Растениеводство

ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ - БАКАЛАВРИАТ






серия основана в 1 996 г.






                РАСТЕНИЕВОДСТВО




            УЧЕБНИК


Под редакцией заслуженного деятеля науки Российской Федерации, доктора сельскохозяйственных наук, профессора Г.С. Посыпанова




                   Рекомендовано в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 35.03.04 «Агрономия» (квалификация (степень) «бакалавр»)



Электронно    znanium.com

Москва ИНФРА-М 2022

УДК 633/635(075.8)
ББК 41:42я73
      Р24


ФЗ № 436-ФЗ

Издание не подлежит маркировке в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

       Авторы:
       д-р с.-х. наук, профессор Г.С. Посыпанов; д-р с.-х. наук, профессор В.Е. Долгодворов; д-р с.-х. наук, профессор Б.Х. Жеруков; д-р с.-х. наук, профессор Г.Г. Гатаулина; чл.-кор. РАСХН, д-р с.-х. наук, профессор И.В. Горбачев; канд. биол. наук, доцент Н.С. Архангельский; канд. с.-х. наук, доцент П.Д. Бугаев; канд. с.-х. наук, доцент А.В. Корниенко
       Редактор: М.И. Толмачева
       Рецензент: академик РАСХН, д-р с.-х. наук, профессор Н.В. Парахин

        Растениеводство : учебник / под ред. Г.С. Посыпанова. — Москва : Р24 ИНФРА-М, 2022. — 612 с. — (Высшее образование: Бакалавриат).

          ISBN 978-5-16-010598-7 (print)
          ISBN 978-5-16-102485-0 (online)

         Изложены современные представления о требованиях биологии культуры к основным факторам среды. Дано теоретическое обоснование агротехнических приемов, приведены технологии возделывания растений для получения максимальных урожаев высокого качества. Рассмотрены принципы подбора культур и сортов для почв различного физического и химического состава. Рекомендован современный комплекс сельскохозяйственных агрегатов для выполнения технологических процессов.
         Для студентов сельскохозяйственных вузов.

УДК 633/635(075.8)
ББК 41:42я73



ISBN 978-5-16-010598-7 (print)
ISBN 978-5-16-102485-0 (online)


© Коллектив авторов, 2006, 2016

Подписано в печать 18.11.2021.
Формат 60x90/16. Бумага офсетная.
Печать цифровая. Усл. печ. л. 38,25.
ППТ20. Заказ № 00000
ТК 329500-1854031-250316
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр.1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29
E-mail: books@infra-m.ru http://www.infra-m.ru

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

ПРЕДИСЛОВИЕ






                 Посвящается 140-летию со дня основания Петровской земледельческой и лесной академии (ныне Российский государственный аграрный университет — Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева)


      Зарождение науки о возделывании растений в России относится к XVIII в. Одним из ее основоположников был М. В. Ломоносов (1711—1765), учредивший при Российской академии наук «класс земледельства» и внесший ряд ценных предложений по выращиванию сельскохозяйственных культур в России.
      Дальнейшее развитие научного растениеводства связано с именами И. М. Комова (1750—1792), обобщившего опыт возделывания картофеля и многолетних трав в книге «О земледелии», и А. Т. Болотова (1738—1833), изучавшего вопросы обработки почвы и внесения удобрений.
      В XIX в. и первой половине XX в. были проведены исследования, ставшие основой отечественного научного растениеводства. Основополагающими в отдельных отраслях науки были труды К. А. Тимирязева, И. А. Стебута, Д. Н. Прянишникова, Н. И. Вавилова и других выдающихся ученых нашей страны.
      К. А. Тимирязев (1843—1920) изучил зависимость интенсивности фотосинтеза от напряженности инсоляции и качественного состава света. Он автор широко известных трудов: «Жизнь растений», «Земледелие и физиология растений», «Солнце, жизнь и хлорофилл». Эти и многие другие работы принесли ему мировую известность.
      И. А. Стебут (1833—1923) создал капитальный труд «Основы полевой культуры и меры ее улучшения в России», 1-е издание которого вышло в 1873 г., а 2-е —в 1882 и 1884 гг. двумя книгами. В нем впервые были объединены разрозненные сведения по возделыванию полевых культур в нашей стране. По существу, эта книга стала первым учебником по растениеводству.

