Категорії

Дипломні, курсові
на замовлення

Дипломні та курсові
на замовлення

Роботи виконуємо якісно,
без зайвих запитань.

Замовити / взнати ціну Замовити

1.2.1.5. ЕКОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ПОЛЬОВИХ КУЛЬТУР

Екологія рослин — це наука, яка вивчає їх відношення і вимоги до умов навколишнього середовища, зокрема до умов зволоження, освітлення, температури повітря і ґрунту, родючості ґрунту та інших екологічних факторів.

Рослини неоднаково реагують на умови вирощування: одні добре ростуть на нейтральних або слабколужних чи слабкокислих ґрун­тах, інші можуть рости і на кислих, і на лужних ґрунтах. По-різному вони реагують на зволоження ґрунту, його поживний і температур­ний режим, фізичні властивості, температуру повітря, його відносну вологість, умови освітлення. Рослини з майже однаковими біологіч­ними особливостями можуть різнитися і вимогами до умов середо­вища. Наприклад, різні сорти озимої пшениці неоднаково реагують на строки сівби, умови осінньої вегетації — освітлення, температу­ру, вологість повітря і ґрунту тощо. Тому в рослинництві слід врахо­вувати загальну екологічну ситуацію на агроландшафті, в сівозміні на кожному полі, реалізуючи біологічні особливості рослин і, як ре­зультат, — біологічний потенціал продуктивності. Власне, техноло­гія вирощування, агротехніка культур — це створення відповідних екологічних умов для вегетації польових культур, реалізації їх біо­логічного потенціалу продуктивності і якості врожаю.

Відношення рослин до вологи. За цим показником рослини поді­ляють на мезофіти, ксерофіти, гігрофіти, сукуленти і склерофіти. Останні три групи рослин майже не використовують у польовому рослинництві, бо вони здебільшого є рослинами природних угідь. Гігрофіти (гідрофіти) — це рослини вологих місцевостей, боліт, за­плав. Рослини сукуленти мають соковите листя (типу агав), склеро­фіти— це рослини степів, пустель, які мають тонке волокнисте лис­тя.

Більшість польових культур належать до мезофітів, які добре ро­стуть в умовах задовільного, достатнього, але не надмірного зволо­ження. Осмотичний тиск клітинного соку у них 28 — 36 атм (280 - 360 Па). Мезофіти поширені переважно у середніх широ­тах — в Степу, Лісостепу, до лісової зони включно, а також на за­плавах, лиманах у всіх зонах. Це ранні ярі культури — яра пшени­ця, горох, ячмінь, овес, боби, вика, люпин, озимі зернові, кукурудза, картопля, соняшник, цукрові і кормові буряки, кормові та столові гарбузи, кормова капуста, ріпак та ін. З багаторічних трав до них належать вівсяниця (костриця) лучна і тростинна, тимофіївка луч­на, пирій повзучий і безкореневищний, райграс високий, стоколос безостий, грястиця збірна, конюшина лучна і рожева, люцерна си­ня, еспарцет закавказький та ін.

Ксерофітні польові культури — це посухостійкі рослини, які рос­туть за умов недостатнього зволоження і при високій температурі. Однак це не означає, що деякі з них випаровують менше вологи, ніж мезофіти. У ксерофітів здебільшого глибока, добре розвинена коренева система, тому вони можуть використовувати вологу ниж­ніх шарів ґрунту (3 — 5 м). На відміну від мезофітів і гідрофітів, у них високий осмотичний тиск клітинного соку — до 50 атм (500 Па), що сприяє засвоєнню вологи рослинами і їх росту при низькій воло­гості ґрунту (16 — 17 %). При вологості 18 — 20 % вони добре ростуть і розвиваються. У ксерофітів листя часто опушене, сильно розсічене, а в диких видів навіть з колючками. Ксерофіти водночас добре реа­гують на зрошення. До цієї групи належать сорго зернове, судан­ська трава, могар, столові і кормові кавуни, з багаторічних трав польового травосіяння — житняк.

Розрізняють також проміжні види культур, або мезоксерофіти. Це степові екотипи — люцерна голуба, люцерна жовта, еспарцет посівний, просо, чумиза, цукрове та віничне сорго. Виділяють також групу мезогігрофітів — рослин, які ростуть за умов доброго або на­віть дещо надмірного зволоження. До них належать конюшина біла, вівсяниця (костриця) червона, лисохвіст лучний райграс одноріч­ний, турнепс.

