Основные физиологические процессы, протекающие в растениях (транспирация, фотосинтез, дыхание, рост и развитие и др.) Минеральное питание картофеля. Устойчивость к абиотическим и биотическим фактором. Формирование урожая и изменение качества клубней

Транспирация

Транспирация является физиологическим процессом испарения воды растениями. В процессе этого движения большая часть влаги теряется (испаряется), особенно при ярком свете, сухом воздухе, сильном ветре и высокой температуре. Основным органом транспирации является лист. Сверху и снизу лист покрыт эпидермой, которая состоит из одного слоя тесно прилегающих одна к другой клеток. Наружные оболочки этих клеток покрыты кутикулой, которая препятствует испарению воды с внутренних тканей листа. В эпидерме расположены устьица. Устьица ограничены замыкающими клетками и сопровождающими клетками (вместе известными как устьичный комплекс), которые открывают и закрывают поры. Транспирация охлаждает растение, изменяет осмотическое давление в клетках и обеспечивает движение воды и питательных веществ от корней к побегам.

Виды транспирации:

– устьичная (испарение воды через устьица);

– кутикулярная (испарение воды с поверхности листа, покрытого кутикулой);

– перидермальная (через чечевички, стебель, почки).

Устьичная

Сначала вода начинает испаряться с поверхности основной ткани клеток. В результате эти клетки теряют влагу, водные мениски в капиллярах вгибаются вовнутрь, поверхностное натяжение увеличивается, и дальнейший процесс испарения воды затрудняется, что позволяет растению значительно экономить воду. Затем испарившаяся вода через устьичные щели выходит наружу. Пока устьица открыты, вода испаряется с листа с такой же скоростью, что и с водной поверхности, то есть диффузия через устьица очень высокая.

Кутикулярная

Кутикула, так же как и устьица, обладает способностью реагировать на степень насыщенности листа водой. Находящиеся на поверхности листа волоски защищают лист от движений воздуха и солнечных лучей, что позволяет сократить потери воды. Когда устьица закрыты, кутикулярная транспирация особенно важна. Интенсивность этого вида транспирации зависит от толщины кутикулы (чем толще слой, тем меньше испарение). Большое значение имеет и возраст растения – на зрелых листьях водопотери составляют всего 10 % от всего процесса транспирации, в то время как на молодых могут доходить до половины. Впрочем, увеличение кутикулярной транспирации наблюдается и на слишком старых листьях, если их защитный слой повреждается от возраста, рассыхается или растрескивается.

Выделяют пять основных ошибок при составлении системы питания, влияющих на урожайность картофеля. Во-первых, это отсутствие комплексного подхода. Картофель нуждается в сбалансированном питании, в которое должно входить как минимум 13 элементов.

Вторая типичная ошибка – овощеводы не проводят агрохимический анализ почвы и поливной воды. Почвенная диагностика необходима, чтобы определить содержание макро- и микроэлементов. Оптимальный рН почвы колеблется в пределах 5,5 7 единиц. Чем выше кислотность, тем больше риск развития парши обыкновенной. Кроме того, рН почвы влияет на доступность элементов питания. При кислотности ниже 5,5 единиц сильно снижается доступность фосфора, кальция и магния. Если рН выше 7 7,5 единиц, резко падает доступность микроэлементов.

Оптимальная электропроводность воды (ЕС) должна быть менее 1 мСм/см.

Третья распространённая ошибка: внесение слишком больших доз удобрений, поскольку может наступить момент настолько высокой концентрации питательных элементов, что начинает снижаться урожайность. Кроме того, высокие дозы удобрений повышают содержание солей в прикорневой зоне. В результате при нехватке влаги растения могут получить ожоги.

Четвёртая ошибка: несвоевременное внесение удобрений. Важно обеспечить растения необходимыми питательными веществами в нужное время, в соответствии с потребностями на разных стадиях роста.

Наконец, пятая ошибка – применение однообразной системы питания. Программы питания должны быть основаны на агрохимическом анализе почвы и воды, по результатам которых необходимо корректировать дозы внесения минеральных удобрений.

Систему питания нужно корректировать с учётом хозяйственного и биологического выноса элементов. При урожайности 50 т/га вынос азота составит около 200 кг/га, фосфора – около 90 кг/а, калия – около 400 кг/га.

Основной способ внесения удобрений – с помощью корневого питания. Подкормки проводятся осенью под основную обработку почвы, весной – при посадке, а также в процессе вегетации растений. Второй способ внесения удобрений – через листовое питание. Подкормки проводятся с помощью опрыскивания водорастворимыми удобрениями.

