Соя — Биологические особенности
Вегетационный период сои делится на 5 основных фаз:
1) всходы;
2) ветвление;
3) цветение;
4) плодообразование;
5) созревание.
Срок вегетации увеличивается при переносе сорта из южных районов в северные, уменьшении суммы активных температур за период, увеличении относительной влажности воздуха и усилении азотного питания растений.
Наиболее скороспелы карликовые формы из высокогорных областей Китая, Кореи и Японии, низкорослые образцы из Швеции и Канады. К среднераннеспелым и среднеспелым относятся сорта Дальнего Востока СССР, Северо-Восточного Китая, отдельные образцы из США.
Соя — растение короткого дня, очень чувствительное к изменению «его продолжительности. Даже двух-трех дней в фазе всходов достаточно, чтобы значительно ускорить ее цветение. При увеличении продолжительности дня отодвигается начало цветения. В обоих случаях существенно изменяются высота растений, степень облиственности и продуктивность. Фотореакция зависит от генотипа сорта и места его формирования. Скороспелые сорта (Рекорд северный, Салют 216, Северная 4, шведский Фискеби), сформированные на севере ареала культуры, зацветают практически одновременно и при длинном и при коротком дне. Они служат исходным материалом для продвижения культуры сои на север. При перенесении южных сортов на север период вегетации их резко возрастает, поэтому возделывать их здесь можно только на зеленый корм.
Соя — теплолюбивая культура. В зависимости от скороспелости сорта для нормального развития необходима сумма активных температур (15°С и выше) от 1800—2200° до 3200°. Оптимальная температура почвы (на глубине 5—7 см) для прорастания семян 20—22°С. Больше всего растения нуждаются в тепле в периоды цветения (оптимум 22—25°С), завязывания бобов и формирования семян (оптимум 19—21°С).
До цветения соя переносит недостаток влаги сравнительно легко. При засухе во время цветения и формирования бобов резко снижается продуктивность растений. Возделывание сои наиболее эффективно, когда в июле — августе выпадает 300—350 мм осадков и относительная влажность воздуха составляет 70—75%. Почвенную засуху она переносит хуже, чем воздушную.
Рис. 62. Фазы развития цветка сои, наиболее удобные для проведения кастрации (А) и взятия пыльцы (Б) при гибридизации: 1 — общий вид; г — пыльники и завязь; 3 — завязь (по А. К. Лещенко).
Лучшие урожаи соя дает на почвах с глубоким, рыхлым плодородным слоем, с высоким содержанием гумуса, хорошо прогреваемых и водопроницаемых. Оптимальное значение рН 6,5, нормально переносит рН от 5 до 8, однако лучше она удается на щелочных, чем на кислых почвах.
Цветение. Соя — строгий самоопылитель. Естественная гибридизация составляет 0,10—0,15%, достигает иногда 0,5%. Цветение растянуто во времени, одновременно с ним продолжается рост главного стебля п ветвей. Вначале появляются единичные цветки на нижней или средней части главного стебля, через 4—6 дней интенсивно цветет все растение. В начале роста бутона столбик пестика наклонен в сторону паруса, рыльце сухое, отстающие в росте пыльники плотным кольцом расположены ниже рыльца, они желтовато-зеленого цвета. Затем зубцы чашечки начинают расходиться и из них слабо виднеется венчик. На рыльце появляется клейкая светлая жидкость, оно готово к принятию пыльцы. Эта фаза наиболее удобна для кастрации и опыления цветков сои (рис. 62). Наступает она в 4—5 ч утра. Если предшествующий день был сухой и жаркий, массовое растрескивание пыльников начинается в 5—7 ч, если прохладный и влажный — в 9—10 ч или позже. В одном цветке пыльники растрескиваются в течение нескольких минут. При этом венчики фиолетового цвета принимают розовый оттенок, а белого цвета — кремовый. Общая продолжительность растрескивания 2—3 ч. Треснувшие ярко-желтые пыльники плотным кольцом окружают рыльце, смыкаясь над ним. Пыльцевые зерна прорастают через 10—20 мин. после растрескивания пыльников. Через 20—30 мин после начала прорастания пыльцы раскрывается венчик, лепестки его теряют упругость. К середине дня растрескивание пыльников прекращается, возобновляясь после 17—18 ч. Ночью соя не цветет. Венчик опыленного цветка остается открытым на протяжении ночи и начинает вянуть на следующий день, опадая через 1—2 дня. Одновременно с увяданием венчика разрастается завязь, еще через 2—3 суток из чашечки появляется боб.