3

      Большую роль в развитии отечественного растениеводства сыграли труды Д. Н. Прянишникова (1865—1948). Его основные исследования посвящены вопросам минерального питания растений и применения удобрений. В 1898 г. вышел его первый учебник «Частное земледелие (Растения полевой культуры)», который за 35 лет переиздали 8 раз. Д. Н. Прянишников также автор широко известного учебника «Агрохимия». Глубокие и разносторонние научные исследования по растениеводству и агрохимии принесли ему всемирное признание.
      Н. И. Вавилов (1887—1943) разработал учение о мировых центрах происхождения культурных растений и сформулировал закон гомологических рядов, ставший теоретической основой селекции новых форм растений. Собранная им, его коллегами и последователями богатейшая в мире коллекция растительных образцов является источником исходного материала для селекции, изучения эволюции культурных растений и интродукции культур в новые регионы.
      Значительный вклад в развитие отдельных разделов растениеводства внесли С. П. Кулжинский (зерновые бобовые культуры), И. В. Якушкин (зерновые хлеба, картофель, сахарная свекла), Н. И. Кулешов (кукуруза, пшеница), А. И. Носатовский (пшеница), В. А. Харченко (кормовые корнеплоды), Н. А. Майсурян (люпины, соя, ячмень), П. П. Вавилов (новые кормовые растения) и многие другие ученые.
      В 1936 г. под редакцией Д. Н. Прянишникова и И. В. Якушкина вышло 9-е издание учебника «Растения полевой культуры».
      Новый вариант учебника по возделыванию сельскохозяйственных культур «Растениеводство» вышел в 1948 г. под редакцией И. В. Якушкина, в 1953 г. выпущено 2-е его издание. В 1959, 1965 и 1971 гг. учебник «Растениеводство» вышел под редакцией В. Н. Степанова, а 4-е (1979) и 5-е (1986) издания — под редакцией П. П. Вавилова.
      Данная редакция учебника включает четыре части. В первой части («Теоретические основы растениеводства») дано биологическое обоснование технологических приемов возделывания полевых культур.
      Во второй части («Полевые культуры. Видовой состав, особенности биологии и агротехники») представлены ха4

   рактеристика культур по использованию; родовой, видовой и сортовой состав; особенности биологии и технологии возделывания.
     Третья часть («Подбор культур и сортов для севооборотов с различными по физическому и химическому составу почвами») интегрирует агрономические знания, полученные студентами в области растениеводства и смежных дисциплин. В ней описан комплекс технологических приемов, обеспечивающий высокий урожай культур в конкретных условиях на примере хозяйства Центрального Нечерноземья. Используя эти сведения, специалист может правильно оценить, какой фактор лимитирует урожайность в определенных условиях и какие культуры дадут наиболее высокий урожай при минимальных затратах средств.
     В четвертой части («Техническое обеспечение приемов возделывания полевых культур») дано обоснование выбора машинно-тракторных агрегатов в зависимости от размера и контура поля, типа почвы и задач агротехнического приема. Изложены вопросы рационального использования машинно-тракторных агрегатов.
     Цель учебника — обобщить научную информацию о требованиях биологии возделываемых растений и агротехнических методах удовлетворения этих требований для получения высокого урожая хорошего качества.
     Предисловие, главы 1...5, 7...12, 16 (кроме раздела 16.1), 19...21, 23...27 написаны профессором Г. С. Посыпановым, глава 6 и раздел 16.1 — профессором Г. Г. Гатаулиной, главы 13 и 18 — профессором Г. С. Посыпановым и доцентом П. Д. Бугаевым, разделы 14.1, 14.2, 14.3.1 — профессором В. Е. Долгодворовым, разделы 14.3.2, 14.3.3 и глава 15 — профессором В. Е. Долгодворовым и доцентом П. Д. Бугаевым, разделы 14.3.4.... 14.3.7 — доцентом А. В. Корниенко, глава 17 — доцентом Н. С. Архангельским, глава 22 — профессором Б. X. Жеруковым, главы 28...31 — профессором И. В. Горбачевым.

Часть I ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСТЕНИЕВОДСТВА





   Растениеводство — выращивание растений для получения растениеводческой продукции, обеспечивающей население продуктами питания, животноводство кормам¹*, перерабатывающую промышленность сырьем. Отрасль растениеводство включает в себя все подотрасли, связанные с выращиванием растений: полеводство, луговодство, овощеводство, плодоводство, виноградарство, цветоводство, лесоводство. Как научная дисциплина растениеводство изучает только группу культур, входящую в подотрасль полеводство: зерновые семейства Мятликовые, зерновые бобовые, клубнеплоды, кормовые корнеплоды, прядильные, масличные, эфиромасличные, многолетние и однолетние травы и некоторые другие культуры, выращиваемые на пашне.
   Число видов, возделываемых на земном шаре, превышает 20 тыс. Наиболее важное значение имеют лишь 640 видов, из которых около 90 относится к полевой культуре. В сферу интересов растениеводства как науки входит именно эта группа культур.


