Воздух необходим как источник кислорода для дыхания растений и почвенных микроорганизмов, а также углекислого газа, усваиваемого растениями в процессе фотосинтеза. Он нужен и для микробиологических процессов в почве, в результате которых органические ее вещества разлагаются аэробными микроорганизмами с образованием водорастворимых минеральных соединений азота, фосфора, калия и других необходимых для растений элементов питания. Если состав атмосферного воздуха всегда постоянный, то состав почвенного воздуха изменяется, и это значительно влияет на почвенные процессы.

Растения также чувствительны к составу почвенного воздуха, в частности к содержанию в нем кислорода. Он прежде всего необходим для прорастания семян и потребляется корнями растении. Особенно требовательны к кислороду корнеплоды, клубнеплоды и бобовые культуры, мопсе требовательны — зерновые, злаковые многолетние травы и кукуруза.

Количество и состав почвенного воздуха можно регулировать, изменяя содержание влаги в почве путем рыхления или уплотнения почвы. Состав почвенного воздуха регулируется также путем внесения органических удобрений, что приводит к увеличению концентрации углекислого газа и уменьшению кислорода.

Для большинства сельскохозяйственных растений наилучший воздушный режим складывается, когда примерно 25 % от общего объема почвы занимает воздух и 25 % — влага.

Питательные вещества. В обмене веществ между растениями и окружающей средой важнейшим условием является корневое питание. В процессе его растения потребляют из почвы различные элементы питания, которые по количеству их потребления подразделяются на макро и микроэлементы. К макроэлементам относятся: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо и сера, к микроэлементам — бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт и др. Все макроэлементы требуются растениям в больших количествах, а микроэлементы — в незначительных.

Первые четыре макроэлемента (углерод, кислород, водород и азот) входят в состав органического вещества растений и называются органогенными, остальные — зольными. Углерод, кислород и водород, на долю которых приходится 93-94 % сухой массы растений, потребляются растениями из воздуха в процессе фотосинтеза, а азот и все остальные элементы растения берут из почвы.

Каждый элемент питания имеет определенное значение в жизни растении. Углерод, кислород, водород и азот входят в состав органических веществ. Фосфор необходим на ранних этапах развития растений, способствует лучшему развитию плодов, семян н ускорению созревания культур. Калий играет важную роль в образовании углеводов, повышает устойчивость к заболеваниям и зимостойкость. Кальции нейтрализует вредное влияние ионов водорода и алюминия. Сера, магний, железо участвуют в окислительных процессах, входят в состав многих соединений, а также являются катализаторами многих процессов. Микроэлементы входят в состав ферментов, гормонов, витаминов. Они влияют на процессы обмена веществ в растениях и выполняют ряд других функции.

Однако использование элементов питания растениями зависит от целого ряда условий: доступности их растениям, влажности почвы, температуры, освещенности, реакции почвенного раствора и других. Потребление элементов связано также с возрастом, биологическими особенностями и условиями выращивания растений. Одни растения относительно равномерно потребляют питательные вещества в течение вегетации (многолетние травы), другие в начальный период развития усваивают незначительно, а в дальнейшем поступление усиливается (картофель, корнеплоды). Отличительная особенность большинства сельскохозяйственных культур в том, что максимум потребления элементов питания приходится па какой-то конкретный период их развития.

Так, у зерновых культур это совпадает с фазами выхода в трубку — колошения, у зернобобовых — цветения — бобообразования, у кукурузы перед выметыванием метелки — за 8-10 дней. Поэтому недостаток питания в этот период резко снижает продуктивность растений. Чаще всего в почве наблюдается недостаток тех или иных элементов питания в доступной форме, поэтому в почву вносят их в виде минеральных или органических соединений, т. е. удобряют почву.

Законы земледелия есть не что иное, как выражение законов природы, проявляющихся в результате деятельности человека по возделыванию сельскохозяйственных культур. Они раскрывают связи растений с условиями внешней среды, а также определяют пути развития земледелия, которые должны осуществляться в строгом соответствии с этими законами. К основным законам земледелия относятся следующие.

Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений. Сущность его состоит в том, что все факторы жизни растений абсолютно равнозначимы и незаменимы. Согласно ему для нормального функционирования растительного организма должен быть обеспечен приток всех факторов жизни растений (земных, космических). Проявление этого закона носит абсолютный и относительный характер. Абсолютное значение выражается в том, что в каких бы факторах не нуждалось растение, однако отсутствие любого из них ведет к резкому снижению урожайности и даже гибели растения. Например, сколько бы не увеличивали содержание влаги в почве, она не может возместить недостаток тепла или света так же, как нельзя азот заменить фосфором или калием.

Для получения максимально возможного урожая необходимо непрерывно обеспечивать растения всеми факторами в оптимальном количестве. Однако в конкретных условиях производства этот закон приобретает относительное значение вследствие неодинаковых затрат на обеспечение растений различными факторами.

Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений дает четкое представление о том, что нет главных и второстепенных факторов.

Закон минимума впервые сформулировал Ю. Либих в 1840 г

Выявление этой закономерности имело огромное практическое значение, так как применение минеральных удобрении впервые получило научную основу. Согласно этому закону при оптимальных прочих условиях уровень урожая определяется тем фактором, который находится в минимуме. Учитывая действие закона минимума, необходимо в первую очередь проводить такие мероприятия, которые будут действовать на фактор, находящийся в данный момент в относительном минимуме, например, снабжение растений влагой при недостатке ее в почве. В то же время необходимо учитывать другие факторы, которые могут оказаться в минимуме после удовлетворения потребности растения в первом факторе, и предусмотреть мероприятия, направленные на регулирование факторов, находящихся во втором и последующих минимумах.

Любой жизненный процесс в растении начинается при каком-то минимуме температуры, протекает наилучшим образом при оптимальной температуре, замедляется, а затем и совсем прекращается по мере дальнейшего ее повышения.

Поэтому для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и более эффективного ведения земледелия необходимо не только учитывать факторы, которые есть или могутбыть в минимуме, а проводить мероприятия таким образом, чтобы они всегда находились в оптимальных для растений количествах.