ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2024
Просмотров: 50
Скачиваний: 0
отупления от заданных программой норм, прибор не медленно сообщает об этом на общий пульт управле ния или самостоятельно подает команду по устране нию нарушений режима. Так, при излишнем нагреве воздуха автоматически выключается отопление или открываются форточки. Если снизилась влажность, то включается система увлажнения воздуха или полива растений.
Недавно в Агрофизическом институте созданы новые полупроводниковые приборы — автоматы для самоуправляемых теплиц. Установленный в тепли цах под полиэтиленовой пленкой прибор ведет непре рывный контроль на всех этапах развития растений. Он с высокой точностью определяет необходимый ра стениям световой и тепловой режим и проверяет их реакцию на все изменения среды. Полученную от при бора информацию агроном использует при составле нии или изменении программы микроклимата теплицы. По своему направлению прибор универсален и может применяться при выращивании различных культур.
Потребности растений в различных химических элементах питания и наличие их в почве определяются следующим образом. На листьях и стеблях укрепля ются полупроводниковые датчики, которые включены в систему кибернетического устройства, реагирующе го на биологические сигналы растений. Получая ин формацию от них, прибор автоматически осуществля ет подкормку растений. Новые приспособления пред назначены для создания теплиц-автоматов, управляе мых самими растениями.
Подобных примеров можно привести много. Они говорят о том, что достижения современной физики
40
открыли пути создания разнообразных по своему назначению и принципам устройства современных бы стродействующих приборов контроля, получения ин формации и автоматизации производственных про цессов в растениеводстве.
Новое в работе селекционеров
Успех растениеводства в значительной мере опре деляется достижениями в селекционной работе. Сов ременная физика позволила создать новые методы и направления в селекции, особенно в радиоселекции.
Член-корреспондент Молдавской академии наук К. В. Морару выдвинул в растениеводстве проблему направленного контролирования роста пшеницы. Как выяснил ученый, на «архитектуру» растения этой культуры кроме строительных материалов, в основном минеральных солей, влияет и состав света.
Светофизиология учит, что лучи различного цвета неодинаково используются и влияют на растения. Красные, например, способствуют росту, а синие, на оборот, задерживают его. Сочетая состав минерально го питания с различным по спектральному составу светом, К. В. Морару научился управлять развитием растений пшеницы.
Новый метод позволил ученому-селекционеру пре вратить некоторые южные сорта озимой пшеницы в неполегающие высокоурожайные. По сравнению с ис ходным материалом у новых растений на треть умень шилась высота стебля, зато толщина его возросла в два раза. Изменилось строение колосьев. Они стали
41
крупнее по размеру, с большим количеством зерен. Последние имеют почти круглую форму вместо обыч ной продолговатой. К- В. Морару на шести последую щих поколениях доказал сохранение по наследству ценных качеств выведенных им новых сортов.
Интересные опыты проводятся в Агрофизическом институте и за рубежом по выращиванию картофеля под черной полиэтиленовой пленкой. Необычно выса живали картофель. Клубни не заделывали в почву, как мы к этому привыкли, а раскладывали на ее по верхности. После такой посадки их покрывали черной полиэтиленовой пленкой с отверстиями для выхода наружу ростков. При этом создавались условия, по зволяющие непрерывно наблюдать за развитием клубней, не повреждая их.
Физические свойства черной пленки-мульчи обеспе чивают посевам картофеля условия среды, близкие к оптимальным. Под черной пленкой верхний слой поч вы прогревается, но значительно слабее, чем под про зрачной. Преимущество черной пленки над прозрач ной состоит в том, что в ночные и утренние часы она лучше задерживает тепло почвы, накопленное днем.
Черная пленка резко уменьшает испарение почвен ной влаги, повышает температуру воздуха, защищает поверхность почвы от уплотнения и образования ком ков. Она сильно угнетает развитие сорняков и явля ется надежным средством борьбы с ними. Опыты, про веденные в Ленинграде, показали, что нарастание клубней при этом проходило вдвое быстрее, чем при обычной посадке картофеля. Значительно упрощает ся уборка урожая. Правда, в настоящее время еще нельзя говорить о широком применении черной плен
42
ки на картофельных плантациях. За рубежом ее уже используют при выращивании дынь и томатов.
