Значение и источники углекислого газа для овощных растений. Пути регулирования его содержания в почве и воздухе открытого грунта

1. Значение и источники углекислого газа для овощных растений. Пути регулирования его содержания в почве и воздухе открытого грунта.

Для нормального роста  и развития растениям необходимы тепло, свет, влага, воздух и питательные  элементы. Но требования овощных культур  к условиям среды в разные периоды  их жизни неодинаковы. Так, в фазе набухания семян больше необходима влага, прорастания — тепло, в  период появления всходов — свет. При оптимальной обеспеченности растения всем необходимым для его  жизнедеятельности максимально  реализуются генетические возможности  его роста, развития и продуктивности, заложенные в нем.

Из химических элементов воздуха наибольшее значение для растений имеют кислород и  углекислый газ. Чистый кислород, содержащийся в воздухе, необходим растению для дыхания (21%). Потребность в кислороде проявляется с первых моментов жизни растения – прорастания семени. По мере развития корневой системы кислород почвы потребляется растением для дыхания корней. Процесс дыхания является источником энергии роста и поглощения питательных веществ из почвы. Кислород требуется листьям, стеблям, цветкам и корням.    Освобождающаяся    при дыхании энергия идет на процессы фотосинтеза и усвоения углекислого газа. Процессы фотосинтеза и дыхания протекают в растениях непрерывно с преобладанием фотосинтеза днем, а дыхания— ночью. Если наземные органы растений практически не испытывают кислородного голодания, то корневая система часто страдает от его недостатка в почве. Особенно велика потребность в кислороде у набухающих и прорастающих семян. 

Для надземных органов  растений (листьев, стеблей, цветков) свет играет первостепенную роль, ведь они  содержат хлорофилл и на свету  из диоксида углерода (углекислого  газа) воздуха, воды и минеральных  веществ образуют сахара, белки, витамины и другие необходимые для своего роста вещества. Самый важный период в жизни растений — появление  всходов. В это время потребность в свете у них — самая высокая. При его недостатке растения вытягиваются, накапливают мало хлорофилла и часто гибнут. Слишком загущенные посевы недопустимы. Важнейшим элементом для всех растений является углекислый газ. Из углекислого газа, воды и минеральных веществ за счет энергии света растения образуют органические вещества – углеводы, жиры, белки, витамины.  Почва является основным источником углекислого газа за счет разлагающихся в ней растительных остатков и внесенных органических удобрений. Образовавшаяся корка может задерживать выделение углекислого газа в атмосферу, его концентрация в почве может возрастать и угнетающе действовать на корневую систему, особенно на медленно прорастающие семена зонтичных и лука. Борьбу с этим явлением ведут с помощью разрушения корки или мульчированием почвы. 
Имеет значение для растений концентрация углекислого газа (СО2) в атмосфере. Сухое вещество овощных растений содержит до 50% углерода, который растения получают из углекислоты атмосферы. Установлено, что овощные растения на 1 га при нормальной концентрации СО2 0,03% ежедневно используют из воздуха до 500...550 кг углекислого газа, что соответствует более 1 млн. м3 воздуха. Несмотря на это местного обеднения атмосферы углекислотой не происходит. Почвы, богатые перегноем, способны выделять в атмосферу в час до 16...24 кг углекислоты с 1 га. Оптимальным считается содержание СО2 у редиса  0,1...0,2%, капусты и моркови — 0,2...0,3%, огурца — 0,3.. .0,6%.       
При снижении концентрации СО2 до 0,01% резко приостанавливается фотосинтез у растений. Во влажной почве углекислый газ, соединяясь с водой, превращается в углекислоту, которая может поступать в растения через корни. Опасен избыток СО2 на плотных, переувлажненных почвах, при этом гибнут корни овощных растений.

Теплотребовательные и холодостойкие культуры открытого  грунта. Оптимальные сроки посева теплотребовательных и холодостойких  культур.

Температура воздуха –  это основной фактор, определяющий сроки и возможности возделывания овощных культур в открытом грунте и энергозатраты в тепличном овощеводстве. Производство овощей в открытом грунте возможно лишь в весенне-летне-осенний период в зоне умеренного климата, на севере — лишь летом, и только в зоне субтропиков возможно зимнее выращивание капустных, зеленных культур и корнеплодов.

В зависимости от этих двух показателей  предложены классификации овощных  растений по их отношению к теплу. Наиболее совершенной из них считается  классификация В. И. Эдельштейна (1962), согласно которой овощные культуры умеренной и субтропической зон  подразделены на пять групп.

1. Морозо- и зимостойкие многолетние  культуры, происходящие из районов  умеренного климата и удовлетворительно  здесь зимующие: спаржа, ревень, чеснок, щавель, любисток, стахис, лук-батун,  шнитт-лук, лук-слизун, лук многоярусный, эстрагон и др.

