рослинництво

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І

ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

БІОЛОГІЯ ТА ЕКОЛОГІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ РОСЛИН

Затверджено Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України як підручник для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за освітньо-професійною програмою підготовки бакалаврів та магістрів з напряму «Агрономія»

ВІННИЦЯ – 2013

УДК: 633:581.5:631.5:075.8

ББК: 41.2я73+42.1-4я73

Е-45

Гриф надано Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України

		(лист №1/11-4345 від 26.02.2013 р.)
Автори:	В.Д.	Паламарчук,	І.С. Поліщук,	С.М. Каленська,

Л.М. Єрмакова.

Рецензенти:

М.І. Бахмат, доктор сільськогосподарських наук, професор, академік МАНЕБ, Заслужений діяч науки і техніки України, завідувач кафедри рослинництва і кормовиробництва, ректор Подільського державного аграрно-технічного університету

В.В. Мойсієнко, доктор сільськогосподарських наук, професор кафедри рослинництва Житомирського національного агроекологічного університету

А.В. Бикін, доктор сільськогосподарських наук, професор, завідувач кафедри агрохімії та якості продукції рослинництва ім. О.І. Душечкіна Національного університету Біоресурсів і природокористування України

Біологія та екологія сільськогосподарських рослин: Підручник / В.Д. Паламарчук, І.С. Поліщук, С.М. Каленська, Л.М. Єрмакова. – Вінниця, 2013. – 713 с.

У підручнику охарактеризовано і систематизовано вплив основних факторів життя та біологічних особливостей на ріст і розвиток рослин, фактичний науковопрактичний матеріал із дисциплін “Екологічно чисті технології вирощування сільськогосподарської продукції”, “Еколого-біологічне рослинництво”, “Наукові основи вирощування екологічно чистої продукції”, “Системи сучасних інтенсивних технологій”. Висвітлено значення, біологічні, морфологічні та ботанічні особливості основних груп польових культур. Представлено адаптивні технології вирощування сільськогосподарських культур польового клину. Значну увагу приділено характеристиці сучасним технологіям вирощування, їх біологізації та впливу на навколишнє середовище.

Розраховано на фахівців агропромислового комплексу, студентів, магістрів, аспірантів та викладачів вищих навчальних закладів ІІ-ІV рівнів акредитації.

ISBN

ВНАУ, 2013

ЗМІСТ
ВСТУП	6
РОЗДІЛ 1. ЕКОЛОГІЧНІ ОСНОВИ РОСЛИННИЦТВА	9
1.1. Характеристика та класифікація екологічних факторів
життя рослин	9
1.2. Характеристика ґрунтово-кліматичних умов України	34
РОЗДІЛ 2. АДАПТИВНІ ВЛАСТИВОСТІ
ПОЛЬОВИХ КУЛЬТУР	42
2.1. Посухота жаростійкість	42
2.2. Критичні періоди та періоди найбільшого
поглинання вологи	46
2.3. Морозота зимостійкість	50
2.4. Методи визначення морозота зимостійкості
озимих культур	55
РОЗДІЛ 3. БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ФОРМУВАННЯ
ВИСОКОЇ ПРОДУКТИВНОСТІ КУЛЬТУР	59
3.1. Фотосинтетична діяльність рослин	59
3.2. Елементи продуктивності рослин на різних
етапах органогенезу	74
3.3. Ріст і розвиток рослин	78
3.4. Характеристика фенологічних фаз та етапів
органогенезу польових культур	82
3.5. Регулятори росту рослин	95
3.6. Основні показники якості насіннєвого матеріалу	99
3.7. Вплив сортів і гібридів на покращення екологічного
стану в рослинництві	113
РОЗДІЛ 4. КОРЕНЕВЕ ЖИВЛЕННЯ ТА
СИСТЕМА УДОБРЕННЯ РОСЛИН	123
4.1. Формування якості продукції