Під час вегетації рослини можуть пристосовуватись до умов зво­ложення. Так, мезогігрофіти при поступовому зниженні вологи на­бувають ознак мезофітів, мезофіти —мезофітів і ксерофітів.

Велике значення має здатність рослин витримувати тимчасове затоплення. Озимі зернові витримують його протягом 5—10 днів, багаторічні кормові трави (лисохвіст лучний, канарник тростинний, тонконіг лучний, тимофіївка лучна, вівсяниця, райграс пасовищ­ний, конюшина біла) — до 20 — 30 днів.

Польові культури погано витримують близьке залягання ґрунто­вих вод — на глибині 60 — 80 см. Люцерна посівна росте лише там, де рівень ґрунтових вод не вище 120 — 140 см. Проте при такій глибині ґрунтових вод добре ростуть хрестоцвіті — ріпак, перко, сурі­пиця озима; коренеплоди — буряки кормові, турнепс, бруква, морк­ва; злакові — овес, ячмінь, кукурудза; бобові — горох, боби, люпин. Суданська трава, сорго, могар, просо, соя, еспарцет, соняшник, цук­рові буряки та інші мають достатньо вологи і при глибшому заля­ганні ґрунтових вод — 180 — 260 см. Їх могутня коренева система засвоює достатньо вологи з прошарку ґрунту постійного зволоження, який в Лісостепу і Степу знаходиться на глибині 2 — 3 м.

На одиницю біомаси сухої речовини врожаю зазначені групи польових культур витрачають різну кількість одиниць маси води, яка коливається в широких межах, залежно від рівня загального зволоження, фону живлення, умов року, терміну сівби тощо. У мезо­фітів коефіцієнт водоспоживання коливається від 280 - 400 до 600 -800, ксерофітів 220 - 400, гігрофітів 1200 - 1600, склерофітів 160 - 240.

Відношення рослин до світла. Більшість польових культур є до­сить чутливими до умов освітлення, особливо у фазах сходів, почат­ку вегетації, утворення генеративних органів. Більш світлолюбні — люцерна, чина, кукурудза, просо, сорго, суданська трава. Грястиця збірна, жито, овес, ячмінь, конюшина червона, біла і рожева, карто­пля, кормові буряки, бруква, турнепс добре вегетують і при менш інтенсивному освітленні. Однак і вони продуктивніші при посилен­ні освітлення. Рослини при цьому менш уражуються хворобами, більш витривалі щодо коливання умов вегетації.

Велике значення має не лише інтенсивність, а й тривалість освіт­лення. За цією ознакою розрізняють рослини короткого і довгого дня. До рослин короткого дня належать соя, чина, кукурудза, гарбу­зи, кавуни, люцерна, еспарцет, сорго, суданська трава, могар, твер­да пшениця. Добре ростуть і розвиваються в умовах короткого дня і менш інтенсивного освітлення горох, люпин, конюшина, овес, ріпак, кормова капуста, ячмінь, жито, бруква, турнепс, кормові буряки, картопля, грястиця збірна, тимофіївка, конюшина одноукісна і біла та ін. Такий поділ є дещо умовним. Так, горох, вика яра і озима (мох­ната), ячмінь, жито, пшениця, кабачки, гарбузи, кормові та цукрові буряки, соняшник, буркун, ріпак, кукурудза, люцерна, стоколос без­остий та інші добре ростуть у Степу, на Поліссі і в Нечорноземній зоні.

За відношенням до затінення рослини поділяються на відносно стійкі (конюшина лучна, люпин, овес, боби, грястиця збірна та ін.) і такі, що погано реагують на затінення (люцерна посівна і жовта, стоколос безостий, буркун білий, вика озима, або мохната, еспарцет, кормові і цукрові буряки, морква).

При частковому затіненні у деяких рослин може збільшуватись розмір листкових пластинок, особливо при достатньому азотному живленні. Це спостерігається, наприклад, у змішаних посівах куку­рудзи і сої. Рослини, які погано витримують затінення у сумісних посівах, витягуються, погіршується їх кущення і пагоноутворення, зменшується надземна і коренева маса, а також вміст у рослинах жиру і цукрів, може збільшуватись вміст клітковини, фосфору.

