Текст
                    Биологические основы сельского хозяйства

Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Томский государственный педагогический университет

И. Б. Минич

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
Учебное пособие

Допущено
Учебно-методическим объединением
по направлениям педагогического образования Министерства образования и науки РФ
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению 050100
Естественнонаучное образование

Томск 2009


2 И. Б. Минич УДК 633/635; 632.9 ББК 42я73 М 61 Печатается по решению редакционно-издательского совета Томского государственного педагогического университета М 61 Минич И. Б. Биологические основы сельского хозяйства : учебное пособие. – ГОУ ВПО Томский государственный педагогический университет. – Томск : Изд-во Томского государственного педагогического университета, 2009. – 368 с. ISBN 978-5-89428-364-7 Рассмотрены теоретические вопросы трех основных разделов растениеводства: полеводства, овощеводства и плодоводства. Учебное пособие знакомит студентов с основными сельскохозяйственными культурами, с их биологическими и морфологическими особенностями и технологиями их выращивания, в том числе в регионе Западной Сибири. Учебное пособие предназначено для студентов биологических специальностей педагогических вузов, преподавателей вузов, учителей школ и учащихся с углубленным изучением биологии. УДК 633/635; 632.9 ББК 42я73 М 61 Научный редактор: доктор биол. наук, профессор Томского государственного педагогического университета В. Н. Долгин Рецензенты: канд. биол. наук, доцент кафедры физиологии растений и биотехнологии Томского государственного университета И. Ф. Головацкая; канд. биол. наук, доцент кафедры технологии производства продукции растениеводства и ботаники Томского сельскохозяйственного института – филиала Новосибирского государственного аграрного университета С. Ю. Толузакова ISBN 978-5-89428-364-7 © Томский государственный педагогический университет, 2009 © И. Б. Минич, 2009
3 Биологические основы сельского хозяйства СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ВВЕДЕНИЕ РАСТЕНИЕВОДСТВО 1. Полеводство 1.1. Зерновые культуры 1.1.1. Типичные хлеба 1.1.2. Просовидные культуры 1.1.3. Незлаковые культуры 1.1.4. Зерновые бобовые культуры 1.2. Технические культуры 1.2.1. Прядильные культуры 1.2.2. Масличные культуры 2. Овощеводство 2.1. Семейство Тыквенные 2.2. Семейство Пасленовые 2.3. Капустные овощные культуры 2.4. Столовые корнеплоды 2.4.1. Корнеплоды семейства Сельдерейные 2.4.2. Корнеплоды семейства Капустные 2.4.3. Корнеплоды семейства Маревые 2.5. Луковичные овощные культуры 2.6. Клубнеплоды 3. Плодоводство 3.1. Морфологическая характеристика плодово-ягодных культур 3.1.1. Морфологические особенности плодового дерева 3.1.2. Цветки и соцветия плодово-ягодных культур 3.1.3. Закономерности роста, развития и плодоношения плодово-ягодных культур 3.1.4. Закономерности роста и развития надземной и подземной частей плодового дерева 3.1.5. Вегетативное размножение плодовых и ягодных культур 3.2. Плодовый питомник . 5 7 14 29 30 43 59 80 83 104 104 122 138 151 167 187 199 199 208 214 217 229 241 245 245 253 262 270 278 296
4 И. Б. Минич 3.3. Плодовый сад 3.4. Вредители и болезни плодовых культур 3.5. Ягодные культуры 3.5.1. Ягодные кустарники 3.5.2. Древесно-кустарниковые культуры 3.5.3. Полукустарники 3.5.4. Многолетние травянистые ягодные культуры ЛИТЕРАТУРА 300 323 331 331 346 349 355 365
Биологические основы сельского хозяйства 5 ПРЕДИСЛОВИЕ Сельское хозяйство является одной из наиболее важных отраслей производства. Особое место в нём занимает растениеводство, которое не только удовлетворяет потребность человечества в продуктах питания, но и производит продукцию, являющуюся сырьем для многих отраслей промышленности. Особенно большое значение растениеводство приобрело на современном этапе, когда человечество стоит на гране истощения углеводородного сырья. Уровень разработок в области биотехнологий позволяет использовать в качестве энергетического ресурса растительное сырьё, которое имеет существенное преимущество перед углеводородным – возобновляемость. В будущем потребность в растительном сырье будет постоянно расти, что увеличивает значение растениеводства, как отрасли материального производства. Поэтому изучение биологических основ сельского хозяйства и особенно современных технологий выращивания культурных растений являются одним из приоритетных направлений в биологии. Современная учебная литература по растениеводству многообразна и разнопланова. Однако большинство авторов в своих трудах описывают технологии растительного производства культурных растений европейской части России или регионов, близких к ней по климатическим условиям. Это связано с наибольшей эффективностью, а отсюда развитостью сельского хозяйства в этих регионах. Однако существуют регионы рискованного земледелия, к которому относиться и Томская область. Для получения высоких урожаев в этих регионах используют технологии культивирования сельскохозяйственных растений, имеющие свои особенности. Эти особенности заключаются в особых сроках обработки почвы и посева, в использовании в большой степени сооружений защищенного грунта, в использовании районированных сортов растений, в формировании особого габитуса растений, в подготовке растений к холодной продолжительной зиме
6 И. Б. Минич и др. В настоящем учебном пособии представлены как классические основы растениеводства, так и рассмотрены специфические, характерные для региона Томской области. Настоящее учебное пособие предназначено для студентов биологических специальностей педагогических вузов. Основу пособия составляет часть курса лекций по основам сельского хозяйства, читаемого на биолого-химическом факультете Томского государственного педагогического университета. Оно включает часть курса – растениеводство, состоящего из трех основных разделов: полеводство, овощеводство, плодоводство. Каждый раздел содержит сведения о биологических и морфологических особенностях семейств и отдельных видов растений, их агротехники, районированных сортах. Особое внимание уделено описанию технологий культивирования растений в южной части Томской области, в том числе в сооружениях защищенного грунта. При подготовке пособия были использованы наработки сотрудников кафедры ботаники Томского государственного педагогического университета и ранее опубликованные издания, список которой прилагается. Автор выражает искреннюю благодарность за ценные замечания рецензентам канд. биол. наук, доценту кафедры физиологии растений и биотехнологии Томского государственного университета И. Ф. Головацкой и кандидату биол. наук, доценту кафедры технологии производства продукции растениеводства и ботаники Томского сельскохозяйственного института филиала Новосибирского аграрного университета С. Ю. Толузаковой. Автор будет признателен за все замечания, советы и пожелания, которые позволят улучить данное учебное пособие.
Биологические основы сельского хозяйства 7 ВВЕДЕНИЕ Сельское хозяйство один из наиболее ранних видов хозяйственной деятельности человека. Его зарождение относится к концу каменного века (неолиту), когда человек начал обрабатывать почву простейшими орудиями и одомашнивать некоторых животных. Первобытные племена занимались охотой, собирательством и не сразу научились выращивать растения с целью получения урожая. Чтобы урожай был хорошим, первобытные охотники и собиратели начали обрабатывать, поливать и защищать растения от сорняков и вредителей. Так постепенно возникло земледелие. Переход от собирательства к земледелию совершался очень медленно. Земледелие возникло независимо в нескольких районах земного шара – первичных очагах земледелия, так как именно в этих районах произрастало большое количество дикорастущих злаков, и были наиболее благоприятные климатические и природные условия (рис. 1). Рис. 1. Первичные очаги земледелия (Артёмов, 1999): 1 – Юго-Западная Азия; 2 – Юго-Восточная Азия; 3 – Восточная Азия; 4 – Центральная Америка; 5 – Южная Америка; 6 – Западная Африка; 7 – Северная Африка (Сахара)
8 И. Б. Минич Выделяют несколько первичных очагов: Юго-Западная Азия, в которой были окультурены пшеница, ячмень, чечевица; ЮгоВосточная Азия (рис, хлебное дерево); Восточная Азия (чумиза); Центральная Америка (кукуруза, тыква, фасоль); Южная Америка (картофель); Западная Африка (ямс, масличная пальма); Северная Африка (сорго, африканское просо). Самый древний первичный очаг земледелия находился в ЮгоЗападной Азии, его именуют «Плодородный полумесяц» (рис. 2). Рис. 2. Самый древний очаг земледелия – «Плодородный полумесяц» в Юго-Западной Азии (Артёмов, 1999) Эта область расположена вдоль Восточного Средиземноморья и захватывает часть современной территории Ливана, Сирии, Турции, Ирака и Ирана. Сейчас в этих областях климат жаркий и засушливый, но в период становления земледелия (9–7 тыс. лет до н.э.) он был более влажным. На данной территории произрастали такие дикие злаки, как пшеница, ячмень, бобовые растения (горох, чечевица), дикие плодовые деревья (яблоня, абрикос). Первыми культурными растениями здесь были ячмень, пшеница, чечевица, нут, вика, маслина, финиковая пальма, гранат, виноград, лён. Одновременно с переходом к земледелию
Биологические основы сельского хозяйства 9 на Ближнем Востоке стали одомашнивать животных – собак, коз, овец, крупный рогатый скот, свиней. Лошади были приручены позднее в Юго-Западной Европе, кошки в Египте, куры в ЮгоВосточной Азии. Зародившееся на Ближнем Востоке земледелие распространилось и развилось на других континентах. На протяжении веков в соответствии со специфическими условиями менялись и совершенствовались системы земледелия, культивировались полезные признаки растений и животных, что привело к созданию многочисленных сортов культурных растений и пород домашних животных. Развитие земледелия постепенно создало человеческую цивилизацию. Люди стали вести оседлый образ жизни, что привело к развитию сельскохозяйственных деревень, а затем и к образованию городов. Постепенно возникало товарное сельское хозяйство, что привело к специализации человеческой деятельности. По мере развития земледелия население планеты возрастало. Так 11 тыс. лет назад жило приблизительно 5 млн. человек, сейчас на нашей планете живёт около 6 млрд. человек. Для планеты прирост населения составляет 17 % в год. Это значит, что каждую минуту на ней прибавляется 160 человек, или 85 млн. человек в год. Предположительно к 2020 году на Земле будет приблизительно 8 млрд. человек. Таким образом, одна из главных задач сельского хозяйства всех стран мира является обеспечение продуктами питания быстро растущего населения. Сельское хозяйство в России всегда являлось одним из основных видов деятельности населения. До 1917 г. оно отличалось раздробленностью, низкой продуктивностью и отсталой организацией производства. Землю обрабатывали примитивными орудиями труда (сохами, деревянными боронами, конными плугами). Хлеба убирались преимущественно ручным способом (косой и серпом). В 20–30-х гг. XX в. в СССР состоялось преобразование сельского хозяйства, которое со временем превратилась в крупную, технически оснащённую отрасль народного хозяйства, которая занимала второе место после промышленности, создавало около 30 % национального дохода и на 75 % формировало
10 И. Б. Минич фонд общественного потребления. В сельском хозяйстве работало 25 % населения (в современном сельском хозяйстве 11 %), и имело два производственных сектора государственный и кооперативный. К государственному сектору относились совхозы, племенные и конные заводы, птицефабрики, учебно-опытные и экспериментальные хозяйства. Кооперативной сектор составляли колхозы и межколхозные предприятия и объединения, а затем, созданные в середине 70-х гг., аграрно-промышленные объединения. Аграрно-промышленные объединения представляли собой комплекс сельскохозяйственных и промышленных предприятий объединённых территориально, организационно и технологически. В состав аграрно-промышленных объединений входили сельскохозяйственные и промышленные предприятия, специализированные на производстве определённой продукции (например, по переработке мяса или молока). Сельское хозяйство в Советском Союзе занимало одно из ведущих мест в мире и специализировалось на таких сельскохозяйственных культурах как зерно, хлопок, лён, подсолнечник картофель, сахарная свёкла, чай, а в животноводстве широкое развитие получили такие отрасли как скотоводство, свиноводство, овцеводство и птицеводство. С середины 90-х гг. XX в. в нашей стране происходят глобальные изменения, связанные с распадом СССР, что, безусловно, отразилось во всех сферах деятельности страны, в том числе и в сельском хозяйстве. За 10 лет (с 1990 по 2000 гг.) было разрушено и приведено в упадок большинство совхозов и колхозов нашей страны. Сельскохозяйственная продукция, обеспечивающая российское население продуктами питания поддерживалась в основном за счёт импорта. На современном этапе развития сельское хозяйство в России сформировано в аграрно-промышленные комплексы (АПК), которые включают различные отрасли народного хозяйства, занятых производством продуктов питания и другой сельскохозяйственной продукции, снабжением ими населения, а также производством средств производства для сельского хозяйства и обслуживанием его. Правительство Российской Федерации
Биологические основы сельского хозяйства 11 на 2001–2010 гг. разработало стратегию развития АПК. Основной целью стратегии является создание конкурентоспособного эффективного агропродовольственного производства, поддержка и воспроизводство природных ресурсов в стране, а также обеспечение населения отечественными продуктами питания. Для решения поставленной цели необходимо осуществить комплекс мер по двум основным направлениям: 1) повышение плодородия почв и эффективности использования сельскохозяйственных угодий, как основного фактора роста производства продукции и экономии материальных затрат; 2) развитие и совершенствование семеноводства, расширение посевных площадей, занятых высокоурожайными сортами, увеличение парка сельскохозяйственной техники и объёма сельскохозяйственных работ, выполняемых с использованием прогрессивных технологий. Современное сельское хозяйство является одной из важнейших отраслей материального производства. Ее основная задача – возделывание сельскохозяйственных культур и разведение сельскохозяйственных животных с целью получения продукции растениеводства и животноводства. Сельское хозяйство имеет особое значение не только как отрасль экономики. Оно способствует особому укладу жизни десятков миллионов людей, который позволяет сохранять культурные и национальные традиции, обеспечить социальный и административный контроль над территорией. Основными отраслями сельского хозяйства является растениеводство, земледелие и животноводство. Растениеводство подразделяется на ряд самостоятельных отраслей: полеводство, овощеводство, плодоводство, цветоводство, луговодство, лесоводство и др. Деление определяется культурами, возделыванием которых эта отрасль занимается: полевыми, овощными, плодово-ягодными, луговыми и др. За последние 500 лет важнейшие сельскохозяйственные культуры распространились и стали выращиваться во всём мире. Современное сельское хозяйство в областях умеренного климата и в некоторых тропических районах специализировано по шести культурам:
12 И. Б. Минич пшенице, рису, кукурузе, картофелю, батату и маниоку. Кроме шести главных пищевых культур большое значение для человека имеют ещё восемь растений: сахарный тростник, сахарная свёкла, фасоль, соя, ячмень, сорго, кокос и банан. Земледелие как отрасль сельского хозяйства рассматривает вопросы повышения почвенного плодородия и создания условий для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Животноводство состоит из следующих отраслей: скотоводство, свиноводство, овцеводство, козоводство, коневодство, птицеводство, кролиководство, звероводство, оленеводство, пчеловодство, рыбоводство и др. Наиболее перспективным подходом для решения мировой продовольственной проблемы является не только повышение урожайности существующих культурных растений, но и создания сортов культурных растений с повышенным содержанием белков и других питательных веществ, а также создание сортов более устойчивых к болезням и вредителям. В животноводстве большое значение имеют сельскохозяйственные животные с большей молочной, мясной, яичной, шерстяной продуктивностью, а также большей плодовитостью. Мировое обеспечение продовольствием улучшается не только с помощью традиционной селекции. В XXI в. одним из важнейших путей улучшения культурных растений и сельскохозяйственных животных стала генная инженерия. Особенно безграничны возможности использования растений. Генная инженерия растений это новое направление человеческой деятельности позволяющее изменить генетическую конструкцию живых существ. Организмы генетически перестроенные с помощью методов генной инженерии, принято называть – трансгенными. Получение трансгенных организмов представляет альтернативу традиционным методам селекции животных и растений. Это новое перспективное направление сельского хозяйства. Таким образом, основными задачами селекции сельскохозяйственных растений и животных является повышение продуктивности, улучшение качества продукта, повышение
Биологические основы сельского хозяйства 13 устойчивости к вредителям и болезням, повышение устойчивости к стрессовым воздействиям внешней среды (засуха, холод, жара, и др.), повышение скорости роста и устойчивости к гербицидам. Использование достижений генной инженерии позволит создать и внедрить в производство новые высокоурожайные сорта и гибриды сельскохозяйственных культур.
