Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
поверхневими стоками. Нагромадження залишкових кількостей засобів хімізації у ґрунті і шляхи їх міграції залежать від багатьох факторів (властивостей добрив, пестицидів і ґрунту), а також від агротехнічних заходів.
23.2. Економіка застосування добрив
Ефективність застосування добрив визначають за даними аналізу фактичної окупності (оплати) використання їх.
Аналіз економічної ефективності застосування добрив проводять по роках і в середньому за кілька років з урахуванням фактичної і нормативної оплати добрив урожаєм. Фактичну економічну ефективність добрив визначають для кожної культури, оцінюючи приріст врожаю за поточними цінами. Це дає змогу виявити доцільність вкладень в отриманий від добрив приріст.
Найпростішим способом визначення ефективності добрив є порівняння затрат поживних речовин добрив на приріст одиниці врожаю з нормативною оплатою. Менша від нормативної оплата приросту врожаю свідчить про низьку економічну ефективність застосування добрив і вимагає перегляду системи і технології застосування добрив, підвищення культури землеробства.
Приріст урожайності (Уп) від добрив (У) обчислюють за формулою
Уп = У · Д, де У — урожайність культури, ц/га;
Д — урожайність за рахунок добрив.
Визначають агрохімічну, економічну і екологічну ефективність застосування добрив. Агрохімічна ефективність показує, який приріст одиниці урожаю отриманий від застосування одиниці добрива і його відповідність нормативним затратам. Менший від нормативної оплати приріст врожаю свідчить про низьку агрохімічну ефективність застосування добрив і вимагає перегляду системи і технології застосування добрив, підвищення культури землеробства. Агрохімічна ефективність не враховує затрат на застосування добрив і вартість робіт.
Фактичну економічну ефективність добрив визначають для кожної культури, оцінюючі затрати і приріст врожаю за існуючими
238
23. Організація і економіка застосування добрив
цінами. Це дає змогу встановити доцільність затрат ресурсів на отримання приросту від застосування добрив.
Частку в урожайності за рахунок добрив розраховують за формулою
Д = Уп / (Уд · 100),
де Уп і Уд — відповідно приріст і врожайність у дослідах з добривами, ц/га.
Зменшення надходження у сільськогосподарське виробництво агроресурсів приводить до зниження врожайності і посилення деградаційних процесів.
Екологічна функція агрохімії полягає у посиленні оптимального колообігу біогенних елементів у землеробстві з активним їх балансом в агроекосистемі, у покращанні фізико — хімічних, агрохімічних і біологічних властивостей ґрунту, оптимізації умов живлення, зниженні негативних наслідків локального і глобального забруднення, створенні нових аграрних типів ландшафтів, покращанні хімічного складу продукції.
Контрольні запитання
1.Які завдання державного проектно-технологічного центру охорони родючості ґрунтів і якості продукції?
2.Агрохімічний паспорта поля.
3.Який зміст проектно-кошторисної документації на вапнування ґрунтів?
4.Як здійснюється контроль за якістю застосування добрив?
5.Пункт хімізації господарства.
6.В чому різниця між агрохімічним забезпеченням і обслуговуван-
ням?
7.Як визначають агрохімічну, економічну і екологічну ефективність застосування добрив?
239
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
24. УМОВИ ЖИТТЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ РОСЛИН І СПОСОБИ ЇХ РЕГУЛЮВАННЯ В ЗЕМЛЕРОБСТВІ
Сільськогосподарські культури перебувають у постійному взаємозв’язку з умовами зовнішнього середовища. Для забезпечення рослин умовами життя необхідно знати їх вимоги до умов вирощування. У зв’язку з цим К. А. Тімірязєв зазначав, що вивчення культурних рослин і їх вимог є основним завданням наукового землеробства. Крім того, науковим завданням землеробства е вивчення зовнішніх умов залежно від застосування технологій та життєдіяльності рослин. Невідповідність останніх до вимог рослин призводить до помітного зниження їх продуктивності і навіть до повної загибелі. І навпаки, максимальне наближення всіх факторів життя до вимог культурних рослин забезпечує максимально можливу продуктивність.
