Закон минимума, оптимума, максимума
Максимальное развитие растения возможно при оптимальной обеспеченности факторами жизни.
В ходя ряда экспериментов данный закон подвергался проверкам и уточнениям, в результате чего он не нашел своего подтверждения.
Закон минимума, оптимума, максимума был предложен в результате ряда проведенных исследований, наиболее известный опыт Гельригеля. Он выращивал ячмень в стеклянных сосудах, заполненных одинаковой плодородной почвой. Все условия роста растений были одинаковыми, за исключением влажности почвы, определявшуюся по полной влагоемкости 100%. В 8 сосудах влажность составляла 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80 и 100%. По окончанию опыта урожайность распределялась следующим образом:
Изменение урожайности растений в зависимости от содержания влаги в почве
| Влажность почвы, % ПВ | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| Урожайность, кг сухого вещества на сосуд | 1 | 63 | 146 | 176 | 217 | 227 | 197 |
Максимальный урожай ячменя в опытах Гельригеля приходится на влажность почвы 60% ПВ. Минимальное, как и максимальное количество влаги не обеспечили получение урожая. Если выразить разницу в прибавке урожая на каждую следующую градацию влажности, отнесенную к единице влажности, то получается прогрессирующее уменьшение прибавки урожая от последовательной прибавки влажности при том, что остальные факторы остаются неизменными. Эта закономерность получила название закона Тюнена.
В.Р. Вильямс проанализировал опыт Гельригеля и показал частный характер полученной закономерности. Он установил, что опыт Гельригеля нарушает условие единственного логического различия, являющегося важнейшим требованием агрономического опыта. Разная влажность почвы не создает одинаковые условия питания растений. Влажность неразрывно связана окислительно-восстановительными условиями в почве, а следовательно, существенно влияет на почвенные биохимические процессы.
Таким образом опыт Гельригеля по существу не достоверен, а его выводы ошибочны. Это подтверждают данные опыта Э. Вольни. При тех же условиях, что и в опыте Гельригеля, за исключением удобрения, не поддающегося восстановлению в анаэробиозисных условиях, полученные результаты приведены в таблице.
| Влажность почвы, % ПВ | 10 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| Урожайность, дг/сосуд | 13 | 35 | 112 | 212 | 122 | 32 |
| Разница между последующими и предыдущими показателями, дг/сосуд | 22 | 77 | 100 | -90 | -90 | |
| Разница на градацию влажности (%), дг/сосуд | 22 | 39 | 50 | -45 | -45 |
Опыты Э. Вольни показали совершенно иной характер зависимости урожая от влажности почвы по сравнению с кривой Гельригеля: увеличение влажности вызывает прогрессивное увеличение прибавки урожая на единицу влажности, а не уменьшение.
По мнению В.Р. Вильямса, опыт Э. Вольни тоже имел методические недостатки. В дальнейшем Э. Вольни поставил многофакторный опыт на растениях яровой ржи, выращивая их в трех рядах стеклянных сосудов по четыре сосуда в каждом ряду.
В каждом ряду было три сосуда с влажностью 20, 40 и 60% ПВ с неудобренной почвой, в четвертом сосуде каждого ряда удобренная почва с влажностью 60%. Освещенность каждого рядя была различной (слабое, среднее, сильное). Результаты представлены в таблице и на рисунке.
| Показатель | Урожайность, дг/сосуд | |||
|---|---|---|---|---|
| без удобрений | с удобрениями | |||
| При влажности почвы, % ПВ | 20 | 40 | 60 | 60 |
| Освещение — сильное | 110 | 320 | 403 | 584 |
| — среднее | 95 | 218 | 274 | 350 |
| — слабое | 88 | 185 | 208 | 223 |
Зависимость урожайности от факторов роста: освещения, влажности, удобрения
Рост урожайности в сосудах с неудобренной почвой с ростом влажности повторяет результаты опыта Гельригеля. Ввод удобрения привел к резкому росту урожайности в сосудах с влажностью почвы 60%. Однако, добавление фактора освещенности в опыт резко повысил эффективность удобрения. Если просуммировать урожайность вариантов с удобрениями при различной освещенности, то окажется, что взаимодействие всех факторов даст значительный прирост урожая, увеличивающийся по мере добавления в систему новых факторов жизни растений. Данные выводы также опровергают закон Тюнена.
Законы земледелия
Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений, который устанавливает, что ни один из факторов жизни растений не может быть заменен никаким другим.
Независимо от количественной потребности в том или другом факторе жизни физиологически они одинаково необходимы растению.
Например, если растению (томатам) необходим микроэлемент бор в ничтожно малом количестве во время цветения для завязывания плодов, и он не будет дан растению, то это может нарушить нормальное плодообразование томатов и т.д.
Дефицит в том или ином факторе жизни определяется не только величиной потребности, но и запасами его в почве и притоком извне. Разница между потребностью и наличием фактора составляет величину дефицита, который должен быть покрыт соответствующими приемами агротехники, мелиорации или химизации.
Закон минимума, оптимума и максимума — “Величина урожая определяется фактором, находящимся в минимуме. Наибольший урожай осуществим при оптимальном наличии фактора. При минимальном и максимальном наличии фактора урожай невозможен”.
Впервые его сформулировал Либих. “Продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растения, содержащейся в почве в самом минимальном количестве” Он считал, что прибавка урожая прямопропорциональна увеличению питательного вещества, находящегося в минимуме. У = АХ У — урожай А — коэффициент пропорциональности для данного вида удобрений Х — количество питательного вещества.
В последующем Либих признал понижающий эффект одинаковых доз последовательно вносимых в почву удобрений или других факторов.
