Растение в своем онтогенезе находится под постоянным воздействием большого числа факторов внешней среды, которые определяют получение высоких урожаев хорошего качества. По своей природе эти факторы подразделяются на четыре группы:
- Абиотические (климатические) – температура, свет, вода, воздух (его составные части);
- Эдафические (или почвенные) обусловлены составом, физическими свойствами почвы, содержанием в ней влаги и пищи;
- Биотические – взаимовлияние культурных растений с окружающими живыми организмами, микро- и макрофлорой и фауной;
- Антропогенные (связанные с деятельностью человека) – применение техники, применение удобрений и пестицидов, загрязнение почвы продуктами производства.
Рассмотрим некоторые из этих факторов.
1.Температурный режим
От температуры воздуха и почвы зависит усвоение питательных элементов, транспирация и другие физиологические процессы. Температура, при которой растения могут расти и развиваться наиболее интенсивно, является оптимальной. Отклонение от нее замедляет рост и развитие растений и губительно действует на них.
Основным фактором, определяющим возможность выращивания овощных культур в открытом грунте, является температура воздуха. Особенно актуально это для районов Сибири. Существует несколько классификаций овощных культур по отношению к теплу, самой 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 одно-, дву- и многолетние растения, переносящие кратковременные понижения температуры до -3…-5 0С (иногда -10) и более длительные понижения до -1…-2 0С. Оптимальной температурой для них считают 17…23 0С. Это – капуста, корнеплоды (кроме столовой свеклы), бобы, горох, лук-порей, лук репчатый, салат, шпинат
3. Полухолодостойкие – занимающие промежуточное положение – картофель и столовая свекла (ее всходы). Чувствительны к температуре ниже нуля. Рост ботвы начинается при 5…6 0С и прекращается при 30 0С (оптимум 20…21 0С), оптимальная температура клубнеобразования 17…20 0С.
4. Теплотребовательные растения тропического происхождения – кабачок, кукуруза, огурец, патиссон, перец, томат, фасоль. Температурный оптимумы фотосинтеза 20…30 0С. При повышении температуры воздуха до 35 0С у томата пыльца становится стерильной, а при ночных температурах ниже 15 0С она не прорастает. При температуре ниже нуля растения этой группы погибают.
5. Жаростойкие растения – арбуз, баклажан, бамия, батат, дыня, мускатная тыква. Оптимальная температура 20…30 0С. При выращивании без орошения они способны ассимилировать влагу в условиях температур около 40 0С и даже выше, т.е. тогда, когда другие растения погибают.
Не менее важна для растений температура почвы. От нее зависит развитие корневой системы, возможность усвоения ею и передвижение воды и элементов минерального питания, синтез органических соединений. Температура 5-6 0С является критической для усвоения микро- и макроэлементов, так как при низких температурах замедляется скорость химических реакций. Однако скорость усвоения питательных элементов с повышением температуры увеличивается лишь до определенных пределов. При температуре выше 35 градусов поглощение макро- и микроэлементов снижается в силу инактивации ферментных систем, участвующих в усвоении ионов.
Таблица 1 — Температура почвы для прорастания и появления всходов различных овощных растений, С0
| Культуры | Минимальная | Оптимальная |
| Шпинат, капуста белокочанная | 4-8 | 8-11 |
| Свекла, капуста цветная, брокколи, лук репчатый, петрушка, пастернак, репа | 4-8 | 11-18 |
| Горох, редис, салат-латук, лук репчатый, морковь, сельдерей, редис | 4-8 | 18-25 |
| Томаты, спаржа | 11-18 | 18-25 |
| Огурцы, фасоль, перец, тыква, кукуруза сахарная | 11-18 | 25-30 |
| Баклажан, арбуз, дыня | 18 | 25-30 |
2. Требования к воде и водный режим овощных культур
Овощные культуры относятся к растениям, предъявляющим высокие требования к обеспечению водой, которая оказывает как прямое, так и косвенное действие на их развитие и урожайность. Косвенное влияние воды на растение связано с растворением минеральных солей при минеральном питании растений; избыток влаги в почве нарушает ее воздушный режим и снабжение корней кислородом; вода влияет на тепловой режим почв, что определяет скорость ее прогревания весной и многое другое.
Большинство овощных растений по своим экологическим особенностям относится к группе мезофитов, т.е. растений, приспособленных к жизни в среде с умеренной, но не избыточной влажностью почвы и воздуха. Требовательность овощных культур к почвенной влаге в значительной мере зависит от особенностей развития корневой системы.
