Краткая история развития научных основ земледелия

Задачи земледелия как науки и отрасли с/х производства.

Земледелие является наукой, изучающей и разрабатывающей способы

наиболее рационального использования земли и повышения эффективного плодородия почвы для получения высоких и устойчивых урожаев с/х культур.

Земледелие – важнейшая отрасль с/х;

оно создает необходимые условия для развития растениеводства, луговодства, овощеводства и плодоводства.

Земледелие как наука основывается на новейших теоретических достижениях таких важнейших фундоментальных научных дисциплин, как почвоведение, землеустройство, агрохимия, растениеводство, биотехнология, микробиология, агрометеорология, мелиорация, экология, программирование урожаев.

Зеленое растение – это звено, связывающее солнце со всеми проявлениями жизни на земле. Земледелие направлено на то, чтобы усилить это звено. Земля является основным средством производства, превращающая один вид энергии в другой, одни вещества в другие.

Неравномерное поступление солнечной энергии делает труд земледельца сезонной и требует строгого выполнения всех полевых работ.

Зеленые растения создают недолговечные продукты, что делает с/х производство непрерывным.

Своевременные задачи в области земледелия следующие:

– обеспечивать наиболее рациональное использование земельных, водных, растительных и других ресурсов и всего биоклиматического потенциала (солнечной энергии, тепла, осадков);

– повышать плодородие почв и не допускать эрозионных процессов, химического и другого загрязнения с/х угодий, водных источников и производимой продукции;

– рациональная система удобрений;

– минимализация обработки почв;

– разработка эффективных севооборотов;

– тщательно экономически обосновывать и обеспечивать максимальное производство высококачественной продукции при наименьших затратах труда и средств, базироваться на самых прогрессивных формах использования земли и организации труда.

Краткая история развития научных основ земледелия

Развитие научных основ земледелия происходит в течение тысячелетий, однако с XVIII в. с развитием физики, химии, физиологии растений, микробиологии и почвоведения земледелие вышло на новый уровень развития. В достижениях научного земледелия немаловажную роль сыграли такие корифеи науки, как М. В.Ломоносов, А. Т.Болотов, В. Р.Вильяме, Н. И.Вавилов, И. М.Комов, М. Г.Павлов, А. В.Советов, Д. И.Менделеев, Д. Н.Прянишников, А. Н.Энгельгардт.

М. В.Ломоносов впервые в мире высказал идею, что «питание растениям доставляет воздух, почерпаемый листьями».

А. Т.Болотов предлагал заменить паровую систему земледелия паропереложной, с введением семипольного севооборота.

И. М.Комов в своем труде «О земледелии» изложил вопросы плодородия почвы, питания растений минеральными веществами; первый обосновал систему земледелия.

В многочисленных работах М. Г.Павлов создал научное представление о значении почвенных процессов в питания растений. Он разработал теорию применения удобрений, изложил правила для составления севооборотов, предложил к внедрению в производство интенсивную плодопеременную систему земледелия взамен трехпольной.

A. В. Советов в книге «О системах земледелия» впервые дал понятие о системах земледелия, классификацию их и историческое развитие.

Д. И.Менделеев исследовал вопросы питания сельскохозяйственных растений и повышение урожайности за счет удобрений.

3.Факторы жизни растений. Закон минимума или ограничивающего фактора Растения, развиваясь в тесном взаимодействии и во взаимосвязи с внешней средой – почвой, атмосферой и др., предъявляют к ним определенные требования. Это связанно с тем, что растению нужны конкретные, изменяющиеся во времени количества лучистой энергии, температура среды, вода, разнообразные растворенные химические элементы, газовый состав почвенного и атмосферного воздуха, свойства среды обитания.Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора, или Закон минимума Либиха —наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнения экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.Этот закон учитывается в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Юстус фон Либих (1803—1873) установил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит от того питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почве наиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20 % от необходимой нормы, а кальция — 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.

4Объемы и методы исследований в земледелии Основные этапы и методы научного исследования. Агрофизические методы исследования почв. Агрохимические методы изучения почв и растений. Вегетационный опыт и его роль в изучении плодородия почвы. Полевой опыт и основные требования, предъявляемые к нему. Виды полевых опытов. Роль длительных многофакторных полевых опытов в земледелии.

Особенности условий проведения полевого опыта. Основные элементы методики полевого опыта и их влияние на ошибку эксперимента. Современные методы размещения вариантов в полевом опыте.

Общие принципы и этапы планирования эксперимента. Планирование наблюдений и учётов. Закладка и проведение полевого опыта, учёт и уборка урожая. Методы поправок на изреженность. Документация и отчётность.