Режим освітлення впливає на світлову стадію рослин. Якщо осві­тленість недостатня, затримується не лише ріст, а й розвиток рос­лин. За даними А. О. Бабича і Г. П. Квітко, люцерна без покривної культури у рік сівби за період до збирання покривних культур (ли­пень) досягає ІХ етапу органогенезу (бутонізація, початок цвітіння), а під покривом перебуває на IV етапі. При недостатньому освітленні генеративна фаза взагалі не настає.

Невдалий підбір покривних культур для багаторічних трав (лю­церни, еспарцету, буркуну дворічного) призводить до погіршення їх відростання після скошування покривної культури, може істотно знижувати врожайність у наступному році. Для кращого освітлення рослин у посівах велике значення має напрям рядків. Так, більш освітленими, особливо ультрафіолетовими променями, будуть рос­лини, якщо рядки покривної культури спрямовані на південний схід або південь.

Вплив температури повітря і ґрунту на ріст рослин. Температур­ні умови вегетації — один з основних факторів життя рослин. Особ­ливу увагу слід приділяти співвідношенню між надходженнями на посіви тепла і води, яке виражають гідротермічним коефіцієнтом (ГТК) та коефіцієнтом зволоження (Kзв). Воно є основою підбору видового та сортового складу польових культур. Від цього співвід­ношення за умов оптимізації інших факторів насамперед залежить врожайність культур. Температурні умови на полі значною мірою визначають відносну вологість приземного шару повітря.

Зниження температури повітря увечері та вночі посилює конден­сацію вологи в ньому, сприяє засвоєнню водяної пари ґрунтом, ви­паданню роси. Обсяг надходження води в ґрунт таким способом на­багато більший, ніж вважали раніше. У лісостепових і степових ра­йонах при розпушуванні міжрядь на посівах просапних культур треба створювати пухкий верхній шар ґрунту 5 — 7 см. Він сприяє кращому засвоєнню вологи з повітря, значно зменшує втрати її ґрун­том внаслідок фізичного випаровування.

Температура ґрунту впливає на діяльність у ньому мікроорганіз­мів, якими він густо населений (80 — 100 млн і більше в 1 см3 ґрун­ту). Це, зокрема, стосується целюлозоруйнуючих бактерій та інших сапрофітів. При підвищенні температури ґрунту і повітря і за умов достатнього зволоження поліпшується діяльність мікрофлори ґрун­ту, а звідси — мінералізація органічної речовини, поліпшується ре­жим живлення рослин. На температуру ґрунту в орному і підорному шарах впливають спосіб сівби і удобрення. Добрива і широкорядний спосіб сівби сприяють деякому підвищенню температури ґрунту в орному і підорному шарах ґрунту (рис. 5). В обох випадках коренева система більш потужна, в ній, як і в усій рослині, посилюються про­цеси метаболізму і рух енергії, що пов'язано з виділенням дещо бі­льшої кількості тепла. Це підтверджується дослідами, проведеними з кореневими системами польових культур (Уманська державна аг­рарна академія; В. Ф. Кропивко під керівництвом О. І. Зінченка).

Температура повітря і ґрунту разом з сонячним освітленням по­зитивно впливає на фотосинтез. За оптимальних умов він відбува­ється активно, і на 1 м2 листкової поверхні за добу в посівах кукуру­дзи, цукрових і кормових буряків, картоплі, люцерни та інших культур нагромаджується 4 — 6 г сухої речовини, або 16 — 24 г/м2 по­сіву, що дорівнює 160 - 240 кг/га.

-------  Спостереження у фазі 9-11 листків

------ Спостереження у фазі викидання волоті

° Парова ділянка — контроль

Д  Посів з міжряддям 15 см

•  Посів з міжряддям 45 см

А Посів з міжряддям 70 см

Рис. 5. Залежність динаміки температури ґрунту на посіві кукурудзяно-соєвої суміші від способу сівби і удобрення (за В. Ф. Кропивком)

Велике значення має співвідношення денної і нічної температу­ри. Чим триваліша ніч (темнова фаза фотосинтезу) і вища темпера­тура, тим інтенсивніше дихають рослини і більше втрачають енер­гетичного матеріалу, який накопичили за день (вуглеводів, цукрів, БЕР). Внаслідок цього зменшуються добові прирости врожаю.

