688

По данным А.И. Косолаповой в пределах суглинистых агроландшафтов по всем культурам формируются более высокие урожаи по сравнению с песчаными природно-территориальными комплексами (табл. 4.5, 4.6). Это объясняется более сложной ландшафтной средой суглинков.

Мезоландшафтные территориальные образования распределены по Пермскому краю неравномерно. Так, низменная заболоченная равнина на песчаных и супесчаных отложениях, возвышенная эрозионная равнина на пермских глинах встречаются в пределах одного агроэкологического раздела. Некоторые геокомплексы представлены в нескольких агроэкологических разделах. Неравномерность пространственного распределения мезоединиц затрудняет в дальнейшем работу по статистической обработке их параметров.

Таблица 4.5

Урожайность основных групп сельскохозяйственных культур в пределах различных агроэкологических разделов, т/га

Анализ базы данных типов агроландшафтов, характеризующих гранулометрический состав пахотных горизонтов мезогеокомплексов и выраженность рельефа в их пределах (табл. 4.6), позволило выделить две основные совокупности групп типов агроландшафтов для Пермского края.

В первую группу входят низменная заболоченная равнина на песчаных, супесчаных отложениях и возвышенная всхолмленная равнина на песках и супесях, характеризующихся легким гранулометрическим составом, относительно пологим рельефом. Во вторую группу входят геокомплексы, характеризующиеся тяжелым гранулометрическим составом, невыравненным рельефом, способствующим развитию эрозионных процессов.

Таблица 4.6

Воздействие групп родов агроландшафтов на продуктивность сельскохозяйственных культур, т/га

Как показывает анализ территории песчаных ландшафтов, основное воздействие на формирование урожайности сельскохозяйственных культур оказывают орографические и климатические факторы.

Для мезогеокомплексов, характеризующихся тяжелым гранулометрическим составом, большее влияние на продуктивность культур оказывают факторы плодородия, особенности организации территории и наименее значимы агроклиматические параметры.

Агроландшафтное деление территории края, без сомнения необходимо учитывать при разработке ландшафтно-адаптивной системы земледелия, которая включает:

–агробиологическую оценку культур;

–воспроизводство плодородия почв за счѐт широкого применения любых органических удобрений;

–противоэрозионную организацию территории хозяйства и защиты

почв;

–введение специальных противоэрозионных севооборотов;

–получение растениеводческой продукции при использовании органических и минеральных удобрений, отвечающих требованиям сертификата качества;

82

–уменьшение затрат на производство единицы продукции путѐм разработки и внедрения энергосберегающих технологий возделывания растений;

–научно-обоснованное размещение посевных площадей с учѐтом спроса рынка.

Такими данными по краю в настоящее время мы не располагаем.

Контрольные вопросы

1.Понятие об аэроландшафтном районировании.

2.Гидротермические условия агроэкологических разделов.

3.Воздействие групп агроландшафтов на продуктивность сельскохозяйственных культур.

83

ГЛАВА V

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

5.1 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РАСТЕНИЙ

Растение – живой организм, которому присущи функции роста и развития, давать вегетативную и продуктивную массу. В их состав входит вода и сухое вещество. В состав сухого вещества входят органические соединения: белки, жиры, углеводы, ферменты и зольные вещества. Соотношение воды и сухого вещества в растениях зависит от биологических особенностей растений и изменяется в широких пределах. Наибольшее количество воды содержат молодые растения, их вегетативные органы. По мере старения растений количество воды в тканях растений снижается, особенно в репродуктивных органах. Количество сухого вещества к концу вегетации в репродуктивных органах возрастает. Наибольшее количество сухого вещества в семенах масленичных культур 90-83 %, зерне хлебных злаков и зернобобовых – 85-88 %; меньше в корнеплодах и клубнях картофеля – 10-25 %, в овощах – 7-10 %, а в плодах томатов и огурцов всего 4-8 % (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Примерное содержание сухого вещества и воды в некоторых растениях, %

Воды больше всего в овощах и вегетативной массе растений. Вода в растениях, прежде всего, растворитель и участник образования первичных углеводов в процессе фотосинтеза. Она пропускает через себя ультрафиолетовые световые волны, которые необходимы для фотосинтеза; участвует во вех биохимических реакциях синтеза и распада органических соединений; обуславливает тургор (гидростатистическое давление внутри клетки); предохраняет растение от перегрева.

