Роль русских и зарубежных учёных в развитии земледелия.

В развитие науки о почве и земледелии большой вклад внесли наши соотечественники.

М. В. Ломоносов (1711-1765 гг.) провозглашал ­материалистические взгляды на природу и материю. Он писал, что чернозем не первообразованная и не первозданная материя, а что он произошел в результате «согнития» животных и растущих тел со временем. По инициативе М. В. Ломоносова, но уже после его смерти, в России было создано Вольное экономическое общество (1765 г.), труды которого на протяжении 125 лет положительно влияли на развитие отечественной агрономии. В них было опубликовано много интересных и часто оригинальных работ.

Активное участие в этих Трудах принимал ученый-агроном А. Т. Болотов. На­пример, в 1771 г. он написал научную работу «О разделении полей», в которой критиковал господствующую в то время в России паровую систему земледелия. Вместо нее А. Т. Болотов предлагал паро-переложную систему как более приемлемую для тех условий.

И. М. Комов в книге «О земледелии» (1788 г.) первый из отечественных ученых обосновал плодосменную систему земледелия. Дальнейшее развитие земледелия он видел в интенсификации сельскохозяйственного производства.

Выдающийся ученый первой половины XIX в. М. Г. Павлов в 1837 г. издал «Курс сельского хозяйства», где писал, что сельское хозяйство находится в трех видах: как ремесло, как искусство и как наука. И только как наука сельское хозяйство «есть разумение начал, на коих дело основано, способами, коими оно про­изводите» и условий, при которых лучше достигать цели». М. Г. Павлов был первым, кто так четко ставил земледелие на научные основы. В противоположность взглядам Мальтуса М. Г. Павлов считал, что совершенствование сельского хозяйства может простираться в бесконечность.

В 1867 г. вышла в свет работа А. В. Советова «О системах земледелия». В ней впервые были даны научное определение систем земледелия, причины смены одних систем другими. Основные положения, высказанные  

А. В. Советовым, сохранены в современном определении и понятии о системе земледелия.

Большой след в развитии агрономии оставил Д. И. Менделеев. Он интересовался многими вопросами агрономии, в том числе питанием культурных растений, широко применял вегетационные опыты и впервые в России поставил научный полевой опыт. Д. И. Менделеев был активным сторонником интенсификации земледелия на основе широкой механизации и химизации, выращивания высокопродуктивных растений, в частности хлопчатника сахарной свеклы и других пропашных культур.

В. В. Докучаев (1864-1903 гг.) и П. А. Костычев (1845-1896 гг.) — основоположники развития отечественного генетического и агрономического почвоведения» которое заняло ведущее место в мировой науке о почве. Они впервые дали научное определение почве, представление о факторах почвообразования и генезисе почвы, научную классификацию почв. Их научная деятельность всегда отличалась тесной связью с нуждами сельскохозяйственного производства, например исследования В. В. Докучаева в области восстановления и повышения плодородия русских черноземов или П А. Костычева в изучении физических свойств почвы, а также агротехнических мер борьбы с сорняками. Многие термины и понятия, данные впервые ими, вошли в международный лексикон почвоведов, например подзол, чернозем и др.

В. Р. Вильямс (1863-1939 гг.), продолжая развивать учение о почве, первым из почвоведов стал изу­чать почву в единстве - как природное тело и как средство производства. Он развил учение о почве, о едином почвообразовательном процессе во всем мире. Согласно этому учению, на всех материках земного ша­ра совершается единый по своей сущности процесс почвообразования как воздействие элементов биосферы на литосферу, как постоянный круговорот веществ в системе почва - растение - почва.

К. К Гедройц (1872-1932 гг.) создал учение о коллоидах почвы и ее поглотительной способности, оказавшее большое влияние на представление о плодородии почвы и раскрывшее пути его повышения.

Большой вклад в развитие земледелия внес И. А. Стебут (1833-1923 гг.). Он был против шаблона в агротехнике, призывая дифференцировать ее в зависимости от конкретных условий. В частности, он призывал, чтобы при разработке севооборотов не копировать их, а заимствовать лишь полезные стороны, обработку почвы и всю агротехнику строить исходя из конкретных условий, сложившихся в хозяйстве. В зависимости от условий предлагалось разрабатывать также системы зем­леделия. Ученый пропагандировал интенсификацию сельскохозяйственного производства.

Имена К. А. Тимирязева (1843-1920 гг.), Д. Н. Прянишникова (1865-1948 гг.),

А. Г. Дояренко (1874-1958 гг.) и многих других ученых были тесно связаны с развитием экспериментальных исследований в агрономических науках, в области изучения свойств почвы, удобрений и их влияния на культурные растения и урожай.