У результаті багаторічних досліджень в галузі фізіології рослин та агрохімії було визначено потреби рослин у факторах життя. Умови зовнішнього середовища помітно впливають на використання рослинами води та елементів мінерального живлення. Серед умов життя рослин основними є агрофізичні та агрохімічні властивості ґрунту, реакція його ґрунтового розчину, склад ґрунтового та приземного повітря, наявність у ньому життєздатного насіння бур’янів, збудників хвороб та шкідників, правильне застосування технологій вирощування окремих культур. Від умов зовнішнього середовища ґрунту та атмосфери в значній мірі залежить регулювання і використання рослинами факторів життя.
Для росту і розвитку рослин необхідні дві групи факторів: космічні (світло й тепло) і земні (вода, повітря, поживні речовини). Проте на ріст і розвиток рослин впливають не лише фактори життя, а й умови середовища, тобто зовнішні умови, за яких виявляється дія факторів життя. Умови середовища поділяють на три групи: ґрунтові (будова орного шару, структура, кислотність ґрунту тощо), фітологічні (негативний вплив на культурні рослини бур’янів, шкідників і хвороб), агротехнічні (своєчасність і якість проведення польових робіт).
240
24. Умови життя сільськогосподарських рослин і способи їх регулювання в землеробстві
Взаємодія факторів життя рослин у процесі їх росту і розвитку надзвичайно складна і багатогранна. Протягом тривалого часу вона є предметом вивчення біологічних та агрономічних наук. На підставі даних численних дослідів та їх узагальнення були сформульовані закономірності дії факторів життя рослин на формування врожаю. В агрономічній науці ці закономірності відомі як закони землеробства.
Закон незамінності і рівнозначності факторів життя рослин. Усі фактори життя рослин незамінні й абсолютно рівнозначні. Жоден з факторів життя, яких не вистачає, не може бути замінений іншим, навіть при надлишку останнього. Цей закон уперше сформулював В. Р. Вільямс. Справді, неможливо замінити воду світлом або азот фосфором, оскільки кожний фактор життя виконує певну фізіологічну функцію. Поняття рівнозначності слід розуміти так, що немає головних і другорядних факторів життя навіть тоді, коли для рослин будь-який з них необхідний у незначних кількостях.
Максимальний урожай можна мати тільки при безперервному забезпеченні рослин усіма факторами життя в оптимальних кількостях.
Закон мінімуму (мінімуму, оптимуму, максимуму). Суть цього закону в тому, що величина врожаю визначається фактором, який є в мінімумі і в міру забезпечення потреби рослин у ньому кількісно зростатиме доти, поки не буде обмежений іншим фактором.
Уперше цей закон був сформульований німецьким ученим Ю. Лібіхом у 1840 р. на основі теорії мінерального живлення рослин і аналізу причин зниження родючості ґрунту. Лібіх вважав, що підвищення врожаю безпосередньо залежить від кількісного збільшення фактора, що перебуває в мінімумі, тобто
У = А · X,
де У — урожай;
X — наявність фактора;
А — коефіцієнт пропорційності даного фактора.
Дослідами і практикою доведено, що при зміні лише одного фактора життя без прямого впливу на інші приріст урожаю поступово зменшується, а потім зростання врожаю і зовсім припиняється
241
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
внаслідок використання однакових додаткових доз фактора. Причина цього — обмежений вплив інших факторів життя, оскільки вступає в дію закон мінімуму або обмежуючого фактора.
Для наочної демонстрації закону мінімуму можна використати так звану «бочку Добенека», висота клепок якої умовно відповідає рівню окремих факторів життя рослин (рис. 22). Якщо в таку бочку налити воду, то її рівень, що умовно означає рівень урожаю, не перевищуватиме рівня, позначеного найнижче розміщеною клепкою.
Рис. 22. Графічне зображення закону мінімуму:
1 — максимально можливий урожай; 2 — фактичний урожай
Численними дослідами було встановлено, що найвищий урожай можна мати лише при оптимальній кількості наявного фактора життя рослин.
Обмежувати урожай можуть не тільки фактори життя, а й несприятливі умови середовища (ґрунтові, фітологічні, агротехнічні), наприклад забур’яненість, кислотність ґрунту. Тому застосовувати заходи негативного впливу умов середовища на культурні рослини недоцільно.