14 И. Б. Минич РАСТЕНИЕВОДСТВО Растениеводство – это одна из основных отраслей сельского хозяйства, занимающаяся выращиванием культурных растений и использованием дикорастущей растительности для получения продуктов питания для населения, кормов для животноводства и сырья для многих отраслей промышленности. Одной из основных задач растениеводства является выявление новых видов и форм растений для внедрения их в культуру и широкого использования в народном хозяйстве, а также изучение возможности расширения ареала важнейших полевых культур и разработка приёмов их возделывания. Растениеводство возникло в глубокой древности, с появлением культурных растений и тесно связано с земледелием и животноводством. Древний человек, находя в природе полезные для себя растения, сначала просто собирал их, а затем стал выращивать, разрыхляя почву мотыгой и при необходимости поливая посевы. С накоплением агрономических знаний, а в дальнейшем и развитии селекции воздействие человека на растение возросло. Человек настолько изменил некоторые растения, что культурные формы стали отличаться от своих диких сородичей не только по урожайности, но и по физиолого-морфологическим признакам. Предки некоторых полевых растений были когда-то сорняками, например, рожь произошла от сорно-полевой ржи, которая засоряла посевы пшеницы. Со временем рожь, более устойчивая к суровым зимам, стала самостоятельной культурой. Большинство культурных растений имеет древнюю историю, но некоторые возникли сравнительно недавно. Пшеницу возделывали уже в 7 тыс. до н. э., а сахарную свёклу возделывают с начала XIX в. Отбор лучших растений, их распространение длительное время происходили стихийно, во время войн, в эпоху Великих географических открытий. Поэтому точно установить место происхождения того или иного культурного растения очень сложно. Выдающихся советский учёный Николай Иванович Вавилов (рис. 3) разработал учение о центрах происхождения культурных
Биологические основы сельского хозяйства 15 растений (выделил 7 основных очагов происхождения культурных растений), обосновал учение об иммунитете растений, открыл закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, собрал «банк данных» сельскохозяйственных растений. В генетическом банке Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства (Санкт-Петербург) хранится свыше 180 тысяч образцов различных сельскохозяйственных культур всех континентов земного шара, в том числе различные формы предков культурных растений, которые являются богатейшим генетическим фондом отечественной селекции. Рис. 3. Николай Иванович Вавилов (1887–1943) В дальнейшем ботаник и растениевод, академик ВАСХНИЛ Пётр Михайлович Жуковский (1888–1975) развил учение Н. И. Вавилова о центрах происхождения культурных и полезных растений. В результате было открыто 12 первичных центров полезных для человека растений: 1) китайско-японский – рис, просо, чумиза, соя, чайное дерево, карликовые злаки Японии, сахарный тростник;
16 И. Б. Минич 2) индонезийско-индокитайский – пальмы, хлебное дерево, бамбук, банан, ямс, отдельные виды риса; 3) австралийский – эвкалипты, акации, некоторые виды хлопчатника, табака и риса; 4) индостанский – различные формы риса, дикий и культурный сахарный тростник, кокосовые пальмы; 5) среднеазиатский – дикие виды яблони, померанцевые, банан, чайное дерево, лимон и апельсин, рис, злаки; 6) переднеазиатский (в том числе и Кавказ) – дикие пшеницы, ячмени, рожь, овёс, лён, люцерна, яблони, черешни, слива, дыни, лук, культурная рожь. 7) средиземноморский – крупносемяные культурные злаки, древние виды овса, люпин, клевер, лён, оливки, виноград; 8) африканский – местный рис, просо, земляной орех, арбузы, кофе, кунжут, пальмы, тыква, пшеница, хлопчатник; 9) европейско-сибирский – сахарная свёкла, красный клевер, дикие яблони и груши, ежевика, смородина, крыжовник, овощи; 10) центрально-американский – кукуруза, фасоль, дикий картофель, тыква, батат, какао, перец, подсолнечник, топинамбур, табак; 11) южно-американский – культурный картофель, крахмалистая кукуруза, томаты, арахис, дынное дерево, ананас, длинноволокнистый хлопчатник; 12) северо-американский – дикий виноград, подсолнечник, люпин, земляника, слива, крыжовник. Основной задачей растениеводства является обеспечение населения продуктами питания, содержащими питательные вещества и элементы, которые необходимы для поддержания нормальной жизнедеятельности организма. Это органические соединения (белки, углеводы, жиры, витамины и т. д.) и минеральные соли, содержащие микро- и макроэлементы. Органические соединения. Белки – высокомолекулярные азотосодержащие органические соединения, состоящие из остатков α-аминокислот, т. е. являющиеся полимерами аминокислот. Белки являются веществами, без которых невозможны жизнь, рост
Биологические основы сельского хозяйства 17 и развитие организма. Они служат основным материалом для построения клеток и тканей организма, являясь источником их непрерывного обновления. Белки участвуют в обеспечении энергетического баланса организма. В основе всех физиологических процессов, протекающих в организме, лежит, прежде всего, обмен белков. В организме человека на долю белков приходится 15–20 % сырой массы. Потребность взрослого человека в белках составляет 80–90 г в сутки. В тканях и клетках организма встречается свыше 170 различных аминокислот, из которых 20 считают важнейшими, так как они служат мономерами для построения всех белков организма. Последовательность расположения аминокислот в белках определяется генетическим кодом. По участию в обмене веществ в организме эти аминокислоты делят на две группы заменимые и незаменимые аминокислоты. Заменимые аминокислоты синтезируются организмом человека. К таким аминокислотам относятся аланин, пролин, аспаргин, цистеин, глутамин, глицин, серин, тирозин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты. Незаменимые аминокислоты организм человека должен получать только с пищей, так как они не могут синтезироваться организмом человека. К незаменимым аминокислотам относятся валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин, триптофан, гистидин и аргинин (незаменимая аминокислота для детского организма). Ценность белков определяется, прежде всего, наличием в их составе незаменимых аминокислот. Лизин тесно связан с процессами кроветворения. При его участии происходит отложение кальция в костях. Лизин в больших количествах содержится в горохе, фасоли, капусте цветной, капусте брюссельской и кольраби. Триптофан участвует в образовании гемоглобина и сывороточных белков, необходимых для синтеза никотиновой кислоты (витамина РР). В большом количестве он содержится в сое и горохе. Метионин необходим для синтеза адреналина, холина (витамин группы В), креатина (азотосодержащая органическая кислота, входящая в состав фосфокреатина – запасного энергетического вещества в клетках мышц и головного мозга) и других биологически активных веществ.
18 И. Б. Минич Жиры – сложные органические соединения, состоящие из остатков трёхатомного спирта глицерина и жирных кислот. При окислении жиров в организме высвобождается в 2–2,5 раза больше энергии, чем при окислении белков и углеводов. Суточная потребность для человека составляет 60–70 г. Жиры необходимы не только для восполнения энергетических затрат, но и служат строительным материалом для обновления клеточных оболочек и внутриклеточных образований. Резервный жир защищает организм от влияния низких температур внешней среды, предохраняет внутренние органы от смещения. Жиры организма человека (липиды) могут синтезироваться из продуктов расщепления углеводов. Углеводы – органические вещества, составляющие основу продуктов питания растительного происхождения. Они по сложности подразделяются на моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза и др.), на дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза и др.) и на полисахариды. Полисахариды по способности человеческого организма к их усвоению делят на расщепляемые (крахмал, гликоген) и нерасщепляемые (целлюлоза). Дисахариды, крахмал и гликоген расщепляются в организме человека с образованием в основном глюкозы и фруктозы. Окисление глюкозы сопровождается образование большого количества АТФ, которая является источником уникального количества энергии. Именно АТФ обеспечивает непрерывность всех физиологических процессов, прежде всего – высшей нервной деятельности. Глюкоза восполняет половину энергетических затрат организма. Оставшиеся невостребованной часть глюкозы преобразуется в гликоген, который депонируется печенью. Потребность взрослого человека в углеводах составляет 400–500 г в сутки. Гликозиды являются производными углеводов. Они состоят из соединенных между собой остатков углевода и неуглеводного компонента (агликона). Гликозиды в растении выполняют функцию хранения и переноса различных веществ. Они обладают резким запахом и горьким вкусом, в малых дозах возбуждают аппетит, а в больших являются ядами для организма.
Биологические основы сельского хозяйства 19 Витамины (от лат. vita – жизнь) – органические соединения, различной химической природы, необходимые в незначительных количествах для нормального обмена веществ и жизнедеятельности живых организмов. Название витамины предложил в 1912 г. американский учёный польского происхождения Казимеж Функ. Человек и животные не синтезируют витамины или синтезируют в недостаточном количестве, поэтому должны их получать с пищей. Витамины делятся на две группы: растворимые в жирах (А, D, K, E, F,) и растворимые в воде (C, P, PP, B1, B2, B6, B12 биотин, фолиевая кислота, пантотеновая кислота). Первоисточником витаминов служат растения. Витамины улучшают общее состояние здоровья и самочувствия, повышают умственную и физическую работоспособность, имеют лечебное значение. Витамин С (аскорбиновая кислота) имеет большое физиологическое значение. Он принимает участие в работе многих органов, в частности в поддержании нормальной функции сердечнососудистой системы и печени. Аскорбиновая кислота участвует в окислительно-восстановительных процессах, активирует многие ферменты, влияет на нормальный обмен углеводов, тормозит развитие атеросклероза (сердечно-сосудистое заболевание, которое ведет к сужению просвета сосудов и ухудшению кровоснабжения органов), повышает выведение холестерина из организма и снижает его содержание в крови (избыток холестерина в организме человека приводит к образованию желчных камней и отложению его на стенках сосудов). Кроме того витамин С играет большую роль в повышении иммунитета, участвует в обмене нуклеиновых кислот и синтезе гормонов коры надпочечников и щитовидной железы, а также повышает эластичность и прочность кровеносных сосудов, обеспечивает нормальную проницаемость капилляров. Недостаток аскорбиновой кислоты понижает работоспособность, вызывает малокровие, ухудшает устойчивость организма к токсическим веществам, ослабляет деятельность сердца, печени, а также вызывает утомляемость и апатию, понижает
20 И. Б. Минич сопротивляемость к простудным заболеваниям. Взрослый человек должен ежесуточно употреблять с пищей приблизительно 70-100 мг витамина С, дети – около 50 мг. Витамин А (ретинол) образуется в организме человека из провитамина – каротина, в печени под действием фермента каротиназы. Ретинол необходим для нормальной деятельности нервной системы, зрения, печени, кровеносной системы. При недостатке этого витамина приостанавливается рост у детей, а большой дефицит может привести к снижению устойчивости к инфекционным заболеваниям и истощению организма. При недостатке этого витамина ослабляется зрение что приводит к заболеванию «куриной слепоте», при котором резко ухудшается зрение в вечернее время суток. Суточная норма этого витамина составляет 0,5–2,0 мг. В овощах он содержится в виде провитамина А, превращающегося в организме под влиянием фермента каротиназы в витамин А. Больше всего каротина в свежеубранных овощах, так как при длительном хранении овощей этот витамин разрушается. Витамин Е (токоферол) относится к жирорастворимым витаминам и играет важную роль в воспроизводительной функции организма, способствует нормальному течению беременности и развитию плода, является мощным биологическим антиокислителем, участвует в обмене, белков, углеводов, жиров. Также он оказывает влияние на мышечную деятельность, при его недостатке в организме наступают дистрофические изменения мышечной ткани, а также наблюдаются мозговые кровоизлияния, воспаления суставов, воспаление кожи. Организм человека способен создавать запасы этого витамина. Основным его депо служит жировая ткань. Суточная потребность в витамине Е для взрослых людей составляет 20–25 мг. Витамин В1 (тиамин) предохраняет нервную систему от истощения, улучшает переваривание и усвоение пищи, работу сердечно-сосудистой системы. При недостатке витамина В1 ухудшается усвоение углеводов и из-за их неполного окисления в организме накапливаются продукты промежуточного обмена
Биологические основы сельского хозяйства 21 (молочная и пировиноградная кислоты), которые оказывают вредное воздействие на периферическую и центральную нервные системы. При постоянном недостатке витамина В1 развивается заболевание «бери-бери» (сонная болезнь), что приводит к утомляемости, исхуданию, потере аппетита, нарушению ходьбе и в дальнейшем может привести к летальному исходу. Витамин В1 стимулирует деление клеток и обеспечивает эмбриональное развитие плода. Суточная потребность взрослого человека составляет 2–3 мг. Витамин В2 (рибофлавин) участвует в процессах роста и развития организма, тканевого дыхания, регенерации тканей, регулирует кровообращение, состояние нервной системы. Особенно этот витамин влияет на зрение, так как с его помощью глаза различают цвета, приспосабливаются к перемене освещения, так как он принимает участие в синтезе основного зрительного пигмента сетчатки глаза – родопсина. При его недостатке глаза быстро устают, появляется резь. Недостаточность витамина приводит к головным болям, снижению аппетита, утомляемости. В сутки человеку необходимо потреблять 2,5–3,5 мг витамина В1. Витамин РР или В5 (никотиновая кислота) входит в состав ферментов, регулирующих высшую нервную деятельность и пищеварение, обмен белков, клеточное дыхание, участвует в образовании гемоглобина эритроцитов. Недостаток этого витамина приводит к появлению болей в области желудка, потере аппетита, слабости, тошноте, ослаблению памяти, заболеванию подагрой (хроническое заболевание человека, обусловленное нарушением обмена веществ, с повышением содержания мочевой кислоты в крови и отложением её солей в суставах, др. тканях и органах), к дерматитам (заболеваниям кожи), полиневриту (множественному воспалению нервов). Суточная потребность взрослого человека в этом витамине составляет 15–25 мг. Витамин Н (биотин) синтезируется кишечной микрофлорой. Широко распространён в природе, обнаружен во всех микроорганизмах, растениях и животных. Обладает высокой биологической активностью, входит в состав ферментов, регулирующих
22 И. Б. Минич обмен аминокислот и жирных кислот. При недостатке этого витамина кожа становится сухой, шелушится, приобретает красноватый оттенок, развивается дерматит, выпадают волосы. При длительной недостаточности биотина появляется слабость, вялость, сонливость, боль в мышцах, нарушаются функции нервной системы. В растительных продуктах биотин содержится в свободном виде, а в животных связан с белками. Суточная потребность витамина Н для взрослых составляет 10 мкг. Витамин Р (рутин) впервые получен из лимона. В организме повышает прочность стенок капилляров, регулирует деятельность щитовидной железы, предотвращает кровоизлияния в различные области глаз. Активность рутина повышается в присутствии витамина С. Суточная потребность для детей составляет 1–25 мг, а для взрослых 25–50 мг. Витамин К (филлохинон) обеспечивает нормальный процесс свёртывания крови, необходим для образования в печени протромбина (сложный белок плазмы крови) и превращения его в тромбин (фермент стимулирующий формирование сгустков крови – тромба). Также этот витамин усиливает перистальтику желудка и кишечника, способствует лучшему перевариванию пищи, участвует во внутриклеточном обмене веществ и других процессах. Витамин синтезируется микрофлорой кишечника. Недостаток витамина К может привести к сильной потере крови при травмах. Суточная потребность в витамине К для взрослых составляет 0,3 мг. Витамин U (метилметионин) обладает противоязвенным действием. Применятся он в комплексной терапии больных язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки, а также страдающих хроническим гастритом. Самым богатым источником этого витамина является капуста белокочанная, цветная, кольраби, свёкла, спаржа. Органические кислоты. В растительных клетках органические кислоты находятся как в свободном состоянии, так и виде солей. Важнейшими органическими кислотами являются: яблочная,
Биологические основы сельского хозяйства 23 щавелевая, лимонная, реже встречаются молочная, винная, янтарная, тартроновая. Органические кислоты влияют на физиологические процессы обмена веществ, положительно воздействуют на работу желудка и всего организма. Эти кислоты угнетают развитие несвойственных желудку бактерий, улучшают и стимулируют циркуляцию крови, удаляют из организма вредные вещества. Суточная потребность взрослого человека в органических кислотах составляет 2 г. Щавелевая кислота обладает способностью связываться в желудке и кишечнике с кальцием, образуя трудно растворимые соли. Они почти не связываются кишечником и вместе со шлаками выбрасываются из организма, создавая, таким образом, дефицит кальция. Молочная кислота образуется в процессе молочнокислого брожения и содержится в продуктах, подвергнутых технологической переработке. Поэтому этой кислотой богаты квашеные и солёные овощи. Молочная кислота создаёт условия для размножения в желудочно-кишечном тракте полезной микрофлоры, которая принимает участие в синтезе витаминов группы В и в подавлении жизнедеятельности гнилостных микробов. Особое место среди компонентов сбалансированного питания занимает тартроновая кислота, которая тормозит превращение в организме углеводов в жир и в определённой степени препятствует ожирению и появлению атеросклероза. Пищевые волокна. К пищевым волокнам относятся трудноусвояемые углеводы, такие как растительная клетчатка (целлюлоза и гемицеллюлоза), лигнин, пектиновые вещества. Растительная клетчатка (целлюлоза и гемицеллюлоза) присутствует во всех овощах. Она оказывает благоприятное действие на жировой и углеродный обмен, стимулирует двигательную функцию кишечника, способствует выведению холестерина из организма. Набухая в кишечнике, целлюлоза и гемицеллюлоза приобретают способность сорбировать и увлекать избыток холестерина, а также другие нежелательные продукты обмена (например, аммиак).
