Розділ «1. Наукові основи систем землеробства»

Безперервний розвиток агрономічної науки і вдосконалення сільськогосподарської техніки були і залишаються головними критеріями поступового руху землеробства і всього сільськогосподарського виробництва. Довготривалі досліди і практика показали, що в основі землеробства так, як і інших науках, лежать закони, що відображають об'єктивні процеси, які відбуваються в природі землеробства. Вони розкривають шлях практиці, запобігають багато помилок і допомагають продуктивніше використовувати не тільки землю, але і машини, знаряддя і інші засоби виробництва.

Підвищення продуктивності сільськогосподарського виробництва не може базуватися тільки на змінюючих показниках виробництва. В міру зростання знань як безпосередньо в агрономії, так і в інших галузях науки закони вдосконалюються і відкриваються нові.

За часом відкриття і загальному значенні в біології і агрономії перше місце належить 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 ґрунту воду і мінеральні речовини, синтезують всі необхідні їм органічні речовини в кількостях, які забезпечують новий розвиток і високу продуктивність рослин. Цими основними принципами відображається сутність цього закону. У відповідності до цього одним з найважливіших принципів при створенні урожаю повинно бути швидше нарощування оптимальної асимілюючої поверхні листя здатної з найкращим ефектом засвоювати сонячну енергію для синтезу цукрів, амінокислот, білків, ферментів і інших клітин протоплазми, тканими і органів рослинного організму.

Для інтенсивного розвитку рослин надзвичайно важливо, щоб у ґрунті в достатній кількості постійно була вода, всі необхідні елементи мінерального живлення в доступних формах та не було перепони їх надходження в кореневу систему.

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

Завдяки багаторічним дослідженням переважно у галузі фізіології рослин та агрохімії достатньо повно встановлені потреби рослин у факторах життя, які становлять їх матеріальну і енергетичну основу. Умови навколишнього середовища (ґрунт та атмосфера) помітно впливають на використання рослинами води і елементів мінерального живлення. Серед умов життя рослин основами є агрофізичні та агрохімічні властивості ґрунту склад ґрунтового та приземного повітря, наявність у ґрунті життєздатного насіння бур'янів, збудників хвороб і шкідників та ін. Від умов навколишнього середовища ґрунту та атмосфери значною мірою залежить регулювання і використання рослинами факторів життя.

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, але і умови, за яких проявляється дія факторів життя. Умови середовища поділяють 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 виконання польових робіт).

Взаємодія факторів життя рослин під час їх росту й розвитку надзвичайно складна, багатогранна і продовж тривалого часу є предметом вивчення біологічних наук.

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 заміненим іншим, навіть за надлишку останнього.

Дійсно, 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, наявності в повітрі кисню, азоту, вуглекислоти, температура в певних інтервалах, різноманітні біологічно важливі елементи живлення та ін.

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 обмежена іншим фактором.

Вперше цей закон в 1840 р. сформулював німецький вчений Ю. Лібіх на підставі розвитку теорії мінерального живлення рослин і причин зменшення родючості ґрунту. Він вважав, що зростання врожаю знаходиться в прямій залежності від збільшення фактору, що знаходиться в мінімумі: У=Л*Х, де У — урожай; X — наявність фактора; А — коефіцієнт пропорційності даного фактора.

На ріст культурних рослин впливає не один фактор життя, а сукупність факторів життя і умов середовища. Дослідами та практично встановлено, що змінюючи лише один фактор життя, без прямого впливу на інші, приріст урожаю поступово знижується, а потім і зовсім припиняється від однакових додаткових доз фактора. Причина цьому — обмежуючий вплив інших факторів життя, оскільки при цьому вступає в дію закон мінімуму або обмежуючого фактору.

Для наочної демонстрації закону мінімуму часто використовують "діжку Добеника", висота клепок якої умовно визначає рівень забезпечення рослин факторами їх життя (рис. 1)

Якщо в таку діжку налити воду, то її рівень, що приймається за врожай, не буде вищим від рівня найвищої клепки.

Рис. 1. Графічне зображення закону мінімуму: 1 — максимально можливий урожай; 2 — фактичний урожай

Рис. 2. Залежність урожаю від сумісної дії факторів життя рослин:

1 — удобрений; 2 — неудобрений; З — удобрений: 4 — неудобрений; 5 —удобрений; 6 — неудобрений