Перевод растениеводства на ландшафтную основу связан с созданием агроэкосистем с оптимальной структурно-временной организацией, с многокомпонентными сообществами организмов, высокой стабильностью, оптимальных в технологическом аспекте, и биологически обоснованных.
Для этого по мнению А.Н. Тюриканова (1990 г.), необходима расшифровка механизмов управления биогеоценотическим процессом в природе, прогноз векторов и темпов этого процесса в разных зонах и формулировка предпосылок к созданию научной концепции ведения хозяйства на биогеоценотической основе.
Создание агроэкосистем
Работающих с высоким коэффициентом отдачи и требуемой надежностью в открытой или замкнутой среде, станет возможным лишь после тщательного изучения механизмов биоэнергетического их регулирования при экспериментальном и математическом моделировании частных и общих процессов.
Известно, что агро-, гидро-, урбано-, и др. экосистемы являются пространственными структурами, способными к саморегулированию.
Поэтому научное обозначение ландшафтных ячеек (сочетаний или комплексов экосистем) позволит эффективнее задействовать биоэнергетический синергизм оптимизированного взаимовлияния экосистем.
Следовательно, весьма важно биологически обоснованное положение (место) вида культивируемых или естественных растений в экосистеме, когда он не конкурирует с другими видами за использование источника энергии, т.е. использует экологическую нишу.
Дело в том, что агроэкоси-стемы это сложные, весьма разнообразные динамические структуры, элементами которых являются живые организмы (растения и их спутники), климат (солнечная радиация и влага), почва и др.
К тому же из агроэкосистем отчуждается значительная часть биомассы и с нею — потенциальная энергия, что снижает их буферные защитные способности в холодные или засушливые годы.
Оценка территории
Л.Г. Раменский (1952 г.) считает, что оценивая территорию как местообитание, зная требовательность культур к различным условиям и пределы их устойчивости, можно составить заключение о степени пригодности территории для этих культур.
Проблема оценки территории для с.-х. растений базируется на выяснении соответствия ритма условий среды их морфолого-экологическим особенностям. По мнению Л.Г. Раменского (1952 г.), экология земель является производной от экологии растений.
При этом необходимо максимально обеспечить соответствие экологической специфики требованиям возделываемых с.-х. культур.
Естественно, что урожайность сельскохозяйственных культур является обобщенным критерием определения оптимальности условий произрастания различных видов растений, сортов и гибридов.
И.И. Кармонов (1962 г.) предложил имперические формулы для нахождения оптимальных условий произрастания ряда с.-х. культур (зерновых, сахарной свеклы, подсолнечника, многолетних и однолетних трав) при современном уровне интенсивности растениеводства.
В основу расчетов положены суммарный показатель свойств, сумма температур выше 10°С, коэффициент увлажнения по Иванову, коэффициент континентальности и ряд пересчетных коэффициентов.
Значение влаги для роста культур
Влага — важнейший экологический фактор для оптимального роста, развития и продуктивности большинства с.-х. культур. Влажность почвы должна находиться в интервале 0,7-1,0 НВ.
Известно, что полевые культуры делятся на:
- эуксерофиты,
- ксерофиты,
- ксеромезофиты,
- мезофиты,
- гигрофиты.
Для Степи Украины наиболее предпочтительный путь ксерофитизации видового, сортового и гибридного спектра возделываемых растений.
Не случайно Д.И. Шашко (1986 год) подчеркивает, что коэффициент биологической продуктивности с.-х. растений является функцией коэффициента увлажнения.
Кстати, ученым разработан метод оценки климатических условий с учетом морфолого-биологической специфики растений, основанный на расчете биоклиматического потенциала, количественно отражающего показатели тождественности климата и биологической продуктивности с.-х. культур.
Заметим, что оценка плодородия почв теряет смысл без дифференциации их пригодности для конкретных с.-х. растений.
Экологические факторы
Оказывают значительное воздействие на организмы. Среди них выделяют:
- абиотические (физико-химические) — температура, свет, влага и т.д.;
- биотические — взаимодействие живых существ;
- антропогенные.
Стимулирующее биоэнергетическое воздействие экологического фактора называется зоной оптимума. Выделяется и зона угнетения (пессимума).
Величина зон оптимума и пессимума является показателем выносливости и пластичности растительного организма по отношению к определенному экологическому фактору и называется экологической валентностью.
Обычно выделяют эври- (широко) и степо- (узко) приспособленные организмы к экологическим факторам.
Виды, которые в конкретных условиях среды могут в широких пределах адаптироваться к различным экологическим факторам, называются эврибиотными, а те, для которых необходимо ограниченно определенные условия жизнеобеспечения, — стенобиотными.
Экологический оптимум для эври- и стенобиотных видов может не совпадать со средним значением фактора и смещаться к максимуму или минимуму. С учетом толерантности (лат. — терпение) виды растений, сорта и гибриды делят на свето- и теневыносливые, тепло- и холодо-любивые и т.д.
Условия существования организмов
Обусловлены комплексом жизненно необходимых факторов среды. Для с.-х. растений важнейшее значение имеет температурный режим нижней части приземного слоя атмосферы, примерно до высоты 2 м, где находится большинство культурных растений.