В развитии земледелия особое место занимает имя К. А. Тимирязева не только потому, что он был выдающимся ботаником-материалистом, но и потому, что им по существу впервые была создана подлинно научная физиология растений, которая позволила дать теоретические основы для получения высоких и устойчивых урожаев культурных растений. К. А. Тимирязев не замыкался в сфере теоретических исследований в области физиологии растений, и в частности фотосинтеза, практикам он указывал конкретные пути увеличения фотосинтетической продуктивности культурных растений посредством увеличения концентрации углекислого газа в воздухе, выведения более продуктивных сортов, улучшения агротехники хорошей обработкой почвы, применением удобрений, улучшением водоснабжения растений и другими конкретными агротехническими приемами. К. А. Тимирязев видел перспективу развития земледелия только в интенсификации, в переходе к пло­досменной системе земледелия, в широком применении органических и минеральных удобрений, в расширении посевов пропашных и бобовых культур, а также занятых паров в увлажненных и орошаемых районах.

Д. Н. Прянишников - основатель советской научной школы агрохимиков, оказал большое влияние и на развитие земледелия. Он был сторонником плодосменной системы земледелия с широким применением минеральных и органических удобрений, расширением посевных площадей под пропашными и бобовыми культурами, был одним из немногих, кто критиковал повсеместное внедрение травопольной системы земледелия В. Р. Вильямса.

А. Г. Дояренко (1874-1958 гг.) - основатель советской научной школы агрофизиков почвы, вместе с тем постоянно занимался разработкой основных, наиболее важных для производства агрономических вопросов в области обработки почвы, севооборотов, паров и других вопросов земледелия. Его рекомендации производству носили конструктивный характер и всегда базировались только на результатах экспериментальных исследований полевых опытов. А. Г. Дояренко оставил большой след в развитии опытного дела, и в частности полевого опыта, как аналитического, так и в особенности синтетического (многофакторного).
Большой вклад в развитие отечественного почвоведения и земледелия внесли также Н. М. Сибирцев, А. Измаильский, В. И. Вернадский, К. Д. Глинка, П. С. Коссович, С. С. Неуструев, С. П. Кравков, И. В. Тюрин, М. М. Кононова, М. Ф. Федоров, Е. Н. Мишустин, Л. И. Прасолов, И. Н. Антипов-Каратаев,
А. Ковда, А. А. Роде, Н. А. Качинский, Н. М. Тулайков, Н. И. Вавилов, А. Н. Лебедянцев, В. П. Мосолов и др.

 

Факторы жизни растений.

 

Факторы:

· космические (свет, тепло)

· земные (углекислый газ, вода, азот, фосфор, калий, кислород и др.)

основной задачей земледелия является изучение требований к факторам жизни растений и разработка практических приёмов этих требований.

   Требования растений к свету – повышение коэффициента использования ФАР (примерно 1,5%)

   Требования к теплу (сумма активных температур) – температура выше 10^оС.

   Холодоустойчивые, морозоустойчивые.

   Одним из показателей потребления воды служит коэффициент водопотребления – расход воды на формирование 1т сухого вещества (м³/т).

   Требования растений к элементам питания: вынос питательных веществ – показатель, который разную потребность растений в элементах питания.

Вода. В жизни растений вода имеет огромное значение, так как все процессы жизнедеятельности происходят с ее участием. Все питательные вещества усваиваются только в растворах. С водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности растений.

Почвообразование и формирование почвенного плодородия происходят только при обеспечении почвы водой. Без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры.

Многие сельскохозяйственные растения нуждаются в большом количестве влаги, поэтому их надо регулярно поливать. Некоторые растения очень требовательны к влажности воздуха, например, капуста. другие больше используют почвенную влагу - тыква, арбузы, свекла и др.

По отношению к влаге кормовые растения подразделяются на следующие экологические типы: мезофиты, гигрофиты и ксерофиты. Гигрофиты (осока, ситник) растут на влажных лугах, болотах, побережьях рек; ксерофиты (полынь, ковыль) - в условиях недостатка влаги; мезофиты (тимофеевка луговая, люцерна, клевер) - в районах среднего увлажнения.

Периоды наибольшей потребности в воде называют критическими. Так, для большинства зерновых культур это фазы выхода в трубку и колошения, для кукурузы - цветения и молочно-восковой спелости, а для картофеля - цветения и клубнеобразования. Установлено, что растения резко снижают продуктивность при недостатке воды в период образования репродуктивных органов. Иногда на сельскохозяйственных угодьях оказывается избыток влаги, и это угнетает растения. Здесь приходится проводить осушение переувлажненных почв.

Для определения суммарной потребности растений в воде применяют транспирационный коэффициент. Это отношение массы израсходованной растениями воды к массе сухого вещества урожая

Транспирационный коэффициент зависит от вида растений, стадии их развития, почвенных и погодных условий, насыщенности питания и т.д. В разных регионах для растений транспирационный коэффициент колеблется от 200 до 1000. Только ничтожно малая часть воды (меньше 1 %) идет на создание урожая, а остальная часть расходуется на испарение.