Сухое вещество растений представлено разными органическими соединениями и золой, которые определяют качество продукции. У зерновых культур основным качественным показателем являются белки и крахмал, у зернобобовых и бобовых – белки, картофеля – крахмал, в корнеплодах, овощах, ягодных и плодовых растениях – углеводы, а в масличных культурах – жиры (табл. 5.2, 5.3).

84

Наибольшее количество белка в семенах зернобобовых (горох, люпин, бобы, яровая вика, фасоль, соя). В зерне пшеницы в зависимости от сортовых особенностей, климатических условий, технологии возделывания содержание белка может изменяться от 9 до 18 %, ячменя от 8 до 15, яровой вики от 19 до 28, гороха от 22 до 28 %; содержание крахмала в картофеле от 14 до 24, сахара в столовой свѐкле от 4 до 8 %.

В состав белков входят органогенные элементы: углерод (С) – 51-55, кислорода (О2) – 21-24, азот (N) – 15-18, водород (Н) – 6,5-7,0 и сера (S) – 0,3-0,5 %, которые носят название органогенные в виде аминокислот (20) и 2х амидов: аспарагин и глютамин. Особое значение в составе белков растений имеют незаменимые аминокислоты (метионин, лизин, валин, лейцин, изолейцин, треонин, триптофан и фенилаланин). Эти кислоты попадают в организм человека только с растительными пищевыми продуктами, в организм животных – с кормами. Азот содержится также в виде свободных минеральных соединений: нитратов и аммония, органических аминокислот и амидов. Повышенное содержание нитратов в плодах и овощах при их употреблении может приводить к заболеванию “метаглобомания” или синюшности, поэтому в настоящее время Санэпиднадзором вводится регламент ПДК.

Углеводы в растениях находятся в виде моносахаров (глюкоза и фруктоза) – С6Н12О6. Глюкоза обуславливает сладкий вкус, передвигается из листьев в корни, является источником в результате полимеризации сахарозы:

2С6Н12О6 – Н2О = С12Н22О11; n С6Н12О6 – n Н2О = n (С5Н10О5) – полисахариды (крахмал, клетчатка, пектиновые вещества.

Таблица 5.2

Средний химический состав полевых сельскохозяйственных растений, % (по Плешкову и др.)

Окончание таблицы 5.2

Таблица 5.3

Среднее содержание основных органических веществ в овощах, на сырое вещество (Справочник по овощеводству, 1983;

Удобрения овощных культур, 1986)

Окончание таблицы 5.3

Наибольшее количество глюкозы в винограде (8-15 %), фруктозы больше всего в плодах сливы, вишни, груши, яблоках. Сахароза в небольших количествах находится во всех растениях. Наибольшее количество сахарозы в сахарной свѐкле от 14 до 22 %, значительное в плодах, ягодах, моркови, столовой и кормовой свѐкле, луке и чесноке (3-8 %); в зерне злаковых и бобовых культур низкое (1,5-3,0 %) и зависит от степени созревания (может быть до 5 % в стадии молочной спелости), в кукурузе до 10 %.

К основным полисахаридам относится крахмал. Он образуется во всех зелѐных органах растений и накапливается в виде запасного в репродуктивных органах. Больше всего его в зерне злаковых от 50 до 80 %, в клубнях картофеля разных сортов от 8 до 24 %. Меньше всего крахмала в плодах и овощах.

Основой клеточных стенок в растениях является клетчатка. Еѐ больше в основных стеблях злаковых растений и масличных культур. Волокно льна содержит 90 и более процентов, семена плѐнчатых злаков (овѐс, ячмень) содержит от 5 до 10 %. Она слабо усваивается животными и не усваивается человеком, но абсолютно необходима растениям, как своеобразный стержень, на котором крепятся все остальные жизненно важные соединения.