24 И. Б. Минич Лигнин – вещество фенольной природы, взаимодействуя с кислотами, образует нерастворимые комплексы и способствует снижению концентрации холестерина в крови, при этом создаются условия, противодействующие развитию атеросклероза. Пектин (от греч. «пектос» – свернувшийся) способен адсорбировать разные соединения, в том числе экзо- и эндотоксины, тяжёлые металлы. Пектины предохраняют организм от повышенной радиации, нормализуют количество холестерина, повышают устойчивость к аллергическим факторам. Зрелые овощи содержат в основном пектин, а незрелые пропектин (придаёт овощам жёсткость и грубую консистенцию). Пропектин при созревании и тепловой обработке превращается в пектин, ткани при этом становятся сочнее и нежнее. Эфирные масла представляют сборную группу органических веществ. Они возбуждают аппетит, способствуют хорошему пищеварению и повышению усвояемости пищи. Пигменты обуславливают разнообразную окраску овощей. К ним относятся хлорофилл, каротиноиды, флафоноиды, антоцианы и др. Содержание хлорофилла в овощах составляет около 1 %. При постоянном употреблении свежих зелёных овощей в крови повышается количество эритроцитов и гемоглобина. Каротиноиды обуславливают жёлтую, оранжевую, красную окраску цветков, плодов и листьев растений. К ним относятся каротин, ксантофилл, ликопин. Каротин придаёт оранжевую, ликопин – красную, ксантофилл – жёлтую окраску. По мере созревания плодов содержание каротиноидов в них возрастает. Флавоноиды представляют собой преимущественно кристаллические соединения белого, желтоватого и оранжевых цветов. С солями железа эти пигменты образуют соединения зелёного цвета, который затем изменяют цвет на коричневый. Это лежит в основе потемнения многих растительных продуктов, особенно при варке в железной посуде. Насчитывается более 150 флавоноидов, имеющих биологическую активность. Многие обладают Р-витаминной активность
Биологические основы сельского хозяйства 25 и в сочетании с витамином С предупреждают развитие хрупкости сосудов. Также флавоноиды обладают антисклеротическим действием и нормализуют состояние центральной нервной системы. Антоцианы содержатся в клеточном соке растений и обуславливают красную, синию и фиолетовую окраску цветков, плодов, листьев растений. Антоцианы содержат боифлавоноиды – бетин и биатинин. Бетин нормализует жировой обмен, биатинин снижает кровяное давление. Антоцианы оказывают бактерицидное влияние на гнилостную микрофлору желудочно-кишечного тракта, укрепляют стенки капилляров, уменьшают количество холестерина в крови. Они содержатся в таких овощах как: столовая свёкла, баклажаны, капусте краснокочанной и др. Фитонциды летучие ароматические вещества, обладающие губительным действием на болезнетворные микроорганизмы. Наиболее активны фитонциды чеснока и лука. В чистом виде из чеснока выделено бактерицидное вещество аллицин. Сок чеснока убивает стафилококки, кишечную и туберкулёзную палочки в течение 5–8 мин. Минеральные вещества являются важнейшими компонентами питания человека. В растениях и продуктах растениеводства минеральные вещества находятся в виде легко усвояемых солей минеральных и органических кислот, основными из которых являются соли калия, кальция, натрия, железа, магния, марганца и соли фосфорной кислоты. Физиологическое значение минеральных веществ очень велико. Они входят в состав белков, скелета, ферментов, гормонов. Минеральные вещества обеспечивают нормальное осуществление всех функций организма. Ионы минеральных веществ поддерживают постоянство осмотического давления, активной реакции крови и тканей. Необходимы для деятельности нервной системы, свёртывания крови, всасывания, обмена газами, секреции и выделительных процессов. Минеральные вещества не являются источником энергии. Растения содержат более 50 химических элементов, которые можно разделить на несколько групп. Биогенные элементы – жизненно необходимы в больших количествах для роста и размножения организма
26 И. Б. Минич (углерод, водород, кислород, азот). Макроэлементы (кальций, магний, калий, натрий, фосфор, сера) составляют в организме человека основную часть протоплазмы. Микроэлементы (железо, йод, фтор, марганец, алюминий, бром, цинк, кобольд, кремний и др.) содержатся в очень маленьких количествах. Макроэлементы. Калий регулирует кислотно-щелочное равновесие крови, водный обмен, активирует работу ряда ферментов, участвует в передаче нервных импульсов. Недостаток калия приводит к упадку сил, ослаблению дыхания и работы сердца. Суточная потребность 2–3,5 г. Натрий необходим для активизации пищеварительных ферментов слюнных желёз и поджелудочной железы, регуляции работы мышечной и нервной ткани, кровяного давления, водного обмена, выделения почками продуктами обмена. Этот элемент более чем на 30 % обеспечивает щелочные резервы плазмы крови и внеклеточной жидкости. Избыточное потребление натрия вызывает задержку жидкости в организме. Суточная потребность взрослого человека составляет 4–5 г, что соответствует 10–15 г поваренной соли. Кальций составляет основу костной ткани, участвует в процессе свёртывания крови, в регулировании проницаемости клеточных мембран, в мышечном сокращении, нервном возбуждении, поддерживает кислотно-щелочное равновесие внутренней среды организма, обладает противовоспалительным действием, укрепляет защитные силы организма. Длительный недостаток кальция в пище отрицательно сказывается на возбудимости сердечной мышцы и ритме её сокращений. При недостаточном поступлении с пищей или нарушении его всасывания возникает раздражение костной ткани, снижается свёртываемость крови, усиливается старение. При избытке кальция развивается мочекаменная болезнь, образуются тромбы в кровеносных сосудах. Средняя суточная потребность кальция составляет 0,5–1,0 г. Фосфор принимает участие практически во всех процессах жизнедеятельности организма. Участвует в построении костной ткани, а с сахарами и азотистыми основаниями образует нуклеиновые кислоты. Преобладающая часть фосфора сосредоточена
Биологические основы сельского хозяйства 27 в костной ткани. В теле взрослого человека содержится около 600–700 г фосфора. Суточная потребность взрослого человека в фосфоре составляет 1,2 г. Магний необходим для жизнедеятельности мышцы сердца, стимулирует двигательную функцию кишечника, регулирует водно-солевой обмен, активизирует процессы торможения в коре головного мозга, способствует снижению артериального давления. Магний обладает успокаивающим действием, способствует поддержанию тонуса клеток кровеносных сосудов. Суточная потребность взрослого человека в магнии составляет 350–500 мг. Сера участвует в тканевом и энергетическом обмене, входит в состав некоторых аминокислот, витаминов, гормонов. Суточная потребность взрослого человека составляет 4–6 г. Микроэлементы. Железо занимает одно из особых мест в питании человека. Около 70 % этого элемента содержится в гемоглобине, а также является составной частью дыхательного пигмента мышц – миоглобина. Железо играет большую роль в лечении и профилактике малокровия. Суточная потребность взрослого мужчины составляет 10 мг, женщины – 18 мг, а во время беременности и кормления грудью до 25 мг. Медь относится к группе незаменимых микроэлементов, так как при его недостатке снижается уровень адреналина, замедляется биосинтез гемоглобина, нарушаются процессы кроветворения. Суточная потребность в меди для взрослых составляет 2 г. Цинк участвует в синтезе инсулина и полового гормона, поддерживает нормальное кроветворение, участвует в заживлении ран. Недостаток этого элемента приводит к снижению функции половых желёз и гипофиза головного мозга. Суточная норма цинка для взрослого человека должна составлять от 10 до 20 мг в сутки. Марганец играет главную роль в окислительно-восстановительных процессах, участвует в регуляции уровня артериального давления, воздействует на рост и половое развитие, влияет на обмен углеводов, белков и жиров. Марганец способен усиливать действие инсулина и поддерживать определённый уровень холестерина в крови. Суточная потребность для взрослого человека в марганце составляет 5–10 мг.
28 И. Б. Минич Кобальт необходим для образования витамина В12, недостаток которого ведёт к развитию малокровия. Недостаточное потребление кобальта приводит к нарушению функции центральной нервной системы, снижению аппетита. Считается, что кобальт способен избирательно угнетать дыхание клеток злокачественных опухолей. Суточная потребность взрослого человека составляет 0,1–0,2 мг. Йод является важнейшим компонентом гормонов щитовидной железы – тироксина и трийодтиронина. Эти гормоны регулируют обмен веществ. При недостатке в пище йода развивается зобная болезнь. Суточная потребность взрослого человека составляет 0,1–0,2 мг. Фтор необходим для предотвращения кариеса зубов и остеопороза (заболевание приводящее к разрежению костного вещества). Вода в больших количествах содержится в продуктах растительного происхождения. Высокое содержание воды в продуктах растениеводства обуславливает их низкую энергетическую ценность, однако, растворённые в ней питательные вещества (сахара, кислоты, азотистые соединения, минеральные вещества) лучше усваиваются организмом человека. Наибольшее содержание воды (от 65 % до 96 %) и низкое содержание сухого вещества (от 4 % до 35 %) отмечено для некоторых свежих овощей. Большая часть сухого вещества также является растворимой в воде, а меньшая (2–3 %) нерастворимой (клетчатка, гемицеллюлоза, пектин и др.). Важнейшими отраслями растениеводства для обеспечения населения продуктами питания являются полеводство, овощеводство и плодоводство.
29 Биологические основы сельского хозяйства 1. Полеводство В нашей стране возделывается большое количество полевых культур, которые отличаются по биологическим, ботаническим, хозяйственным признакам и особенностями возделывания. Единую классификацию установить трудно, многие культуры по разным признакам можно отнести к разным группам. Для удобства изучения полевых культур используют классификацию, предложенную профессором П. И. Подгорным (табл. 1). Таблица 1 Классификация полевых культур по Подгорному (Косинский и др., 1990) Группа I. Зерновые культуры II. Технические культуры III. Кормовые культуры Биологическая подгруппа 1. Типичные хлеба (зерновые озимые и яровые хлеба) Культура Пшеница, рожь, овёс, тритикале, ячмень 2. Просовидные хлеба Просо, кукуруза, рис, сорго, чумиза 3. Зерновые бобовые 4. Незлаковые Горох, соя, фасоль, чечевица, нут, чина Гречиха 1. Масличные: а) Жиромасличные Клещевина, подсолнечник, рапс, горчица, арахис б) Эфиромасличные Кориандр, анис, тмин, шалфей 2. Прядильные (волокнистые): а) Растения с волокном на семени Хлопчатник б) Растения с волокном в стеблях Лён, конопля, кенаф, джут, рами 3. Сахароносные: а) Корнеплоды Сахарная свёкла б) Растения, содержащие сахар в стеблях 4. Крахмалоносные клубнеплоды Сахарный тростник 5. Наркотические Табак, махорка, мак 6. Лекарственные Валериана, женьшень 7. Красильные Шафран, сафлор 1. Корнеплоды Кормовая свёкла, морковь, брюква, турнепс Вика, тимофеевка, клевер, люцерна, ежа и др. 2. Многолетние и однолетние травы IV. Бахчёвые культуры Картофель, земляная груша, батат 1. Бахчёвые кормовые и технические Кормовой арбуз, кормовая тыква 2. Бахчёвые пищевые Столовый арбуз, дыня, тыква, кабачок
30 И. Б. Минич 1.1. Зерновые культуры К зерновым культурам относят однодольные растения семейства мятликовых (Poaceae) или злаковых (Gramineae). Среди всех семейств цветковых растений злаки занимают особое положение, что определяется их высокой хозяйственной деятельностью. К злакам относятся основные пищевые растения человечества – пшеница (Triticum), рис посевной (Oryza sativa), кукуруза (Zea mays) и многие другие зерновые культуры, снабжающие население необходимыми продуктами, такими как мука и крупа. По характеру использования и биологическим особенностям зерновые культуры подразделяют на: - типичные хлеба (хлеба первой группы) – озимая и яровая пшеница, озимая и яровая рожь, озимый и яровой ячмень, овёс; - просовидные хлеба (хлеба второй группы) – просо, рис, сорго, кукуруза, чумиза; - зерновые бобовые культуры – горох, соя, бобы, люпин, чечевица, фасоль, чина, нут и др.; - прочие зерновые (не злаковые) – гречиха. Все эти культуры выращивают для получения зерна – основного продукта сельскохозяйственного производства. Зерно злаковых культур обладает высокой питательной ценностью и хорошей усвояемостью. В состав зерна хлебных культур входят вода (от 12,0 до 14,5 %), белки (от 7 до 26 %), углеводы – крахмал (от 70 до 80 %), жиры (от 1,5 до 6 %), минеральные элементы (от 1,5 до 6 %), витамины В1, В2, В6, РР, Е, а в проросшем зерне содержатся витамины С, Д, каротин. В зерне продовольственных культур ценятся белки, образующие клейковину, от количества и качества, которой зависят хлебопекарские свойства муки (упругость теста, пористость и объём хлеба). Белок хлебных злаков содержит незаменимые аминокислоты (лизин, метионин, триптофан и др.). Общая характеристика зерновых злаковых культур. Корневая система – мочковатая, образуется в результате недоразвития главного корня и очень ранней замены его придаточными корнями. При прорастании семени развиваются зародышевые (первичные) корни, которые формируют первичную корневую
Биологические основы сельского хозяйства 31 систему. Через несколько дней после появления всходов из нижних сближенных узлов проростка начинают развиваться вторичные (стеблевые) корни, из которых слагается корневая система взрослого растения (рис. 4А). У кукурузы придаточные корни могут развиваться из узлов над поверхностью почвы, выполняя роль опорных корней (рис. 4Б). У разных хлебов число корешков, образующихся при прорастании зерновки, неодинаково. Хлебные злаки первой группы (пшеница, рожь, ячмень, овёс) имеют по 3–8 корешков. Хлеба второй группы (кукуруза, рис, просо, сорго) имеют один корешок. Стебель у злаковых представляет собой соломину (так как в процессе роста стебля паренхима междоузлий разрушается и образуется центральная полость), с хорошо выраженными узлами и междоузлиями (рис. 5). А Б Рис. 4. А – первичные (1) и вторичные (2) корни ячменя (Бугай, 1963); Б – опорные корни кукурузы (Рейвн и др., 1990)
32 И. Б. Минич Рис. 5. Продольный разрез стебля кукурузы (Рейвн и др., 1990) У кукурузы и сорго стебель заполнен паренхимой. Рост стебля происходит за счёт деления меристемы в основании междоузлий, т. е. для злаковых характерен вставочный (интеркалярный) рост. Стебель злаковых способен куститься, из его нижних подземных узлов образуются вторичные корни и боковые побеги (рис. 6). Высота стебля зависит от биологических особенностей культуры и условий её произрастания. Она колеблется от 50 до 200 см. У сорго и кукурузы стебель достигает 3–4 м и более. Листья злаковых линейные или линейно-ланцетные, с параллельным жилкованием. Лист состоит из листовой пластинки и разросшегося основания листа – влагалища, охватывающее стебель, что служит защитой для растущего междоузлия. У основания листовой пластинки и направленный вертикально вверх образуется перепончатый вырост язычок (лигула), препятствующий проникновению воды с бактериями, спорами грибов внутрь влагалища (рис. 7).
Биологические основы сельского хозяйства 33 Рис. 6. Кущение ржи (Хржановский и др., 1979): 1 – зерновка, 2 – зародышевые корни, 3 – придаточные корни, 4 – узел кущения, 5 – ось первого порядка, 62, 63 – побеги второго порядка По обеим сторонам язычка образуются два ланцетных серповидно изогнутых выроста, которые называют ушки (рис. 7). Они закрепляют влагалище на стебле. Форма ушек и язычка являются отличительными признаками при определении злаков до цветения. У овса язычок сильно развит, а ушек нет. У ячменя язычок короткий, а ушки сильно развиты. У пшеницы язычок короткий, ушки небольшие, а у ржи язычок тоже короткий, а ушки рано отпадают. Окраска листьев злаков – от светло-зелёной до фиолетовой, зависит от сортовых особенностей и условий питания.
34 И. Б. Минич Рис. 7. Влагалищный лист (Хржановский и др., 1979): 1 – стебель, 2 – листовая пластинка, 3 – язычок, 4 – ушки, 5 – влагалище Цветки злаковых культур обоеполые (кроме кукурузы), приспособлены к опылению ветром и имеют редуцированный околоцветник. Цветок состоит из нижней и верхней (обычно более крупной) колосовидных чешуй, нижней (наружной) и верхней (внутренней) цветковых чешуй. Нижняя цветковая чешуя у остистых форм несёт на себе ость. Между цветковыми чешуями помещаются три тычинки (у риса 6 тычинок) и пестик, который расположен в центре цветка и состоит из завязи с двумя перистыми рыльцами. Вокруг завязи помещаются тычинки с двугнёздными пыльниками. У основания каждого цветка между цветковыми чешуями имеются две маленькие, тонкие бесцветные плёнки (лодикулы), при набухании которых цветок раскрывается. Цветки злаковых культур собраны в соцветие сложный колос (пшеница, рожь, ячмень) или метелка (овес, просо, сорго, рис, кукуруза) (рис. 8). Колос состоит из колосового стержня и колосков, расположенных на его уступах. Широкая сторона стержня называется лицевой, узкая – боковой. На каждом уступе колосового стержня у пшеницы, ржи, тритикале находится один колосок двух или многоцветковый. У ячменя на каждом уступе колосового стержня сидят три одноцветковых колоска. У многорядного
Биологические основы сельского хозяйства 35 ячменя в каждом из трёх колосков образуется зерно, у двухрядного на каждом уступе стержня развивается средний колосок, крайние колоски редуцированы. Метёлка хлебных злаков является продолжением стебля и состоит из центральной (главной) оси (стержня), узлов и междоузлий. В узлах располагаются боковые веточки, которые в свою очередь могут ветвиться. Эти разветвления создают ветви второго, третьего и последующих порядков, а на конце каждой веточки метёлки сидят колоски. У овса колоски многоцветковые, у проса, риса и сорго – одноцветковые. У кукурузы соцветие называется «початок», представляет собой видоизменённую колосовидную метёлку. Початок имеет толстый ячеистый стержень, в ячейках которого сидят колоски с женскими цветками. Рис. 8. Злаки (Андреева и др., 2003): А – пшеница мягкая, Б – ячмень двурядный, В – рожь посевная, Г – овёс посевной; 1 – сложный колос, 2 – колосок, 3 – метёлка
36 И. Б. Минич Для злаковых культур характерно самоопыление (пшеница, ячмень, овёс, рис, просо) и перекрёстное опыление (кукуруза, сорго, рожь) (рис. 9). Рис. 9. Перекрёстное опыление у злаков (Тахтаджян, 1981): 1 – перистые рыльца, 2 – пыльники на длинных тычиночных нитях, 3 – начало вскрытия пыльников Плод зерновых культур – односемянная зерновка, имеет тонкий околоплодник, плотно прилегающий к семенной кожуре. Различают плёнчатые и голозерные культуры. У пленчатых культур зерновка покрыта цветковыми чешуями, которые могут срастаться с зерном (ячмень, рис), а у голозерных цветковые чешуйки не срастаются с зерном (овёс, просо, сорго). У некоторых голозёрных культур (пшеница, рожь, кукуруза) цветковые чешуйки сбрасываются во время уборки. Зерно хлебных злаков состоит из плодовой и семенной оболочек, эндосперма и зародыша (рис. 10). Наружная, или плодовая, оболочка представляет собой стенки завязи. Под плодовой оболочкой находятся два слоя семенной оболочки, причем второй слой пигментирован, что придаёт тот или иной цвет зерну. Эндосперм составляет основную массу зерна (занимает более 80 %), состоит из алейронового слоя и мучнистой части зерна. Алейроновый слой прилегает к семенной оболочке и состоит из крупных толстостенных клеток, содержащих белковые вещества и липиды. У пшеницы, ржи и овса
Биологические основы сельского хозяйства 37 алейроновый слой представлен одним слоем крупных толстостенных клеток, а у ячменя несколькими рядами клеток. Под белковым слоем располагаются крупные тонкостенные клетки, заполняющие всю внутреннюю часть эндосперма. Эти клетки заполнены крахмальными зёрнами, а промежутки между ними белковыми веществами. Рис. 10. Строение зерновки овса (Хржановский и др., 1979). А – продольный разрез (схема), Б – зародыш, В – эндосперм: 1 – зародыш, 2 – эндосперм, 3 – околоплодник сросшийся с семенной кожурой, 4 – стебелёк, 5 – корешок, 6 – колеориза, 7 – почечка, 8 - колеоптиль, 9 – щиток (семядоля), 10 – эпибласт, 11 – алейроновый слой, 12 – клетки с запасным крахмалом Зародыш располагается в нижней части зерна (рис. 10). Зародыш состоит из щитка (обычно принимается за единственную, видоизменённую семядолю), зародышевой почечки, одетой влагалищеобразным листом – колеоптилем. У многих злаков напротив щитка с наружной стороны почечки имеется небольшой
38 И. Б. Минич складкообразный вырост – эпибласт (рудимент второй семядоли). В нижней части зародыша находится зародышевый корешок, одетый корневым влагалищем, или колеоризой. У зерновых культур различают озимые, яровые формы и «двуручки». Озимым культурам необходима яровизация (воздействие на растения низкими положительными температурами от минус 1 до плюс 10 °С в течение 20–50 дней), которая способствует закладке цветочных бугорков в конусе нарастания. Это в дальнейшем приводит к ускорению их развития и раннему цветению. Озимые зерновые сеют осенью за 50–60 дней до наступления устойчивых заморозков. В поле озимые зерновые, посеянные осенью, зимуют в фазе кущения. Они подвергаются длительному воздействию пониженных температур, а весной продолжают кущение, колосятся и дают урожай зерна. При весеннем севе эти растения интенсивно кустятся, но не переходят к колошению. Яровые культуры не требуют для перехода к цветению яровизации. Эти зерновые высевают ранней весной, урожай получают в этом же году. Растения «двуручки» нормально развиваются и растут при весеннем и осеннем посеве. Рост и развитие зерновых злаковых культур. В процессе индивидуального развития (онтогенеза) зерновые злаковые культуры проходят ряд фенологических фаз (набухание и прорастание семян, всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, формирование и налив зерна, созревание) (рис. 11) и 12 этапов органогенеза. Фенологические фазы. Для набухания и прорастания семена должны поглотить достаточное количество воды. Разные зерновые культуры поглощают неодинаковое количество воды. Так, например, семена ржи поглощают 55–65 % воды, пшеницы – 47–48 %, просо и сорго – 25–38 %, овёс – 60–75 %. После набухания в семенах происходят различные биохимические и физиологические процессы. Под воздействием ферментов сложные органические соединения превращаются в более простые растворимые вещества, которые через щиток перемещаются к зародышу.