Дело в том, что посев сельскохозяйственных растений представляет собой сложную оптическую систему, перераспределяющую поток солнечной радиации к поверхности почвы и тем самым понижает температуру ее поверхностного слоя в летний период, способствует накоплению снега, сохраняя тепло в зимний период.
Рекомендуем прочитать: Растения в жизни человека
Любое мульчирующее покрытие заметно снижает испарение и, следовательно, расход тепла, сглаживает суточные колебания температуры почвы.
Заметим, что на температуру почвы оказывает влияние и ее гранулометрический состав. Так, весной глинистые тяжелые почвы, обладая большим запасом влаги и расходуя получаемое тепло на испарение, нагреваются медленнее, чем легкие. Осенью легкие почвы холоднее тяжелых.
Обработка почвы
В частности, рыхление поверхностного слоя, способствует более быстрому обмену тепла в почве. Шероховатая поверхность обработанной почвы днем интенсивнее поглощает солнечную энергию, а ночью излучает ее сильнее по сравнению с ровной поверхностью.
Рыхление почвы, увеличивая ее теплопроводность и уменьшая лучеиспускательную способность, снижает температуру почвы днем и сохраняет тепло ночью.
Повышенная плотность почвы способствует более быстрому прогреванию верхних слоев, но такая почва быстрее остывает в ночные часы, т.е. амплитуда солнечного колебания температур в ней шире, чем в рыхлой.
Гребни увеличивают площадь деятельного слоя на 20-25%, повышают поглощение солнечной радиации, снижают влажность почвы.
Ранее мы писали: Восстановление земель
Важным условием ландшафтизации технологий возделывания сельскохозяйственных культур является тщательный учет их отношения к температуре почвы, необходимой для всходов, роста и развития.
Особое внимание следует уделять теплолюбивым с.-х. культурам. Над растительным покровом амплитуда суточного хода температуры воздуха меньше, чем над сухой и оголенной почвой и, конечно, над водоемами.
Заметим, что различия в температурных режимах над оголенным участком и в посеве тем больше, чем плотнее и выше посев, чем более высокое проективное покрытие образует верхний ярус листьев. При 50% затененности почвы температура посева мало отличается от поля без растительности.
На температурный режим посева, несомненно, влияет его структура, облиственность растений, их площадь, пространственная ориентация и др. (таблица 40).
40. Минимальная и оптимальная температура почвы для всходов и развития с.-х. культур | ||||
Культура | Максимальная температура для начала прорастания | Оптимальная температура, °С | Кратковременные весенние заморозки, кото-рыевыдер-живают растения, -°С | |
для прорастания и дружных всходов | для развития и образования генеративных органов | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Пшеница: озимая | 1-2 | 12-15 | 15-20 | 8-12 |
яровая | 1-2 | 10-14 | 14-20 | 8-9 |
Рожь озимая | 1-2 | 14-18 | 16-20 | 9-12 |
Ячмень: озимый | 1-2 | 12-16 | 16-22 | 6-10 |
яровой | 1-2 | 20-22 | 18-24 | 7-8 |
Овес | 2-3 | 15-18 | 14-20 | 8-9 |
Кукуруза | 8-10 | 12-14 | 20-26 | 1-2 |
Просо | 6-8 | 15-20 | 18-25 | 1-2 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1 ‘речиха | 5-6 | 15-18 | 19-26 | 1,5-2 |
Сахарная свекла | 2-5 | 15-17 | 20-22 | 2-3 |
Подсолнечник | 3-5 | 20-25 | 20-26 | 4-6 |
Лен | 3-5 | 10-14 | 15-18 | 3,5-4 |
Горох, чина чечевица | 4-5 | 6-12 | 16-22 | не выдерж. |
Картофель | 7-8 | 18-20 | 16-18 | 0-1 |
Нут | 5-6 | 9-12 | 18-22 | не выдерж. |
Соя | 9-11 | 15-17 | 18-23 | не выдерж. |
Фасоль | 10-12 | 16-18 | 19-27 | не выдерж. |
Известно, что в летний период лесные полосы понижают температуру почвы не только в самой полосе, но и в межполосном пространстве, что способствует повышению относительной влажности воздуха и большей устойчивости посевов к действию засухи.
В этой связи, по нашему мнению, весьма перспективно создание из высокостебельных растений (кукурузы, сорго, подсолнечника, особенно из высокорослых сортов и гибридов) однострочных буферных кулис на посевах ярового ячменя, озимой пшеницы, проса, гречихи и т.д.
Влияние рельефа
Проявляется в неравномерном поступлении солнечной радиации на плакорные участки и склоны разной крутизны и экспозиции.
Самые теплые — южные склоны, затем западные, восточные и наиболее холодные северные. Чем круче склон, тем больше разница в температуре почв на склонах разной экспозиции. К тому же, почвы разного рельефа имеют различную влажность и неодинаковый снежный покров.
Следовательно, рельеф является своеобразным перераспределителем солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов, влияя на водный, тепловой, пищевой, окислительно-восстановительный и солевой режимы.
Обычно различают 3 группы форм рельефа:
- макрорельеф,
- мезорельеф,
- микрорельеф.