Наукові основи систем землеробства

За часом відкриття і загальним значенням у біології і агроно­мії перше місце необхідно віднести закону автотрофності рос­лин. Він об'єднав теорію фотосинтезу і мінерального живлення рослин. Зелені рослини, використовуючи енергію сонячного сві­тла і поглинаючи з повітря вуглекислий газ, а з грунту воду і мі­неральні речовини, синтезують всі необхідні їм органічні речо­вини в кількостях, які забезпечують новий розвиток і високу продуктивність рослин. Такими основними принципами відо­бражається сутність цього закону. Відповідно до цього одним з найважливіших принципів при створенні врожаю повинно бути швидше нарощування оптимальної асимілюючої поверхні листя, здатної з найкращим ефектом засвоювати сонячну енергію для синтезу цукрів, амінокислот, білків, ферментів та інших клітин протоплазми, тканин і органів рослинного організму.

Одним з найважливіших в агрономії законів, що визначає умови життя рослин, є закони незамінності і рівнозначності фак­торів їх життя. Ці закони були сформульовані академіком В.Р. Вільямсом.

Для росту й розвитку будь-якої зеленої рослини необхідні дві групи факторів:

1 — космічні — світло та тепло;

2 — земні — вода, повітря і поживні речовини.

На ріст і розвиток рослин впливають не лише фактори життя, а й умови, за яких проявляється дія факторів життя. Умови сере­довища поділяються на три групи:

1 -— ґрунтові (будова орного шару, структура, кислотність ґрунту та ін.);

2 — фітологічні (на­явність бур'янів, шкідників і хвороб);

3 — агротехнічні (своєчас­ність і якість проведення польових робіт).

Суть закону незамінності і рівнозначності факторів життя ро­слин полягає в тому, що всі фактори життя рослин незамінні й абсолютно рівнозначні. Ні один із них не може бути замінений іншим, навіть при надлишку останнього, не можна 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 із них необхідний у незначній кількості, серед яких окремі частини спектру сонячного променя, наявність у повітрі кисню, азоту, вуглекислоти, температура в певних ін­тервалах, різноманітні біологічно важливі елементи живлення та ін.

Наступне важливе значення в практичному землеробстві має закон мінімуму (закон обмежувальних факторів). Суть його зводиться до того, що величина врожаю визначається фактором, який знаходиться в мінімумі і буде в міру задоволення ним зрос­тати доти, поки не буде обмежений іншим фактором.

Вперше цей закон в 1840 р. сформулював німецький вчений Ю. Лібіх на підставі розвитку теорії мінерального живлення рос­лин і причин зниження родючості ґрунту. Він вважав, що зрос­тання врожаю знаходиться в прямій залежності від збільшення фактора, що знаходиться в мінімумі.

Для наочної демонстрації закону мінімуму часто використо­вують «діжку Дебенека», висота клепок якої умовно визначає рі­вень забезпеченості рослин факторами їх життя.

Численними дослідами встановлено, що найвищий врожай можна одержати тільки при оптимальній кількості факторів жит­тя рослин.

Близький до закону обмежувальних факторів широко відомий закон мінімуму, максимуму і оптимуму. Він був вперше сформу­льований Ю.Саксом. Зміст його пролягає в тому, що найбільш високий врожай може бути одержаний при оптимальній наявнос­ті фактора, а в міру збільшення або зменшення останнього уро­жай зменшується.

Академік В. Р. Вільямс дав йому більш чітке визначення: «Найбільший урожай реалізується при середній «оптимальній» наявності фактора; при найменшій (мінімальному) і найбільшій (максимальному) наявності фактора урожай нереальний (дорів­нює нулю)».

Виключно велике значення в землеробстві має закон сукупної дії факторів життя рослин. Основу цього закону сформулював ще в кінці XIX ст. німецький дослідник Лібшер. Суть його поля­гає в тому, що для одержання високого врожаю необхідна наяв­ність усіх факторів життя в оптимальному співвідношенні.

Найстарішим, але постійно актуальним, є закон повернення речовин в ґрунт, відкритий в середині XIX ст. одним із основопо­ложників агрохімії Ю.Лібіхом. Зміст його зводиться до того, що всі речовини, які використовуються при створенні урожаю, по­винні бути повністю повернуті в фунт з добривами. Порушення цього закону, за твердженням Ю. Лібіха, рано чи пізно призведе до втрати ґрунтом ґрунтової родючості.

При розробці і освоєнні системи землеробства велике значен­ня має закон плодозміни. Ще в 1838 р. професор М.Г. Павлов ви­знавав його як закон природи. Він стверджував, що кожний агро­технічний захід більш ефективний при плодозміні, ніж при беззмінному посіву.

В основі цього закону — загальнобіологічний закон єдності та взаємозв'язку рослинних організмів і умов середовища. Не­обхідність періодичної зміни різних культур в посіві обумов­люється не тільки різним виснаженням ґрунту елементами жи­влення і неоднаковим розміщенням та накопиченням корене­вих пожнивних решток, а бобовими — азоту, а й тим, що в пе­ріод росту культури по-різному впливають на ґрунт і в цілому на оточуюче середовище. По-різному змінюється щільність, твердість, гранулометричний стан і вологість ґрунту у верти­кальному профілі, а також кількісний склад мікрофлори та інтенсивність розвитку окремих груп мікроорганізмів, у тому числі патогенних.

Дослідженнями О. П. Виноградова встановлено, що під впли­вом діяльності живих організмів, і головним чином рослин у ґру­нті, в порівнянні з земною корою вміст азоту збільшився в 10, а вуглецю в 20 разів. Чим активніше проходять біологічні процеси, тим більше накопичується біологічних елементів і створюється кращі умови для нових поколінь живих організмів. Таким чином проявляється реальне існування закону природи — закону підви­щення родючості грунту.

Для загального закону природи підвищення родючості ґрунту проявляється в землеробстві, коли дотримуються інші закони зе­млеробства, особливо повернення, так як значна частина створе­ної органічної маси виноситься з урожаєм.

Спрямоване використання законів землеробства при проекту­ванні і освоюванні систем землеробства, в спрямованості на підви­щення родючості ґрунту і одержання високих урожаїв, має виріша­льне значення в практиці сільського господарства. Висока культура землеробства передбачає не тільки високоякісне і своєчасне вико­нання усіх польових робіт, а в цілому при веденні господарства на основі та дотриманні законів землеробства й рослинництва. Відпо­відно до цих законів і на їх базі створюються різні теорії, що обґру­нтовують практичні заходи по освоєнню систем землеробства.