Глава 1

    БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЯ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕНОТИПА

   Объектами растениеводства как науки и отрасли являются растение и требования, предъявляемые им к основным факторам среды, а также методы, приемы удовлетворения этих требований для получения высокого урожая хорошего качества.
   Поскольку на рост и развитие растений в той или иной степени влияют практически все факторы среды — гранулометрический и химический составы почвы, ее влагообеспеченность и аэрация, динамика температурного режима и инсоляции, скорость ветра, влажность воздуха и т. п., то для оптимизации условий выращивания конкретной культуры и сорта в конкретных экологических условиях растениевод должен учитывать состояние всех этих факторов.
   К. А. Тимирязев по этому поводу писал: «Нигде, быть может, ни в какой другой деятельности не требуется взвешивать столько разнообразных условий успеха, нигде не требуется таких многосторонних сведений, нигде увлечение односторонней точкой зре

6

ния не может привести к такой крупной неудаче, как в земледелии».
   Растениеводство как наука должно интегрировать знания фундаментальных и прикладных — сопутствующих наук (рис. 1).
   В центре внимания растениеводства как науки — растение и требования его биологии. Цель возделывания — урожай и его качество. Влияние факторов внешней среды на уровень и качество урожая проявляется в основном через почву и технологию.
   Для того чтобы знать биологию растения, необходимо изучить ботанику, физиологию и биохимию растений, генетику, селекцию и семеноводство. Для удовлетворения требований биологии культуры, оптимизации условий ее выращивания необходимо иметь полные сведения о почве, изучить геологию, минералогию, почвоведение, микробиологию, агрохимию, гидрологию, мелиорацию;



Рис. 1. Растениеводство — интегрирующая наука агрономии

7

кроме того, необходимо владеть знаниями по метеорологии, геодезии, землеустройству, экологии, земледелию. Для защиты культурных растений от вредных организмов необходимо знать энтомологию, фитопатологию, химические методы защиты растений от сорняков, вредителей и болезней.
   Условия выращивания растений регулируют с помощью технологических приемов. При этом нужно учитывать экономические стороны производства продукции растениеводства — экономику, организацию, управление. Наконец, урожай должен быть переработан и доведен до потребителя. Все эти науки трудно усвоить без знания математики, физики, неорганической, органической, аналитической, физической и коллоидной химии.
   Таким образом, для того чтобы в совершенстве владеть наукой управления ростом, развитием растений, величиной и качеством урожая, необходимо интегрировать знания многих фундаментальных и прикладных наук.
   В эволюции растения решающее влияние на формирование генотипа оказывают экологические условия района его происхождения. Все культурные растения с относительной долей точности можно разделить на две группы: культуры короткодневного фотопериодизма, сформировавшиеся в тропическом и субтропическом поясах, где летом продолжительность дня близка к продолжительности ночи (короткий день), и культуры длиннодневного фотопериодизма, сформировавшиеся как вид в зоне средних широт, зоне длинного летнего дня (табл. 1).


1. Требования биологии длинно- и короткодневных полевых культур к основным факторам среды

               Показатель                         Культуры           
                                         короткого дня длинного дня 
Напряженность инсоляции                     Высокая       Низкая    
Сумма активных температур                   Больше     Меньше       
                                         (сортовые различия)         
Холодостойкость                             Низкая     Высокая      
Терпимость к недостатку влаги                Выше      Ниже         
Толерантность к кислой почве                 Ниже      Выше         
                                         (видовые различия)          
Обеспеченность макро- и микроэлементами      Выше      Ниже         
                                         (широкие видовые различия)  
Гранулометрический состав почвы             Тяжелее    Легче        
                                         (видовые различия)          
Темпы роста стебля в начале вегетации      Медленные   Быстрые      
Темпы роста корня в начале вегетации        Быстрые    Медленные    
Период вегетации с продвижением на север Увеличивается Сокращается  
Надземная масса с продвижением на север   Возрастает     Снижается  

