Основные факторы, определяющие рост, развитие растений, урожай и его качество

Пути биологизации интенсификационных процессов в растениеводстве.

Растениеводство — возникло более 10 тыс. лет назад и уже содержало элементы биотехнологий (это производство вина, пива, хлеба и др.).

Общее для всех типов биотехнологий — это использование в них живых организмов и протекание в них биологических процессов (это микробы, бактерии, растения). Различия между ними заключается лишь в возможностях управлять биологическим процессом. Естественно они различные — в растениеводстве одна, в промышленности и генной инженерии другая.

Наиболее развита пока промышленная биотехнология.

Генная инженерия на современном этапе используется для синтеза наиболее важных и дефицитных соединений и их аналогов (антибиотики, ферменты, аминокислоты, гормоны роста, инсулин и т.д.).

В настоящее время появилось много биологически активных веществ используемых в растениводстве (Альбит, Лигногумат, Мастер С, Гумастин, Гумат калия, натрия, Активированная вода, Агат-25к и т.д.). Они позволяют при малых дозах применения повысить сопротивляемость растений к абиотическим и биотическим стрессам и как следствие увеличить урожайность.

Даже в странах с благоприятным климатом первостепенное внимание в селекции уделяется повышению устойчивости растений к стрессам. Такой подход обусловлен рядом причин:

1. Необходимостью повышения адаптивного потенциала посевов.

2. Освоением новых территорий, расположенных в неблагоприятных зонах.

3. Стремлением снизить затраты невосполнимой энергии.

Биологизация будет за счет: 1. Увеличения внесения навоза, сапропеля,

компост, соломы и т.д.

2. Увеличение площадей под многолетние травы и зернобобовые.

3. Широкого применения БАВ.

4. Ведущая роль в интенсификации биологических процессов отводится селекции с/х культур

Современные направления в селекции сельскохозяйственных культур.

Вклад селекции в повышении урожайности сельскохозяйственных культур оценивается в последние 30 лет — как 30-70%.

Не отрицая технологических факторов на рост урожайности сельскохозяйственных культур все же селекция выдвигается на первый план по следующим причинам:

1. Технологические факторы при их интенсификации увеличивают загрязнение и разрушение природной среды.

2. Устойчивый рост урожайности в зонах умеренного и сурового климата ограничивается лимитирующими факторами (вода, солнце, мороз, засуха). За счет селекции добиться их нивелирование значительно дешевле.

3. Благодаря современным достижениям в области генетики, возможности селекции значительно возросли.

Современные направления сведены к следующему:

1. Сорта должны быть адаптированы к местным условиям.

2. Высокая потенциальная урожайность должна сочетаться с устойчивостью к абиотическим и биотическим стрессам на основе межсортовой и межвидовой гибридизации.

3. Вовлечение в селекционный процесс новых диких видов растений для создания видового многообразия и устойчивости сортов к стрессам.

4. Создавать сорта, эффективно использующие удобрения в условиях дефицита влаги.

5. Уделять преимущественное внимание отдаленным скрещиваниям.

6. Уделить внимание к повышению устойчивости сортов к температурному стрессу.

Методы получения трансгенных растений

Перенос генов в растительные клетки и их встраивание в геном растения хозяина осуществляется благодаря специфическим структурам.

Имеется несколько методов:

Основные факторы, определяющие рост, развитие растений, урожай и его качество

Мы уже знаем, что все факторы влияющие на рост и развитие растений делятся на регулируемые, частично регулируемые и не регулируемые.

К нерегулируемым факторам относят: Приход солнечной радиации, продолжительность безморозного периода, весеннее-летний возврат холодов, толщина снежного покрова, сумма осадков по месяцам и за год, зимняя и летняя температура гранулометрический состав почвы итд.

К частично регулируемым факторам относят те факторы, которые возможно регулировать на незначительной площади из-за большой их энергоемкости или низкой эффективности: Распределение снега по полю, влажность почвы, гумусированность почвы, водная и ветровая эрозия, реакция почвенного раствора, микробиологическая активность почвы и тд.

К регулируемым факторам относят: выбор возделываемых культур и сортов,

Засоренность посевов,пораженность растений вредителями и болезнями, обеспеченность элементами минерального питания и тд. Такое деление факторов, естественно условно. Поскольку часто трудно разделить регулируемые и частично регулируемые факторы.