Для сои характерно значительное опадение цветков (14—90%), а также абортивность бобов и семян (до 40%), приводящие к резкому снижению урожая. Опадение бобов наблюдается при сильной засухе, недостатке некоторых элементов питания и сильно удлиненном световом дне. Абортивность семян определяется условиями выращивания и генотипом сорта. В одних и тех же условиях у разных сортов она колеблется от 15 до 34%.
Соя — один из богатейших белком растительных продуктов. Это свойство позволяет использовать сою для приготовления и обогащения разных блюд, а также в качестве основы растительных заменителей продуктов животного происхождения. Из неё производятся многочисленные т. н. соевые продукты. Соя используется также для производства растительных или вегетарианских аналогов продуктов животного происхождения. На основе соевых продуктов готовятся вегетарианские сосиски, бургеры, котлеты, сыры, и тп.
Соевый жмых — продукт, полученный в результате прессования соевых бобов — используется в кормлении сельскохозяйственных животных. Жмых входит в состав почти всех комбикормов и частично используется как самостоятельный корм.
В процессе длительной эволюции подсолнечник приобрел типичные свойства растений степного климата, приспособился к перенесению колебаний в процессе роста, к воздушной и почвенной засухе. Он обладает большой экономической пластичностью произрастания на обширной территории степной и лесостепной зон.
Корневая система подсолнечника развивается из первичного зародышевого корешка и продвигается вертикально на глубину до 3 м и более. Такое строение корневой системы дает ему возможность выдерживать засуху. Рост корней подсолнечника, особенно в молодом возрасте, значительно опережает рост стебля. В фазе семядоли высота стебля достигает 2-4 см, а длина корня 6-10 см.; при образовании 4-5 пар листьев корневая система проникает в глубину до 80-100 см. К моменту образования корзинки рост корней прекращается.
Корневая система у подсолнечника мощная, с большим количеством вторичных корней и корешков. Часть боковых корней сначала располагается почти параллельно поверхности почвы, а на расстоянии 20-40 см от головного корня углубляется и идет параллельно ему, давая ответвления от корней следующих порядков. Другая часть боковых корней распространяется в слое почвы 10-45 см с загибом вглубь, сильно ветвистая, образует густую сеть мельчайших корешков. Угол отклонения корней второго порядка и последующих от стержневого, а также глубина их залегания зависят от погодных условий, состояния почвы.
При устойчивой сухой погоде корни проникают глубже, а при влажной — приближаются к поверхности на расстояние 8-10 см. При сухой погоде растения более устойчивы к ветровой нагрузке, а при влажной — менее устойчивы, что приводит к полеганию и усложняет уборку урожая, приводя к большим потерям. Это надо учитывать и при междурядной обработке. Повреждение боковых корней во время обработок междурядий вредно для растений лишь при засухе. Если же во время рыхления в слое 0-10 см влаги достаточно, жизнеспособность боковых корней быстро восстанавливается. В местах подрезания отрастают корни второго порядка в виде разветвленной почки. Семенная продуктивность таких растений не снижается.
Боковые корни у сортов распространяются в горизонтальном направлении и в посевах достигают в основном середины междурядий, где им преграждают путь корни соседних рядков. Здесь они изменяют направление и растут вертикально вглубь, параллельно стержневому корню. Если по соседству в рядом расположенном гнезде или рядке нет растений, корни сорта подсолнечника распространяются в верхнем слое на расстоянии более 2 м.
У растений гибридного подсолнечника корни размещаются скученно. Возможность широкого распространения корней гибрида по горизонтали более ограничена, следовательно, в посевах гибридного подсолнечника растения должны размещаться строго равномерно, не допуская пустых гнезд. Наличие пустых гнезд в посевах гибрида приведет к неполному использованию плодородия почвы и недобору урожая.
Имея мощную корневую систему, подсолнечник использует воду и питательные вещества из большого объема почвы, часто недоступного многим культурным растениям. Для образования единицы сухого вещества подсолнечник расходует воды в 1,5-2 раза больше, чем зерновые культуры.
Засухоустойчивость подсолнечника связана с его хорошо развитой корневой системой, проникающей на большую глубину, и способностью использовать воду, недоступную для многих других однолетних растений. Он расходует много воды, его транспирационный коэффициент составляет 500-700. Благодаря мощной и активной корневой системе растения подсолнечника способны за ночные часы, когда устьица закрыты и влажность воздуха повышена, восстанавливать тургор в клетках надземных органов. Это обеспечивает нормальную интенсивность процессов фотосинтеза и роста в утренние часы.