Фотосинтез і ріст рослин можуть відбуватись при значних коли­ваннях температури повітря — від 6 — 8 до 32 — 34 °С. Оптимальною для вегетації кукурудзи, сої, суданської трави, люцерни, еспарцету є температура 26 — 28 °С; для жита, пшениці, гороху, бобів, вики, цук­рових і кормових буряків 22 — 24 °С; для картоплі, вівса, злакових і бобових багаторічних трав (вівсяниці лучної і тростинної, грястиці збірної, конюшини лучної, білої, ріпаку, редьки олійної, капусти кормової, гірчиці білої) 18 — 20 і навіть 14 — 16 °С. Розвиток цих культур визначається насамперед умовами живлення і зволоження. Особливо холодостійкими є озимі ріпак, суріпиця, жито, редька олійна, овес, капуста кормова. Вони дають змогу збільшити період надходження кормів за рахунок ранньовесняного і пізньоосіннього скошування на 40 — 60 днів.

Температурний режим і яровизація рослин. Під впливом пони­жених температур у початкові фази органогенезу (у період пророс­тання насіння, на початку вегетації або при повторному відростанні після скошування — в точках росту) в рослині відбуваються певні якісні зміни. Ці біохімічні та фізіологічні зміни є передумовою на­стання у рослин генеративного періоду. Одні культури потребують для цього понижених температур (близько 0 °С), для інших вони необов'язкові. Якісні зміни, котрі є передумовою утворення росли­ною (в процесі подальшої вегетації) генеративних органів, назива­ються стадією яровизації. Проте для реалізації у рослинному орга­нізмі змін, що відбулись в насінині чи у фазі сходів, потрібно, щоб рослина пройшла також світлову стадію, тобто щоб були відповідні умови освітлення у першій половині вегетації. Так, всі пагони куща злакової трави є потенційно генеративними, проте фаза виходу в трубку і наступне колосіння настають лише у пагонів, які були доб­ре освітлені.

Культури, стадія яровизації яких відбувається при знижених тем­пературах, називають озимими. Щоб у них відбувалася ця стадія, їх треба висівати восени. Цю стадію можна викликати штучно, створив­ши відповідні температурні умови.

У культур весняного строку сівби ці якісні зміни в насінні або сходах відбуваються при звичайних температурах. Такі культури називають ярими. Є й проміжна група рослин — озимо-ярі. Їх ще називають зимуючими, або «дворучками», як наприклад, озимо-ярі форми ячменю. Їх можна висівати восени і навесні. Серед бобових є зимуючі форми гороху, озимо-ярі та зимуючі форми вики мохнатої і паннонської.

Температурний режим і настання фаз вегетації рослин. Спосте­рігається загальна закономірність: при знижених температурах розвиток рослин (настання фаз) затримується, при підвищених — відбувається швидше, а загальний період вегетації культури, відпо­відно, збільшується або зменшується. Так, одні й ті самі сорти польових культур, висіяні навесні, можуть досягти повної стиглості за 80 — 100, а при літніх посівах (післяукісних або післяжнивних) — за 60 — 70 днів. Це, зокрема, стосується посівів проса, гречки, ячме­ню, гороху, ранньостиглих гібридів кукурудзи. При цьому маса рос­лин значно і навіть набагато зменшується — виростають карликові рослини. Явище прискореного розвитку рослин під впливом високих літніх температур спостерігається як у культурних видів, так і в бур'янів, наприклад, на післяжнивних посівах кукурудзи, мишію і щириці, що вегетують у післяжнивний період. Виростають карлико­ві рослини з коротким або дуже вкороченим (майже відсутнім) стеб­лом, які дозрівають. Мишій і щириця при цьому дають достатньо насіння. Таке явище прискореного літнього розвитку рослин не зо­всім правильно називають неотенією, оскільки цей термін більше стосується прискореного розвитку деяких представників зоофауни (земноводних і безхребетних — комах, павукоподібних та ін.).