Биологические основы сельского хозяйства 39 Зародыш из состояния покоя переходит к активной жизнедеятельности. Семена начинают прорастать. Для зародыша, кроме влаги, важными являются температурный фактор и наличие кислорода. Минимальная температура, при которой могут прорастать семена злаковых культур первой группы 1–2°С, хлеба второй группы 8–12°С. Рис. 11. Фазы развития озимой пшеницы (Керефов, 1982): 1 – всходы, 2 – образование третьего листа, 3 – кущение, 4 – выход в трубку, 5 – рост стебля, 6,7 – колошение, 8, 9 – цветение, 10 – молочная спелость, 11 – восковая спелость, 12 – полная спелость
40 И. Б. Минич Фаза всходов – выход первого зелёного листа. После набухания семена начинают прорастать. Первыми трогаются в рост зародышевые корешки или первичные корни, образуя первичную корневую систему, а затем стеблевой побег. Для голозёрных культур характерно нижнее прорастание стеблевого побега (стебель появляется возле щитка), для плёнчатых культур – верхнее прорастание стеблевого побега (стебель проходит под цветковой чешуёй и выходит в верхней части с противоположенной стороны зерна). Стебель прикрыт прозрачной плёнкой в виде чехлика, называемого колеоптилем. Колеоптиль представляет собой видоизменённый влагалищный лист, который предохраняет молодой стебель и первый лист от механических повреждений во время роста в почве. Затем под воздействием солнечного света рост колеоптиля прекращается и под давлением растущего листа разрывается, наружу выходит первый настоящий лист. Всходы имеют отличительную окраску. Всходы пшеницы – зелёные, ржи – фиолетовокоричневые, ячменя – сизовато-дымчатые, овса и просовидных культур – светло-зелёные или зелёные. Эта окраска сохраняется недолго и под влиянием температуры меняется. Через 10–14 дней после появления всходов у растений образуется несколько листьев, развивается корневая система. Затем рост стебля и листьев приостанавливается. Начинается развитие новой фазы – кущения. Фаза кущения – это образование надземных дополнительных побегов (стеблей) и вторичных корней из подземных стеблевых узлов. Оно начинается с появления у растений 3–4 настоящих листьев. Кущение является характерной биологической особенностью хлебных злаков. Кустятся растения в зоне укороченных междоузлий оснований побегов. Эта место возникновения дополнительных побегов называется зоной кущения или узлом кущения. Узел кущения является главным органом растения. По мере образования боковых побегов формируется вторичная корневая система. Количество стеблей, развивающихся из одного семени, или кущение зависит от влажности, температуры почвы,
Биологические основы сельского хозяйства 41 сортовых особенностей. Различают общую кустистость и продуктивную. Общая кустистость определяет среднее количество стеблей на одно растение, а продуктивная кустистость – среднее количество плодоносящих стеблей на одном растении, от которых зависит урожайность. Побеги, на которых формируются соцветия, называются подгоном, а побеги без соцветий подседом. Следующая фаза выход в трубку характеризуется интенсивным ростом стебля и формированием генеративных органов растения. Фаза колошения или вымётывания характеризуется появлением соцветия из влагалища верхнего листа, при этом происходит интенсивный рост стеблей, листьев, формируется колос. Вскоре после колошения наступает фаза цветения, в которую происходит опыление. Растения самоопылители (пшеница, тритикале, ячмень, овёс, просо, рис) опыляются при закрытых цветковых чешуях. У перекрёстноопыляющихся растений (кукуруза, рожь, сорго) во время цветения с помощью набухших лодикул раздвигаются цветковые чешуи, появляются созревшие пыльники и рыльца пестиков. Пыльцу переносят ветер или насекомые. Фаза формирования, налива и созревания зерна. Формирование зерна наступает после оплодотворения и характеризуется образованием оболочек плода из стенок завязи и интенсивным ростом зерновки. В этот период устанавливается окончательная длина зерновки. В зерне много свободной воды и мало сухого вещества. Налив – это период от начала отложения крахмала в эндосперме до прекращения этого процесса. На протяжении всего периода интенсивно происходит прирост сухой массы зерна и постепенно снижается содержание воды. Период налива делят на четыре фазы: 1. Водянистое состояние – начало формирование клеток эндосперма, сухое вещество составляет 2–3 %, длительность фазы 6 дней; 2. Предмолочное состояние – содержимое семени водянистое с молочным оттенком, сухое вещество составляет 10 %, продолжительность фазы 6–7 дней;
42 И. Б. Минич 3. Молочное состояние – зерно содержит молокообразную белую жидкость, сухое вещество составляет 50 %, длительность фазы 7–15 дней; 4. Тестообразное состояние – эндосперм имеет консистенцию теста, сухое вещество составляет 85–90 %, продолжительность фазы 4–5 дней. Созревание зерна начинается с прекращения поступления пластических веществ. Период созревания делят на две фазы: 1. Фаза восковой спелости – эндосперм восковидный, оболочка зерна приобретает жёлтый цвет, длительность фазы 3–6 дней. 2. Фаза полной спелости – эндосперм твёрдый на изломе мучнистый или стекловидный, оболочка плотная кожистая, продолжительность фазы 3–5 дней. В этой фазе протекают сложные биохимические процессы, что приводит к полному созреванию семени и формированию зародыша. Основные этапы органогенеза. Этапами органогенеза называют последовательно идущие, качественно различные периоды индивидуального развития растений. На I этапе органогенеза формирование побега начинается с образования инициальных клеток промеристемы. Из этих клеток формируется конус нарастания (представляющий собой образовательную ткань) с первичными зачатками органов будущего побега. Период от образования инициальных клеток до образования зародышевой почки обычно совпадает с процессами формирования семян. Завершается первый этап прорастанием семян и появлением всходов. На II этапе происходит дифференциация основания конуса на зачаточные узлы, междоузлия стебля и зачаточные листья. В пазухах зачаточных листьев закладываются бугорки – зачатки осей второго и последующих порядков, что в итоге приводит к формированию побега. На III и IV этапах идут процессы дифференциации главной оси зачаточного соцветия и зачаточных листьев, что приводит к формированию соцветий.
Биологические основы сельского хозяйства 43 На V и VI этапах начинаются процессы образования цветков. Тычиночный бугорок дифференцируется на тычиночную нить и пыльник. В дальнейшем происходит рост тычинок, пестика и покровных органов цветка, что приводит к формированию генеративных органов цветка. На VII этапе происходит развитие женского и мужского гаметофитов. Образуются одноядерные, а в конце этапа двуядерные пыльцевые зёрна, происходит формирование зародышевого мешка. Одновременно усиленно растут соцветия и покровные ткани цветка. VIII этап – этап гаметогенеза генеративных органов. На этом этапе завершаются процессы формирования всех органов цветка. IX этап – цветение, оплодотворение и образование зиготы. X этап – рост и формирование плода и семени. В зародыше семени идёт процесс дифференциации органов. На XI этапе накапливаются питательные вещества в семени. Этот этап совпадает с наступлением фенофазы налива семян. XII этап характеризуется накоплением и превращением запасных веществ семени. Он совпадает с фенофазой восковой спелости. 1.1.1. Типичные хлеба Яровые зерновые культуры. К группе яровых хлебов относятся яровая пшеница, яровой ячмень и овёс. Яровые культуры по сравнению с озимыми имеют слабо развитую корневую систему, хуже усваивают элементы минерального питания, страдают от недостатка влаги, меньше кустятся и сильнее угнетаются сорняками. Пшеница (Triticum). Родиной этой культуры является Средиземноморье. Эта зерновая культура занимает первое место по посевной площади и по сбору зерна среди хлебных злаков. В течение тысячелетий пшеница является незаменимым продуктом питания. Возделывают яровую пшеницу во всех частях света, но наибольшие площади сосредоточены в Российской Федерации и Канаде.
44 И. Б. Минич Яровая пшеница одна из ценных продовольственных культур характеризуется высоким содержанием белка (16–20 %), имеет хорошие хлебопекарские качества, используется для получения крупы, изготовления макаронных изделий. В культуре яровой пшеницы распространены два вида: мягкая пшеница (Triticum vulgare) и твёрдая пшеница (Triticum durum). Морфологическими особенностями мягкой пшеницы являются большой неплотный колос, в котором лицевая сторона шире боковой. Корневая система мочковатая, проникающая на глубину 1–1,5 м. Стеблем является полая соломина высотой 100 см. Лист линейный. Язычок короткий, ушки небольшие с ресничками. Соцветие – колос, который бывает остистый и безостый. Ости короче колоса и расходятся под значительным углом. Колосок многоцветковый, в котором развивается от 2 до 5 цветков. Зерно голое с хохолком и продольной полоской. Окраска зерна может быть белой, янтарно-жёлтой или красной. В Западной Сибири выращивают такие сорта мягкой пшеницы, как Новосибирская-29, Новосибирская-22, Скала, Диамант. Из зерна мягкой пшеницы получают муку высоких хлебопекарских качеств. Морфологическими особенностями твёрдой пшеницы являются большой, плотный, остистый колос (безостые формы встречаются редко). Соломина в верхней части заполнена рыхлой сердцевиной. Листья ярко зелёные, неопушённые. Ости грубые, значительно длиннее колоса, параллельно расположенные к колосовому стержню. Колоски многоцветковые (до 5–6). Зерно крупное, сдавленное с боков. Наиболее популярными в Западной Сибири сортами твердой пшеницы являются Новосибирская-91, Харьковская. Мука из твёрдой пшеницы идёт на изготовления высококачественных макаронных изделий и манной крупы. В зависимости от содержания белка яровую пшеницу делят на сильные (более 15 % белка) и слабые (менее 11 % белка) сорта. Биологические особенности яровой пшеницы. Вегетационный период (от посева до созревания) яровой пшеницы в разных
Биологические основы сельского хозяйства 45 зонах и для разных сортов составляет от 90 до 200 дней. Относится к растениям длинного дня. Семена прорастают при температуре 1–2°С, весенние заморозки (до минус 5–7°С) переносит хорошо, но в период созревания заморозки (минус 2–3°С) губительны для растений. Оптимальная температура для посева составляет 10–12°С, а для роста и развития – 20°С. Агротехника. Сеют пшеницу по чистым парам или после зерновых бобовых, кукурузы, картофеля, подсолнечника. Перед посевом семена тщательно сортируют, отбирая более крупные, и подвергают воздушно-тепловому и солнечному обогреву, а также протравливают для предупреждения заболевания твёрдой головнёй. Сроки посева различны и устанавливаются для каждой почвенно-климатической зоны. В районах Западной Сибири оптимальным сроком является период с 10 по 25 мая. Лучший способ посева – узкорядный или перекрёстный на глубину 3–5 см, а в засушливых районах на глубину 6–7 см. Яровая пшеница требовательна к плодородию почвы. Лучшими почвами для неё считаются чернозёмные, каштановые и плодородные дерново-подзолистые. Культура не выносит повышенной засолённости и кислотности почвы, оптимальная кислотность (рН) составляет 6,0–7,5. Уход за яровой пшеницей заключается в бороновании, борьбе с сорняками, внесении органических и минеральных удобрений и своевременном поливе. Ячмень (Hordeum). Родиной ячменя является Восточное Средиземноморье, Западная Азия. Это древнейшая зерновая культура, которую возделывали в Иордании и Ираке ещё 7 тыс. лет до н. э. На территории современной России ячмень культивируют с X в., в настоящее время основными районами возделывания являются Черноземная зона, Северный Кавказ, Сибирь, Урал, Дальний Восток. Ячмень является четвёртым по значимости злаком после пшеницы, риса и кукурузы. Ячмень – ценная продовольственная, техническая и кормовая культура. По аминокислотному составу белок ячменя более ценен, чем белок пшеницы. Из зерна получают
46 И. Б. Минич перловую и ячневую крупы, суррогат кофе, муку, которую для выпечки хлеба в чистом виде не используют, а добавляют к пшеничной. В качестве сырья используют в пивоваренной промышленности: яровой ячмень содержит меньше белка, чем озимый, что важно для производства солода и пива высокого качества. Зерно служит хорошим концентрированным кормом для сельскохозяйственных животных. Морфологические особенности. Существует несколько десятков видов ячменя. В культуре встречается три вида, которые объединяют в один сборный вид – ячмень посевной (Hordeum sativum). В свою очередь он делится на три подвида – многорядный, двурядный и промежуточный. Ячмень является однолетним растением с мочковатой корневой системой. Стебель полая соломина с 5–7 узлами, высотой 55–100 см. Листья широкие и плотные. Язычок короткий без зубчиков, ушки очень большие, охватывающие соломину. У многорядного ячменя на каждом уступе стержня колоса находятся три одноцветковых колоска. Они нормально развиваются и дают полноценное зерно. Колосковые чешуи шиловидные. У двурядного ячменя из трёх колосков только средний развивается и формирует зерно. Окраска колоса обычно желтая, реже чёрная. Биологические особенности. Ячмень – самоопыляющееся растение длинного дня. Вегетационный период составляет 70–100 дней. Это самая скороспелая зерновая культура. Семена прорастают при температуре 3–4°С, всходы могут выдержать заморозки до минус 7–8°С. Среди ранних яровых ячмень является самой засухоустойчивой культурой, хорошо переносит высокие температуры, почвенную и воздушную засуху. В Западной Сибири выращивают такие сорта ярового ячменя, как Винер, Карина, Луч, Червонец, Нарымчанин, Соболёк, Арча. Агротехника. Сеют яровой ячмень после картофеля, кормовых корнеплодов, кукурузы, бахчёвых и по чистым парам. Перед посевом семена сортируют, протравливают для предупреждения заболевания твёрдой головнёй и подвергают тепловой обработке. Посев производят с 10 по 25 мая. Глубина заделки 3–4 см. Всходы ячменя появляются на 6–7 день после посева.
Биологические основы сельского хозяйства 47 Лучшими для ячменя являются чернозёмные, серые лесные почвы с кислотностью (рН) равной 6,5–7,5. Основной уход заключается в прополке, подкормке удобрениями, бороновании, борьбе с сорняками, вредителями и болезнями, своевременном поливе. Овёс (Avena). Родиной овса является Северо-Восточный Китай и Монголия. Относится к древним культурам, и вышел из сорняков, так как засорял посевы древней пшеницы – полбы. Известно более 70 видов овса, но в культуре распространён один вид – овёс посевной (Avena sativa) (рис. 12). У посевного овса имеются плёнчатые и голозёрные формы. Зерно овса отличается высоким содержанием крахмала, жира, белка, минеральных веществ. По содержанию протеина овес занимает первое место среди всех зерновых культур. Так как зерно является ценным концентрированным кормом для сельскохозяйственных животных, то овес используют в основном как кормовую культуру. Как продовольственная культура используют для приготовления овсяной крупы (геркулеса). Крупа используется для изготовления каш. Овсяная каша считается диетическим продуктом и рекомендуется при воспалительных процессах желудочно-кишечного тракта. Размолотые зерновки овса используются для выпечки печенья. Основные площади под возделывания овса находятся в Нечерноземной зоне, меньше в Среднем Поволжье и в Сибири. Морфологические особенности. Корневая система овса мочковатая, хорошо развита и проникает в почву на глубину 120 см. Стебель – полая соломина, высотой 70–100 см. Листовая пластинка узкая. Язычок хорошо развит, ушек нет. Соцветием является метёлка. По форме она бывает раскидистая, сжатая, или одногривая. Колоски с двумя цветками. Биологические особенности. Овёс относится к самоопыляющимся растениям длинного дня и умеренного климата. Овёс малотребователен к теплу. Семена могут прорастать при температуре минус 1–2°С. Всходы переносят кратковременные заморозки до минус 4–5°С. Вегетационный период составляет 90–110 дней.
48 И. Б. Минич Рис. 12. Овёс посевной (Avena sativa) (Андреева и др., 2003): А – соцветие – метёлка, Б – колосок, 1 – колосковые чешуи, 2 – цветковые чешуи, 3 – ость, В – цветок, 4 – цветоножка, 5 – лодикула, 6 – пестик, 7 – тычинка, 8 – цветковая чешуя Наиболее популярными в Западной Сибири сортами овса являются Московский, Золотой дождь, Нарымский-943, Таёжник, Тагурчанин. Агротехника. Перед посевом семена сортируют и протравливают против пыльной и твёрдой головни. Сеют овёс рано весной на глубину 4–6 см, рядовым или узкорядным способом. Хорошими предшественниками для овса служат озимые, многолетние травы, яровая пшеница и др. К почвенным условиям яровой овёс менее требователен, чем остальные зерновые культуры, так как может расти на тяжёлых глинистых, суглинистых и заболоченных почвах, но лучшими являются дерново-подзолистые, серые лесные и чернозёмы. Овёс выносит повышенную кислотность почвы и может возделываться на кислых почвах (рН=5-6). Овёс влаголюбивая культура.