Математическая обработка экспериментальных данных. Дисперсионный анализ результатов вегетационных и полевых однофакторных опытов. Дисперсионный анализ данных многофакторных вегетационных и полевых опытов. Корреляционный, регрессионный и ковариационный анализы. Использование ЭВМ в исследованиях по земледелию.

5.Закон незаменимости и равнозначимости факторов жизни растений Этот закон впервые был высказан В. Р. Вильямсом. Его можно сформулировать так: ни один из факторов жизни растений не может быть заменен другим и поэтому все они, безусловно, равнозначимы. Действительно, нельзя заменить воду светом или азот калием и т. д., так как каждый фактор жизни выполняет определенные физиологические функции. Когда говорится о равнозначимости факторов жизни, то не имеется в виду равнозначимость, при которой разные факторы жизни могут выполнять одну и ту же или одни и те же жизненные функции. Понятие равнозначимости выступает в совершенно ином смысле, а именно, что нет главных и второстепенных факторов жизни. Они равнозначимы. Иначе можно было бы обойтись без второстепенных, но этого сделать не удается. Все попытки поднять урожайность без учета действия этого закона никогда не имели успеха. 6. Закон совокупного действия факторов жизни растений. Если в однофакторных опытах урожайность нарастает с постоянно замедляющимся ускорением по мере увеличения дозы фактора от близкой к минимуму до оптимума, а при дальнейшем увеличении фактора урожайность начинает уменьшаться, достигая нуля при максимальном количестве фактора, то в многофакторном опыте, если в оптимуме брать поочередно первый, второй, третий и т. д. факторы, урожайность культуры будет непрерывно увеличиваться. Передовики сельского хозяйства получают высокую урожайность, обеспечивая растения многими факторами, подбирая высокопродуктивные сорта и создавая благоприятные условия окружающей среды.

7.Структура почвы. Пути регулирования структуры почвы Почва, структура - Способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью, а совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется почвенной структурой.Почвы, обладающие водопрочной и механически прочной структурой не заплывают при сильном увлажнении и устойчивы к разрушению при механической обработке.Важным свойством структуры почвы является ее пористость. В лучших черноземах пористость агрегатов достигает 50 % их объема, что обеспечивает благоприятные водно - воздушные свойства этих почв. Чем ниже пористость агрегатов, тем меньше в почве содержится продуктивной влаги и воздуха и тем хуже условия роста и развития растений. Поэтому почва с низкой пористостью агрегатов агрономически малоценна.К агротехническим методам улучшения структуры почв относятся: посев многолетних трав, обработка почвы в спелом состоянии, известкование кислых почв, гипсование солонцовых почв, внесение минеральных и особенно органических удобрений. Прочная структура образуется под воздействием как многолетних трав, так и однолетних культур: пшеницы, подсолнечника, кукурузы и др. Лен, картофель, овощные культуры, имеющие мало развитую корневую систему, оказывают небольшое структурообразующее действие на почву.

8. Объемная масса почвы. Понятие плотности почвы Плотность (объемная масса) почвы — масса абсолютно сухой почвы при ненарушенном сложении (со всеми имеющимися в почве порами) в единице объема. Плотность выражается в г/см3.Знание плотности почвы позволяет определить пористость, запасы влаги, элементы питания в почве, необходимые при расчете норм полива и количества вносимых удобрений.Методика определения объемной массы.Для определения объемной массы необходимо брать образцы почвы для анализа при ненарушенном сложении. Для выявления закономерности изменения плотности с увеличением глубины допускается взятие образцов с нарушением естественного сложения почвы.Необходимо взять металлический бур-патрон и взвесить пустой вместе с двумя крышками. Для определения объема бура-патрона измерить его диаметр и высоту. Закрыть одну из крышек, в цилиндр совочком небольшими порциями насыпать воздушно-сухую почву, взятую с горизонта 0-25 см. Почву насыпать до верхней части цилиндра, при этом постукивать по его боковой части. После этого бур-патрон закрыть второй крышкой и взвесить вместе с воздушно-сухой почвой. Затем почву высыпать в тот же ящик, откуда она была взята, и повторить взвешивание второго и третьего образцов, взятых из того же ящика. Трехкратное взвешивание необходимо для получения более точного значения результатов.Далее, точно таким же способом три раза насыпать в цилиндр и взвешивать почву со слоев 25 – 40 см и 40 — 100 см.