Зазначені відмінності у відношенні до температури виявляються у культур вже у фазі проростання насіння. Так, для озимих і ранніх ярих зернових культур (жито, пшениця, ячмінь, овес буряки, хрес­тоцвіті, озимі зернові та ін.) оптимальна температура проростання насіння 2 — 7 °С. Для теплолюбних культур (кукурудзи, суданської трави, сої, гарбузів, кавунів, дині та ін.) вона становить 10 — 14 °С. Якщо температура ґрунту 20 - 24 °С (до 28 - 30 °С), то період проро­стання рослин і появи сходів скорочується у 2 — 3 рази.

За відношенням до низьких температур культури поділяють на морозо- і слабкоморозостійкі, а за зимостійкістю — на зимо- і мало-зимостійкі. Морозостійкими можуть бути озимі і ярі форми. Такі ро­слини добре витримують осінні й весняні заморозки, перші морози. До них належать овес, горох зимуючий, багаторічні трави, з озимих — пшениця, ріпак, суріпиця, жито, тритикале.

Слабкоморозостійкірослини витримують нетривалі заморозки не нижче мінус 2 - 4 °С. Це кукурудза, цукрові і кормові буряки, сорго та ін. Серед них трапляються і більш холодостійкі сорти та гібриди.

На посівах спостерігаються ще такі екологічні явища, як випрі­вання, вимокання, випирання. Випрівання трапляється здебільшо­го на посівах озимих культур, часто і на посівах багаторічних трав, коли випадає багато снігу на незамерзлий ґрунт, а також під час тривалих відлиг під сніговим покривом. За цих умов посилюється дихання рослин без надходження органічної речовини (фотосинтез відсутній, а процеси живлення сповільнені або не відбуваються). Випрівання посилюється також при переростанні озимих восени.

Вимокають рослини під час відлиг на «блюдцях», де протягом певного періоду їх підтоплює вода.

Випирання на посівах рослин спостерігається при чергуванні по­тепління із заморозками наприкінці зими і рано навесні. При цьому оголюються і розриваються кореневі системи, рослини погано відро­стають.

Проти усіх цих явищ треба застосовувати агротехнічні заходи: сів­ба в оптимальні строки, що запобігає переростанню рослин; котку­вання снігу на окремих ділянках поля, де є загроза випрівання. Вимоканню можна запобігти, влаштовуючи на полях відповідні бо­розенки. При випиранні посіви коткують.

Шкодять посівам такі екологічні явища, як льодяна кірка. Щоб запобігти їй, під час основного і передпосівного обробітку ґрунту по­трібно старанно вирівнювати поверхню поля.

Відношення рослин до родючості ґрунту. Під цим розуміють на­самперед відношення рослин до вмісту в ньому поживних речовин, кислотність і лужність ґрунту. За відношенням до родючості ґрунтів польові культури поділяють на рослини родючих, середніх і бідних ґрунтів — відповідно еутотрофи, мезотрофи й оліготрофи. До еутот-рофів належать культури, які добре ростуть лише на родючих ґрун­тах (пшениця, гарбузи, кавуни, просо, суданська трава, люцерна, цукрові буряки, кукурудза, сорго та ін.).

Мезотрофні культури (конюшина, еспарцет, тимофіївка лучна, вівсяниця лучна, буркун білий, горох, боби та ін.) задовільно і добре ростуть на ґрунтах із середньою родючістю, але відчутно реагують на внесення добрив.

До оліготрофних рослин, які задовільно або добре ростуть на бід­них піщаних, супіщаних і опідзолених ґрунтах, належать переваж­но бобові — вика озима (мохната), вика паннонська, серадела, лю­пин, буркун, лядвенець рогатий та ін. У них досить виражена азот­фіксуюча дія бульбочкових бактерій, але разом з тим високі врожаї таких культур, як горох, чина, нут, буркун, мають лише на родючих ґрунтах. Так само, як і злакові культури, вони добре реагують на внесення азотних добрив.

Однією з важливих екологічних особливостей культур є реакція на кислотність і лужність ґрунту. Більшість польових культур добре ростуть переважно на слабкокислих, нейтральних і слабколужних ґрунтах. Це, наприклад, цукрові буряки, люцерна, кормові буряки, кукурудза, пшениця, гарбузи, кавуни та ін. Овес, жито, бруква, турнепс, конюшина, деякі види злакових трав можуть задовільно рости і на кислих підзолистих ґрунтах, але й вони добре реагують на вапнування.

