Группировка полевых культур

Из 300 тыс. растений, населяющих земной шар, человек использует в настоящее время в той или иной мере около 23 тыс. видов и среди них около 1500 видов культурных, возделываемых растений.

В группу растений полевой культуры входят около 90 важнейших видов, дающих человечеству необходимые продукты питания, корма для животных и сырье для технической переработки. Каждый из этих видов и даже отдельные сорта различаются по характеру своего развития и по отношению к условиям внешней среды.

Полевые культуры делятся на группы преимущественно по производственному признаку: зерновые, технические, кормовые и бахчевые.

К зерновой группе относят культуры, которые выращивают для продовольственного и фуражного зерна. Эта группа делится на подгруппы:

- типичные хлеба – пшеница, рожь, ячмень, овес, тритикале;

- просовидные хлеба – кукуруза, просо, сорго, рис, могар и чумиза;

- зерновые бобовые – горох, соя, нут, чечевица, фасоль, чина, люпин, лобия, из других семейств – гречиха и амарант.

К группе технических культур принадлежат:

- масличные – подсолнечник, сафлор, горчица (белая и сарептская), рапс, рыжик и др. капустные, а также арахис, соя, клещевина, мак масличный, лен масличный, ляллеманция, перилла и др.

- эфиромасличные – кориандр, анис, тмин, фенхель, мята, шалфей мускатный, лаванда и др.;

- прядильные – хлопчатник, который образует волокно из семени; лен прядильный, конопля, кенаф, канатник, джут, рами, кендырь и др., которые образуют волокно из стебля; юкка, новозеландский лен, агава – образуют волокно в листьях;

- сахароносные – сахарная свекла, цикорий – образуют сахар в корнеплодах; сахарный тростник – образует сахар в стеблях;

- крахмалоносные – картофель, земляная груша (содержит инсулин) образуют крахмал в клубнеплодах;

- наркотические, инсектицидные и лекарственные – табак, махорка, опийный мак, ромашка, лекарственный анабалис и др.

К группе кормовых культур относят:

- корнеплоды (и листостебельные) – свекла, морковь, репа, брюква, турнепс, кормовая капуста;

- однолетние бобовые травы – вика яровая, вика мохнатая и панонская, сераделла, однолетний клевер и др.;

- однолетние злаковые травы – суданская трава, могар, чумиза, райграс однолетний, пайза;

- многолетние бобовые травы – клевера, люцерна, эспарцет, лядвенец рогатый, донник и др.;

- многолетние злаковые травы – тимофеевка, костер, житняк, овсяница, пырей, ежа, райграсы и др.

К бахчевым относят:

- бахчевые кормовые – кормовой арбуз, кормовая тыква;

- бахчевые пищевые – столовый арбуз, дыня, тыква столовая;

- бахчевые технические – люфа.

2. Требования растений к факторам внешней среды

К факторам внешней среды, влияющих на жизнедеятельность культурных растений, относят: свет, тепло, воду, элементы минерального питания, воздух.

Свет. В зависимости от реакции на интенсивность освещения растения делят на светолюбивые и теневыносливые.

У светолюбивых растений порог светового насыщения высокий. У теневыносливых растений предельная интенсивность фотосинтеза наблюдается при незначительной освещенности.

Качество света заметно сказывается на интенсивности фотосинтеза и составе образующих органических веществ.

Если в процессе фотосинтеза поглощаются в основном длинноволновые красные лучи, то среди продуктов фотосинтеза преобладают углеводы. Если растения поглощают коротковолновую часть спектра, среди продуктов фотосинтеза увеличивается количество белков. Поэтому в условиях сухого климата, где летом много безоблачных солнечных дней, прозрачная атмосфера и большая насыщенность солнечного света коротковолновыми лучами в зерне злаков, особенно пшеницы, накапливается больше белков, а мука из такого зерна характеризуется высокими хлебопекарными качествами.