Биологические основы сельского хозяйства 49 Основной уход заключается в прополке, подкормке удобрениями, бороновании, борьбе с сорняками, вредителями и болезнями, своевременном поливе. Озимые хлебные злаки. Среди озимых наибольшее значение имеет пшеница, рожь, ячмень, тритикале. Озимые культуры по сравнению с яровыми имеют ряд преимуществ: • дают более высокие урожаи зерна; • лучше используют весенние запасы влаги и элементы питания; • весной быстро наращивают вегетативную массу и меньше страдают от весенних засух; • обладают морозостойкостью (способностью переносить низкие отрицательные температуры), холодостойкостью (способностью переносить низкие положительные температуры) и зимостойкостью (устойчивостью не только к холоду, но и к целому комплексу неблагоприятных условий зимнего и ранневесеннего периодов). Несмотря на устойчивость озимых культур к неблагоприятным факторам, они могут погибнуть от вымерзания, выпревания, вымокания, выпирания, выдувания, образования ледяной корки. Причины гибели озимых. Главной причиной вымерзания является обезвоживание протопласта, вызванного образованием льда в межклетниках. Лёд образуется, прежде всего, в межклетниках, так как менее концентрированные растворы, находящиеся в них, замерзают быстрее. Чем ниже температура, тем большее количество воды переходит в твёрдое состояние и тем сильнее обезвоживается цитоплазма. В условиях отрицательных температур нарушается синтез нормальных клеточных белков, усиливается деградация макромолекул, увеличивается проницаемость мембран. У растений, повреждённых морозами, листья желтеют, узел кущения становится дряблым, корни теряют тургор. Наибольшей морозостойкостью отличается озимая рожь, так как способна выдерживать морозы до минус 20°С, озимая пшеница – до минус 18°С, а озимый ячмень – до минус 12°С. Более низкие температуры губительны для этих культур.
50 И. Б. Минич Для предохранения гибели озимых культур от вымерзания необходимо: • своевременно готовить почву для посева; • применять фосфорно-калийные удобрения; • использовать морозостойкие сорта; • при посеве более глубоко заделывать семена; • проводить снегозадержание, так как снег обладает малой теплоёмкостью и хорошо защищает растения от низких температур. Выпревание озимых культур наблюдается при слабой закалке растений, при их загущении, при продолжительной тёплой осени или при выпадении снега на талую почву. Обычно выпревание растений происходит на тяжёлых суглинистых почвах с плохой водопроницаемостью, в нехолодные зимы, с толстым снежным покровом. Если растения находятся под толстым слоем снега при температуре около 0°С, то они интенсивно дышат, расходуя запасы сахаров, накопленных осенью во врем закаливания. В результате процесса дыхания количество сахаров снижается с 20–25 % до 2–4 %, а пополнения углеводов не происходит из-за отсутствия фотосинтеза. Уменьшение содержания сахаров приводит к снижению морозоустойчивости растений, и они легко погибают после таяния снега от весенних заморозков. Кроме того, истощённые растения подвергаются грибковым заболеваниям. Для предохранения гибели озимых культур от выпревания необходимо: • сеять семена в оптимальные сроки; • соблюдать нормы высева; • прикатывать снег после выпадения на талую почву. Вымокание наблюдается преимущественно весной, когда на поверхности почвы скапливается талая вода, не впитывающаяся в замёрзшую почву и затопляющаяся растения. Вымокание характерно для районов с избыточным увлажнением, а также в пониженных местах рельефа, где на длительное время задерживается вода. Гибель растений происходит от недостатка кислорода
Биологические основы сельского хозяйства 51 (гипоксии), так как усиливаются анаэробные процессы и одновременно блокируется аэробное дыхание. Затопленные растения могут расти при температуре 7 С до 5–7 дней, а при 20°С – только 1 день. Для предохранения гибели озимых культур от вымокания необходимо: • отводить скапливающуюся воду; • производить посев озимых на гребни; • использовать сорта устойчивых к вымоканию. Выпирание – это вытеснение на поверхность почвы узлов кущения, в результате чего корни растений обрываются. Выпирание озимых культур происходит зимой или весной вследствие её оседания и при частых замерзаниях и оттаиваниях почвы. Если во время оттепели снеговая вода успевает впитаться в почву, а затем при понижении температуры замерзает, то на некоторой глубине, на границе с неоттаявшими слоями почвы образуется ледяная прослойка. Известно, что вода при замерзании расширяется. Образовавшиеся прослойки приподнимают верхний слой почвы. Весной при потеплении ледяная прослойка тает, приподнятая почва оседает, и узлы кущения растений обнажаются, что приводит к гибели растений. Для предохранения гибели озимых культур от выпирания необходимо: • своевременно обрабатывать почву; • при посеве более глубоко заделывать семена; • прикатывать почву до посева и после него; • применять сорта с более глубоким залеганием узла кущения. Выдувание наблюдается сухой осенью или весной, преимущественно на бесструктурных почвах, в открытых безлесных местах. Пыльные бури вызывают гибель посевов вследствие выдувания поверхностных слоёв почвы, узлы кущения оказываются на поверхности, вследствие чего растения засыхают и гибнут в зимний период.
52 И. Б. Минич Для предохранения гибели озимых культур от выдувания необходимо: • улучшать структуру почвы; • высаживать лесостепные полосы. Ледяная корка тоже является причиной гибели озимых. Она образуется, если после оттепели наступает мороз, талая вода замерзает, образуя над растениями сплошную ледяную корку, смёрзшуюся с верхним слоем почвы. Растения подвергаются, механическим повреждениям и прекращается доступ кислорода, что приводит к нарушению газообмена и гибели растений. Однако если часть листьев остаётся над ледяной коркой, то растение не погибает, так как эти листья снабжают его кислородом. Чем больше листьев вмерзает в лёдяную корку, тем больше повреждение. Если все листья вмерзают в лёд, то губительна даже температура минус 3 С. Для предохранения гибели озимых культур от ледяной корки необходимо снегозадержание и рассеивание минеральных удобрений, золы, торфяной крошки. Озимая пшеница. Это высокоурожайная и ценнейшая продовольственная культура. Основные площади посева озимой пшеницы размещаются в районах с благоприятными условиями перезимовки, к которым относится Центрально-Черноземная зона и районы Поволжья. В Западной и Восточной Сибири, на Дальнем Востоке и Южном Урале озимую пшеницу почти не сеют. Основными условиями получения высоких урожаев озимой пшеницы являются использование высокоурожайных сортов, подбор предшественников, тщательная обработка почвы, применение удобрений, высокая культура земледелия. Биологические особенности. Семена озимой пшеницы начинают прорастать при температуре 1–2 С. При температуре воздуха 14–16°С всходы появляются через 7–9 дней после посева. Через 13–15 дней после полных всходов начинается кущение, которое продолжается 30–45 дней. При благоприятных условиях озимая пшеница образует от 3 до 5 стеблей.
Биологические основы сельского хозяйства 53 Осенью при понижении среднесуточной температуре воздуха до 4–5°С рост озимой пшеницы приостанавливается. Весной при повышении температуры до 5°С пшеница начинает расти и дополнительно куститься. Вегетационный период пшеницы составляет 275–350 дней. Озимая пшеница светолюбивое растение длинного дня, жаровыносливое, засухоустойчивое. Однако при недостатке влаги в период всходов, осеннего и весеннего кущения и, особенно, в фазу выхода в трубку и в фазу колошения может привести к снижению урожайности. Агротехника. Перед посевом проводят очистку, сортировку, протравливание и обработку семян. Сеют озимую пшеницу в зависимости от региона с 20 августа по 20 сентября. Период осенней вегетации должен составлять 50–55 дней. Для получения дружных всходов и хорошего их развития важнейшее значение имеет равномерность размещения семян при посеве. Существуют разные способы посева семян озимой пшеницы: перекрёстный, узкорядный, рядовой, которые позволяют максимально использовать свет, питательные вещества и влагу (рис. 13). Глубина заделки семян озимой пшеницы зависит от сортовых особенностей и состояния почвы. Но при любых условиях глубина заделки должна обеспечить оптимальное залегание узла кущения. На чернозёмных почвах семена обычно сеют на глубину 5–6 см, на глинистых до 4–5 см. Хорошими предшественниками для озимой пшеницы являются кукуруза, зерновые бобовые, картофель, чистый пар. Лучшими почвами для озимой пшеницы являются чернозёмы, тёмно-каштановые с рН=6,0–7,5. Культура очень отзывчива на минеральные, органические и бактериальные удобрения. Обработка семян фосфобактерином даёт прибавку урожая до 3 ц/га. В повышении продуктивности озимой пшеницы важную роль играют микроудобрения, содержащие такие микроэлементы, как B, Mn, Zn, Cu, Co, Mo.
54 И. Б. Минич Рис. 13. Способы посева пшеницы (Косинский и др., 1990): 1 – рядовой, 2 – перекрёстный, 3 – узкорядный Для озимой пшеницы очень важен осенний уход, так как способствует лучшей перезимовке растений и получению высоких урожае. Он заключается в своевременной обработке почвы и посеве семян, в подкормке калийными удобрениями, повышающими зимостойкость, и борьбе с сорняками, а также проведению приёмов по предупреждению выпирания и вымокания. Рано весной, когда начинается активная вегетация растений, необходимо подкармливать их азотными удобрениями с добавлением фосфорных и калийных солей, проводить ранневесенние боронование, которое обеспечивает доступ кислорода к корневой системе, усиливает активность микробиологических процессов и уничтожает молодые всходы сорных трав. Очень важным условием для роста и развития озимой пшеницы является своевременное внесение минеральных удобрений. Калий с азотом и фосфором – один из главных элементов питания озимой пшеницы. Вместе с фосфором калий способствует лучшему поглощению азота, а также формированию корневой системы, её ветвлению и образованию корневых волосков, что увеличивает общую поглотительную способность корневой системы. Растения озимой
Биологические основы сельского хозяйства 55 пшеницы нуждаются в калии, начиная от всходов до цветения. Недостаток калия в почве ведёт к снижению зимостойкости, ухудшению качества зерна и уменьшению урожайности. При летнем уходе нельзя допускать засоренности однолетними и многолетними сорняками. Озимые поля в летний период не нуждаются в уходе, если до посева соблюдены правильный севооборот, проведена своевременная и тщательная обработка почвы, а также борьба с сорняками. Убирают озимую пшеницу в период восковой спелости (за 5–7 дней до полного созревания), так как более поздняя уборка приводит к осыпанию зерна. Озимая рожь. Она известна с конца бронзового века, найдена в свайных постройках на территории Чехии (II тыс. до н. э.), в раскопках на Керченском полуострове (III–IV вв.). Родина ржи – Передняя Азия. Начиная с IX в., рожь распространилась в Древней Руси. В конце XVI в. рожь была завезена русскими переселенцами в Сибирь. Существуют яровые и озимые формы ржи, но в культуре в основном выращивают озимую рожь, являющейся одной из важнейших продовольственных культур. В мировом земледелии среди зерновых культур рожь стоит на пятом месте после пшеницы, кукурузы, ячменя и овса. Главными производителями ржи являются Российская Федерация, Германия, Польша, Франция и США. Из 13 видов ржи в культуре известен один вид – рожь посевная, или культурная (Secale cereale) (рис. 14). Зерно ржи содержит около 67 % углеводов, 11 % белков, 2 % жира, 3,5 % клетчатки, минеральные вещества, витамины А, В1, В2, Е, РР и др. Ржаной хлеб отличается высокой калорийностью, по переваримости и усвояемости уступает пшеничному, но превосходит его по биологической ценности белка, содержит примерно в 1,5 раза больше лизина и несколько больше треонина и тирозина. Учёные предполагают, что употребление ржаного хлеба способствует профилактике заболеваний сердца, так как в ржаной муке содержатся линолевая и другие жирные кислоты, необходимые для сердечной деятельности.
56 И. Б. Минич Рис. 14. Рожь посевная (Secale cereale) (Андреева и др., 2003). А – часть листа в месте перехода влагалища в листовую пластинку; Б – колосок до цветения; В – цветущий колос; Г – колосок во время цветения; Д – цветок; Е – зерновка; Ж – колос в период созревания зерновок: 1 – ось колоска; 2 – колосковые чешуи; 3 – цветки; 4 – зачаток третьего цветка; 5 – нижняя цветковая чешуя; 6 – верхняя цветковая чешуя; 7 – тычинки; 8 – пестик; 9 – лодикулы Хозяйственную ценность рожь имеет и как концентрированный корм для сельскохозяйственных животных. По количеству белка, жиров и углеводов ржаная мука и отруби ценятся в животноводстве значительно выше муки и отрубей из ячменя и овса. Рожь даёт самую раннюю зелёную массу для подкормки скота. Солому применяют в сельском хозяйстве на подстилку всем видам скота, на различные технические цели – изготовления матов, бумаги. Рожь используют в технической промышленности и для производства спирта.
Биологические основы сельского хозяйства 57 Морфологические особенности. Рожь – однолетнее растение с высоким полым стеблем. В зависимости от сорта и условий выращивания высота стебля колеблется от 70 до 200 см. Корневая система развивается в пахотном слое до 25–30 см, но отдельные корни проникают в почву на глубину 1,5 м. Всходы ржи имеют коричнево-фиолетовую окраску. У основания листовой пластинки имеется короткий язычок и ушки. Соцветием является колос, состоящий из стержня, на уступах которого расположены по одному двухцветковому колоску. Ости зазубренные. Зерно голое удлинённое к зародышу суженное, с глубокой бороздкой и хохолком. Окраска зерна зеленоватая, жёлтая, светло-коричневая. Биологические особенности. Озимая рожь менее требовательна к теплу, чем озимая пшеница. Семена начинают прорастать при температуре 1–2°С. При температуре 10–15°С всходы появляются через 5–7 дней после посева. Через 13–15 дней после всходов озимая рожь начинает куститься. Узел кущения у озимой ржи образуется у поверхности почвы на глубине 1,7–2 см независимо от глубины заделки семян. Вегетационный период в северных районах составляет от 270 до 350 дней. Озимая рожь более морозостойкая и зимостойкая культура, под покровом снега толщиной 20–30 см переносит морозы до минус 50–60°С. Агротехника. Перед посевом семена ржи очищают от примесей, сортируют и протравливают для предупреждения заболеваний стеблевой головнёй. Озимую рожь в зависимости от района сеют на севере с 1 по 20 августа, в южных районах с 1 по 20 сентября. Сеют узкорядным или перекрёстным способом на глубину 4–5 см. Предшественниками для ржи являются чистые пары, картофель, кукуруза, подсолнечник. Озимая рожь отзывчива на внесение удобрений. Аммиачные формы азота усиливают кущение и мощность растений, и способствуют обогащению зерна азотом. Фосфор стимулирует цветение и ускоряет созревание зерна.