Відношення рослин до аерації ґрунтів. Усі польові культури доб­ре ростуть на провітрюваних ґрунтах. Оптимальним вважається по­вітряний режим ґрунту, за якого близько 20 — 25 % ґрунтових про­міжків займає повітря. Однак ґрунти у процесі вирощування культур у сівозміні значно ущільнюються. Причини цього різні — пере­сушування ґрунту, ущільнення під дією коліс збиральних і транспо­ртних агрегатів, зрошення при недостатньому роздрібненні водяних струменів. Останнє призводить до ущільнення не лише суглинко­вих, а й супіщаних ґрунтів. Суглинисті ґрунти також самоущільню­ються. При цьому їх об'ємна маса з оптимальних показників 2,2 -2,8 г/см3 збільшується до 3,4 - 3,8, що погіршує ріст і розвиток рос­лин.

Культури сівозміни по-різному реагують на показники об'ємної маси ґрунту: витримують значне його ущільнення (соняшник, куку­рудза, сорго, суданська трава), ростуть при деякому збільшенні щільності (цукровий і кормовий буряк, озимий і ярий ріпак, жито, пшениця, горох), потребують добре аерованих ґрунтів (картопля, топінамбур, люцерна). Однак усі культури позитивно реагують на поліпшення пухкості й аерації ґрунту.

Аерацію ґрунту поліпшують механічним обробітком (полицевою чи плоскорізною оранкою, розпушуванням), а також висівом куль­тур з добре розвиненою кореневою системою, яка дренує ґрунт. Так, при розміщенні кукурудзи після люцерни немає потреби переорю­вати ґрунт. Восени люцернище обробляють гербіцидами або кілька разів дискують, після чого 2 — 3 роки вирощують кукурудзу без оранки.

Велике значення має вміст у ґрунті вуглекислоти (СО2), від якої значною мірою залежить фотосинтез рослин. В результаті «дихання ґрунту» вуглекислота надходить з ґрунту в приземний шар повітря і засвоюється рослинами (рис. 6). Її концентрація в цьому шарі, за

даними Г. С. Кияка (1987) з посиланням на Рассела (1955), має ста­новити близько 1,46 %. Вуглекислота в ґрунті утворюється внаслі­док мінералізації органічної речовини кореневих і стерньових реш­ток та органічних добрив. Внесення добрив, зокрема азотних, сприяє кращій мінералізації органічної речовини, що поліпшує біологічну активність ґрунту. Є дані про те, що збільшення концентрації вуг­лекислого газу в приземному шарі не лише активізує фотосинтез, а й значною мірою компенсує зниження вологості ґрунту, яке періо­дично спостерігається під час вегетації культур.

Поділ культур за способами живлення. Серед культурних рослин розрізняють автотрофи, бактеріотрофи й мікотрофи. У природних фітоценозах трапляються також напівпаразити і паразити.

До автотрофів належать рослини, що тісно взаємодіють з ґрунто­вими мікроорганізмами, особливо з тими, що живуть у ризосфері кореневих систем. Це так звані асоціативні мікроорганізми. Вони забезпечують засвоєння речовин, які надходять у ґрунт або зали­шаються у ньому після попередників. Ризосферні асоціативні мік­роорганізми є також своєрідним біологічним фільтром для рослин у процесі живлення.

До мікотрофних належить більшість польових культур і рослин природних фітоценозів. Ці рослини мають на кореневій системі гриб-мікоризу, який живиться напіворганічними рештками, міне­ралізуючи органічну речовину, а продукти мінералізації засвоюють­ся рослинами. При цьому мікориза здатна поліпшувати і нейтралі­зувати негативні кореневі виділення рослин у сумісних посівах.

Мікориза є на коренях пшениці, особливо твердої, деяких багато-і однорічних злакових (тимофіївка, вівсяниця, райграс однорічний) і навіть бобових трав (чина лучна і лісова, конюшина червона і біла та ін.). У розоцвітих, селерових, хрестоцвітих і рослин-гігрофітів мікотрофність виражена слабко або її немає.