По мере удовлетворения потребности растения в недостающем факторе урожай повышается до тех пор, пока не будет ограничен другим фактором, оказавшемся в минимуме.
Закон совокупного действия факторов жизни растений
Все факторы жизни растений действуют совокупно, т.е. взаимодействуют в процессе роста и развития растений. На основании многих исследований, проведенных Либшером, Митчерлихом и др. исследователями были сделаны выводы, которые позволили вскрыть закон совокупного действия факторов жизни растений, который устанавливает, что для получения высоких урожаев с/х культур необходимо одновременное наличие или приток всех факторов жизни растений в оптимальном количестве.
Совместное действие факторов жизни растений проявляется не только в лучшем использовании растениями каждого из них, но и путем воздействия друг на друга.
Например, фосфорные удобрения сами по себе не оказывают влияния на количество доступной для растений воды, но, снижая транспирационный коэффициент и, способствуя более быстрому созреванию урожая, снижают общую потребность растения в воде.
Закон совокупного действия не устраняет закон минимума. Умение определить фактор, находящийся в данном случае в минимуме и воздействовать на него позволяет повышать урожайность при наименьших затратах труда и средств.
Закон возврата
Этот закон открыт Либихом: “Вещество и энергия, отчужденные из почвы с урожаем, должны быть компенсированы (возвращены в почву) с определенной степенью превышения.
Тимирязев и Прянишников признавали этот закон одним из величайших приобретений науки.
При систематическом отчуждении урожая с поля без компенсации использованных урожаем составных частей почвы и энергии почва разрушается, она теряет плодородие.
При компенсации выноса веществ и энергии из почвы она сохраняет свое плодородие, при компенсации веществ и энергии с определенной степенью превышения происходит улучшение почвы. Закон возврата — научная основа воспроизводства почвенного плодородия.
Законы земледелия широко используются в практике земледелия России
Например: интенсивное применение минеральных удобрений в Нечерноземной Зоне обусловило повышенную отзывчивость полевых культур на микроудобрения. Одновременно по мере интенсификации земледелия большую актуальность преобладает регулирование водного режима и кислотно-щелочных свойств почвы.
Высокая культура земледелия предполагает не только научно обоснованную систему удобрения, специализацию севооборотов, почвозащитные системы обработки почвы, приемы борьбы с сорняками, вредителями и болезнями. Но и в целом обязательное использование научно обоснованных почвозащитных зональных систем земледелия. Система земледелия хозяйства — это сложный комплекс, созданный исходя из требований законов земледелия.
Другие законы земледелия
В земледелии существует ряд других законов: закон автотрофности зеленых растений, основывающийся на теории фотосинтеза и минерального питания растений; закон поступления, передвижения и превращения минеральных веществ в растениях и др.
В.И. Ленин критиковал данные выводы
Опыты В.Р. Вильямса, Э. Вольни и других ученых показали, аналогичные результаты: оптимальное снабжение растений светом, влагой и питательными веществами позволяет увеличить урожай в несколько раз при значительно меньших расходах элементов питания и влаги на создание единицы продукции. Данные выводы позволили успешно внедрить и использовать интенсивные технологии выращивания сельскохозяйственных растений, базирующиеся на всех законах земледелия с учетом местных почвенно-климатических условиях и особенностях вида, разновидности и сорта культуры.
Закон возврата
Этот закон открыт Либихом: “Вещество и энергия, отчужденные из почвы с урожаем, должны быть компенсированы (возвращены в почву) с определенной степенью превышения.
Тимирязев и Прянишников признавали этот закон одним из величайших приобретений науки.
При систематическом отчуждении урожая с поля без компенсации использованных урожаем составных частей почвы и энергии почва разрушается, она теряет плодородие.
При компенсации выноса веществ и энергии из почвы она сохраняет свое плодородие, при компенсации веществ и энергии с определенной степенью превышения происходит улучшение почвы. Закон возврата — научная основа воспроизводства почвенного плодородия.
Законы земледелия широко используются в практике земледелия России.
Например: интенсивное применение минеральных удобрений в Нечерноземной Зоне обусловило повышенную отзывчивость полевых культур на микроудобрения. Одновременно по мере интенсификации земледелия большую актуальность преобладает регулирование водного режима и кислотно-щелочных свойств почвы.
Высокая культура земледелия предполагает не только научно обоснованную систему удобрения, специализацию севооборотов, почвозащитные системы обработки почвы, приемы борьбы с сорняками, вредителями и болезнями. Но и в целом обязательное использование научно обоснованных почвозащитных зональных систем земледелия. Система земледелия хозяйства — это сложный комплекс, созданный исходя из требований законов земледелия.
На основе исследований Ю. Либиха, В. Р. Вильямса, Э. А. Митчерлиха, С. П. Кравкова, А. Н. Соколовского и др. были установлены и сформулированы важнейшие законы земледелия.
Закон соблюдения правильного чередования сельскохозяйственных культур в полях севооборота
Культурные растения потребляют различное количество питательных веществ при создании урожая.
Например, зерновые культуры (пшеница, рожь, овес и др.) выносят из почвы сравнительно больше азота и фосфора, корнеплоды (сахарная свекла и картофель) — калия, бобовые культуры — кальция.
Длительное возделывание той или иной культуры на одном поле приводит к истощению почвы элементами, выносимыми в большом количестве, а также вызывает поражение растений характерными для них вредителями.
Для того чтобы избежать отрицательных последствий бессменных посевов, необходимо соблюдать правильное чередование сельскохозяйственных культур в полях севооборота.
Таким образом, формирование урожая и эволюция почвенного плодородия происходят в строгом соответствии с законами земледелия.
Научное понимание и практическое использование этих законов позволяют эффективно регулировать почвенное плодородие и получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур.