3

в інтенсивному землеробстві	123
4.2. Фізіологічні основи кореневого живлення	128
4.3. Вплив ґрунтово-кліматичних чинників на
мінеральне живлення рослин	143
4.4. Види та системи застосування добрив	146
4.5. Види та значення хімічних меліорацій	167
4.6. Застосування сидератів	177
4.7. Біотехнології та використання ЕМ-технологій
у рослинництві	185
РОЗДІЛ 5. АГРОТЕХНІЧНІ ОСНОВИ РОСЛИННИЦТВА	197
5.1. Сівозміна – важливий біологічний і агроекологічний
фактор рослинництва	197
5.2. Система обробітку ґрунту	203
5.3. Площа живлення та сівба польових культур	210
5.4. Строки збирання врожаю польових культур	216
5.5. Біоенергетичні основи рослинництва	220
РОЗДІЛ 6. АГРОЕКОСИСТЕМИ ТА
АНТРОПОГЕННИЙ ВПЛИВ	225
6.1. Поняття та умови функціонування агроекосистем	225
6.2. Основні заходи поліпшення екологічного стану полів	237
6.3. Заходи боротьби із шкодочинними організмами та
якість рослинницької продукції	247
6.3.1. Характеристика гербіцидів та наслідки їх застосування	248
6.3.2. Захист рослин від шкідників і хвороб та шляхи зниження
пестицидного забруднення навколишнього середовища	261
6.4. Особливості поведінки пестицидів у
навколишньому середовищі	276
6.5. Біологічні методи боротьби з шкодо чинними об’єктами	283
6.6. Забруднення нітратами, нітритами, важкими металами
та іншими хімічними речовинами	288

4

6.7. Особливості вирощування польових культур на територіях
радіоактивного забруднення	294
РОЗДІЛ 7. СУЧАСНІ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ ТА
УМОВИ ЇХ РЕАЛІЗАЦІЇ	310
7.1. Загальна характеристика технології	310
7.2. Інтенсивні технології вирощування зернових культур	314
РОЗДІЛ 8. БІОЛОГІЗАЦІЯ РОСЛИННИЦТВА	334
8.1. Адаптивна стратегія інтенсифікації стійких агроекосистем	334
8.2. Основні різновиди біологічного землеробства	337
8.3. Ефективність і перспективи біологічного землеробства	341
8.4. Точне землеробство	346
8.5. Ґрунтозахисна технологія вирощування
польових культур в умовах схилових земель України	350
РОЗДІЛ 9. АДАПТИВНІ ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОЩУВАННЯ
ОСНОВНИХ ГРУП КУЛЬТУР	360
9.1. Зернові культури	360
9.1.1. Озимі зернові злакові культури	368
9.1.2. Ярі хліба	398
9.1.3. Ранні ярі зернові злакові культури	399
9.1.4. Пізні ярі зернові	412
9.1.5. Зернобобові культури	452
9.2. Загальна характеристика коренеплодів	487
9.3. Бульбоплоди	510
9.4. Олійні культури	524
9.5. Ефіроолійні культури	580
9.6. Прядивні культури	602
9.7. Ароматичні культури	612
ПРЕДМЕТНИЙ ПОКАЖЧИК	624
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ	630
ОРІЄНТОВНИЙ ПЕРЕЛІК ТЕСТОВИХ ЗАВДАНЬ	708

5

ВСТУП

Основою виробництва високих сталих врожаїв сільськогосподарських культур є створення оптимальних агроекологічних і технологічних передумов на базі фотосинтезуючої діяльності їх посівів, при одночасному збереженні та підвищенні родючості ґрунту.

При всебічній екологізації аграрного виробництва необхідно застосовувати альтернативні підходи до внесення хімічних засобів захисту рослин, більш ширше впроваджувати біологічні та агротехнічні способи, переглянути положення щодо норм мінеральних добрив, замінити їх органічними джерелами живлення рослин, які не мають негативного впливу на довкілля і дають можливість отримувати екологічно чисту рослинницьку продукцію з високими показниками якості.

Саме тому дедалі більше людей, особливо у розвинених країнах, згодні платити за ”чисті” продукти на 10-50% дорожче.

Вирощування екологічно-безпечної продукції буде можливим при правильній ціновій політиці на неї. У всьому світі ціна екологічно чистої продукції на 20-40% вища, а в Україні її продають за звичайними цінами. Собівартість такої продукції набагато вища, тому що для органічно чистого землеробства необхідно вкласти гроші в сертифікацію, використовувати спеціалізовані сільськогосподарські знаряддя, склади, застосовувати лише органічну систему удобрення, а середня врожайність зернових при цьому, в залежності від сортових особливостей коливається в межах від 15 до 60 ц/га.

До того ж потрібна сучасна лабораторія, щоб визначати показники екологічної чистоти продукції на молекулярному рівні.

