Факторы жизни растений

Факторы жизни растений

Растения во время роста и развития предъявляют определенные требования к окружающим условиям, так как находятся в тесном взаимодействии и взаимосвязи с внешней средой. Несоответствие этих условий потребностям растительного организма может привести к ослаблению и даже гибели растения, и наоборот; полное удовлетворение этих потребностей обеспечивает хороший рост и развитие.

Для жизни растений необходимы свет, тепло, воздух, вода и питательные  вещества. Эти факторы требуются  в разных количествах и соотношениях.

 

Роль света.

Поглощение  зеленым листом солнечного света  и создание органического вещества из воды и диоксида углерода (углекислого газа) называется фотосинтезом.

В процессе фотосинтеза  из воздуха поглощается диоксид углерода, и образуются сахара: 

6СО₂ + 6Н₂О+2822кДж(674ккал)   ^Свет'^м°р°Ф^илл >С_бН₁₂О₆ + 6О₂.

Одновременно  при синтезе органического вещества растения выделяют в атмосферу кислород, освобождающийся в результате химических реакций. В дальнейшем сахара превращаются в крахмал и др. органические в-ва.

Количество  солнечного света, получаемого растением, зависит от длины светового дня и от высоты стояния солнца над горизонтом. Облака, пыль и газы в воздухе снижают интенсивность освещения до 30 %.

При недостатке света растения имеют:

• бледную окраску
• тонкие вытянутые стебли
• слаборазвитые листья
• без света не зацветают и не плодоносят
• хлеба плохо кустятся, образуют узкие листья, узел кущения закладывается у самой поверхности почвы, стебли вытягиваются, междоузлия ослабляются и растения полегают, а зерно получается щуплым и малопитательным.

Свет значительно  влияет на качество растительной продукции. Так, сено, полученное с открытых мест, содержит больше белка, чем сено с затененных участков; сахарная свекла на свету накапливает больше сахара; картофель — крахмала; зерно — белков; подсолнечник — жира.

Одни растения нормально развиваются только в  условиях короткого дня, другие — длинного.

Озимая рожь, овес, пшеница, ячмень, горох, лен-долгунец, вика, горчица — растения длинного дня. Они запаздывают с цветением или совсем не цветут при коротком дне. Им нужен 16— 18-часовой световой день. Растения короткого дня (кукуруза, просо, рис, соя, фасоль, хлопчатник и др.) при длительном освещении затягивают развитие, у них удлиняется вегетационный период.

 

Значение  тепла.

Физиологические процессы в растении протекают только при определенном количестве тепла. При низкой температуре растения останавливаются в росте и  прекращаются микробиологические процессы в почве.

Потребность в тепле  различна не только у растений, относящихся к разным семействам, но и у одной и той же культуры в те или иные фазы развития. Отношение различных культур к теплу проявляется при прорастании семян и сохраняется во время роста и развития растений.

Различают: минимальные (ниже которых физиологические процессы не идут),  оптимальные (при которых рост и развитие растений протекают хорошо), и максимальные (выше которых растения резко снижают продуктивность и даже погибают). Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры.

Термические ресурсы климата обычно выражают средней многолетней суммой суточных температур воздуха за период, когда их величина превышает 10 "С. Сумму температур, накопленную за этот период, именуют активной. По величине суммы активных температур выделяют районы с различными ресурсами тепла и сопоставляют данные ресурсы с потребностями сельскохозяйственных культур. Потребность последних в тепле также выражают суммой активных температур путем сложения среднесуточных температур от посева до созревания.

Агроклиматические пояса. По сочетанию суммы температур выше 10°С и возможности возделывания определенных сх культур выделяют холодный, умеренный и теплый агроклиматические пояса.

К холодному поясу относят территорию с суммой температур менее 1200 "С. Условия теплообеспеченности позволяют возделывать здесь малотребовательные к теплу культуры (редис, лук на перо, турнепс, капуста, горох, ранний картофель) и колосовые зерновые (ячмень, овес) наиболее ранних сортов.

К умеренному поясу относят территорию, где сумма температур составляет 1200—4000 °С. В указанном поясе возделывают культуры с пониженными требованиями к теплу и сравнительно коротким вегетационным периодом (зерновые колосовые, зерновые бобовые, картофель, лен и др.) и культуры со сравнительно повышенными требованиями к теплу (кукуруза на зерно, рис, соя, сахарная свекла и др.). Необходимая сумма температур составляет соответственно 1200—2200 и 2200—4000 °С.

К теплому поясу относят территорию с суммой температур 4000—8000 "С. Это место произрастания теплолюбивых субтропических культур (хлопчатник, мандарины, чай и др.).

 

Воздушный и водный режимы.

Воздушный режим. Как и всякий живой организм, растение дышит, потребляя кислород и выделяя диоксид углерода. Во время дыхания в растении протекают окислительные реакции, в результате которых освобождается накопленная энергия для таких важных процессов, как рост, размножение и др. Дыхание противоположно фотосинтезу.

Семенам для прорастания  необходим кислород воздуха. Также он необходим для корневой системы. Различные растения неодинаково относятся к недостатку кислорода в почвенном воздухе. Наиболее требовательные культуры в этом отношении — корне- и клубнеплоды, бобовые и масличные; менее чувствительны зерновые, частично снабжающие корни кислородом воздуха через воздухоносные полости, находящиеся в стеблях.

В кислороде воздуха нуждаются  и микроорганизмы, которые разлагают растительные остатки в почве, в результате чего накапливаются питательные вещества для растений.