Мікотрофія найактивніша влітку і восени, малопомітна навесні і взимку, тобто в періоди, коли рослини не вегетують. Знижується мікотрофність при внесенні значних доз добрив. Вважається, що грибні симбіонти сприяють кращому засвоєнню рослинами пожив­них речовин із важкодоступних сполук.

Бактеріотрофні рослини характеризуються симбіозом з азотфік­суючими бульбочковими бактеріями (рис. 7). Найбільшою мірою цей симбіоз спостерігається у бобових рослин, але можливий і в злако­вих, зокрема у тимофіївки лучної, лисохвосту лучного, тонконога лучного та інших злакових трав. Проте даних про рівень фіксації ними азоту майже немає.

Бобові рослини, на коренях яких розвинені бульбочкові бактерії, певною мірою забезпечують азотом і небобові рослини, що ростуть поряд (табл. 5).

Наявність бульбочок не завжди означає задовільне засвоєння ними атмосферного азоту. Важливою умовою азотфіксації є наяв­ність у бульбочках леггемоглібину — залізо-протеїну, який надає бульбочкам рожевого кольору. Тому рожевий колір, великий розмір бульбочок, розміщення їх ближче до центра кореневої системи свід­чить про те, що азотфіксація відбувається активно. Дрібні світлі буль­бочки, розміщені по периферії кореневої системи, фіксують мало азоту.

За даними деяких авторів (І. В. Ларін та ін., 1975; А. В. Сау, 1967; М. В. Куксін, А. В. Боговин, 1968 та ін.), бобові культури, зокрема багаторічні й однорічні трави, нагромаджують до 200 кг/га азоту. Є дані (У. Пітер, 1986), що бобові нагромаджують 250 - 300, а інколи і до 600 кг/га азоту, але це в країнах, де є умови для цілорічної веге­тації рослин.

5. Ріст і хімічний склад багаторічних злакових в одновидових посівах і в суміші з бобовими

(за О. І. Зінченком)


Варіант

Фаза вегетації

Висота рос­лин, см

Обвод-неність рос­лин, %

Вміст, %

хло­рофілу

азоту

проте­їну

Стоколос безостий Стоколос у суміші з еспарцетом піщаним Пирій безкореневищ-ний Пирій у суміші з люцерною

Початок Викидання волоті Вихід у труб­ку

Те саме

48

57 38 43

77,3 79,2 80,4 81,9

1,74 2,16 1,87

2,27

1,92 2,20 2,14 2,63

12,0 13,7 13,3 16,4

При вирощуванні бобових культур і бобово-злакових сумішей не слід вносити багато мінеральних добрив, бо при цьому різко змен­шується кількість і маса бульбочок (В. Д. Харьков, В. П. Патика та ін.).

Погана аерація, підвищена кислотність ґрунту, вміст у ньому сполук алюмінію і заліза, нестача вологи утруднюють діяльність бульбочкових бактерій.

Для кращої азотфіксації насіння бобових перед сівбою обробля­ють ризоторфіном, що містить спеціальні штами бульбочкових бак­терій. Ефективність обробки значною мірою залежить від вірулент­ності бактерій (здатності проникати в корені бобових) і конкуренто-здатності щодо місцевих форм бульбочкових бактерій.

Методи визначення рівня фіксації азоту бульбочками відпрацьо­вані ще недостатньо, і застосовують їх переважно в лабораторних умовах. Дослідження О. І. Зінченка показали, що вика озима (мох­ната), висіяна в суміші з житом, підвищила вміст азоту в житі на 40 кг/га порівняно з такою кількістю жита у чистому посіві. При висі­ванні кукурудзи після вико-жита утворювалося азоту на 30 - 40 кг/га більше порівняно з контролем — кукурудза після жита чистого посіву.

У дослідах кафедри рослинництва Воронезького державного аг­рарного університету (Г. В. Коренєв) позитивні результати у цьому плані одержано при підсіванні вики мохнатої до озимої пшениці. Вику навесні виводили з посіву пшениці обробкою посіву гербіци­дом. Це свідчить про значні можливості використання біологічних джерел азоту замість азоту мінеральних добрив.