В последнее время учеными Белоруссии разрабо таны новые методы определения содержания белка в клубнях картофеля. Ими сконструирован и изготовлен прибор — ультрафиолетовый фотоэлектрический фо тометр для измерения концентраций белков в раст ворах. Усовершенствованы люминесцентные методы для определения количества белка в картофеле. Членкорреспондент Академии наук БССР А. С. Вечер со здал новый метод анализа картофеля на содержание белка с помощью известного физического прибора ре фрактометра. Содержание белка в клубнях картофеля находится быстро, без применения химических реак тивов и специальной мерной посуды.
Разработанные учеными республики методы ана лизов представляют ценный вклад в развитие селек ционной работы по выведению новых сортов картофе ля с повышенным содержанием белка в клубнях.
Поле «пробуждает» семена
Убран урожай. Зерно засыпано в амбар, но оно продолжает жить. Меняется только ритм, снижается интенсивность основных жизненных явлений. Во вре мя зимнего хранения зерно находится в состоянии по коя. Весной этот покой нарушается, и зерно перехо дит к новому периоду жизни — активному прораста нию. На его пробуждение необходимо время, которое может изменяться в зависимости от погодных условий.
Поиски физических способов активного воздейст
43
вия на скорость биологических процессов прорастания семян ведутся по различным направлениям. Предпо севное облучение ионизирующим излучением атомных ядер или ультразвуком дало положительные резуль таты. Интенсивно протекает пробуждение семян при электризации их перед севом. Такая эксперименталь ная установка имеется в Истринском опытном хозяй стве под Москвой. Облучают зерно в поле электри ческого тока высокого напряжения за несколько дней до посева.
Установка работает следующим образом. Мощный шнек непрерывным потоком поднимает вверх зерно из бункера. Затем по нескольким тоннелям семена па дают вниз. К стенкам тоннелей подведен переменный ток напряжением 10 кв. Пролетая поле, зерна полу чают энергию, активизирующую жизненные процессы. Заряженные при электризации молекулы внутри зе рен раздражают зародыш, одновременно усиливают его белковое питание. Меньше чем за секунду поле «пробуждает» семена от состояния покоя к активному прорастанию. При этом прорастание протекает интен сивнее, чем в естественных условиях.
Зерно, которое прошло облучение в поле электри ческого тока, отправляется для опытных посевов в различные районы страны. Электризованные семена во всех случаях дают лучшие всходы и повышенные урожаи. В Московской области кукуруза дала при рост урожая на 30%. Урожаи озимой пшеницы воз росли на 17%, яровой — на 25, люпина — на 35%. Пшеница созревает на неделю раньше обычного.
ФИЗИКА ПОЧВ
Роль физики почв в земледелии и растениеводстве была не сразу понята. Долгое время агрономическая наука ограничивалась вопросами одной агрохимии. Теперь в ней успешно развивается новое направле ние— агрофизика, частью которой является физика почв. В определении уровня культуры земледелия ей принадлежит значительная роль. Физика почв изуча ет тепловой, водный и воздушный режимы почвы, ее плотность и структуру. От этого в значительной мере зависят условия pocta и развития растений, их корне вое питание. Физические свойства почвы влияют на урожайность и производительность труда.
Физика почв близко связана с агрономической на
45
укой, изучающей вопросы агротехники, рационально го использования машин, способы обработки почвы и создания оптимальных условий для возделываемых культур.
Твердая фаза почвы
Почвой называют поверхностный слой земной коры, в котором укореняются растения и протекают микро биологические процессы. Она представляет естествен ное тело, находящееся в постоянном изменении под влиянием воды, воздуха и различных организмов. Почва является объектом земледельческой обработки, важнейшим свойством ее считается плодородие.
Вагрономии под плодородием понимают способ ность почвы в течение всего вегетационного периода удовлетворять изменяющиеся потребности растений в питании, воде и воздухе. Оно влияет на рост и раз витие растений и, в свою очередь, создается жизнеде ятельностью растений. Обрабатывая почву, внося удобрения, ухаживая за посевами, человек активно влияет на взаимодействие почвы и растений.
Важнейшим физическим свойством, с которым связаны другие факторы плодородия, является плот ность почвы. Ее влияние испытывают растения, начи ная с прорастания семян. От плотности зависят вод ный, воздушный и температурный режимы.