Жиры и жироподобные вещества являются структурными комплексами цитоплазмы клеток. Их содержание в клетках растений кроме масличных культурах небольшое, до 1 %, а в семенах масличных культур весьма высокое: у льна 34-37 %, подсолнечника до 70 %, горчицы и рапса 24-45 %.

Содержание различных групп органических соединений в растениях изменяется в зависимости от видов и сортов растений, условий питания. Создавая разные условия питания путѐм применения удобрений можно повысить накопление наиболее ценных органических соединений в составе сухого вещества.

87

5.2 ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ РАСТЕНИЙ

5.2.1 Макроэлементы в растениях

Для нормального роста и развития растениям необходимы органогены: углерод, водород, азот, кислород и сера; зольные элементы: фосфор, калий, кальций, магний, железо, бор, марганец, медь, цинк, молибден и другие элементы. Значение каждого элемента в процессе вегетации растений своеобразно, изменчиво с возрастом, функции каждого строго специфичны и ни один из элементов не может быть заменен другим. На рисунке 5.1 приводятся химические элементы, которые входят в состав растений, их около 30, в растениях обнаружены многие другие элементы, но их физиологическая роль не изучена. В.В. Вернадский считал, что в растениях должны присутствовать все элементы, которые содержатся в земной коре.

Рисунок 5.1 Химические элементы, определяемые в растениях ( автор рисунка А.С. Пискунов).

88

Элементы питания, необходимые для формирования урожайности, исчисляемые процентами и десятыми долями процента на сухое вещество, называют макроэлементами, а исчисляемые сотыми и тысячными долями процента – микроэлементами.

Элементы, определяемые в золе растений, называют зольными. Количество их выражают в г на 100 или 1000 г сухой массы или в процентах.

Элементный состав растений зависит от вида растений, возраста, сорта и условий внешней среды: тепла и осадков, освещенности, присутствия кислорода, углекислого газа в почве и в воздухе, минеральных элементов, реакции среды и многих других факторов (табл. 5.4).

Таблица 5.4

Содержание основных элементов питания в различных сельскохозяйственных культурах, % на воздушно-сухое вещество

(по Петухову М.П. и др.)

Окончание таблицы 5.4

Примечание. Для корнеплодов, овощных культур и зелѐной массе содержание основных элементов питания дано на сырое вещество.

В среднем в растении на углерод, водород и кислород приходится 93 % от всей массы сухого вещества растений, из них около 6,5 % приходится на водород, 42 % на кислород и 45 % на углерод, на азот 1,5 %, на фосфор, калий, кальций, магний, железо, серу и другие элементы 5-7 %.

Углерод. Почти весь углерод в растения поступает с углекислым газом в процессе фотосинтеза. В процессе фотосинтеза из углерода углекислого газа, водорода и кислорода воды образуются простейшие углеводы (сахара), а часть кислорода выделяется в атмосферу. Процесс синтеза простейших безазотистых органических веществ можно представить следующим уравнением:

6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6 + 6О2 + 674 ккал.

Вдальнейшем в присутствии азота, зольных элементов и ферментов

врезультате сложных биохимических превращений образуются белки, сложные углеводы, жиры и другие органические вещества.

Таким образом, для формирования высокой урожайности, сельскохозяйственные культуры должны быть обеспечены в достаточном количестве углекислым газом. В период вегетации на 1 га зерновые культуры связывают 10-15 кг СО2 за один час, а пропашные и овощные около 20 кг.

Растениям, произрастающим на почвах с низким содержанием органического вещества, для формирования высокой урожайности углекислого газа не хватает, и только внесение органических удобрений, особенно навоза, способствует устранению этого недостатка. При разложении 30-40 тонн навоза, внесенного в почву, в среднем ежедневно на 1 га выделяется 40-

60 кг СО2.

Кислород. Он необходим для образования всех органических соединений. В процессе дыхания выделившийся кислород окисляет углеводы до углекислого газа с выделением тепла:

С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6Н2О + 674 ккал.

90