8

   Культурные растения, эволюционно сформировавшиеся в тропическом и субтропическом поясах, предъявляют требования к условиям выращивания, сходные с условиями происхождения генотипа. Известно, что в тропической и субтропической зонах напряженность инсоляции и температурного режима выше, чем в северных широтах, сумма активных температур здесь никогда не лимитирует рост и развитие растений; все короткодневные культуры требуют «южного» солнца.
   При высокой напряженности температуры верхний слой почвы быстро пересыхает, но растения приспособились к этому: в первый период вегетации они большую часть ассимилятов направляют в корневую систему, чтобы корни могли достичь опускающегося влажного слоя почвы. Это имеет важное агротехническое значение. Длиннодневные сорняки, интенсивно растущие с первых фаз развития, заглушают короткодневные культуры, и получить хороший урожай без прополки и гербицидов становится невозможно.
   В северных широтах, где сформировались виды длиннодневного фотопериодизма, напряженность температурного режима ниже, продолжительность вегетации нередко ограничивается продолжительностью безморозного периода. Этот же фактор лимитирует сумму активных температур (и тем больше, чем выше северная параллель). Вегетационный период короткодневных культур здесь также ограничивается последним сроком возврата весенних холодов и сроком наступления осенних заморозков. В северных широтах в связи с меньшей напряженностью температурного режима верхний слой почвы медленнее пересыхает и длиннодневные виды, в том числе и сорняки, с первых фаз развития быстро наращивают надземную вегетативную массу. Длиннодневные культуры оказываются более конкурентоспособными по отношению к сорнякам, чем короткодневные.
   Почвы зоны формирования короткодневных культур, как правило, средние и тяжелые по гранулометрическому составу, имеют нейтральную или щелочную реакцию среды, богаты одновалентными и двухвалентными катионами, поэтому культуры короткого дня требуют нейтральных или слабокислых почв с высокой емкостью почвенного поглощающего комплекса (ППК). В северных широтах, где сформировались виды длиннодневного фотопериодизма, почвы чаще легкого гранулометрического состава, слабокислые и кислые, с низким содержанием основных элементов минерального питания, эти культуры лучше выдерживают кислые почвы, небогатые питательными веществами (хотя свою потенциальную продуктивность они реализуют на слабокислых и нейтральных, богатых элементами питания почвах).
   Установлено, что с продвижением короткодневных культур на север увеличиваются продолжительность их вегетационного периода и накопление вегетативной массы.

9

   Дело в том, что для прохождения каждого межфазного периода онтогенеза растению необходима определенная сумма активных температур. Активной температурой принято считать нижний порог температуры, при которой все физиологические процессы в растении проходят нормально. Условно за такой порог принята температура 10 °C. Для прохождения онтогенеза каждому виду и сорту требуется своя сумма активных температур, обусловленная генотипом. Зная сумму активных температур сорта, можно безошибочно определить ареал устойчивого вызревания его семян, а зная сумму активных температур за каждый межфазный период, можно с большой степенью надежности прогнозировать наступление каждой фазы развития. Например, для сои южных сортов от всходов до бутонизации необходима сумма активных температур 1500 °C. Пока растения не наберут эту сумму температур, они не перейдут в генеративный период, а продукты фотосинтеза будут направляться на рост вегетативной массы.
   С фазы бутонизации до образования бобов необходима сумма активных температур еще 400 °C, а всего для прохождения онтогенеза этим сортам требуется 3500 °C. На широте Москвы среднемноголетняя сумма активных температур за вегетацию составляет около 2000 °C. Значит, такие сорта сои большую часть вегетационного периода здесь будут формировать вегетативную массу, а для образования генеративных органов не хватит напряженности температуры. С продвижением на юг они быстро набирают необходимую сумму активных температур и фазы скорее сменяют одна другую, на ростовые процессы и накопление вегетативной массы остается меньше времени и больше его приходится на генеративный период.
   Для длиннодневных культур имеет значение не только сумма активных температур, но и продолжительность светового дня. С увеличением длины дня сокращаются межфазные периоды, а следовательно, и время на накопление массы вегетативных органов; сокращается период вегетации, но при этом снижается масса растений.
   Таким образом, вид растения (его генотип) отражает экологические условия той зоны, в которой он сформировался. В процессе эволюции естественный отбор отшлифовал, подогнал требования биологии вида под параметры основных факторов среды зоны его формирования. Чем в более жестких условиях сформировался вид, тем меньшие требования он предъявляет к условиям выращивания. Чем дальше возделывают вид от зоны его происхождения, тем большее число основных факторов среды приходится человеку корректировать агротехническими приемами, тем больше затрачивать средств на единицу продукции этого вида. Альтернативой этому положению может быть создание сорта, требования биологии которого решительно изменены по сравнению с исходной формой и соответствуют параметрам основных факторов среды конкретной зоны.

10