Взависимости от минерального состава, содержа
ния перегноя и структуры почвы плотность изменяет ся от 0,24 (пахотной торфяной) до 1,80 г/смг (подзо листой грубозернистой песчаной).
46
Растения очень требовательны к этому свойству почвы. Большинство их плохо переносит как повы шенную плотность, так и излишнюю рыхлость. Каж дая почва характеризуется так называемой равновес ной плотностью, под которой принято понимать плот ность, складывающуюся в почве к концу вегетационно го периода.
Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной фазы. Твердая образуется минеральными частицами
игумусом. Характер расположения частиц определя ет структуру почвы. Жидкую составляют в основном водные растворы минеральных солей и солей органи ческих кислот. Воздух образует газообразную фазу почвы.
Основу почвы составляют частицы твердой фазы, имеющие различную степень размельчения — диспер сность. Промежутки между ними заполняются влагой
ивоздухом. В твердой фазе протекают разнообразные физические и физико-химические процессы, влияющие на плодородие почвы.
При хорошей и своевременной обработке культур ная почва довольно легко рассыпается или распадает ся на комковые отдельности. Такое состояние почвы называют структурным. Структурная почва состоит из склеенных, не разрушающихся под действием воды отдельных агрегатов, благодаря чему она обладает высокой водо- и воздухопроницаемостью, рыхлостью. Бесструктурная же почва состоит из отдельных, не соединенных в комки частиц песка, пыли и ила. Она уплотнена, непроницаема для воды и воздуха, при вспашке образует глыбы. Различают макроструктуру, или собственно структуру, с диаметром агрегатов,
47
равным 0,25—10, и микроструктуру — 0,01—0,25 мм. Соединение мельчайших песчинок и пылинок в ко мочки, их склеивание происходит в результате целого ряда физических и биологических процессов. В по следние годы агрофизика разрабатывает новые спо собы искусственного структурообразования путем вне сения в почву так называемых физических удобрений. Образование структуры в почве обусловлено не только слипанием частиц в агрегаты, но и делением крупных масс на более мелкие. Последний процесс в основном обусловлен физическими явлениями, вызы ваемыми климатическими условиями. Увлажнение, на пример, вызывает набухание почвы, увеличение объе ма комков. При высыхании объем уменьшается и на поверхности образуются многочисленные трещины, разрывающие почвенную массу. Образование струк туры наблюдается также при промерзании и оттаива нии почвы. Наряду с физическими явлениями в про цессе структурообразования участвует корневая си стема растений и микроорганизмы. Корни растений, прорастая на большую глубину, проникают в трещины и нерасчлененные массы почвы. Между корешками
образуются структурные агрегаты малых размеров. При обработке почвы различными орудиями со
вершается непосредственное воздействие на ее струк туру. Основная задача при этом — создать наиболее благоприятные условия питания растений, обеспечить их почвенной влагой и воздухом. Но такие условия возможны только на почвах с хорошо выраженной структурой.
К почве предъявляется требование сохранения структуры при наличии влаги. Комочки не должны
48
разрушаться, расклеиваться на частицы, |
меньшие |
|
0,25 мм. Такое свойство почвы |
называется |
водопроч |
ностью, или водоустойчивостью. |
|
|
Физические удобрения и структура почвы
Последние три десятилетия вопросами структуры почвы стали заниматься физики. С самого начала ис следований они ставили задачу получить искусствен ную структуру путем склеивания почвенной пыли в прочные водоустойчивые комочки. Успехи, полученные в химии полимеров, помогли физикам достигнуть об надеживающих результатов в решении этой очень перспективной для сельского хозяйства проблемы.
Изучая плодородие почвы в зависимости от ее структуры, ученые пришли к выводу, что лучший ре зультат получается с размерами более крупных ком ков от 0,25 до 3,7 мм. Распыленная почва в естест венных условиях может превращаться в структурную с высоким плодородием примерно через 15 лет (зале жи и перелоги). Многолетние травы создают почвен ную структуру за 2—3 года.
Агрофизики ведут поиск веществ, ускоряющих структурообразование. Для этого они используют удо брения совершенно нового типа, которые носят не сколько необычное название ■— физические. Они пред ставляют собой различные склеивающие вещества и полимеры, образующие в почве из мелкой пыли агре гаты требуемых размеров. Физические удобрения улучшают состояние почвы, образуют в ней устойчи вую водопрочную структуру и благоприятные усло
49