58 И. Б. Минич Калий стимулирует ростовые процессы и повышает устойчивость к грибным заболеваниям. Отзывчива озимая рожь и на микроэлементы B, Mg, Mn, Mo, Cu. Озимая рожь менее требовательна к почве, чем другие зерновые культуры. Она растёт на малоплодородных почвах и на почвах с повышенной кислотностью рН=5,3. Лучшими почвами являются чернозёмы. Ранней весной посевы озимой ржи боронуют, что приводит к разрушению почвенной корки, создания рыхлого поверхностного слоя почвы. Боронование предохраняет почву от быстрого высыхания и способствует лучшей аэрации корней. Озимую рожь убирают в середине фазы восковой спелости, более поздняя уборка приводит к потере урожая. Озимый ячмень. Озимый ячмень возделывается в районах с мягким климатом, так как его сорта имеют низкую зимостойкость. Основные площади сосредоточены на Северном Кавказе. Возделывается как крупяная и пивоваренная культура. Биологические особенности. Озимый ячмень засухоустойчивая культура, менее зимостойкая и морозостойкая чем озимые пшеница и овёс. Минимальная температура прорастания семян 1–2°С, оптимальная 12–15°С. Продолжительные морозы до минус 12–15°С и резкие колебания температуры губительны для озимого ячменя. Вегетационный период составляет 260–330 дней. Тритикале. Тритикале является пшенично-ржаным гибридом. Название тритикале (Triticale) произошло из первой части латинского названия пшеницы (Triti) и второй части названия ржи (cale). Он был получен в середине 1950-х гг. Дж. О’Мара в университете штата Айова путём удвоения числа хромосом у стерильного гибрида пшеницы и ржи с помощью колхицина, препятствующего образованию клеточной пластинки. Тритикале сочетает урожайность пшеницы и неприхотливость ржи. Этот гибрид является устойчивым к линейной ржавчине – грибному заболеванию, являющемуся одним из главных
Биологические основы сельского хозяйства 59 факторов, ограничивающих урожайность пшеницы. Эта культура получила широкую популярность во Франции, которая является крупнейшим производителем зерна в рамках ЕЭС. Тритикале является новой зерновой культурой, с повышенным содержанием белка и незаменимых аминокислот (лизин, триптофан). Содержание белка на 1–1,5 % выше, чем у пшеницы, и на 3–4 % выше, чем у ржи. Содержание клейковины немного больше, чем у пшеницы, но качество её ниже. Зерно тритикале используется в хлебопечении, кондитерской, пивоваренной промышленности, а также как концентрированный корм для сельскохозяйственных животных. Основные площади тритикале сосредоточены на Северном Кавказе, в Центрально-Черноземной зоне. Биологические особенности. Минимальная температура прорастания семян 1–5°С, оптимальная 15–20°С. Тритикале самоопыляющееся растение. Вегетационный период составляет 250–325 дней. 1.1.2. Просовидные культуры Кукуруза, или маис (Zea mays). Кукуруза одна из важнейших зерновых и кормовых культур. В мировом земледелии по посевным площадям занимает третье место после пшеницы и риса. Родиной являются Центральная и Южная Америка, где она бала известна за 5000 лет до н. э. В Европу кукуруза была завезена Христофором Колумбом в подарок испанскому королю. В России она известна с XVII в. Основные площади посевов кукурузы на зерно в нашей стране сосредоточены в Ставропольском и Краснодарском краях, в Закавказье. В Сибири и на Дальнем Востоке её выращивают на силос и зелёный корм. Кукуруза культура высокой продуктивности и разностороннего использования. Из зерна получают муку, крупу, кукурузные хлопья, крахмал, патоку, консервы, пиво, спирт, глюкозу, сиропы, масло. Из кукурузных стеблей, стержней початков и обёрток после соответствующей химической переработки изготавливают бумагу, линолеум, искусственную пробку. Кукуруза относится к растениям, не дающим ни каких отходов. Даже вода после
60 И. Б. Минич намачивания зерна кукурузы перед его переработкой используется в производстве антибиотиков, служит средой для микроорганизмов в дрожжевом производстве. Продукты питания, приготовленные из кукурузы, отличаются хорошей усвояемостью и высокими вкусовыми качествами. Установлено, что кукуруза, особенно изготовленное из её зародышей масло, обладает ценными лечебными свойствами. В кукурузном масле содержатся непредельные жирные кислоты, которые сами полностью усваиваются организмом человека и помогают лучше усваиваться углеводам, жирам и белкам, т. е. улучшают обмен веществ. При мокром размоле кукурузы получают нерастворимый в воде (устойчивый к гидролизу) и маслах белок – зеин. Со спиртами он образует стойкие эфиры, которые применяются при производстве лаков, пластиков, тканевой пропитки, искусственного волокна. Однако основное направление использования кукурузы кормовое. Зерно кукурузы содержит 62–72 % крахмала, 10–12 % белка, до 8 % жира, витамины В1, В2, В6, РР, Е, С, каротин, незаменимые аминокислоты (лизин, триптофан), минеральные соли P, Ca, Fe, Mg, S, а кукурузные рыльца содержат эфирные масла, витамины К и С. Морфологические особенности. Кукуруза однолетнее растение, отличается от большинства однолетних злаков толстым стеблем, высоким ростом и крупными листьями (рис. 15). Корневая система мощная, мочковатая, многоярусная. Различают две группы корней: эмбриональные и придаточные. Эмбриональная группа состоит из главного корня, боковых зародышевых, гипокотильных и эпикотильных корней. Придаточные корни, называемые узловыми, могут быть подземными и надземными. При прорастании зерновки кукурузы сначала образуется один зародышевый корешок, через 2–3 дня формируются от 2 до 7 боковых корней (рис. 16). В фазе второго-третьего листа из узла кущения отрастает первый ярус узловых корней, в фазе пятого-шестого листа, формируется второй ярус и т. д. Так образуется многоярусная мощная корневая система. При благоприятных условиях корни кукурузы проникают на глубину 2–3 м,
Биологические основы сельского хозяйства 61 а в стороны на 1–1,5 м. Основная масса корней сосредоточена в слое почвы 30–60 см. Корни кукурузы в отличие от других злаковых растений имеют воздухоносные полости. Чем глубже расположены корни, тем больше в них полостей и тем они крупнее. Из нижних стеблевых узлов отрастают опорные (воздушные) корни, которые имеют большое значение. Располагаются эти корни у поверхности почвы. Они имеют зеленую окраску, так как в них происходит синтез хлорофилла. Основной функцией опорных корней является предохранение растений от полегания. Рис. 15. Строение растения кукурузы (Ващенко и др., 2004): 1 – метёлка, 2 – лист, 3 – початок, 4 – воздушные корни, 5 – корневая система
62 И. Б. Минич Рис. 16. Начальный период роста кукурузы (Керефов, 1982): 1 – главный зародышевый корешок, 2 – боковые зародышевые корешки, 3 – первый ярус узловых корней, 4 – первый стеблевой узел, 5 – колеоптиль, 6 – первые листья Стебель кукурузы имеет цилиндрическую форму с 8–35 междоузлиями, внутри заполнен рыхлой сердцевиной. В зависимости от сорта и условий выращивания высота колеблется от 50 см до 7 м и более. Рост стебля происходит за счёт вставочного роста каждого из междоузлий. В тёплые и влажные дни стебель может давать прирост 12–20 см в сутки. Рост стебля в длину завершается ко времени завершения цветения метёлки. Лист кукурузы состоит из листового влагалища, широкой и длинной листовой пластинки и небольшого язычка. Листья кукурузы можно разделить на 4 группы: • зародышевые, которые к началу цветения початка отмирают; • настоящие стеблевые, в пазухах которых развиваются побеги и формируются початки; • верхушечные; • листья обёртки початков, более нежные и тонкие. Кукуруза однодомное, раздельнополое растение, формирующие три типа цветков: тычиночные, пестичные и значительно реже обоеполые. Тычиночные цветки собраны в соцветие метёлку.
Биологические основы сельского хозяйства 63 Метёлка формируется на верхушке главного стебля либо на верхушках боковых побегов и является продолжением стебля (рис. 15). Колоски в метёлке расположены попарно. Вокруг основной оси метёлки колоски располагаются спирально, очень плотно. В одной метёлке бывает от 750 до 1500 колосков. Колоски метёлки – двухцветковые, цветок имеет 2 цветковые плёнки и 3 тычинки (рис. 17). Рис. 17. Соцветие и цветки кукурузы: 1 – метелка тычиночных цветков, 2 – тычиночные цветки, 3 – початок кукурузы, 4 – пестичный цветок, 5 – завязь, 6 – столбик, 7 – двухлопастное рыльце Цветковые плёнки прозрачные, иногда пигментированы. Тычиночная нить, на которой расположен четырёхгранный пыльник, к моменту созревания сильно удлиняется и выносит пыльник наружу, за пределы цветковых плёнок. Каждый пыльник содержит 1–2,5 тыс. пыльцевых зёрен, а одна метёлка может образовывать 15–20 млн. пыльцевых зёрен. Пестичные цветки (женские соцветия) образуют соцветия початки (рис. 17), или сложный колос. Початки формируются
64 И. Б. Минич в пазухах листьев. Наиболее крупным и развитым является самый верхний початок, остальные несколько отстают в развитии и меньше по размеру. Ножка початка видоизменённый боковой побег с очень укороченными междоузлиями и густо расположенными листьями, которые образуют обёртку. Початок – это колос с сильно утолщённым стержнем, на котором попарно располагаются колоски с женскими цветками. Колоски початка – двухцветковые, но развитие получает верхний цветок. Пестик кукурузы состоит округлой завязи, длинного столбика и ещё более длинного рыльца, который заканчивается двумя лопастями. Длина рылец (нитей) у цветков расположенных в разных частях початков неодинакова. Верхние цветки имеют самые короткие рыльца, нижние самые длинные от 30 до 50 см и больше. Дольки рыльца выделяют липкую жидкость, помогающую улавливать пыльцу. Рыльце способно воспринимать пыльцу по всей своей длине. Рыльца чаще всего бледнозелёные, но у многих сортов окрашены в розовый, красный или лиловый цвет. После оплодотворения рыльца усыхают и становятся буро-коричневыми. Кукуруза перекрёстноопыляемое растение. Опыление происходит при помощи ветра. Пыльца кукурузы через 6–10 часов после созревания теряет свою жизнеспособность, а в сухую погоду через 1–2 часа. Пыльца может прорастать не только на рыльце. Пыльцевые зерна, попавшие на любую часть столбика, тоже прорастают. Через 2–4 часа пыльцевая трубка с двумя спермиями проникает в ткани столбика и продвигается к зародышевому мешку. Зерновка кукурузы, как и других злаковых растений, состоит, из зародыша, эндосперма и оболочек. Зародыш имеет типичное для злаков строение. Он содержат 30–40 % жира. Отделенные от эндосперма зародыши используются для получения масла. На долю эндосперма приходится 80–86 % веса зерновки. По консистенции эндосперм бывает мучнистым, роговидным и восковидным и имеет разную окраску (жёлтую, светло-жёлтую,
Биологические основы сельского хозяйства 65 белую). Плодовая оболочка зерновки у разных сортов окрашена в желтый, оранжевый, красный и фиолетовые цвета. При отсутствии пигмента в плодовых оболочках, зерновка имеет белый цвет. Кукуруза относится к роду Zea, который в культуре представлен одним видом Zea mays. Этот вид в зависимости от формы и химического состава зерна делится на девять подвидов (или групп), из которых наиболее известными являются пять: зубовидная, кремнистая, крахмалистая, сахарная и лопающаяся. (рис. 18). Кукуруза зубовидная (Z. m. indentana.) наиболее распространённый в культуре подвид. Рис. 18. Группы кукурузы (Бугай, 1963): 1 – зубовидная, 2,4 – кремнистая, 3 – крахмалистая, 5 – сахарная, 6 – лопающаяся Эндосперм зерновки только на боковых сторонах её роговидный, вся остальная часть мучнистая, рыхлая. Початки очень крупные, удлинённые. Содержание белка в эндосперме высокое от 8 до 20 %, однако его биологическая ценность низкая (триптофан и лизин находятся в небольшом количестве). В зародыше много незаменимых аминокислот, жирных масел, витамина РР. Используют для получения корма для сельскохозяйственных животных, масла и муки.
66 И. Б. Минич Кукуруза кремнистая (Z. m. indurata). Зерно у этого подвида имеет шаровидую форму. Оно твёрдое и имеет мучнистый эндосперм в центральной части, а по периферии роговидный. Содержание крахмала в зерне 65–83 %, белка 7–18 %. Ценной особенностью кремнистой кукурузы является повышенное содержание белка. Используется зерно для получения корма для сельскохозяйственных животных, крупы и муки. Кукуруза крахмалистая (Z. m. amylacea.) имеет крупное шаровидное зерно с рыхлым, мучнистым эндоспермом, без роговидного слоя. Промежутки между крахмальными зёрнами заполнены протеином. Поверхность зерна гладкая с матовой поверхностью. Наибольшее разнообразие форм крахмалистой кукурузы сосредоточено в Перу. Содержание крахмала в зерне 71–82 %, белка 6–12 %. Используется зерно для получения муки, масла, а также в крахмалопаточной и спиртовой промышленности. Кукуруза сахарная (Z. m. saccharata) имеет крупное или среднее зерно с морщинистой поверхностью. Эндосперм содержит мало крахмала и много протеина. Сахарная кукуруза известна с 1779 г. и долгое время служила лишь огородным растением, а сейчас широко используется в консервной промышленности. Содержание крахмала в зерне около 30 %, белка 12–13 %, углеводов около 30 %, жира около 8 %. Кукуруза лопающаяся (Z. m. everta) имеет роговидный эндосперм, состоящий из угловатых крахмальных зёрен. Известны две формы: перловая (с шаровидной верхушкой зерна) и рисовая (с заострённой). У этого подвида кукурузы при нагревании зерна эндосперм обладает особенностью легко прорывать околоплодник и выходить наружу в виде белой пушистой массы (из-за давления паров воды на него). Эта масса по объему превышает объём зерна в 15–20 раз, что используется для получения попкорна. Содержание крахмала в зерне этого кукурузы лопающейся составляет 62–72 %, белка 10–14 %. Биологические особенности. Продолжительность вегетационного периода составляет от 110 до 160 дней, у скороспелых сортов 55–65 дней.
Биологические основы сельского хозяйства 67 Кукуруза теплолюбивое растение, семена начинают прорастать при минимальной температуре 8–10°С. Наиболее благоприятная температура для прорастания семян 16–20°С, при этой температуре всходы появляются через 8–9 дней. Оптимальной для роста и развития растения является температура 20–28°С, при температуре ниже 12°С растения прекращают рост, а при температуре выше 30°С нарушается оплодотворение, что ведёт к череззёрнице. Кукуруза относится к засухоустойчивым растениям и экономно расходующим влагу, хотя потребление воды у неё выше, чем у других злаковых культур. Повышенная устойчивость к почвенной и воздушной засухе связана с хорошо развитой корневой системой, обеспечивающей растения влагой с большой глубины, и способностью поглощать пары воды из воздуха. Достаточное количество влаги необходимо в период цветения и налива зерна, когда потребность в питательных веществах и воде максимальна. При оптимальном водоснабжении хорошо развитое растение может испарить за день около 4 л воды. Кукуруза светолюбивое растение короткого дня. В условиях недостаточного количества света развитие растений приостанавливается, початки не образуются. Агротехника. Кукуруза хорошо растёт на чернозёмных почвах, тёмно-каштановых со слабокислой или нейтральной реакцией (рН=6–7). В полевых севооборотах кукурузу размещают после озимых культур, по чистым парам, после всех зернобобовых, картофеля и некоторых других культур. Она очень отзывчива на минеральные и органические удобрения, которые оказывают решающее влияние на урожайность зерна и зелённой массы растения. Перед посевом семена калибруют, очищают, сортируют, разделяют по фракциям и протравливают. Сеют семена на глубину 4–6 см, 6–8 см, широкорядным, пунктирным способом. После посева проводят прикатывание, а затем до появления всходов боронование. Уход заключается в борьбе с вредителями, болезнями и сорняками, а также в своевременном поливе. Основным вредителем
68 И. Б. Минич кукурузы является кукурузный мотылёк. Среди болезней наиболее распространёнными являются фузариоз, пыльная головня и бактериоз. Кукурузу убирают в фазу полной спелости кукурузными комбайнами. Просо. Одна из древнейших крупяных культур. Родиной являются горные районы Центрального и Западного Китая. Из четырёх видов, произрастающих в нашей стране, для получения зерна возделывают один вид просо обыкновенное (Panicum miliaceum), подразделяемое по форме метёлки на 5 групп: раскидистое, развесистое, пониклое, полукомовое и комовое. Просо одна из важнейших крупяных культур. Из зерна вырабатывают пшённую крупу, которая обладает высокой питательностью и переваримостью. Зерно используют для приготовления муки, как концентрированный корм для птицы, а отходы переработки зерна скармливают сельскохозяйственным животным. Зерно проса содержит 10–14 % белка, 70–80 % крахмала, до 3,5 % жира, а также микроэлементы Mn, Zn. Основные площади посева сосредоточены в Российской Федерации, Китае, Индии, Монголии, Польше, Румынии, Болгарии и Венгрии. В нашей стране основными районами возделывания являются Поволжье, Центрально-Черноземная зона, Северный Кавказ, Урал, Западная и Восточная Сибирь. Морфологические особенности. Просо обыкновенное является однолетним растением. Как и все хлеба второй группы прорастает одним зародышевым корешком, затем образуются вторичные корни, которые проникают на глубину до 1,5 м. Стебель проса (соломина) имеет цилиндрическую форму, опушен и достигает в высоту 80–100 см, состоит из 5–7 междоузлий. Листья проса имеют длинную ланцетовидную форму и широкую пластинку. Язычок короткий, ушек нет. Листья и стебли покрыты жёсткими волосками. По своему анатомическому строению листовые пластинки проса отличаются от листьев других злаковых культур тем, что у них клетки паренхимы и устьица меньшего размера. Вокруг проводящих пучков сильно развиты
Биологические основы сельского хозяйства 69 обкладки, состоящие из паренхимных клеток более крупного размера, что способствует более сильному оттоку органических веществ из листьев. Хорошо развитая палисадная паренхима обуславливает лучшую ассимиляцию, что характерно для биологии этой культуры (нормальный рост и формирование всех органов за непродолжительный период при высоких температурах и коротком дне). Соцветие представляет собой метёлку, которая имеет спиральное расположение веточек нескольких порядков и может иметь различную форму (рис. 19). Каждая веточка метёлки заканчивается одним верхушечным колоском, при созревании дающим одно зерно. Колосок у проса двухцветковый. Из двух развивающихся в колоске цветков первый (нижний) остаётся недоразвитым, а второй (верхний) развивается нормально. Колосковых чешуй три. Третья колосковая чешуйка, возможно, является рудиментом второго неразвитого колоска (рис. 20). Плодом проса является зерновка, которая не срастается с цветковыми чешуями. Форма зерна – шаровидная или овальная с кремовой, белой, красной, коричневой, бронзовой или серой окраской. Размеры зерна составляют от 2–3 мм в длину и 1,5– 2,5 мм в ширину. Биологические особенности. Просо относится к самоопыляющимся, теплолюбивым, светолюбивым растениям короткого дня. Его биологической особенностью является способность к сильному кущению. Одно растение образуется от 2 до 5 стеблей, но может образовывать 100–120 стеблей. Продолжительность вегетационного периода составляет 60–120 дней. Семена начинают прорастать при температуре 8–10 °С. Всходы при температуре минус 3°С погибают, оптимальной для вегетации является температура 18–24 °С. Важной биологической особенностью проса является его высокая засухоустойчивость, что объясняется анатомическими и физиологическими особенностями: экономно расходовать влагу, в жаркую погоду закрывать устьица и не открывать на протяжении
70 И. Б. Минич длительного времени. В сильную засуху листья просо скручиваются вдоль центральной жилки, благодаря чему уменьшается площадь нагревания и испарения. Корневая система имеет свойство поглощать воду из почвы, когда её количество приближается к мёртвому запасу. Рис. 19. Формы метёлки проса (Косинский и др., 1990): 1 – раскидистая, 2 – развесистая, 3 – пониклое, 4 – полукомовая, 5 – комовая
Биологические основы сельского хозяйства 71 Рис. 20. Колосок проса (Бугай, 1963): А – во время цветения, 1–3 –колосковые чешуйки, 2 –колосок с зерном Агротехника. К почвам просо не требовательно, но хорошо развивается на чернозёмных, каштановых плодородных почвах с рН=6,5–7,5. Перед посевом семена протравливают, обогревают при температуре 20–28°С в течение 1,5–2 суток, при этом повышается энергия прорастания и сила начального роста. Сеют семена, когда почва прогреется до 12–15°С на глубине 20 см. Семена проса заделывают на глубину 2–3 см. Всходы при оптимальных температурных условиях появляются через 8–10 дней. Основной уход заключается в бороновании, культивации почвы, борьбе с сорняками и вредителями, внесении минеральных и органических удобрений, подкормках, поливе. Несмотря на засухоустойчивость, просо хорошо реагирует на своевременные поливы. Убирают просо при созревании зерна в верхней части метёлки, так как это зерно наиболее ценное. Сорго. Сорго является одним из древнейших растений, которое возделывали 3 тыс. лет до н. э. Родиной сорго является Экваториальная Африка, Индия, Китай. В Россию эта культура попала в XVII в. В мировом земледелии наибольшая посевная площадь расположена в Индии, Китае, США, а также Северный Кавказ, Нижнее Поволжье, Казахстан.