 

Воздух. Из воздуха растения получают кислород, необходимый для дыхания. Для образования органических веществ в зеленых клетках растение использует из воздуха углекислый газ.

Дыхание корней растений и жизнедеятельность почвенных микроорганизмов обеспечиваются почвенным воздухом. Он участвует в биохимических процессах превращения питательных элементов.

Избыточная влажность приводит к резкому ухудшению воздушного режима растений. Хорошо дренированные почвы с высокой общей скважностью лучше обеспечены воздухом.

Газообмен между почвой и атмосферой осуществляется при изменении барометрического давления, температуры почвы и воздуха вследствие поступления в почву воды, воздействия ветра и других факторов.

При поступлении воды в почву с осадками или при орошения происходит вытеснение «старого» воздуха из почвенных пор и заполнение их «новым» после опока из пор влаги.

Чтобы усилить приток воздуха к корням растений, осуществляют рыхление почвы, что позволяет создавать необходимое строение пахотного слоя и тем самым обеспечивать условия нормального газообмена.

Свет. Швейцарский ботаник Ж. Сенебье (1742- 1809) в 1782 г. окончательно определил, что в дневное время при солнечном свете зеленые растения выделяют кислород. Он доказал, что зеленое растение «очищает» воздух не потому, что оно дышит, а в связи с его углеродным питанием. Впоследствии этот процесс был назван фотосинтезом - образованием органических веществ на свету. Фотосинтез может происходить только на свету и только в зеленых частях растения.

Фотосинтезом называется процесс образования зелеными растениями органического вещества из воды и углекислого газа в результате поглощения энергии солнечного света.

Зеленый цвет листьев растений зависит от особых зеленых пластид - хлоропластов, находящихся в их клетках. Почти у всех растений хлоропласты округлой или слегка вытянутой формы. В каждой клетке имеется несколько десятков, а иногда и свыше сотни хлоропластов. Они состоят из бесцветной цитоплазматической основы и зеленого пигмента хлорофилла, который поглощает световые лучи, но не все видимые лучи спектра, а лишь красные и сине-фиолетовые.

Зеленый лист - источник жизни на нашей планете. Хлоропласты листа- это единственная в мире лаборатория, в которой из простых неорганических веществ - воды и диоксида углерода - создаются органические вещества - сахар и крахмал.

При фотосинтезе усваивается всего лишь 1…2 % энергии солнечных лучей, падающих на растение. Однако и этого вполне достаточно, чтобы растения могли прокормить весь животный мир.

Свет к растениям поступает с солнечными лучами, которые распространяются неравномерно на юге их больше, а на севере меньше. Соответственно и растения, произрастающие в разных местах, привыкли или к обилию света, или к его недостатку. Поэтому их подразделяют на светолюбивые и теневыносливые.

Наиболее требовательны к свету южные растения - арбуз, тыква, баклажаны, фасоль, тропические травы и др. У этих растений при коротком световом дне быстрее образуются плоды и семена, а цветут они в конце лета или осенью.

Пшеницу, рожь, ячмень, овес относят к теневыносливым и холодостойким растениям, у которых цветение и плодоношение наступают при максимальной длине дня.

Продолжительность светового дня можно искусственно регулировать для растений, выращиваемых в теплицах и оранжереях.

Теплота. На рост растений с первых стадий их развития влияет температура почвы. Основным источником теплоты в почве являются солнечные лучи. Другим, но значительно меньшим источником служит теплота, выделяемая в результате биохимических превращений органических веществ, а также поступающая из глубинных слоев Земли.

Физиологические процессы, происходящие в растениях, жизнедеятельность микроорганизмов и почвенной фауны, биохимические процессы превращения веществ и энергии возможны только при определенных температурах.

К теплолюбивым культурам относятся кукуруза, сорго, фасоль, томат, арбуз, дыня, перец.

К пониженным температурам устойчивы чеснок, лук. Неплохо переносят пониженные температуры пшеница, рожь, ячмень, овес, горох, капуста и многие корнеклубнеплоды.

Элементы минерального питания. Из почвы растения получают все необходимые элементы минерального питания калий, кальций, железо, магний, серу, фосфор и азот. Калий необходим для роста растения, кальций - для развития их корневой системы. Магний и железо участвуют в образовании хлорофилла. Без азота, серы и фосфора не образуются белки, входящие в состав цитоплазмы и ядра.

Долгое время ученые-аграрии считали, что только эти элементы необходимы для нормального развития растения, но потом выяснилось, что нужны также очень небольшие количества многих других химических элементов, которые назвали микроэлементами. К наиболее важным в жизни растений микроэлементам относятся марганец, бор, медь, цинк, молибден, кобальт.

Урожай сельскохозяйственных культур зависит от генетических особенностей растений и условий окружающей среды. Получению максимальных урожаев с единицы площади и обеспечению повышения почвенного плодородия способствует знание основных законов земледелия - общебиологических основ формирования урожая.