9.Водный режим почвы и его регулирование Водный режим почвы – совокупность явлений поступления, передвижения, удаления влаги из почвы и изменения состояния почвенной влаги.грунтовая вода имеет большое значение как для жизнедеятельности растений и микроорганизмов, так и для многих физических и химических процессов в почве. В растительном организме ее содержится 75-90%. С поступлением и движением воды в растении связаны все ее жизненные процессы. При наличии воды, воздуха и тепла семена растений бубнявие и прорастает, растут ткани, поступают в растение и перемещают в ней питательные элементы, происходит фотосинтез и образуются новые органические вещества.В жаркую погоду вода предотвращает гибель растений. Перемещаясь из растение, она охлаждает и повышает устойчивость ее против высоких температур. Вода поддерживает тургор клеток, размещает по отдельным ее органах продукты ассимиляции. С помощью воды происходит корневое питание растений. Она реагирует рост и развитие растений. Недостаток ее приводит к недобору урожая, вызывает угнетение, а иногда и гибель растений. Однако и избыток воды также отрицательно влияет на большинство сельскохозяйственных растений, за исключением риса и других вологолюбив.Растениям вода нужна от посева семян и до окончания формирования урожая. Использовать воду растение начинает от набубнявиння семян. Количество ее для нормального прорастания неодинакова для различных сельскохозяйственных культур.

10. Воздушный режим почвы и метод его регулирования в земледелии Воздушный режим почвы тесно связан с ее водным режимом. Вода и воздух занимают поры между твердыми частицами почвы и являются антагонистами. Антагонизм проявляется наиболее отчетливо при избыточном увлажнении почвы или когда она сухая. Воздушный режим регулируют во всех почвенно-климатических зонах и особенно на тяжелых и склонных к уплотнению малоокультуренных и заплывающих почвах, образующих поверхностную корку, резко препятствующую газообмену между почвенным и атмосферным воздухом, на орошаемых землях, сильно уплотняющихся после полива. Многие приемы, применяемые для регулирования водного режима почвы, одновременно оказывают влияние и на воздушный режим. Важнейшее значение имеют те из них, которые улучшают физические, физико-химические и другие свойства почвы: накопление органического вещества, сочетание разноглубинных обработок, а при необходимости и периодические углубления пахотного слоя, щелевание и др.В засушливых условиях в почве мало влаги и много воздуха. Там целесообразны прикатывание и выравнивание поверхности, способствующие сохранению влаги в почве. Легкие почвы не следует подвергать частому рыхлению, особенно глубокому. Их глубокая механическая обработка оправдана только при заделке органических удобрений и при борьбе с корнеотпрысковыми и корневищными сорняками.

11Тепловой режим почвы. Его регулирование. Тепло – это необходимый фактор жизни и роста растений. С ним связаны важнейшие биологические и абиотические процессы, протекающие в почве и определяющие развитие почвообразования и плодородия: интенсивность химических реакций, процессы физического выветривания, деятельность микроорганизмов и почвенной фауны, прорастание семян и рост растений, процессы обмена веществом и энергии.

Главным источником тепла, поступающего в почву, является лучистая энергия Солнца (солнечная энергия). Небольшое количество тепла почва получает из глубинных слоев Земли и за счет биологических, химических и радиоактивных процессов, протекающих в верхних слоях литосферы. Часть поступающей к поверхности почвы солнечной энергии поглощается почвой и преобразуясь в тепло нагревает почву; часть отражается поверхностью почвы. Почва отдает тепло в атмосферу, если температура ее поверхности выше, чем температура приземного слоя воздуха.

К основным тепловым свойствам почв относят теплопоглотительную способность, теплоемкость и теплопроводность.

Теплопоглотительная способность – это свойство почвы поглощать лучистую энергию Солнца. Показатель теплопоглотительной способности связан с величиной альбедо.

Альбедо – это отношение отраженной радиации к суммарной, поступающей на Землю, выраженное в процентах. Чем меньше альбедо, тем больше почва поглощает солнечной радиации. Этот показатель зависит от цвета почвы, влажности, структуры, содержания гумуса и гранулометрического состава. Высокогумусированные почвы имеют темную окраску, поэтому они поглощают лучистой энергии на 10 – 15 % больше, чем малогумусированные. Глинистые почвы характеризуются высокой теплопоглотительной способностью по сравнению с песчаными. Сухие почвы отражают лучистую энергии. На 5 – 11 % больше, чем влажные.

Теплоемкость – это способность почвы удерживать тепло. Различают объемную и удельную теплоемкость почвы.

Объемная теплоемкость – это количество тепла, затрачиваемое для нагревания 1 см³ сухой почвы на 1⁰ С (Дж\см³ на 1⁰).

Удельная теплоемкость – это количество тепла, необходимое для нагревания 1 г сухой почвы на 1⁰ С (Дж\г на 1⁰).

Теплопроводность – это способность почвы проводить тепло. Она измеряется количеством тепла в джоулях, которое проходит в 1 с через 1 см³. Она сильно зависит от влажности и содержания в порах почвы воздуха. Чем влажнее почва, тем выше ее теплопроводность, а чем рыхлее, те ниже.