2. Холодостойкие однолетние, двулетние  и многолетние растения. В группу  входят культуры, имеющие родоначальниками  представителей зимней флоры  субтропиков (капустные культуры, корнеплоды) и растения, происходящие  из южной части зоны умеренного  климата и горных районов юга  (салат, шпинат, лук репчатый, лук-порей,  горох, бобы и др.). Это растения, достаточно холодостойкие для  того, чтобы перенести кратковременные  понижения температуры до -3...-5 °С (иногда —10 °С) и более длительные понижения до - 1...-2 °С. Оптимальная темпера тура для фотосинтеза у культур этой группы колеблется в пределах 17...23 °С. Они отрицательно реагируют на температуру выше 30 °С.

3. Картофель, выходец из горных  районов субтропиков, у которого  рост ботвы начинается при  5...6 °С и прекращается при 30 °С(оптимум 20...21 °С), оптимальная  температура клубнеобразования  17...20°С, надземные органы и клубни  чувствительны к температуре  ниже О °С.

4. Теплотребовательные растения  тропического происхождения. В  группу входят огурец, томат, перец,  летняя тыква (кабачок, патиссон), фасоль, кукуруза. Температурные оптимумы  фотосинтеза у культур этой  группы 20...30 °С. При повышении температуры  воздуха до 35 °С у томата пыльца  становится стерильной, а при  ночных температурах ниже 15 °С  она не прорастает. При темпера  туре около 40 °С расход ассимилятов  на дыхание превосходит поступление  от фотосинтеза. Представители  этой группы культур погибают  при температуре ниже О °С, не переносят длительных понижений  температуры воздуха ниже 10°С, а  отдельные культуры и сорта  — ниже 15°С. Особенно губительна  для них низкая температура  почвы.

5. Жаростойкие теплотребовательные  культуры (арбуз, дыня, мускатная  тыква, бамия, батат, баклажан). Оптимальные значения температуры  для фотосинтеза у культур  этой группы около 30 °С, максимум  — около 40 °С.

Культуры и сорта неоднородны  по отношению к температуре внутри групп. Меняется это отношение и  в течение онтогенеза. Полную информацию об отношении растения к температуре  определяют следующие показатели:

реакция на температуру воздуха  — температурные параметры фотосинтеза, роста, развития и плодоношения; реакция  на суточные колебания температуры (термопериодизм);

- реакция на температуру почвы  и ее колебания;

- реакция на соотношение температуры  почвы и воздуха;

- устойчивость к экстремальным  (крайним) температурам — реакция  на пониженные положительные  температуры (холодостойкость); реакция  на температуры ниже О °С (морозостойкость); реакция на высокие температуры  (жаростойкость).

Температура воздуха влияет на растение, определяя температуру листа  и других органов. Наблюдается значительная разница между температурой листьев  и воздуха. Эта разница зависит  от морфологических и анатомических  особенностей строения листьев, их ориентации по отношению к солнечным лучам, густоты стояния и других условий  выращивания. Более высокая температура  листьев характерна для культур  и сортов с большей толщиной листа. Относительно высокая разность температур листьев и воздуха (листья холоднее) в условиях перегрева наблюдается  у культур и сортов с сильно рассеченными листьями, а также блестящими листьями, содержащими аэренхиму (арбуз  и некоторые сорта тыквы).

В условиях открытого грунта разность температур обычно не превышает 1...7 °С. Значительно более высокие градиенты  наблюдаются в условиях защищенного  грунта.

При ясном небе и низких положительных  ночных температурах воздуха часто  наблюдается скрытый заморозок  — при низкой положительной температуре  воздуха температура листьев  густостоящих растений вследствие излучения  опускается ниже О °С и они повреждаются.

Температура воздуха в значительной степени определяет продуктивность фотосинтеза, влияет на морфогенез, темпы  роста и развития растений. По мере повышения температуры интенсивность  фотосинтеза возрастает, причем, чем  выше освещенность и содержание диоксида углерода, тем выше температурный  оптимум фотосинтеза. С повышением температуры возрастает и расход ассимилятов на дыхание. Оптимальной  для фотосинтеза следует считать  температуру, которая обеспечивает наиболее высокую его чистую продуктивность, разницу между количеством сухого вещества, накопленным в единицу  времени и израсходованным на дыхание.

С повышением температуры до определенного  предела при оптимальном значении других факторов у растений ускоряются рост и образование генеративных органов. Однако при избыточно высокой  температуре, особенно в темное время, несмотря на усиление темпов роста, растения ослабевают.

На разных этапах онтогенеза меняются отношение к температуре, широта амплитуды толерантности. В зависимости  от диапазона изменений температуры  меняется соотношение между темпами  роста, развития, плодообразования. Наиболее узкий диапазон оптимальной температуры  наблюдается в период микро -, макроспорогенеза и плодообразования.