Закон сукупної дії факторів життя рослин. Суть цього закону в тому, що для отримання високого врожаю необхідна наявність усіх факторів життя в оптимальному співвідношенні. Це підтверджується багаторічними дослідами, в яких вивчали вплив на урожайність різних доз кількох факторів життя, а також можливість
242
24. Умови життя сільськогосподарських рослин і способи їх регулювання в землеробстві
Урожайність
Кількість факторів в оптимумі
Рис. 23. Графіки врожайності культури при нарощуванні одного довільно взятого фактора (зліва) та при сукупності кількох факторів, взятих в оптимумі (справа)
отримання високих урожаїв культурних рослин. Зростання врожаю можливе лише тоді, коли такий вплив спрямований одночасно на весь комплекс умов. Цей комплекс умов становить одне ціле, всі фактори якого зв’язані міцними зв’язками. Вплив на один із цих факторів неминуче вимагає необхідної дії і на решту факторів (рис. 23). На рис. 23 крива а1Аа2 характеризує урожайність при постійному збільшенні одного фактора: а1А — при нарощуванні фактора до оптимуму, а крива Аа2 — після досягнення оптимуму. Крива АБВ характеризує безперервне підвищення урожайності, коли кожний з факторів (А, Б, В) перебуває в оптимумі.
Закон повернення, відкритий Ю. Лібіхом, передбачає повернення в ґрунт елементів живлення, які були використані рослинами і винесені врожаєм. Порушення цього закону призводить до зниження родючості ґрунту.
Землеробство, як галузь виробництва, матеріальне за своєю природою. Урожай, як матеріальна субстанція, створюється з матеріальних складових частин, і певна частина його створюється за рахунок речовин та енергії ґрунту.
При відшкодуванні використаних рослинами речовин та енергії ґрунту його родючість зберігається, а коли в ґрунт повертається більша кількість елементів живлення порівняно з винесеною врожаєм, то родючість ґрунту підвищується, тобто відбувається його розширене відтворення.
243
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
Закон повернення є науковою основою відтворення родючості ґрунту, на що має бути спрямований увесь комплекс заходів у сучасному інтенсивному землеробстві.
Велике значення для одержання високих і стійких урожаїв сільськогосподарських культур високої якості має додержання усіх законів землеробства, особливо закону сукупної дії факторів життя рослин. Велике значення для дії цього закону має відтворення родючості ґрунту.
Отже, закони землеробства визначають взаємодію факторів життя рослин на загальнобіологічному рівні. В землеробстві дія цих законів виявляється в науково обґрунтованих системах землеробства через родючість ґрунту та комплекс заходів.
Прийоми регулювання факторів життя сільськогосподарських культур. Взаємозв’язок факторів життя і їх вплив на рослини та ґрунт вивчають хімія, агрономічна фізика, фізіологія та біохімія рослин. Землеробство, яке ґрунтується на цих науках, розробляє способи оптимізації умов життя культурних рослин. Регулювання ґрунтових та надземних режимів набуває особливого значення тоді, коли потреба рослин у факторах життя не забезпечується звичайними природними умовами.
24.1. Світло
Світло має велике значення у житті рослин. Під його впливом у рослинах і відбувається фотосинтез, у процесі якого утворюються органічні речовини. Водночас у повітря рослини виділяють кисень, необхідний для дихання всіх організмів.
Світло значно впливає на процеси росту та розвитку рослин. При недостатньому освітленні порушується нормальний ріст більшості рослин — формуються видовжені, тонкі і слабкі стебла. Недостатня інтенсивність світла позначається на якості врожаю — знижується вміст білка в зернових, цукру в цукрових буряках, крохмалю в картоплі, жиру в насінні соняшнику тощо.
Фотосинтезу належить провідна роль в утворенні органічної речовини рослин. Завдяки цьому процесу утворюється 95% маси сухих речовин рослини. Тому керування фотосинтезом посіву-один з найефективніших шляхів управлінням продуктивністю рослин.
244
24. Умови життя сільськогосподарських рослин і способи їх регулювання в землеробстві
До найважливіших факторів, що визначають рівень продуктивності посівів сільськогосподарських культур, належать: енергія сонячного світла, яка забезпечує проходження фотосинтезу; забезпечення посівів вуглекислим газом; рівень мінерального живлення, умови водопостачання та тепловий режим.
Основне завдання землеробства — використання енергії сонячної радіації з найбільшим коефіцієнтом корисної дії.