Подсолнечник хорошо растет на многих почвенных разностях: черноземах, каштановых, лугово-черноземных, серых лесных почвах. Но наиболее благоприятны для него черноземы и лугово-черноземные почвы с нейтральной или слабощелочной реакцией почвенного раствора (рН 7,0-7,2) суглинистого или супесчаного механического состава.
Стебель растений подсолнечника, возделываемого в производстве, хорошо облиственный травянистый (в нижней части одревесневевший), прочный. Длина стебля однокорзиночной формы в период образования двух пар настоящих листьев составляет в среднем 4-6 см, в фазах образования корзинки — 50-65, цветения — 140-160 см. Среднесуточный прирост в период от всходов до образования корзинки и до начала цветения 3,8-4 см. При достаточной влажности максимальная высота растения в зависимости от сорта может достигать 220 см и более.
Поверхность стебля подсолнечника опушена многоклеточными волосками, защищающими растение от перегрева и испарения влаги. Благодаря этому растение устойчиво к воздушной засухе. Толщина стебля у основания 2-4 см. До фазы образования корзинки стебель растет в высоту сравнительно медленно, но по завершении этой фазы интенсивность его роста значительно возрастает, затухая к началу цветения. После цветения корзинки рост стебля практически прекращается, его верхняя часть поникает в восточном направлении. Эту особенность следует учитывать при посеве, что уменьшит потери при уборке урожая.
Листья у подсолнечника в основном простые, черешковые, без прилистников, шершавые, покрытые короткими жесткими волосками. На стебле они расположены спирально и только самые нижние — супротивно. Первая пара настоящих листьев образуется через 2-4 дня после появления всходов, т. е. выхода семядолей на поверхность почвы. Форма листьев подсолнечника продолговатая, клинообразная, треугольная, сердцевидная или круглая. Очередная их пара образуется через каждые 2-3 дня.
Устьицы в эпидермисе листка расположены беспорядочно, их щели направлены в разные стороны. На нижней стороне листка их в 1,5-2 раза больше, чем на верхней. На растениях среднеспелых сортов и гибридов насчитывается от 28 до 32 листьев. Основная масса листьев, до двадцать четвертого, считая снизу, увеличивается до цветения. После цветения увеличивается площадь только верхних листьев, причем небольшой прирост наблюдается до начала созревания семян. По достижении определенных возрастных пределов листья отдают часть накопленного ранее азота для формирования белкового комплекса семени.
Наибольшее значение в снабжении формирующихся семянок питательными веществами имеют листья среднего яруса. Роль их в формировании семян существенна и при пожелтении тыльной стороны корзинки. Преждевременное усыхание листьев, наблюдаемое при засухе, отрицательно сказывается на наливе семян.
В корзинке подсолнечника цветки собраны в соцветие. Форма корзинки бывает выгнутая, плоская и выпуклая. Угол ее наклона к стеблю составляет 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°. Потери урожая во время уборки у сортов, гибридов и самоопыленных линий в значительной степени зависят от наклона корзинки. Перспективные гибриды подсолнечника имеют, как правило, угол наклона 90, 135 и 180°, а сорта — 180 и 225°. Наиболее рациональны растения с наклоном 90 и 135°. Однако в годы с большим количеством солнечных дней корзинки с наклоном 90° в верхней части обжигаются солнечными лучами, что может вызвать гибель завязавшихся семянок; при наклоне 225° возрастают потери корзинок во время уборки, а в зонах с неблагоприятным осенним периодом они подвержены поражению белой и серой гнилями, так как медленно высыхают, близко располагаются к почвенной инфекции и слабо проветриваются.
Гибриды подсолнечника первого поколения однородны по таким морфологическим признакам, как высота растений, наклон корзинок, дружность прохождения фаз роста и развития, устойчивость к заразихе и ложной мучнистой росе и др. Сорта же значительно варьируют по этим признакам, что ведет к снижению урожайности. В итоге лучшие гибриды с учетом положительного проявления хозяйственно-ценных признаков превосходят сорта по урожайности семян и сбору масла с гектара.
В зависимости от гибрида и сорта в условиях, благоприятных для цветения и налива семян, рост корзинки продолжается до ее пожелтения. По периферии корзинки расположен один ряд язычковых цветков — обычно бесплодных и яркоокрашенных в желтый или оранжевый цвет. За крайним рядом расположены трубчатые обоеполые цветки в количестве 1-2 тыс. Эти цветки заполняют все ложе корзинки. При своевременном опылении, оплодотворении, и наличии влаги и тепла из всех обоеполых цветков образуются семянки.
