Выходцы из жарких стран – кукуруза, просо, соя, фасоль, сорго, рис и другие растения – прорастают и дают всходы при температуре не ниже 10–15°С, тогда как культуры умеренного пояса – рожь, пшеница, ячмень, овес, клевер, горох, вика и др. – начинают прорастать и давать всходы уже при температуре от 1 до 3°С. Однако для теплолюбивых культур, которые обладают, как правило, низкой холодостойкостью и чувствительны к низким температурам, срок посева весной должен быть приурочен к достижению почвой оптимальной температуры. Это позволит получить дружные всходы в период, когда вероятность возврата весенних заморозков минимальна или исключена.

Таким образом, помимо общей потребности в тепле большое значение имеет оценка сельскохозяйственных культур по уровню минимальных температур, необходимых для прорастания их семян и появления всходов. И здесь установлен ряд параметров и закономерностей, определяющих поведение тех или иных видов, разновидностей, сортов и гибридов сельскохозяйственных культур в конкретных условиях и позволяющих правильно оптимизировать структуру посевных площадей. В соответствии с законами научного земледелия для всех культур имеются свои минимумы, оптимумы и максимумы. Температурный оптимум обеспечивает быстрое прорастание семян и появление дружных всходов растений, тогда как при минимальных и максимальных температурах у большинства растений идет медленное прорастание семян при значительном изреживании всходов из-за гибели проростков.

Но и на последующих этапах жизни растений их отношение к температурному режиму имеет большое значение, что часто связано с возможностью не только нормального роста и развития, но и их существования. Это определяется прежде всего морозостойкостью растений, пороги которой существенно различаются как у различных видов сельскохозяйственных растений, так и на разных этапах развития одного и того же вида. Эти различия позволили основные виды сельскохозяйственных культур разделить по устойчивости к заморозкам на наиболее устойчивые, устойчивые, малоустойчивые и неустойчивые. Степень устойчивости к отрицательным температурам у различных растений определяется температурой замерзания клеточного сока, которая тесно связана с его концентрацией, и у большинства устойчивых растений повышается в период всходов. Это генетически обусловленное свойство растений выдерживать отрицательные температуры играет большую роль в их самосохранении прежде всего в период кратковременных весенних заморозков, которые для большинства районов нашей страны – обычное явление. Оно играет спасительную роль и во время ранних осенних заморозков, когда еще вегетируют поздние яровые культуры, дают всходы и кустятся озимые, растут пожнивные и другие промежуточные культуры.

Среди культурных растений имеются «рекордсмены» по устойчивости к многократным заморозкам в осенний период. Это, прежде всего, растения из семейства капустных. Например, капуста белокочанная в Нечерноземной зоне в сентябре–октябре может многократно выдерживать заморозки до –5… – 6°С и с возвращением теплых дней продолжать вегетацию, интенсивно наращивая большую массу урожая.

В связи с этим важно такое свойство, как жаростойкость – способность растений переносить жару без необратимого их повреждения.

Устойчивость растений против перегрева обусловлена целой системой физиологических и морфологических приспособлений. Среди них большую роль играют особые свойства протоплазмы обезвреживать накапливающийся в тканях аммиак, усиление транспирации, повышение отражательной способности листьев, их складывание, опускание, скручивание, расположение в плоскости падающего луча света и т.д. Жаростойкость растений можно повысить правильным расположением рядков, внесением цинка. Это свойство растений имеет большое агроэкологическое значение в районах с высокими температурами в летний период, с почвенной и атмосферной засухой, с суховеями, вызывающими захваты, запалы и даже гибель зерновых и других сельскохозяйственных культур.

Свет имеет прямое физиологическое воздействие на растение, и от интенсивности и продолжительности светового потока зависят продуктивность фотосинтеза, рост и развитие растений. В то же время в процессе эволюции растения приобрели различные свойства, связанные с реакцией на свет. Это реакции, сопряженные с приспособлением растений к сезонным изменениям режима освещения – цветение, формирование репродуктивных органов и др.

Установлено, что растения длинного дня хорошо растут, цветут и плодоносят при продолжительности светового дня не менее 12 ч. Эти растения происходят из средних широт с длинным летним днем. Растения короткого дня происходят из тропического и субтропического поясов с коротким световым днем, где продолжительность дня близка к продолжительности ночи.

Отношение растений к водному режиму. Вода имеет огромное физиологическое и экологическое значение в жизни растений: она является важнейшим исходным, промежуточным и конечным продуктом многих превращений и средой, в которой протекают обмены веществ. По отношению к водному режиму все сельскохозяйственные культуры являются мезофитами – растениями, хорошо приспособленными к водному режиму умеренных климатических зон.

Однако большая часть площади пахотных земель нашей страны находится в районах недостаточного увлажнения или крайне засушливого климата. Даже в Нечерноземной зоне, считающейся зоной достаточного увлажнения, растения часто страдают от недостатка влаги в отдельные периоды (майско-июньские засухи). Поэтому засухоустойчивость растений имеет большое значение при агроэкологической оценке сельскохозяйственных культур.

Засухоустойчивость – это способность растений переносить атмосферную и почвенную засуху благодаря наличию физиологических и морфологических механизмов, позволяющих добывать и экономно расходовать воду. Засухоустойчивость – наследственное свойство, сформировавшееся у растений на генетическом уровне в результате длительного эволюционного процесса в определенных условиях.

Наибольшей засухоустойчивостью обладают культуры – выходцы из жарких стран. Большой засухоустойчивостью отличаются, как правило, культуры со сравнительно низким транспирационным коэффициентом, который свидетельствует о более продуктивном и экономном использовании влаги этими растениями.

Однако сложные процессы водопотребления и оптимизация водного режима в системе «почва – растение – атмосфера» зависят от многих факторов. И эта зависимость выражается в водном балансе, который может неоднозначно влиять на жизнь живого растения. Для оптимизации водного режима особое значение имеют водно-физические свойства почвы – ее влагоемкость и водоудерживающая способность, водопроницаемость и водоподъемная способность, максимальная гигроскопичность и др. Чаще всего для агроэкологической характеристики растений по их отношению к водному режиму приводят оптимальные для них показатели влажности корнеобитаемого слоя почвы, выраженные в процентах от наименьшей влагоёмкости (НВ).