72 И. Б. Минич Сорго – высокоурожайная продовольственная, кормовая и техническая культура. Известно около 40 видов сорго, но в нашей стране из культурных видов распространено сорго обыкновенное (Sorghum vulgare). По особенности строения метёлки различают его три подвида: развесистое, сжатое и комовое. По хозяйственному использованию сорго делят на четыре группы: зерновое, сахарное, веничное, травянистое, имеющие разные формы соцветия (рис. 21). Рис. 21. Формы соцветия сорго (Бугай, 1963): 1 – сахарного, 2 – зернового, 3 – веничного Зерновое сорго выращивают на зерно, которое служит концентрированным кормом для сельскохозяйственных животных. Вегетативная масса также идёт на корм скоту. Из зернового сорго вырабатывают крахмал и спирт. Растения зернового сорго низкорослые и кустятся слабо. Сахарное сорго возделывают для получения сахарного сиропа из стеблей, на силос и зелёный корм. Растения сахарного сорго высокорослые и кустистые. Веничное сорго выращивают для изготовления веников и щёток. Метёлка не имеет центрального стержня и достигает в длину 40–70 см.
Биологические основы сельского хозяйства 73 Травянистое сорго, или суданская трава возделывается на сено и зелёный корм. Имеет тонкий стебель и сильно куститься. Морфологические особенности. Корневая система сорго мочковатая, очень мощная, разветвлённая, проникает на глубину 180–250 см. Кроме обычных корней у сорго из подземных узлов образуются воздушные, или опорные корни, которые делают растение более устойчивым. Стебель сорго прямостоячий, гладкий, с заполненной сердцевиной. У сахарных и некоторых зерновых сортов сердцевина содержит сок различной степени сахаристости. Большинство зерновых сортов и веничное сорго имеют губчатую сердцевину, заполненную воздухом. Высота стеблей в зависимости от сортовых особенностей колеблется от 0,3 до 3 м, а при благоприятных условиях до 6 м. Число междоузлий на главном стебле является сортовым признаком. Раннеспелые сорта имеют 5–10 междоузлий, среднеспелые – 11–15, а позднеспелые – 16–25 междоузлий и более. Листья сорго, как у всех злаковых, состоят из влагалища и листовой пластинки, покрытой восковым налётом. Листовые пластинки длинные (40–80 см), широкие (5–14 см), ланцетовидной формы с волнисто изогнутым краем. Соцветие сорго – метёлка, центральная ось которой может быть прямой и изогнутой. Колоски одноцветковые, располагаются по сторонам веточек попарно, а на концах веточек располагаются три колоска. Один из колосков сидячий, двуполый, а остальные на коротких ножках однополые (мужские). Обоеполый колосок состоит из двух выпуклых блестящих колосковых чешуй, двух прозрачных цветковых, трёх пыльников и пестика с двумя перистыми рыльцами. Колосковые чешуи плотно охватывают зерно, но не срастаются с ним. Цветковые чешуи тонкие, прозрачные. Длина метёлки достигает 15–60 см и более. Сорго относится к факультативным перекрёстноопыляющимся растениям. Плод у сорго зерновка. У плёнчатых сортов (сахарного, веничного) зерновка плотно прикрыта колосковыми и цветковыми чешуйками, а у голозёрных (зернового сорго) эти чешуи легко
74 И. Б. Минич отделяются. По форме зерно округлое или слегка яйцевидное, цвет и величина зерна разнообразны и зависят от сорта и условий выращивания. Семена сорго отличаются очень коротким периодом покоя и способны прорастать сразу после уборки. Биологические особенности. Сорго – теплолюбивое, засухоустойчивое, светолюбивое растение короткого дня. Вегетационный период составляет 90–150 дней. Минимальная температура прорастания 11–12°С, оптимальная 20–30°С. Всходы не выносят даже кратковременного понижения температуры. Во время вегетации растения хорошо растут и развиваются при температуре 33°С и выносят жару 38–40°С. Одно из ценных свойств сорго является сравнительно малая требовательность к почве. Может произрастать на лёгких, тяжёлых глинистых и засолённых почвах. Наиболее благоприятными являются плодородные суглинистые, супесчаные и чернозёмы. Сорго одно из самых засухоустойчивых растений, его называют «верблюдом растительного царства». Сорго способно продолжать накопление органического вещества и нормально расти даже при высокой температуре с ограниченным количеством влаги, тогда как другие культуры в этих условиях погибают. Это обуславливается развитой корневой системой сорго и способностью растений экономно расходовать влагу. Устойчивость сорго к почвенной и воздушной засухе обуславливается следующими биологическими особенностями: • способностью переносить завядание, приостанавливать свой рост во время засухи, а затем после выпадения осадков, быстро восстанавливать ростовые процессы и развитие; • наличием мощной и глубоко проникающей корневой системы; • высокой концентрацией клеточного сока, ксероморфной структурой клеток и обильным восковым налётом на листьях и стеблях; • низким коэффициентом транспирации; • способностью давать урожай от пасынков, развивающихся из спящих почек при наступлении благоприятных условий для вегетации.
Биологические основы сельского хозяйства 75 Агротехника. Сеют сорго, когда почва прогреется до 12–15°С на глубине 5 см. Перед посевом семена очищают, сортируют, подвергают воздушно-тепловому обогреву и протравливают. Сорго сеют рядовым, широкорядным и квадратно-гнездовым способом на глубину 5–6 см. Для ускорения появления всходов поле прикатывают. Хорошими предшественниками для сорго являются горох, озимая пшеница и кукуруза. Сорго отзывчиво на минеральные и органические удобрения. Основной уход заключается в подкормке удобрениями, поливе, борьбе с сорняками и вредителями. Убирают сорго в фазе полной спелости. У сахарного сорго в период молочной спелости обрывают метёлку, что способствует повышению сахара в стебле. На силос сорго убирают в фазе восковой спелости, на зелёный корм и сено – до огрубления стебля. Рис. Рис – одно из самых древних культурных растений. В Юго-Восточной Азии он был известен за 4–5 тыс. лет до н. э. Для половины населения земного шара, проживающего в странах Азии, он служит основной пищей. Рис входит в число пяти священных растений, к которым относятся пшеница, ячмень, просо и соя. В Европе рис возделывается с XV в. Родиной риса является Индия. Культура риса возникла раньше всего в Индокитае (Таиланд, Камбоджа) и во влажной части Индостана (долина р. Ганга). Из Азии он был завезён арабами в Африку (Египет) в VII столетии. В Европе (Испания) растение начали выращивать также с начала VII в. Рис выращивают в более 60 странах Азии, Европы, Америки, Австралии, Африки. В Российской Федерации возделывают в Закавказье, на Кубани, на Дальнем Востоке, в Краснодарском крае. Крупа из риса отличается высокой питательностью и калорийностью. В зёрнах риса мало белка (не более 8 %), но благодаря селекции в зёрнах некоторых сортов содержится до 10–12 % белка. Кроме белка в зерне риса содержится до 75 % углеводов, до 0,4 % жира, до 2,2 % клетчатки и до 0,5 % минеральных элементов. Зёрна риса перерабатывают на крупу, муку, крахмал, спирт, пиво.
76 И. Б. Минич Из рисовой соломки получают бумагу высшего качества, очень тонкую и прочную, также изготавливают шляпы, декоративные изделия. Рисовое масло, извлекаемое из зародышей, применяется в мыловаренной промышленности. Род рис (Oriza L.) включает около 25 видов, но в культуре известно два вида рис культурный и рис африканский. Рис культурный (Oriza sativa L.) подразделяется на два подвида, которые различаются по длине зерновки: рис обыкновенный (длина зерновки 5–7 мм) и рис короткозёрный (длина зерновки 4 мм). Рис обыкновенный делится на две ветви: индийскую с длинными тонкими зерновками (отношение длины к ширине 3:1) и китайскояпонскую с короткими и широкими зерновками (отношение 1,4:1). Морфологические особенности. Рис обыкновенный относится к однолетним травянистым растениям. Корневая система риса мочковатая, проникает на глубину 80 см. Основная масса корней размещается в горизонте почвы 20–25 см. Одно растение образует до 300 корней с небольшим числом корневых волосков. Стебель (полая соломина) достигает в высоту 80–120 см, прямостоячий, сильно кустящийся. Листья линейно-ланцетные с пильчато-заострённым краем, длиной до 25 см и шириной до 2 см, язычок имеет форму равнобедренного треугольника. Соцветием является метёлка, длиной 20–30 см. Метёлка риса может быть остистой (наружные цветковые чешуи несут ость) и безостой (рис. 22). Колоски одноцветковые и состоят из двух твёрдокожистых цветковых чешуй, 6-ти тычинок и продолговатой завязи. Плодом является плёнчатая зерновка, которая имеет овальную форму с ребристой поверхностью. Биологические особенности. Рис относится к самоопыляющимся однолетним растениям. Это свето- и теплолюбивая культура. Продолжительность вегетационного периода составляет 85–120 дней. Минимальная температура прорастания семян 11–12°С. При температуре 20–25°С всходы появляются через 8–10 дней. Оптимальная температура для роста и развития 20–25°С. Рис не переносит отрицательных температур, заморозки до минус 0,5–1°С являются для него губительными.
Биологические основы сельского хозяйства 77 Агротехника. По отношению к воде рис – гигрофит и способен выдерживать длительное затопление водой. Рис выращивают при различных режимах орошения: постоянном, прерывистом, укороченном затоплении и периодическом орошении. Слой воды изменяют в различные фазы развития. К почвам рис сравнительно нетребователен, однако лучшими являются для него тяжёлые глинистые почвы с высоким содержанием органических веществ и рН=4,5–5,7. Рис. 22. Метёлки риса (Артёмов, 1999): 1 – остистая, 2 – безостая Одним из основных факторов получения устойчивых урожаев риса является соблюдение правильных севооборотов. Хорошими предшественниками для риса являются зерновые бобовые (горох, соя, маш), пшеница, кукуруза, сорго. Рис особенно отзывчив
78 И. Б. Минич на минеральные удобрения, так как выращивается в условиях затопления. Особенно рис нуждается в обильном азотном питании. Из азотных удобрений особенно эффективны сульфат аммония, хлористый аммоний, мочевина, которые улучшают процесс фотосинтеза и способствуют накоплению хлорофилла в листьях. Важными для риса являются также фосфорные и калийные удобрения. Посевы риса размещают на специальных участках, которые должны иметь ровную поверхность с небольшим склоном для естественного стока воды. При возделывании риса затоплением каждое поле делят на поливные карты, орошаемые одним оросителем и осушаемые одним сбросным каналом. Воду в них подают из оросительных каналов и напускают через постоянные водонапускные каналы. Поливные карты шириной 200–300 м и длиной 600–1500 м разделяют поперечными земляными валиками (высотой 35 см, шириной по верху 20 см) на чеки площадью 3–5 га. Существуют два способа выращивания риса: посев семенами на подготовительных участках и посадка рассадой, которую выращивают на специальных участках в течение 2 месяцев. Рассаду высотой 12–15 см с комом земли высаживают на постоянное место. Перед посевом семена обрабатывают 30 % раствором сульфата аммония, что благоприятствует дружному прорастанию, а также подвергают воздушно-тепловому обогреву. Сеют рис при прогревании верхнего слоя оросительной воды до 12–15°С. При посеве семенами их заделывают на глубину 1,5–3 см. После посева риса проводят затопление поля слоем воды на высоту 5–7 см от поверхности грунта. В дальнейшем для нормального роста и развития риса посевы должны находиться под определённым слоем воды (25–30 % от высоты растений). В период кущения слой воды должен быть минимальным (не более 4–5 см). В фазу выхода растений в трубку слой воды увеличивают и к началу колошения доводят до 20–30 см. При уходе за посевами основное внимание уделяется правильному режиму орошения, уничтожению сорняков, подкормкам. Перед уборкой рисовое поле просушивают. Убирают рис, когда 85–100 % зерновок достигнет полной спелости.
Биологические основы сельского хозяйства 79 Чумиза. Родиной этого растения считают Восточную Азию (северные районы Китая). Здесь эта культура была известна за 2700 лет до н.э. Выращивают чумизу в Корее, Индии, Индонезии, Афганистане, Японии, Монголии, Грузии, Армении, на Украине, Молдавии. В Грузии и Армении чумиза (гоми) известна в культуре свыше 2 тысяч лет. Выращивают чумизу в основном для изготовления крупы, которая по химическому составу приближается к пшену, но отличается быстрой развариваемостью. Зерно чумизы является ценным кормом для птицы, а мука из нее – для свиней и крупного рогатого скота. Солому и мякину также используют на корм скоту. Морфологические особенности. Чумиза (Setaria italica) имеет хорошо развитую корневую систему, которая проникает на глубину 2–3 м. Стебель прямостоячий, высотой 80–200 см и более с 6–19 междоузлиями. Соцветие – плотная колосовидная метёлка длиной 50 см, покрытая желто-зелеными или фиолетовыми щетинками (рис. 23). Колоски чумизы двухцветковые: верхний цветок плодущий, нижний недоразвит. Чумиза самоопыляющее растение. Плодом является зерновка, покрытая чешуйками. Биологические особенности. Чумиза относится к относительно засухоустойчивым и светолюбивым растениям короткого дня. Это теплолюбивое растение, но способное переносить заморозки до минус 2–3°С. Вегетационный период составляет 100–140 дней. Семена чумизы прорастают при температуре 6–7°С, всходы появляются через 8–15 дней. Оптимальная температура для роста и развития растений 22–23°С. При температуре до 13–14°С цветки чумизы остаются стерильными и опыления не происходит. Агротехника. Сеют чумизу после зерновых культур, сахарной свёклы, картофеля, широкорядным способом. Семена заделывают на глубину 3–4 см. Уход заключается в обработке междурядий, внесении удобрений, поливе.
80 И. Б. Минич Рис. 23. Соцветие чумизы (Бугай, 1963): 1 – общий вид, 2 – отдельная ветвь с частью основной оси, 3 – веточка второго порядка, 4 – веточка третьего порядка, 5 – отдельный колосок 1.1.3. Незлаковые культуры Гречиха (Fagopyrum esculentum) – ценная продовольственная культура. Родиной гречихи является Северная Индия. Предполагают, что культурная гречиха произошла от дикой татарской гречихи. В России гречиху стали возделывать в XIII веке, а в Европе в XV веке. Из зерна гречихи изготавливают высококачественную крупу. Гречневая крупа отличается высокими вкусовыми качествами, питательностью и хорошо усваивается организмом. По вкусовым и питательным качествам она занимает одно из первых мест среди крупяных культур, так как богата легкоусвояемыми белками и углеводами, содержит большое количество органических кислот. В зерне гречихи содержится около 9 % белка, до 1,6 % жира, до 70 % крахмала, до 0,3 % сахаров, до 2 % клетчатки, из минеральных элементов – железо, фосфор, кальций, медь, калий, магний, витамины В1, В2, Р. Из зерна гречихи изготавливают муку, которую используют в кондитерской промышленности. Солому, мякину (семенные плёнки, части колосьев, листьев, зёрен, получаемые при обмолоте и очистке зерна) используют на корм скоту. Гречиха относится к числу лучших медоносных растений.
