регистрации дают подробную характеристику по их биологическим  особенностям и отношению к условиям произрастания. На этой основе местные  научно-исследовательские учреждения разрабатывают сортовую агротехнику  конкретного районированного сорта  или гибрида той или иной сельскохозяйственной культуры в данных почвенно-климатических  условиях. Это и лежит в основе принципа адаптивности при оптимизации  структуры посевных площадей.

В зависимости от местных  почвенно-климатических условий, особенностей технологии возделывания культур агроэкологическая  оценка различных сортов и гибридов тех или иных сельскохозяйственных культур может различаться и  по качеству урожая – содержанию белка, клейковины, крахмала, сахара, жира и  т.д. Однако при агроэкологической  оценке сельскохозяйственных культур  в конкретных почвенно-климатических условиях необходимо использовать региональные справочные материалы, что позволит свести к минимуму ошибки в оптимизации структуры посевных площадей в конкретном хозяйстве. При этом необходимо добиться наибольшего соответствия агробиологических свойств растений агроэкологическим условиям конкретного хозяйства.

Отношение растений к температурному и световому режимам. Ареалы происхождения  культурных растений определяют генетически  заложенную в них потребность  в тепле и отношение к свету. Потребность каждого растения в  тепле выражается как в сумме  среднесуточных температур, так и  в его отношении к температурному режиму во время прорастания и  появления всходов и на протяжении всего периода жизни вплоть до физиологической спелости семян.

Выходцы из жарких стран  – кукуруза, просо, соя, фасоль, сорго, рис и другие растения – прорастают и дают всходы при температуре  не ниже 10–15°С, тогда как культуры умеренного пояса – рожь, пшеница, ячмень, овес, клевер, горох, вика и др. – начинают прорастать и давать всходы уже при температуре от 1 до 3°С. Однако для теплолюбивых культур, которые обладают, как правило, низкой холодостойкостью и чувствительны к низким температурам, срок посева весной должен быть приурочен к достижению почвой оптимальной температуры. Это позволит получить дружные всходы в период, когда вероятность возврата весенних заморозков минимальна или исключена.

Таким образом, помимо общей  потребности в тепле большое  значение имеет оценка сельскохозяйственных культур по уровню минимальных температур, необходимых для прорастания  их семян и появления всходов. И здесь установлен ряд параметров и закономерностей, определяющих поведение  тех или иных видов, разновидностей, сортов и гибридов сельскохозяйственных культур в конкретных условиях и  позволяющих правильно оптимизировать структуру посевных площадей. В соответствии с законами научного земледелия для  всех культур имеются свои минимумы, оптимумы и максимумы. Температурный  оптимум обеспечивает быстрое прорастание  семян и появление дружных  всходов растений, тогда как при  минимальных и максимальных температурах у большинства растений идет медленное  прорастание семян при значительном изреживании всходов из-за гибели проростков.

Но и на последующих  этапах жизни растений их отношение  к температурному режиму имеет большое  значение, что часто связано с  возможностью не только нормального  роста и развития, но и их существования. Это определяется прежде всего морозостойкостью растений, пороги которой существенно  различаются как у различных  видов сельскохозяйственных растений, так и на разных этапах развития одного и того же вида. Эти различия позволили основные виды сельскохозяйственных культур разделить по устойчивости к заморозкам на наиболее устойчивые, устойчивые, малоустойчивые и неустойчивые. Степень устойчивости к отрицательным температурам у различных растений определяется температурой замерзания клеточного сока, которая тесно связана с его концентрацией, и у большинства устойчивых растений повышается в период всходов. Это генетически обусловленное свойство растений выдерживать отрицательные температуры играет большую роль в их самосохранении прежде всего в период кратковременных весенних заморозков, которые для большинства районов нашей страны – обычное явление. Оно играет спасительную роль и во время ранних осенних заморозков, когда еще вегетируют поздние яровые культуры, дают всходы и кустятся озимые, растут пожнивные и другие промежуточные культуры.

Среди культурных растений имеются «рекордсмены» по устойчивости к многократным заморозкам в осенний  период. Это, прежде всего, растения из семейства капустных. Например, капуста белокочанная в Нечерноземной зоне в сентябре–октябре может многократно выдерживать заморозки до –5… – 6°С и с возвращением теплых дней продолжать вегетацию, интенсивно наращивая большую массу урожая.

В связи с этим важно  такое свойство, как жаростойкость  – способность растений переносить жару без необратимого их повреждения.

Устойчивость растений против перегрева обусловлена целой  системой физиологических и морфологических  приспособлений. Среди них большую  роль играют особые свойства протоплазмы  обезвреживать накапливающийся  в тканях аммиак, усиление транспирации, повышение отражательной способности  листьев, их складывание, опускание, скручивание, расположение в плоскости падающего  луча света и т.д. Жаростойкость  растений можно повысить правильным расположением рядков, внесением  цинка. Это свойство растений имеет  большое агроэкологическое значение в районах с высокими температурами  в летний период, с почвенной и  атмосферной засухой, с суховеями, вызывающими захваты, запалы и даже гибель зерновых и других сельскохозяйственных культур.

Свет имеет прямое физиологическое  воздействие на растение, и от интенсивности  и продолжительности светового  потока зависят продуктивность фотосинтеза, рост и развитие растений. В то же время в процессе эволюции растения приобрели различные свойства, связанные  с реакцией на свет. Это реакции, сопряженные с приспособлением  растений к сезонным изменениям режима освещения – цветение, формирование репродуктивных органов и др.

Установлено, что растения длинного дня хорошо растут, цветут и плодоносят при продолжительности светового дня не менее 12 ч. Эти растения происходят из средних широт с длинным летним днем. Растения короткого дня происходят из тропического и субтропического поясов с коротким световым днем, где продолжительность дня близка к продолжительности ночи.

Отношение растений к водному  режиму. Вода имеет огромное физиологическое  и экологическое значение в жизни  растений: она является важнейшим  исходным, промежуточным и конечным продуктом многих превращений и  средой, в которой протекают обмены веществ. По отношению к водному  режиму все сельскохозяйственные культуры являются мезофитами – растениями, хорошо приспособленными к водному  режиму умеренных климатических  зон.

Однако большая часть  площади пахотных земель нашей страны находится в районах недостаточного увлажнения или крайне засушливого  климата. Даже в Нечерноземной зоне, считающейся зоной достаточного увлажнения, растения часто страдают от недостатка влаги в отдельные  периоды (майско-июньские засухи). Поэтому засухоустойчивость растений имеет большое значение при агроэкологической оценке сельскохозяйственных культур.

Засухоустойчивость –  это способность растений переносить атмосферную и почвенную засуху благодаря наличию физиологических  и морфологических механизмов, позволяющих  добывать и экономно расходовать  воду. Засухоустойчивость – наследственное свойство, сформировавшееся у растений на генетическом уровне в результате длительного эволюционного процесса в определенных условиях.