Свет влияет на процесс роста. При плохом освещении скорость линейного роста увеличивается, междоузлия вытягиваются, в результате чего снижается механическая прочность стебля и травянистые растения полегают. Инфракрасные лучи также угнетают процессы дифференциации клеток и формирование листьев. Коротковолновые лучи (синие и фиолетовые) стимулируют процессы деления клеток, но задерживают прохождение фазы их растягивания.

Освещенность влияет и на рост корневой системы. При хороших условиях освещенности масса корней у фасоли увеличивается в 20 раз, а надземных органов в 3,5 раза.

Равномерное освещение способствует образованию очень ветвистых, хорошо облиственных растений.

Освещенность влияет на процессы развития растений. Сроки цветения и плодоношения многих растений можно сдвигать, изменяя длину дня, т.е. продолжительность фотопериода.

В зависимости от реакции на продолжительность фотопериода растения делят на три группы:

1. Растения короткого дня, которые имеют наиболее короткий вегетационный период в условиях 9-12 часового дня.

2. Растения длинного дня, которые быстрее зацветают и плодоносят в условиях 15-20 часового дня.

3. Нейтральные растения, у которых цветение и плодоношение наступают не6зависимо от длины дня (гречиха, арбузы).

Наиболее благоприятный световой режим для культурных растений в полевых условиях создают регулированием густоты стояния растений, применением соответствующих способов посева, правильным использованием склонов южного направления, ориентацией рядов на посевах соответственно сторонам света, уничтожением сорняков, формированием кроны деревьев.

Тепло. Жизнедеятельность растений возможна только в пределах определенных температур.

Потребность в тепле неодинакова у различных растений, а также у одного растения в разные фазы его развития.

Различия в требовательности к теплу проявляются уже при прорастании семян и сохраняются в течение всей жизни растений.

Для каждой фазы роста и развития существуют свои минимальные, оптимальные и максимальные температуры. Например, оптимальной температурой для прорастания семян ячменя являются 20-22 град., овса, ржи и пшеницы – 25 град., табака – 27-29 град., кукурузы, сорго -32-35 град., тыквы, огурцов – 33-35 град.

По требованию к теплу полевые культуры можно условно разделить на холодостойкие, среднехолодостойкие и теплолюбивые.

У холодостойких культур минимальная температура прорастания 0-2 град. (рожь, пшеница, ячмень, овес, клевер, люцерна, горох и др.)

Минимальная температура прорастания среднехолодостойких культур – 3-6 град. (свекла, подсолнечник, бобы, люпин и др.).

Семена теплолюбивых культур начинают прорастать при температуре 8-14 град. (кукуруза, просо, сорго, фасоль, рис, соя, хлопчатник, клещевина, арахис и др.) . Теплолюбивые культуры при температуре ниже нуля градусов гибнут.

Нижняя граница активности физиологических и биохимических процессов, а для некоторых культур и жизнедеятельности в целом находится в пределах нуля градусов.

Для каждой культуры существует нижний и верхний предел температур, ниже и выше которых они гибнут. Например, для озимого ячменя - -11-14 град., озимой пшеницы - -15-18 град., озимой ржи - -20-28 град.

Верхний предел температур для некоторых организмов близок к температуре кипения воды (водоросли и микроорганизмы термальных источников). У культурных растений уже при температуре 40-45 град. Резко снижается интенсивность фотосинтеза, повышается интенсивность дыхания и транспирации воды, а при 60-70 град. Большинство растений приостанавливает свою жизнедеятельность.

На рост и развитие растений влияет и тепловой режим почвы. Рост и развитие ускоряются по мере повышения температуры почвы. Так, семена пшеницы при температуре 5 град. Прорастают через 4-5 дней, а при температуре 15 – через сутки.

Оптимальные температуры для роста корневой системы, как правило, более низкие, чем для роста надземной биомассы. Однако разница между температурой почвы и воздуха не должна быть слишком большой. При высокой температуре корневая система развивается слабо, неглубоко проникает в почву и поэтому растение не может эффективно использовать воду и питательные вещества из нижних слоев. При этом наступает паралич устьиц листьев и они бесконтрольно испаряют влагу.