Растения развиваются  нормально, когда воздух содержится в крупных порах почвы, а вода — в мелких и средних. Оптимальное содержание воздуха в пахотной почве для зерновых 15—20 % общей скважности, пропашных 20—30, многолетних трав 17—21 %. Благоприятное для растений содержание кислорода в почвенном воздухе 7—12 %, а диоксида углерода около 1 %. Такой воздушный режим почвы обеспечивает хороший рост корней и лучшее поглощение воды и питательных веществ.

Газообмен в почве зависит от многих факторов, один из главных — строение и структура почвы. Рыхло сложенные и хорошо оструктуренные почвы с большим количеством промежутков между комочками обладают хорошим газообменом. В заплывших бесструктурных почвах, покрытых коркой и сильно увлажненных, газообмен очень слабый. На газообмен влияют также диффузия газов, колебания атмосферного давления, температура, изменение влажности почвы, ветер, растительность.

Водный режим. Жизнедеятельность растений тесно связана с водой. Для набухания семян и перевода запаса сухих питательных веществ семени в усвояемую для зародыша форму различным растениям необходимо следующее количество воды (% от массы семян): пшеница, ячмень — 50; рожь, овес — 55—65; кукуруза — около 40; горох, лен — 100; сахарная свекла, клевер — 120—150.

Вода входит в состав самих растений, составляя  значительную часть их массы: в семенах ее содержится 7—15 %, в стеблях, где имеется много одревесневших мертвых клеток, — до 50, а в листьях, корнеплодах и клубнях — до 75—93 %.

Растения  в процессе роста и развития могут использовать раствор минеральных веществ почвы в очень небольшой концентрации. Для образования таких растворов требуется много воды. Поступающая вместе с питательными веществами влага в растениях используется не полностью. Установлено, что из 1000 частей воды, прошедшей через растение, только 1,5—2 части расходуются на питание, а остальная влага испаряется через листья.

Испарение воды листьями называется транспирацией. Этот процесс зависит от освещенности, температуры и влажности воздуха. В агрономии широко применяют и другой показатель расхода воды растением — транспирационный коэффициент: количество воды, затрачиваемое растением в процессе образования единицы сухого вещества.

Для расчета уровней  получения возможных урожаев  большое значение имеет коэффициент водопотребления (сумма транспира-ции и испарения с поверхности почвы), выражаемый в кубических метрах на 1 т урожая.

Растения на отдельных  этапах роста и развития предъявляют повышенные требования к воде. Для большинства колосовых культур критический период по отношению к влаге — время от выхода в трубку до колошения. У кукурузы наибольшая потребность в воде наблюдается в период цветения — молочной спелости, у подсолнечника — образования корзинки. При недостатке влаги в критические периоды развитие растений ослабляется и их урожайность снижается. В последующие фазы растительному организму требуется меньше воды и он не так сильно реагирует на изменение водного режима почвы.

Оптимальная влажность почвы для растений составляет 60 % полной влагоемкости почвы.

Основной  источник поступления воды в почву  — осадки, а также влага, образуемая при конденсации водяных паров  в результате перепада температур почвы и воздуха днем и ночью.

Влажность почвы влияет на степень сопротивления при ее обработке, способность крошиться, микробиологические и химические процессы, происходящие в ней.

 

Минеральное питание растений.

Питание зеленых  растений отличается тем, что они  способны создавать из неорганических соединений (вода, СО₂, минеральные соли) сложные органические вещества, которыми в дальнейшем питаются животные, неспособные сами синтезировать их. Поэтому растения, содержащие хлорофилл, представляют собой самостоятельно питающиеся организмы и называются автотроф-ными в отличие от гетеротрофных организмов, питающихся уже готовыми органическими соединениями.

К гетеротрофным относятся  также некоторые растения, не имеющие  хлорофилла (повилика, заразиха), грибы  и бактерии.

Основной процесс, обеспечивающий питание зеленых растений, — фотосинтез. Однако одного фотосинтеза для питания растений недостаточно. В состав растительного организма входит свыше 74 химических элементов, 16 из которых абсолютно необходимы для жизни растений. Углерод, кислород, водород и азот называют органогенными элементами; фосфор, калий, кальций, магний, железо и серу — зольными макроэлементами; бор, марганец, медь, цинк, молибден и кобальт — микроэлементами.

Питательные элементы входят в различные соединения преимущественно органического характера и до их разложения в почве недоступны или малодоступны растениям. Некоторая часть элементов находится в поглощенном почвой состоянии, а часть — в виде растворов солей, образуя почвенный раствор. Растворенные соли наиболее подвижны и используются в первую очередь. Однако они могут быть легко вымыты из почвы и потеряны для растений.

Наиболее быстрый и  эффективный способ увеличения запасов  питательных элементов в почве — внесение органических и минеральных удобрений. Увеличению количества азота в почве способствуют посевы в севообороте бобовых культур, внесение бактериальных препаратов (ризоторфин). Недоступные элементы и органическое вещество переходят в доступные формы и минерализуются при обработке почвы, усилении аэрации и улучшении водного режима. Большое значение в регулировании питательного режима имеет реакция почвенной среды.

Известкование кислых и  гипсование солонцовых (щелочных) земель изменяют химический состав почвы и почвенного раствора, повышают растворимость некоторых элементов. Растения при дефиците воды используют в недостаточной степени питательные вещества. Поэтому регулирование водного режима в засушливых районах ведет к лучшему усвоению питательных элементов. В условиях достаточного снабжения влагой удобрения оказываются наиболее эффективными (урожайность увеличивается на 40-50 %).

Влажность почвы также влияет на динамику микробиологических процессов и накопление питательных элементов в почве.