У среднеранних гибридов и сортов начало формирования зачаточной корзинки совпадает с образованием 3-4 пар настоящих листьев, а у среднепоздних — 6-8 пар. Неблагоприятные условия в этот период, загущенность посева, недостаток элементов питания приводят к формированию малоцветковой корзинки, что в дальнейшем даже при благоприятных условиях значительно снижает продуктивность растений.
Цветение в корзинке подсолнечника начинается неодновременно: вначале, обычно рано утром, распускаются язычковые, а через день начинают цвести трубчатые цветки периферийного ряда. Затем ежедневно раскрываются цветки двух-трех следующих рядов по направлению к центру корзинки. Цветение всей корзинки длится 7-10 дней.
Подсолнечник — перекрестноопыляющаяся культура, пыльца которой переносится с цветка на цветок насекомыми, в основном пчелами, а также ветром. Наибольшее выделение цветками нектара, благодаря чему пчелы их чаще посещают, происходит при достаточных запасах влаги в почве и температуре воздуха 20-25 °С. Многолетние наблюдения показали, что на тех посевах, где под предпосевную культивацию вносили трефлан, аммиачную воду, пчелы гораздо меньше посещают цветущие корзинки. В таких посевах цветки опыляются преимущественно ветром, при отсутствии которого недоразвитые цветки чаще располагаются по всей корзинке.
Следует отметить, что оплодотворение завязи и формирование семянок у подсолнечника зависит не только от опыления цветков пчелами или ветром. Значительная часть пустых семянок, иногда до 20 %, расположенных в центральной части корзинки, образуется вследствие дефицита почвенной влаги, высоких температур и низкой относительной влажности воздуха во время цветения. Недобор урожая, вызываемый пустозерностью, можно значительно уменьшить, осуществив комплекс агротехнических приемов по накоплению достаточных запасов влаги в почве.
После оплодотворения завязи начинается рост семян, который завершается в основном за 14-16 дней, а затем в течение 20-25 дней происходит накопление в них жира и других веществ. Период роста семян — один из наиболее ответственных периодов вегетации подсолнечника. В это время определяется число выполненных семян в корзинке, предопределяются их крупность и величина, запас жира в ткани, от которого зависит накопление масла в период налива.
Плод подсолнечника — семянка, состоящая из семени (ядра) и околоплодника (лузги). Через 10-12 дней после начала цветения начинается наибольший прирост массы семени. В периферийной части корзинки накопление сухой массы семянок завершается через 36-38 дней после начала цветения, а в центральной — продолжается в незначительных размерах вплоть до высыхания растений на корню. Масличность семян вначале возрастает интенсивно, но приблизительно на 24-й день после начала цветения замедляется и устанавливается на постоянном уровне. Абсолютное же количество масла в семянке продолжает увеличиваться по мере прироста их сухой массы: в периферийной части корзинки до 38-го дня после начала цветения, а в центральной — до 66-го дня, то есть практически до полного высыхания растений.
Масличность подсолнечника определяется его сортовыми особенностями и условиями произрастания, в частности гидротермическим режимом в период формирования семян. В пределах корзинки наблюдается существенная разнокачественность семянок по массе. В периферийной части корзинки семянки тяжеловеснее, содержат больше масла, чем в ее центре. Семянки периферийной части отличаются лучшими свойствами, чем центральной.
Наиболее известные и распространенные виды подсолнечника — это подсолнечник масличный, или однолетний и топинамбур, или подсолнечник клубненосный[7].
Подсолнечник однолетний выращивается практически во всём мире и используется в качестве пищевого (плоды, подсолнечная халва, подсолнечные козинаки, подсолнечное масло, саломас, маргарин), медоносного, лекарственного (настойка, масло), кормового (жмых, силос, сенаж, шрот, обмолоченные корзинки, полова), технического (производство бумаги, поташа, мыла, топлива, лакокрасочных материалов), каучуконосного, мелиоративного, декоративного растения[8][9][10][4][5][6].
Подсолнечник клубненосный, также выращивается в промышленных масштабах и используется в качестве пищевого (клубни, суррогат кофе, чипсы, инулин, патока),медоносного, кормового (клубни, силос, сенаж, комбикорм), мелиоративного, декоративного растения[11][12][13].
Другие виды растений рода Подсолнечник менее распространены и в основном используются в декоративных целях.
ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ. Лен-кудряш выращивают для производства масла, которое используют для изготовления олифы, красок, лаков, а также для питания. Семена его содержит 30-48 % масла. Жмых, является продуктом переработки семян, — ценный концентрированный корм для животных, особенно для молодняка крупного рогатого скота. Она содержит до 35 % белка и около 32 % безазотистых экстрактивных веществ. Из соломы получают короткое волокно, которое используют для хозяйственных нужд.