Выделяют четыре группы культур, различающихся по способности поглощать и расходовать воду. Приведем классификацию Г.И. Тараканова:
В первую группу входят капуста кочанная, цветная, пекинская, кольраби, огурец, салат, редис, сельдерей, шпинат и другие салатные культуры, плохо поглощающие воду главным образом вследствие слабого развития корневой системы и неэкономно ее расходующие вследствие слабой защиты листьев от испарения. Эти культуры требовательны к уровню водообеспечения и отзывчивы на орошение.
Ко второй группе отнесены томат, морковь, бахчевые культуры, спаржа, отличающиеся высокой способностью добывать воду на глубине до 0,8 м и экономно ее расходующие. Эти культуры имеют хорошо развитую корневую систему и хорошую регуляцию транспирации.
В третью группу входят лук репчатый, чеснок, лук-батун и некоторые другие луковые культуры с относительно слабой корневой системой, плохо добывающие воду, но экономно ее расходующие. Для них характерно и слабое отрастание корней. При сравнительно небольшом расходе воды они требуют в первой половине вегетации высокой влажности почвы.
Четвертую группу представляет свекла, для которой характерны хорошо развитая корневая система, способность усваивать воду при относительно высокой концентрации солей и вместе с тем интенсивно ее расходовать. Свекла хорошо отзывается на орошение.
Такое выделение групп достаточно условно, так как в зависимости от сорта, приемов агротехники требования растений к воде могут сильно меняться.
3. Воздушно-газовый режим
В почве обычно содержится определенный объем воздуха. Почвенный воздух – смесь газов и летучих органических соединений, заполняющих почвенные поры, поэтому почвенный воздух является конкурентом почвенного раствора. Главными источниками газовой фазы являются атмосферный воздух и газы, образующиеся в самой почве. Количество и состав почвенного воздуха оказывают большое влияние на развитие и жизнедеятельность растений и микроорганизмов, растворимость химических соединений и их миграцию в профиле, на интенсивность почвенных процессов.
Состав почвенного воздуха зависит от содержания органического вещества почвы, ее влажности и температуры, от жизнедеятельности микроорганизмов, мезофауны, растений. Он отличается от атмосферного в первую очередь содержанием диоксида углерода, который обнаруживается в почве главным образом благодаря биологическим процессам. Частично он может поступать из грунтовых вод, а также в результате его десорбции из твердой и жидкой фаз почвы. Некоторое количество СО2 может возникать при превращении бикарбонатов в карбонаты во время испарения почвенных растворов и в процессе воздействия кислот на карбонаты почвы, а также химического окисления органического вещества.
Диоксид углерода необходим для фотосинтеза. Дневное потребление его овощными культурами на 1 га достигает 500 кг. При повышении его концентрации увеличивается продуктивность фотосинтеза и урожайность овощных культур. Однако увеличение концентрации его в воздухе и в почве более 1% вредно. Оптимальная концентрация его в приземном слое воздуха для огурца 0,3-0,6%, капусты, моркови – 0,2-0,3%, для томата – 0,1-0,2%. В пахотных хорошо аэрируемых почвах с благоприятными физическими свойствами содержание СО2 в течение вегетации растений не превышает 1-2%, а содержание О2 не бывает ниже 18%. Высокое содержание его в почве (> 3%) отрицательно действует на семена, угнетает развитие растений и снижает урожай.
Содержание диоксида углерода в почвенном воздухе выше, а кислорода – ниже, чем в атмосферном. Кислород необходим растениям; его основными потребителями в почве являются корни растений, аэробные микроорганизмы и почвенная фауна. На химические процессы расходуется лишь незначительная часть кислорода. Его недостаток ослабляет дыхание, обмен веществ, а при отсутствии в почве свободного кислорода прекращается развитие растений.
Оптимальное содержание в почвенном воздухе кислорода и диоксида углерода составляет 20% и 1% соответственно. При такой обеспеченности кислородом в почве развиваются аэробные процессы и создаются благоприятные условия для произрастания растений. Для овощных культур минимальное содержание О2 должно составлять не менее 17%, а для зерновых – не ниже 14%.
В почвах постоянно происходят процессы нитрификации и денитрификации, которые сопровождаются выделением из почвы окислов азота и аммиака.
Наиболее благоприятно воздушный режим складывается в структурных почвах, обладающих рыхлым сложением, способных быстро проводить и перераспределять поступающие в них воду и воздух. В улучшении воздушного режима нуждаются многие почвы, особенно с постоянным или временным избыточным увлажнением.