Інтенсифікація землеробства викликала процеси, що обумовлюють значні втрати гумусу. З одного боку, знамениті українські чорноземи є дуже виснаженими, завдяки рокам ”промислового” ведення сільського господарства. З іншого боку, через десятиліття економічної кризи великі площі землі мали змогу ”відпочити” від тон хімікатів, а тому саме зараз було б слушно говорити про відродження органічного землеробства в Україні.

Завдяки застосуванню органічних добрив їх вдасться загальмувати, а потім і припинити.

6

На разі, в державі потрібно провести відродження не тільки українського села, але й головного багатства України – родючого шару чорноземів. Це буде фактично фундаментом реалізації рослинами біологічних особливостей та їх адаптивних властивостей.

Відомо, що тільки гумус акумулює додаткову біологічну енергію Сонця і дає приріст органічної речовини. В державі мало, що зроблено аби зупинити виснаження чорноземів. Тих чорноземів, які описані В.Докучаєвим, з наявністю гумусу у товщі 35-75 см, на утворення яких природі знадобилося 3500-7000 років, уже майже немає. Україні у спадок дісталася тотальна розореність – 32 млн га або 56,7% території. Це вдвічі більше, ніж у країнах Європи – у них 25% і втричі ніж в США і Канаді – 18%.

Тим часом прихильники індустріальних методів у сільському господарстві вважають, що органічне землеробство потребує більше витрат, відзначається меншою врожайністю, а культури є більш вразливими до різних шкодочинних об’єктів.

Прибічники ж ”органіки” стверджують, що такі господарства несуть менші витрати, зокрема через те, що не купують пестицидів, мінеральних добрив, значно менше витрачають пального та й врожайність на ”чистій” землі досить часто є вищою за ту, що одержують при застосуванні традиційних технологій.

Світовий ринок органічної продукції оцінюється фахівцями у понад 60 млрд. доларів. При середніх темпах зростання в межах 15% на рік.

Зрозуміло, що органічні продукти вирощують без застосування хімічних та інших засобів інтенсифікації технологій, забезпечуючи натуральний перебіг усього життєвого циклу рослин. Виробничий процес починається від контролю землі, сировини та технологій на відповідність правилам органічного виробництва. Суворому контролю підлягають всі етапи та аспекти виробничого процесу, а також подальше транспортування продукції, зберігання, продаж та утилізація. Все повинно відповідати принципам органічного виробництва.

В Україні станом на 2013 рік зареєстровано понад 152 сертифікованих с.-г. господарств, які вирощують екологічно чисту продукцію рослинництва на площі більше ніж 270 тис. га.

7

В той же час впровадження інтенсивних технологій активно впливає на біохімічні цикли обміну речовин і на рівновагу природних екологічних систем.

Невпорядковане або надлишкове використання засобів хімізації може призвести до погіршення якості агроландшафтів і одержаної з них продукції рослинництва. В зв’язку з могутнім потоком енергоресурсів на поля, зростає відповідальність землеробів за правильне їх використання, що вимагає чіткого знання та дотримання законів землеробства.

Світовою практикою встановлено, що при підвищенні врожаю вдвоє або втроє енерговитрати на одержання одиниці продукції зростають у більше ніж 10 разів.

Що стосується засобів захисту рослин, то їх використання також неухильно зростає.

Постійно зростаюче хімічне навантаження на навколишнє середовище не може не порушувати екологічної рівноваги в агроландшафтах, що в свою чергу може негативно впливати на якість ґрунтів, вод і продукції рослинництва. Останнім часом обґрунтоване занепокоєння викликає нітратне забруднення цих об’єктів. У зв’язку з необізнаністю значної частини населення з проблемою, визріває громадська думка про шкідливість застосування будь-яких засобів хімізації. А це невірно. Адже без азоту, який є основною причиною нітратного забруднення, неможливе формування білкової молекули. Нітрати в потрібній кількості дуже необхідні для нормального розвитку рослин.

Внаслідок соціальних збоїв сумний досвід Чорнобильської трагедії увійшов в історію досі небаченим радіонуклідним забрудненням навколишнього середовища, в якому, незважаючи на небезпеку, треба жити, вирощувати хліб і навчатися одержувати хоч умовно екологічно чисту продукцію.

Тому досить актуальним наразі є надання пояснення процесам, що відбуваються при науково обґрунтованому і ненормованому навантаженні засобів хімізації на навколишнє середовище, їх впливу на формування якості продукції і намітити шляхи одержання її екологічно чистою.