Лен — кудряш относится к виду Linum v. brevimulticaulia. Он слаборазвитой корневой системой, которая проникает в почву на 50-60 см, а в засушливые годы — более 1 м. Стебель короткий (30-50 см), у основания сильно разветвленный, с большим количеством семенных коробочек (15-20 и более). Семена крупнее, чем у льна — долгунца, с высоким содержанием высыхающего масла — 45-48 %, прорастают при температуре почвы 3-4 ° С. Всходы выдерживают заморозки 2-З ° С. Транспирацийний коэффициент 420-490.
Горчица - В нашей стране возделывают два вида горчицы: сарептскую, или сизую, и белую, или английскую. Более распространена горчица сарептская. В ее семенах больше жира (35 - 47 °о, а в белой 30 - 40 %). Горчичное масло, получаемое из семян, используется в пищу. По вкусовым качествам это масло несколько уступает подсолнечному. Применяется оно в консервной, хлебопекарной, кондитерской, а также в мыловаренной, текстильной и фармацевтической промышленности.
Из семян сизой и белой горчицы получают, кроме жирного масла, еще один вид масла - эфирное, используемое в медицине как наружное раздражающее средство. Из жмыха сарептской горчицы делают порошок, который идет на приготовление столовой горчицы и горчичников.
Оба вида горчицы иногда высевают на зеленое удобрение, но как сидераты они значительно уступают люпину.
Горчица белая используется как ранний или пожнивный зеленый корм (до образования стручков). В 100 кг ее зеленой массы содержится 11 кормовых единиц. Она является также опорным растением в совмещенных посевах с горохом, викой и другими зернобобовыми культурами, имеющими полегающий стебель. Горчица - ценный медонос.
Основные посевы горчицы сизой размещены в нашей стране главным образом в степных районах Поволжья (Волгоградская, Саратовская области), на Северном Кавказе (Ростовская область, Ставропольский край), в Западной Сибири и Казахстане. Белая горчица распространена преимущественно во влажных районах нечерноземной зоны. Общая площадь посева сизой и белой горчицы около 260 тыс. га.
Наиболее распространенные сорта горчицы сизой - ВНИИМК 405, Желтосемянная 230, Скороспелка, Неосыпающаяся 2, Заря; горчицы белой - ВНИИМК 162.
Ботаническое описание и биологические особенности горчицы. Горчица сизая (Brassica juncea) и горчица белая (Sinapis alba) относятся к семейству крестоцветных. Они имеют много общего по внешнему строению и биологическим особенностям.
Горчица сизая - однолетнее травянистое растение. Корень стрежневой, глубоко проникает в почву. Стебель разветвленный, сизый от воскового налета, высотой 0,6 - 1,5 м. Нижние листья черешковые, лировидно - перисторассеченные, верхние - сидячие или короткочерешковые, цельные, продолговато - линейные. Соцветие - кисть, цветки четверного типа, ярко - желтые, обоеполые с сильным медовым запахом.
Горчица сизая - самоопылитель, при высоких температурах у нее наблюдается перекрестное опыление.
Плод - стручок, тонкий, продолговатый, длиной 3 - 5 см с длинным шиловидным носиком, при созревании легко растрескивается.
Семена шаровидные, диаметром 1,2 - 1,8 мм, темно - коричневые, с ячеистой поверхностью. Масса 1000 семян 2 - 4 г.
Горчица белая отличается от сизой более разветвленным стеблем, который, как и ее листья, покрыт густыми, жесткими волосками. Стручок бугорчатый, с жесткими волосками, оканчивается длинным, плоским мечевидным носиком. При перестое плоды не растрескиваются. Семена шаровидные, диаметром 1,8 - 2,5 мм, гладкие, бледно - желтые. Масса 1000 семян 5 - 6 г.
Горчица сизая к теплу предъявляет невысокие требования. Семена ее начинают прорастать при температуре 2 - 3°С. Всходы переносят заморозки до - 4... - 5°С. Отличается засухоустойчивостью. Может расти на различных типах почв, но для нее малопригодны тяжелые, заплывающие и засоленные почвы.
Вегетационный период 90 - НО дней.
Горчица белая в сравнении с сизой более холодостойка. Семена ее начинают прорастать при температуре 1 - 2°С. Всходы переносят продолжительные заморозки до - 6°С. Требования к влаге высокие. Она менее засухоустойчива, чем горчица сизая. Хорошо произрастает на малоплодородных подзолистых почвах. Вегетационный период 65 - 90 дней.