Променева енергія сонця у більшості випадків впливає на особливості процесів росту, форму і розміщення листків у рослин та ін. Вона бере участь не тільки у формуванні органічної речовини, але і у її перетворенні й відкладанні, впливає побічно та безпосередньо на процеси загартування рослин і на посухостійкість. Світло також впливає і на формування органів рослин.
У похмуру погоду або в загущених осінніх сходах у злаків конус наростання основного стебла та пагонів завжди виноситься (піднімається) ближче до поверхні ґрунту, їх ріст за умов недостатнього освітлення припиняється із запізненням. Все це зумовлює невелику продуктивність таких сходів. Науковими дослідженнями встановлено, що у зв’язку з різною інтенсивністю освітлення неоднаково відбуваються біологічні, фізіологічні та біохімічні процеси в рослинах, що в кінцевому результаті впливає на вміст хлорофілу, анатомію, морфологію окремих органів та габітус рослин. Світловий режим озимої пшениці впливає не тільки на розвиток, але й на процеси росту, висоту стебла, кількість листків, довжину та ширину листкової пластинки. У середньому вглиб травостою пшениці надходять тільки 15–20% сонячної радіації.
Для нормального росту і розвитку рослин озимої пшениці необхідна мінімальна інтенсивність освітлення — 1,8 тис. люксів. Пряме сонячне світло опівдні дає 30–40 тис. люксів. Недостатнє освітлення може послаблювати фотосинтез, що негативно впливає на врожай, а в поєднанні з багатим азотним фоном призводить у зернових культур до різкого збільшення стерильності квіток.
Оптимальна інтенсивність освітлення є необхідною умовою, яка забезпечує високу фотосинтетичну активність рослин, формування високопродуктивних репродуктивних органів.
Важливим якісним показником стану посівів, здатних з великим ККД засвоювати енергію світла та СО2 з повітря, є достатньо
245
Землеробство з основами ґрунтознавства і агрохімії
висока оптична діяльність при великій сумарній поверхні асимілюючих органів, головним чином листків.
Зміни в інтенсивності освітлення часто тісно пов’язані із змінами температурного режиму ґрунтів і посівів. Останні помітно впливають на проходження мікробіологічних процесів у ґрунті, а тим самим і на поживний режим ґрунту. Тому питання впливу світла на рослини є важливим як з теоретичної, так і з практичної сторони. Оптимальний світловий режим посіву можна створити відповідною нормою висіву, способами сівби, розміщенням рослин на площі, кількістю їх у рядках та ін. Цими заходами можна помітно збільшувати коефіцієнт корисної дії фотосинтезу. Підраховано, що на поверхні землі теоретично максимально можливе значення ефективності природного світла для фотосинтезу знаходиться в межах від 16 до 24%.
Для росту і розвитку озимих культур, багаторічних трав, плодових культур має значення час весняного відновлення вегетації, від якого залежать стартові для рослин дози світлової і теплової енергії. Вплив цього важливого екологічного фактора на одні культури виявляється відразу після весняного пробудження. При ранніх строках відростання озимі краще кущаться і вкорінюються, у них більша площа листкової поверхні, підвищується фотосинтетичний потенціал. Раннє відновлення вегетації озимини позитивно впливає на ріст вегетативної маси та освітленість у нижніх ярусах стеблостою, що помітно впливає на формування міцності нижніх міжвузлів та стійкість рослин проти вилягання. Пізнє відновлення вегетації зумовлює формування низькорослих хлібів, зрідженість стеблостою тощо.
Культурні рослини по-різному реагують як на загальну кількість світла протягом вегетації, так і на тривалість світлового дня: одні швидше дозрівають при довгому світловому дні, інші — при короткому. До рослин довгого світлового дня (умовно) відносять жито, пшеницю, овес, ячмінь, вику, горох, льон, картоплю, капусту, а до рослин короткого світлового дня — просо, сорго, соняшник, кукурудзу, сою, квасолю, бавовник та ін.
За вибагливістю до інтенсивності світла розрізняють світлолюбні (вирощують на півдні) і менш світлолюбні рослини. Різними прийомами агротехніки можна поліпшувати умови освітлення вирощуваних культур (спосіб сівби, густота посівів, напрям
246