Листовое питание особенно необходимо при снижении активности усвоения питательных веществ из почвы, при появлении антагонизма элементов в почве, когда избыток одного снижает доступность другого. С помощью листовых подкормок компенсируется нехватка элементов питания.

В своей жизни растение использует большое число экологических факторов неживой (абиотические) и живой (биотические) природы. Многие из них необходимы в определенном «биологическом» диапазоне, но, как только выходят за его пределы, становятся повреждающими. 

Растения неодинаково относятся к повреждающим факторам, в силу чего разделяются на устойчивые и неустойчивые. Устойчивость к одному и тому же фактору имеет не только видовые различия, но и сортовые (у культурных растений). У одного и того же растения устойчивость неодинакова в течение его жизни и меняется по фазам развития. 

Каждый повреждающий фактор вызывает в организме растения ряд физиологических изменений, которые могут быть одинаковыми или близкими при действии разных факторов. Однако повреждающие механизмы при действии разных факторов различны. Колебания физиологических изменений неодинаковы у растений различной устойчивости и зависят от напряженности повреждающего фактора. 

В ответ на действие неблагоприятных факторов растения приспосабливаются к ним – адаптируются, в результате чего их устойчивость повышается, а повреждаемость уменьшается. Процессы адаптации имеют генетическую основу. Наиболее успешно они проходят у растений дикой флоры, которые в длительном процессе эволюции приспособились к определенному сочетанию экологических факторов. Культурные же растения большей частью являются интродуцентами, выходцами из других местообитаний. Генетическая приспособляемость у них развита меньше, поэтому часто им необходимо оказывать помощь в перенесении неблагоприятных факторов. 

Растения обладают способностью противостоять действию неблагоприятных факторов среды (стрессоров). Защита от них обеспечивается на клеточном и органном уровнях: а) анатомическими приспособлениями (наличие кутикулы, механических тканей и др.); б) специальными органами защиты (колючки, опушение); в) физиологическими реакциями (предотвращение потери воды путем закрывания устьиц, САМ-метаболизм и т.д.); г) выработкой защитных веществ (защитные белки, углеводы, пролин, фитонциды, фитоалексины и т.д.). На организменном уровне добавляются: а) механизмы, способствующие формированию такого количества плодоэлементов, которое вызревает при неблагоприятных условиях; б) регенерация утраченных органов; в) перестройка гормональной системы, ведущая к торможению роста или переходу растения в состояние покоя. На популяционном уровне включается отбор, приводящий к возникновению более приспособленных организмов.

Для возделывания картофеля предпочтительны дерново-подзолистые почвы легкого и среднего гранулометрического состава. Оптимальные агрохимические показатели почв: pH-5,3–5,8, содержание гумуса не ниже 1,8%, подвижного фосфора и обменного калия не менее 150–200 мг/кг почвы.

На дерново-подзолистых суглинистых и супесчаных почвах в 7–9-польных севооборотах под картофель можно занимать до двух полей. Такая концентрация посевов не приводит к снижению урожая картофеля и способствует повышению продуктивности севооборота.

Важными факторами для определения места картофеля в севообороте являются структура почвы, обеспеченность ее влагой и питательными веществами, фитосанитарное состояние, а также использование картофеля в качестве предшественника. 

Лучшие предшественники картофеля – зерновые культуры, зернобобовые, многолетние и однолетние бобовые травы, пожнивные бобовые. Для получения экологически чистой продукции наиболее пригодны капустные, в том числе редька масличная на сидерат. Так как при длительном возделывании картофеля в севообороте в почве могут накапливаться различные виды картофельной нематоды, необходимо возвращать его на то же место не ранее, чем через 3 (для продовольственного) или 4 года (для семенного картофеля).

Картофель требователен к качеству обработки почвы. Особенно остро растения реагируют на ее уплотнение и переувлажнение. Оптимальными для картофеля показателями объемной массы дерново-подзолистых суглинистых почв являются 1,0–1,2 г/см3, супесчаных – 1,3–1,4 г/см3. В уплотненной почве слабо развивается корневая система, клубни образуются мелкие, деформированные, не типичные для сорта. 

Если в качестве предшественника использованы стерневые культуры, то вслед за уборкой стерневых предшественников проводят лущение стерни на глубину 8–10 см с последующей зяблевой вспашкой на глубину пахотного слоя. Вспашку почвы целесообразно проводить при внесении органических удобрений и на сильно засоренных корневищными сорняками участках. В дальнейшем обработку почвы можно проводить по типу полупара. При возделывании картофеля на песчаных и супесчаных почвах, чистых от корневищных соряков, и при весеннем внесении органических удобрений можно ограничиться поверхностной обработкой на глубину 12-14 см чизель-кильтиватором. Пожнивные остатки крестоцветных культур заделывают в почву дисковой бороной.