Велике значення мають вільноживучі в прикореневій зоні рос­лин асоціативні бактерії — азотобактер, нітрозомонас, нітробактер та ін. Так, в 1 кг ґрунту в ризосфері люцерни їх налічується 50 - 100 млрд (М. О. Красильников, 1958). Найпоширеніші з них азотобактер і ні­трозомонас. Перший засвоює азот повітря, використовуючи енергію органічних сполук, другий — перетворює аміак на нітрити, які по­тім окислюються нітробактером до нітратів, котрі добре засвоюються рослинами. Ці бактерії живуть при нейтральній, слабколужній або слабкокислій реакції ґрунтового розчину, на добре аерованих, з оп­тимальною температурою ґрунтах. На холодних, кислих торфоболо­тних ґрунтах і при нестачі вологи азотобактер практично не розви­вається або його вплив на родючість ґрунту і ріст рослин мінімаль­ний.

Велике значення для родючості ґрунту мають також гриби акти­номіцети, плісняві, дріжджові, які використовують органічну речо­вину (навіть на кислих ґрунтах), целюлозу та інші органічні сполу­ки ґрунтів, білки, вільні амінокислоти, БЕР, крохмаль і перетворю­ють їх на мінеральні речовини. За даними Г. С. Кияка (1986), в 1 г ґрунту налічується 200 — 800 тис. грибів, які співіснують з вищими рослинами і поліпшують поживний режим ґрунту.

Вільноживучі асоціативні, бульбочкові бактерії, а також гриби є ланками загального кругообігу азоту в біосфері (рис. 8).

Агрофітоценози. На відміну від природних рослинних угрупо­вань — фітоценозів (від грець. fiton — рослина, zenos — загальний), у рослинництві польові угруповання культурних рослин (одновидо-ві або змішані посіви) називають агрофітоценозами. Якщо фітоце­нози є постійними, то агрофітоценози — тимчасовими рослинними угрупованнями. Зв'язки в них значною мірою визначаються кількіс­ним і просторовим розміщенням рослин у посіві, водним і поживним режимами ґрунту, доглядом та ін. Якщо культур (або сортів) у цено­зі кілька, велике значення для оптимізації взаємозв'язків має добір їх з урахуванням біологічних і екологічних особливостей.

Агрофітоценози з кількох компонентів використовують з метою як збільшення врожайності і поліпшення якості кормів і зерна, так і захисту рослин. Наприклад, у посівах цукрових буряків чи гороху змієголовник або фацелія приваблюють бджолиних і водночас по­мітно зменшують кількість шкідливих комах. Коноплі на посівах капустяних, буряків та овочевих запобігають поширенню хрестоцві­тих блішок. Можна використовувати і несумісність рослин. Так, ко­реневі виділення конопель знищують пирій, свинорий та інші бур'яни. В посівах рослин на корм можливі досить вдалі поєднання, коли компоненти агроценозу розвиваються не гірше, а іноді навіть краще, ніж в одновидових посівах. Це, зокрема, посіви вики ярої з

вівсом, гороху з вівсом, вівса з ріпаком. Добре ростуть у суміші рос­лини жита і вики мохнатої (за умови висівання жита по сходах ви­ки), кукурудза з буркуном, соєю, бобами, ріпаком озимим і ярим, суданською травою (на зелений корм). А при висіванні кукурудзи з горохом, ярою і озимою викою, чиною агрофітоценози розвиваються погано, бо кукурудза і зазначені бобові є антагоністами. Бобові швидко ростуть на початку вегетації, а кукурудза — повільно, вна­слідок чого вона відстає в рості, пригнічується. Крім того, кореневі виділення цих бобових діють як інгібітори на ріст кукурудзи. Вони різко погіршують обмін речовин (метаболізм) у злакового компонен­та, що різко знижує врожайність сумішей.

У фітоценозах з кількох компонентів є домінуючі види, або еди­фікатори (за І. В. Ларіним), та допоміжні — субедифікатори. У ба­гаторічних агрофітоценозах домінуючий вид часто вегетує протягом 1-2 років, далі його місце займає також високопродуктивний, але більш довгорічний вид. Саме це забезпечує загальну високу продук­тивність багаторічних травосумішей по роках.

Урахування міжвидових і міжсортових взаємозв'язків компонен­тів агрофітоценозів — постійне питання агрономії. З'являються нові сорти і гібриди із своїми агроекологічними особливостями, тому не­обхідно постійно досліджувати і вивчати це питання.