8

РОЗДІЛ 1. ЕКОЛОГІЧНІ ОСНОВИ РОСЛИННИЦТВА

Екологія рослин – це наука, яка вивчає їх відношення і вимоги до умов навколишнього середовища (умов зволоження, освітлення, температури повітря і ґрунту, родючості ґрунту, тощо).

Біологічні особливості рослин дають об’єктивну оцінку за відношенням їх до умов вирощування. Так, одні рослини краще ростуть при дефіциті вологи, інші при її надлишку, а треті – при оптимальному зволоженні. Ця особливість також стосується світла, температури та родючості ґрунту.

Життя рослин, їх ріст та розвиток відбуваються в результаті постійної взаємодії з довкіллям. Найінтенсивніше ці процеси проходять при наявності необхідних факторів у оптимальній кількості. Тому комплексне вивчення закономірностей росту, розвитку та формування врожаю сільськогосподарських культур у системі ґрунт – рослина – атмосфера можливі лише на підставі кількісної та якісної оцінки впливу метеорологічних умов. Найвища продуктивність посівів формується завжди при певному поєднанні метеорологічних елементів та оптимальних їх показників, що визначаються біологічними властивостями рослин. При плануванні й проведенні заходів щодо подальшого розвитку та інтенсифікації сільського господарства необхідно враховувати агрокліматичні умови території. Це дасть змогу максимально використати природні ресурси та послабити вплив несприятливих метеорологічних умов на сільськогосподарські культури.

Тому умовою сучасної технології вирощування є створення відповідних екологічних умов для вегетації польових культур, реалізації їх біологічного потенціалу продуктивності та якості врожаю.

1.1. Характеристика та класифікація екологічних факторів життя рослин

Життєдіяльність рослин зумовлюється умовами природного середовища, в якому вона відбувається. Всі екологічні фактори поділяють на дві основні групи: 1) ресурси, які безпосередньо використовуються рослиною (сонячна енергія, вода, елементи мінерального живлення, вуглекислий газ і кисень повітря та ін.); 2) умови, які впливають

9

на життєдіяльність рослин, такі як тепло (температура повітря і ґрунту), кількість і розподіл атмосферних опадів, роза вітрів, гранулометричний склад ґрунту, його кислотність та ін.

На практиці ресурси і умови часто об’єднують у загальному понятті

агрокліматичні ресурси.

Увесь комплекс елементів клімату залежно від ступеня його прояву значно впливає на ріст і розвиток культурних рослин. Існують розрахункові та теоретичні рівні врожаїв, що забезпечуються належними ресурсами тепла, вологи, ККД фотосинтезу та родючості ґрунтів, в яких розвиваються культури. За такими показниками визначають біокліматичний потенціал, тобто кліматичне забезпечення врожаю. Біокліматичний потенціал місцевості здатний формувати високий рівень продуктивності культур.

Також існує інший підхід до класифікації екологічних факторів, який ґрунтується на їхній природі. При цьому фактори поділяють на такі категорії: 1) Погодно-кліматичні, куди переважно належить комплекс атмосферних впливів – температура, волога, включаючи кількість і час опадів, сонячна енергія та ін.; 2) Едафічні, які об’єднують усі екологічні впливи на рослину через ґрунт. Це вміст у ґрунті мінеральних речовин і гумусу, його вологість, аерація, кислотність тощо; 3) Біотичні, які пов’язані з впливом на рослину інших організмів. Для рослини такий вплив може бути вигідним (наприклад, діяльність комах запилювачів) або шкідливим (діяльність фітофагів; конкуренція за світло, воду і мінеральні сполуки з бур’янами та ін.).

Однією з головних умов, які визначають географію розподілу культур і темпи їхнього розвитку, є кліматичні особливості – кількість тепла, коливання температури, кількість сонячної радіації, тривалість вегетаційного періоду, а також кількість і розподіл атмосферних опадів.

Світло впливає на утворення пластичних речовин. Без нього не можливі життєві процеси більшості рослин, причому має значення не тільки інтенсивність, а й склад світла.

Сонячна енергія – незамінний обов’язковий екологічний фактор існування рослин і біосфери в цілому. Вся поверхня Землі одержує за рік від Сонця, за приблизними оцінками 21·1020 Дж тепла. Зелені рослини в процесі фотосинтезу засвоюють тільки від 0,5 до 5% сонячної енергії.

10