Тепловой режим в полевых условиях можно регулировать различными приемами: снегозадержанием, полезащитным лесонасаждением, мульчированием почвы, способами и сроками посева, осушением и орошением, использованием южных склонов, внесением органических удобрений, дымовыми завесами.

Вода участвует во всех жизненных процесса. Ее содержат все органы

растений. Вода является регулятором температуры растения: она испаряется через листья, в результате чего понижается температура и предотвращается перегрев растений.

Только 0,2 % поглощаемой воды расходуется на построение тела растения, 88,8 % испаряется. Испарение воды через листья называется транспирацией. Благодаря транспирации в клетках листьев образуется сосущая сила, которая обеспечивает движение воды с растворенными в ней питательными веществами от корней к листьям.

Оптимальная влажность почвы для роста и развития растений находится в пределах 65-85 % наименьшей влагоемкости. Если влажность более высокая, уменьшается доступ кислорода к корням и замедляется процесс поглощения элементов питания из почвы.

В условиях избыточного увлажнения почвы и затопления растения переходят на анаэробное дыхание, постепенно ослабляются, что резко снижает их продуктивность или они гибнут от вымокания.

По требованию к влаге различают следующие группы растений: ксерофиты (живут в острозасушливых условиях), гидрофиты и гигрофиты (живут в водоемах и болотах) и мезофиты (промежуточные по требованию к влаге). Большинство культур относятся к мезофитам.

Водный режим почвы и использование воды растениями регулируют агротехническими приемами.

Одним из основных мелиоративных приемов является орошение в условиях недостаточного увлажнения и осушение при переувлажнении.

Более полному использованию почвенной влаги способствует чередование культур в севообороте, уменьшение испарения воды из почвы.

Водный режим регулируется также борьбой с сорняками, применением органических удобрений, выращиванием засухоустойчивых сортов, применением обработки почв и специальных гребневых и грядковых посевов, посевов в борозды, гребни и т.д.

Воздух для растений является источником углекислого газа для фотосинтеза и кислорода для дыхания. Растения поглощают кислород всей поверхностью, поэтому он необходим и в атмосферном и в почвенном воздухе.

В кислороде растения нуждаются в течение жизнедеятельности. Например, семена залитые водой набухают, но не прорастают до тех пор, пока не будет доступа кислорода к зародышам.

Корни требуют большей концентрации кислорода, чем надземные органы растений. В этом отношении существуют значительные видовые различия. Например, корни сои активно растут при содержании в атмосфере кислорода 6%, томатов – 16 %. Хорошо растет при незначительном содержании кислорода рис.

Наиболее чувствительны к недостатку кислорода в почвенном воздухе клубне-, корнеплодные и корневищные растения, бобовые и масличные культуры.

Минимальное содержание углекислого газа в воздухе, при котором начинается фотосинтез, называется углекислотным порогом фотосинтеза. Он колеблется в пределах от 0,008 до 0,03 % и зависит от культуры. Основным источником пополнения углекислого газа в воздухе является почва. В ней он образуется в результате дыхания корневых систем и микроорганизмов, минерализации пожнивных органических остатков и органических удобрений.

Большое количество углекислого газа выделяется в результате дыхания людей, животных, в результате работы предприятий.

В составе воздуха много азота, однако, растения его не усваивают. Азот из воздуха могут усваивать только некоторые почвенные микроорганизмы. Они связывают азот воздуха с органическим веществом, и он становится доступным для растений.

Почва. Растения поглощают много элементов питания. Содержание их в почве по-разному влияет на рост и развитие растений, их плодоношение и количество урожая.

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, сера – зольными элементами; бор, марганец, цинк, молибден и кобальт – микроэлементами. Эти химические вещества служат основой для построения организма растений и его жизнедеятельности.

Все элементы питания, кроме углерода, растения поглощают из почвы. Правильная обработка почвы в севооборотах, борьба с сорняками значительно улучшают питательный режим растений. Наиболее эффективный способ регулирования питательного режима – применение органических и минеральных удобрений.