Большая часть факторов, определяющих рост и развитие расте­ний, урожай и его качество, в полевых условиях не подлежит регу­лированию. Это ограничивает возможность управления формиро­ванием величины и качества урожая.

Однако некоторые очень важные факторы, такие, как выбор культуры, сорта, обеспеченность макро- и микроэлементами, можно регулировать в широких масштабах. Следовательно, задача состоит в том, чтобы с помо­щью регулируемых факторов снизить отрицательное влияние не­регулируемых и частично регулируемых.

Для этого в первую очередь необходимо знать агроклиматичес­кие ресурсы зоны: сумму активных температур за безморозный период, напряженность температурного режима и количество ФАР по месяцам, сумму осадков и распределение их в течение года, толщину снежного покрова, процент вероятности засух и су­ховеев.

Необходимо иметь сведения о физических и агрохимических свойствах пахотного слоя почвы и нижележащих горизонтов: о гранулометрическом составе пахотного слоя почвы, равновесной плотности, физических свойствах нижележащих горизонтов; со­держании гумуса в почве и глубине гумусового слоя; реакции почвенного раствора и гидролитической кислотности почвы; со­держании легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора, об­менного калия, подвижных форм бора, молибдена, меди, цинка в пахотном слое почвы.

Необходимо учитывать основные гидрологические показатели: глубину залегания грунтовых вод на конкретном поле, продолжи­тельность стояния талых вод, влажность почвы, соответствующую 100 % ППВ, и влажность разрыва капилляров (последние показа­тели особенно важны в орошаемом земледелии).

Нижнее Поволжье находится в зоне рискованного земледелия.

Почвы этой зоны характеризуются низкой гумусированностью и неудовлетворительными физическими свойствами. Для их улуч­шения необходимо предусмотреть внесение органических удобре­ний или возделывание сидеральных культур.

Из регулируемых факторов нередко уровень урожая лимитируют повышенная засо­ренность полей, развитие болезней и размножение вредителей выше порога вредоносности. Расчетный уровень планируемого урожая следует определять с учетом наличия соответствующих пе­стицидов и возможности их применения. Если преодоление этих лимитирующих факторов реально, то уровень урожая может быть определен потенциальной продуктивностью сорта, которую он может реализовать за вегетационный пери­од при сравнительно низкой напряженности температурного ре­жима. Наконец, с учетом плодородия почвы необходимо опреде­лить нормы минеральных удобрений, сроки и способы их внесе­ния.

Поскольку оптимизация каждого лимитирующего фактора тре­бует больших энергетических и финансовых затрат, то уровень планируемого урожая должен быть реально достижимым при оп­тимизации этих факторов имеющимися ресурсами. Завышение планируемого урожая без учета реальных возможностей приводит к бесполезным затратам, планируемый урожай не будет получен. Например, на кислых почвах с рН_сол 4,5 планировали получить 4 т зерна ячменя с 1 га, внесли необходимое количество дорогостоя­щих минеральных удобрений, но получили урожай зерна 1,6 т/га. На кислых почвах коэффициенты использования элементов пита­ния из удобрений были минимальными, внесенные удобрения ос­тались неиспользованными.

Кроме того, поскольку многие важные факторы среды оста­ются нерегулируемыми (временные засухи, недостаток или избыток осадков, град, поздний или ранний заморозок), то даже при оптимиза­ции всех регулируемых факторов невозможно получать высокие урожаи ежегодно. Доля риска в разных зонах различна. Она оп­ределяется процентом лет с острым недостатком влаги или с из­быточным увлажнением, с поздневесенними и раннеосенними заморозками, губительным градом. Определить долю риска по­могут результаты многолетних наблюдений зональных метео­станций. Чем больше процент лет с неблагоприятными метеоро­логическими условиями года, тем выше доля риска неполучения максимально высокого урожая. Чем выше планируемый урожай без искусственного регулирования водного режима, тем меньше вероятность его получения.

Следовательно, уровень планируемого урожая необходимо оп­ределять, исходя из климатических условий зоны, агрофизических и агрохимических свойств почвы и возможности оптимизации ли­митирующих регулируемых факторов.