Биологические основы сельского хозяйства 81 Основными районами возделывания является Китай, Канада, США, Япония, Индия и др. В России основные площади сосредоточены в Нечерноземной зоне, в республиках Татарстан, Башкортостан, Удмуртия, на Урале, Дальнем Востоке и в Сибири. Морфологические особенности. Гречиха относится к семейству гречишных (Poligonaceae). Из нескольких видов наиболее распространённой является гречиха посевная (Fagopyrum esculentum) (рис. 24), которая делится на два подвида: гречиха обыкновенная и гречиха многолистная. Рис. 24. Гречиха посевная (Fagopyrum esculentum): А – вегетирующее растение, Б – часть побега, В – плод гречихи – трёхгранный орешек. Гречиха однолетнее растение с сочным ветвящимся стеблем высотой от 30 до 125 см, окрашенный антоцианом. Стебель полый, прямой, ребристый, состоит из трёх частей. Нижняя часть
82 И. Б. Минич (подсемядольное колено) образует стеблевые корни, из средней части формируются боковые ветви, а верхняя часть является зоной плодоношения. Корневая система гречихи стержневая, проникает на глубину 70–100 см, с большим количеством корневых волосков. Корни гречихи выделяют муравьиную, лимонную и щавелевую кислоты, способствующие усвоению труднорастворимых соединений фосфора, не доступных для большинства полевых растений. Цветки гречихи обоеполые, с простым околоцветником, белой и красной окраски, собраны в соцветия кисть. На одном растении бывает более тысячи цветков, но из этого количества зерно формирует лишь 10–15 %. Пестик трёхстолбчатый, с 3 рыльцами, тычинок 8. У основания тычинок находятся 8 нектарников, выделяющих нектар. Гречиха перекрёстноопыляющееся растение. Опыляется преимущественно насекомыми, в меньшей степени ветром. Плод гречихи – трёхгранный орешек с острыми или тупыми рёбрами и гладкими гранями, коричнево-каштанового света. Биологические особенности. По характеру развития гречиха отличается от колосовых хлебов. У гречихи различают фенологические фазы роста и развития: всходы, ветвления стебля, бутонизацию, цветение и плодоношение. Рост вегетативной массы гречихи продолжается до созревания, бутоны закладываются на 8–10 день после всходов, цветение продолжается 35–45 дней. Гречиха – светолюбивое, влаголюбивое, теплолюбивое растение короткого дня. Вегетационный период составляет 60–80 дней. Семена прорастают при температуре 7–8°С. При температуре 15°С всходы появляются на 7–8 день после посева. Всходы чувствительны к заморозкам, при понижении температуры до минус 1,5–2°С погибают, а при температуре минус 5°С гибнет взрослое растение. Для нормального роста и развития необходима температура в пределах 18–25°С. Агротехника. Перед посевом семена гречихи сортируют, очищают от семян сорняков и подвергают тепловой обработке, что повышает жизнеспособность, увеличивает всхожесть и урожай. Сеют семена гречихи, когда почва прогреется до 12–14°С
Биологические основы сельского хозяйства 83 на глубине 8–10 см и минует угроза весенних заморозков. Сеют семена на глубину 5–6 см, широкорядным способом. После посева семена прикатывают. К почвам гречиха менее требовательна, так как обладает способностью усваивать труднорастворимые формы фосфорнокислых соединений. Хорошие урожаи даёт на чернозёмных, серых лесных и дерново-подзолистых почвах. Отзывчива гречиха на внесение минеральных удобрений. В разные периоды она потребляет питательные вещества в неодинаковых количествах. До цветения необходимо больше азота и калия, в период плодоношения – фосфор. Гречиха считается калиелюбивой культурой. Зола из её соломы состоит на 30–40 % из К2О. Из золы получают поташ (карбонат калия). Лучшими предшественниками для гречихи являются зерновые бобовые, обогащающие почву азотом, озимые культуры. Для многих культур гречиха сама является очень хорошим предшественником. Основной уход заключается в рыхлении, борьбе с сорняками, внесении минеральных удобрений, орошении. Созревает гречиха неравномерно. Убирают в момент побурения 2/3 зёрен в нижней части растения. 1.1.4. Зерновые бобовые культуры К зерновым бобовым культурам относятся горох, фасоль, соя, чечевица, чины, нут, люпин. Зерновые бобовые культуры относятся к наиболее древним на земном шаре. Их выращивали и использовали ещё за 7 тыс. лет (чечевица, горох, чина) или 3–4 тыс. лет (соя, кормовые бобы, нут) до н.э. В настоящее время в мире зерновыми культурами занята площадь около 100 млн. га. На первом месте стоит соя, посевы которой сосредоточены главным образом в США, Китае, Бразилии, Индонезии, России. Относительно равномерно по регионам мира распространена столовая фасоль. Остальные возделываются в определенных
84 И. Б. Минич областях и странах. Так нут, чечевицу выращивают главным образом в Индии, кормовые бобы – в Китае, горох – в России, Китае, вику и люпин – преимущественно в России. Зерновые бобовые культуры играют в растениеводстве особую роль в связи с тем, что в семенах, листьях и стеблях в среднем накапливается от 27 до 30 % белка. В семенах сои и люпина содержится до 45 % белка, а в соломе зерновых бобовых – в среднем 8–15 %. Белок зерновых бобовых состоит из важнейших незаменимых аминокислот, необходимых для питания человека. Кроме белка зерновые бобовые содержат до 50 % углеводов, значительное количество жира (особенно у сои 22 %, нута 5 %, люпина до 10 %) и витамины В1, В2, С, каротин. Богатая белком зелёная масса зерновых бобовых культур идёт на корм животным в свежем виде, кроме того её сушат, силосуют и используют как белковый компонент в комбикормах. Солома зерновых бобовых – грубый корм для сельскохозяйственных животных, она содержит 8–14 % белка. Одним из ценных качеств зерновых бобовых культур является азотофиксирующая способность корневой системы, обеспечивающая обогащение почвы азотом, что их делает хорошими предшественниками для многих полевых культур. Такие зерновые бобовые как люпин, горох, фасоль хорошо используют труднодоступные из почвы минеральные вещества, а после отмирания корневых остатков эти соединения легко усваиваются растениями других культур. Основные биологические особенности зерновых бобовых культур. Корневая система зерновых бобовых культур состоит из главного стержневого (до 1–2 м) и боковых корней разных порядков. На корнях развиваются клубеньковые бактерии, которые способны усваивать азот из воздуха (рис. 25). Форма стебля – прямостоячая у бобов, сои, фасоли, а у гороха, вики – вьющаяся. Листья – парноперистые и непарноперистые, тройчатые (рис. 26).
Биологические основы сельского хозяйства 85 У большинства культур цветки собраны в соцветие кисть. Цветки обоеполые, неправильной формы, с венчиком из 5 лепестков разной формы. Плод – боб различной длины и формы (рис. 27), состоящий из семян различной формы, размера и цвета. Снаружи семя покрыто семенной оболочкой. Зародыш состоит из двух мясистых семядолей, заключённых между ними зародышевого корешка и почечки, из которых формируется надземная часть растения. Для зерновых бобовых характерно надземное и подземное прорастание. Надземное прорастание (растения выносят семядоли на поверхность почвы) характерно для фасоли, сои. Подземное прорастание (растения не выносят семядоли на поверхность почвы) характерно для гороха, чечевицы, кормовых бобов, чины, нута). Часть культур относятся к холодостойким, например, горох, вика, чечевица, бобы, нут и чина. Рис. 25. Корневая система бобового растения с клубеньками (Керефов, 1982)
86 И. Б. Минич Рис. 26. Листья зерновых бобовых культур (Ващенко и др., 1991): 1 – фасоли, 2 – люпина, 3 – гороха, 4 – кормовых бобов, 5 – чины, 6 – чечевицы, 7 – нута, 8 – вики Семена зерновых бобовых культур прорастают при температуре 2–3°С, а всходы переносят заморозки до минус 8°С. К теплолюбивым культурам относятся соя и фасоль. Их семена прорастают при температуре 8–10°С. Засухоустойчивыми являются нут, чечевица и некоторые сорта фасоли. По требованию к свету различают растения длинного дня (горох, чечевица, чина, бобы, люпин), короткого дня (соя, маш) и нейтрального дня (нут, фасоль). Все зерновые бобовые культуры проходят общие для них ростовые фазы: прорастание, всходы, ветвление стебля, бутонизация, цветение, образование, созревание и спелость плодов. Горох – древнейшее растение, среди зерновых бобовых культур ему принадлежит одно из первых мест. В нашей стране он используются как продовольственная и кормовая культура. Зерно гороха является ценным высокобелковым пищевым продуктом, в свежем виде в пищу идут бобы во время налива зерна. Высокой питательностью и прекрасными вкусовыми качествами обладает зелёный горошек, приготавливаемый из недозревших зёрен гороха. Лучшие сорта гороха содержат в семенах 25–35 % белка, 1,6 % жира, до 54 % крахмала, 4–10 % сахаров, а также витамины С, В1, В2, каротин, соли калия, фосфора, клетчатки мало – всего 5–7 %. Калорийность гороха высокая: 100 грамм его зёрен содержат 336 калорий (к примеру 100 г пшеницы – 347 калорий, а говядины – лишь 171 калорию). Горох используют для получения крупы, в небольших количествах из него получают муку.
Биологические основы сельского хозяйства 87 Рис. 27. Бобы зерновых бобовых культур (Ващенко и др., 1991): 1 – гороха, 2 – кормовых бобов, 3 – люпины, 4 – нута, 5 – чины, 6 – сои, 7 – чечевицы, 8 – фасоли Из всех видов гороха в основном выращивают горох посевной (Pisum sativum), который относится к семейству бобовые (Leguminosae Tuss), подсемейству мотыльковые (Papilinatae). Родиной мелкосеменных форм посевного гороха являются районы Юго-Западной и Средней Азии, а крупносеменного – Восточное Средиземноморье. Горох известен в культуре с IV века до н.э. В нашей стране его посевы появились в VIII веке н.э. В мировом земледелии посевы гороха встречаются почти во всех странах Европы, в Китае, Индии, Канаде и США. Основными районами возделывания в России являются Нечерноземная зона, Центрально-Черноземные районы, Поволжье, Урал, Сибирь, Дальний Восток.
88 И. Б. Минич Морфологические особенности. Горох посевной является однолетней культурой, имеет белые цветки, зелёные листья, шаровидные, гладкие или морщинистые семена с бесцветной кожурой и светлым рубчиком. Корень стержневой (проникает на глубину 1 м), с большим количеством боковых корней. На корнях образуются клубеньки, в которых находятся азотофиксирующие бактерии. Стебель – вьющийся, его высота колеблется от 20 см до 2,5–3 м. Рис. 28. Горох посевной (Игнатьева и др., 1983): 1 – молодое растение (сеянец), 2 – плодоносящий побег, 3 – цветок, 4 – плоды гороха, 5а – семена с гладкой поверхностью, 5б – семена с морщинистой поверхностью
Биологические основы сельского хозяйства 89 Листья сложные, парноперистые, заканчивающиеся ветвящимися цепляющимися усиками. От других зерновых бобовых отличается очень развитыми прилистниками, которые значительно больше листочков. Цветок типичного строения для подсемейства мотыльковых (рис. 28). Соцветие – кисть, состоящая из 1–2 и большего количества цветков. Цветок с двойным околоцветником. Венчик мотылькового типа. Тычинок 10, из которых одна свободная, а 9 срослись в трубку. Завязь сидячая с 3–12 семяпочками. Горох – самоопыляющееся растение. Цветение начинается с нижнего цветка кисти. Плод – боб, по форме прямой или саблевидный, длиной 5–6 см. В плоде развивается от 3 до 10 семян. По строению бобов горох посевной делят на две группы: лущильный и сахарный. В створках бобов сахарного гороха нет пергаментнового слоя. Лущильные сорта гороха в створках боба кроме мягкого наружного слоя имеют жёсткий пергаментный слой. Биологические особенности. Горох относится к светолюбивым, холодостойким растениям длинного дня. Длина вегетационного периода различных сортов варьирует от 60 до 90 дней. Оптимальная температура для роста и развития гороха составляет 18–20°С. Отличительной особенностью гороха является сохранение высокой жизнеспособности семян (до 20 лет). Прорастание семян возможно при температуре 2–3°С, но при этом оно длится 12–14 дней, а при температуре 8–10°С семена прорастают за 4–6 дней. Семена гороха набухают сразу после замачивания, а через сутки поглощают больше половины воды, необходимой для их прорастания. Семена разных сортов отличаются разной поглотительной способностью. Свойство семян набухать с разной скорость зависит от толщины семенной оболочки. Во время прорастания семена поглощают от 66 до 105 % воды от их массы. Запасные вещества семядолей семян гороха могут обеспечить жизнедеятельность зародышевого корешка и стебелька в течение 40–51 дня. Горох относится к группе влаголюбивых растений, хотя мощная корневая система позволяет переносить кратковременную
90 И. Б. Минич засуху. Особенно большие требования к влаге горох предъявляет до начала цветения. Для получения высокого урожая необходимо, чтобы оптимальная влажность почвы составляла 70–80 % полевой влагоёмкости. Агротехника. Лучшими предшественниками гороха являются озимые и пропашные культуры: кукуруза, свёкла, подсолнечник, картофель и бахчёвые. Не рекомендуется сеять горох по гороху. Посевы гороха служат отличным предшественником для многих культур, особенно для озимых хлебов. Горох требователен к почвам. Лучшие почвы для него чернозёмные или среднесвязанные суглинки с достаточным содержанием фосфора, калия и извести, с нейтральной и слабокислой реакцией (рН=6–7). Несмотря на относительную неприхотливость и способность корневой системы добывать питательные вещества из труднодоступных соединений и глубоких слоёв, горох нуждается в применении высоких доз фосфора и кальция. Фосфорно-калийные удобрения вносят под зяблевую вспашку (осенью), азотные – весной. Под горох можно вносить органические удобрения, например, полупревший навоз, из минеральных удобрений – аммиачную селитру, сернокислый аммоний, калийную соль, суперфосфат. На рост, развитие и продуктивность гороха положительно влияют микроудобрения. На нейтральных и слабокислых почвах горох хорошо отзывается на бактериальные удобрения, например, нитрагин. Перед посевом семенной материал тщательно сортируют и обрабатывают против вредителей. Основными факторами, определяющие оптимальные сроки посева, являются состояние почвы и метеорологические условия весны данного региона. Горох рекомендуется сеять в ранние сроки (для Томской области первая декада мая). Основной способ посева гороха – сплошной рядовой с междурядьями 12–15 см. Глубина заделки семян зависит от типа почвы и её физического состояния. На тяжёлых почвах семена заделывают на глубину 4–5 см, на лёгких супесчанных – 5–7 см.
Биологические основы сельского хозяйства 91 Для получения высокого урожая гороха необходимо создать благоприятные условия для роста и развития растений, поэтому после посева проводят прикатывание, в дальнейшем проводят боронование (для уничтожения семян сорняков и их проростков, разрушения почвенной корки, улучшения аэрации почвы), подкормки и борьбу с сорняками, болезнями и вредителями. Качество зелёного горошка и продуктивность в значительной мере зависят от своевременной уборки. Оптимальный срок наступает при технической спелости бобов 70–80 %. Более поздние сборы приводят к перезреванию и ухудшению вкусовых качеств горошка, а более ранние – к снижению урожая и повышению повреждаемости семян. Время уборки обычно определяют выполненностью бобов (75–85 %). Оно наступает через 5–8 суток, после того как нижние бобы достигли технической спелости. В Российской Федерации рекомендовано к использованию около 77 сортов гороха посевного, возделываемых на семена. Основные сорта гороха: Батрак, Спрут, Норд, Альбумен и др. Соя. Родина сои – Индия и Китай. В Китае соя известна за 5 тыс. лет до н.э. На всех континентах возделывают сою культурную или щетинистую (Glycine hispida). Это ценная продовольственная, техническая, кормовая и сидеральная культура. Среди зерновых бобовых соя выделяется большим содержанием питательных веществ и разнообразием использования. Зерно содержит от 24 до 45 % белка, около 30 % углеводов и 19–25 % жира. В зерне сои протеина больше, чем в телятине в 2 раза, чем в яйцах в 3 раза и в 11 раз больше, чем в молоке. Белок сои биологически полноценен, он включает все незаменимые аминокислоты, витамины (каротин, В1, В2, С, Д1, Д3, К), ферменты (уреазы, липоксидаза, липаза, протеаза, каталаза). Особенностью семян сои является содержание в них фосфотидов (лецитина и нефалина), которые необходимы для питания нервной ткани. Из соевой муки приготавливают молоко, творог, масло, кондитерские изделия и кормовые продукты (соевый жмых и шрот). Как пищевое сырьё масло сои применяют при приготовлении маргарина. Белок сои используют в производстве колбас (как заменитель мяса), консервов. В медицине используют для приготовления препаратов,
92 И. Б. Минич стимулирующих центральную нервную систему, при лечении диабета и лучевой болезни. Белок и масло сои используют также для технических целей: производства клея, пластмасс, заменителей резины, взрывчатых веществ, линолеума, красок, лаков, синтетического бензина, мыла, глицерина, инсектицидов и др. Из зерна получают 400 видов изделий. Богатую белком зелёную массу сои используют на корм скоту. Соя является хорошим предшественником для многих культур, так как увеличивает плодородие почвы, оставляя азота 150–200 кг/га. Соя возделывается в Восточной Азии, в последнее время широкое распространение получила в США, Канаде. Основной район выращивания сои в нашей стране – Дальний Восток, Амурская область. Соя широко возделывается на Северном Кавказе, в Западной Грузии, Молдавии, Средней Азии и др. Морфологическая характеристика. Соя относится к роду Glycine L., семейству Papilionaceae. В род Glycine вхоит более 40 видов, из которых половина обитает в тропической Африке. Производственные посевы представлены видом сои культурной, или щетинистой (Glycine hispida L.). Cоя культурная является однолетним растением (рис. 29). Корневая система стержневая проникает на глубину 1,5–2 м. При благоприятных условиях на корнях образуются крупные клубеньки. Стебель толстый, ветвящийся в нижней части, вверху утончающийся, покрытый грубыми волосками, достигает 1 м. Листья сложные, черешковые, тройчатые с крупными яйцевидными или овальными листочками, боковые листочки часто асимметричны, к уборке листочки опадают. Соцветием является кисть, расположенная в пазухах листа. Цветки мелкие, белой или светло-фиолетовой окраски. У большинства сортов отмечено самоопыление, хотя и встречается перекрёстное опыление. Плод – боб различной величины и окраски с 2–5 семенами. Семена шаровидные, овальные, удлинённые, различной окраски, одноцветные или мозаичные.
Биологические основы сельского хозяйства 93 Рис. 29. Соя культурная или щетинистая (Glycine hispida) (Ващенко и др., 2004): 1 – вегетирующее растение, 2 – растение с плодами, 3 – бобы, 4 – семена Хозяйственным важным признаком является длина вегетационного периода, скороспелые сорта созревают за 85 дней, а позднеспелые за 170. Биологические особенности. Соя растение светолюбивое короткого дня, теплолюбивое. Оптимальная температура для роста и развития 21–25°С. Минимальная температура прорастания семян около 6–8°С, но оптимальной является 10–12°С. Понижение температуры до минус 3°С вызывает гибель растений. Агротехника. Хорошими предшественниками для сои являются озимые и яровые культуры. Сама соя хороший предшественник
94 И. Б. Минич для яровых культур, льна, сахарной свёклы, риса. Лучшие почвы для сои – супесчаные и суглинистые чернозёмы с высоким содержанием калия, фосфора и кальция, с рН=6,7–7. Культура отзывчива на органические и минеральные удобрения. Для получения высоких урожаев семена сортируют и сеют крупной фракцией. Семена сеют, когда температура почвы прогреется до 10–12°С на глубине 10 см. Сеют сою рядовым, гнездовым или квадратно-гнездовым способом. Основной уход заключается в бороновании (снижает засорённость полей, улучшает доступ воздуха к корням). Во время вегетации необходимы культивация, поливы и подкормки. Фасоль (Phaseolus L.). Род объединяет около 200 видов, из них 17 культурных, остальные дикорастущие. Фасоль была известна в Южной и Юго-Восточной Азии 5–6 тыс. лет назад. В конце XVI века фасоль была завезена в Европу, а в XVII–XVIII веках ее стали выращивать в России. В семенах фасоли содержится 50–60 % углеводов, до 3,6 % жиров и до 31 % белка, который усваивается организмом на 75 %. В зелёных бобах и зёрнах содержатся витамины группы В, С, каротин, соли кальция, железа, цинк, медь. Цинк действует на обмен углеводов, медь участвует в синтезе адреналина в крови, образовании гемоглобина, в тканевом обмене. В пищу используют, зрелые зёрна и муку из них. Зелённая масса растений идёт на корм скоту. Из листьев фасоли получают лимонную кислоту. Фасоль является хорошим предшественником, для многих культур, так как способствует накоплению в почве азота, поэтому имеет большое агротехническое значение. Культура фасоли широко распространена, в мировом земледелии. Она занимает обширные площади в Индии, Бразилии, Мексике, США, сеют фасоль в Румынии, Югославии, Португалии, Италии, Франции, на Украине, в Молдавии Средней Азии и на Северном Кавказе. По своему происхождению виды фасоли делятся на две большие группы. К первой группе относятся виды, первичный ареал которых находился в Мексике и Центральной Америке. Для растений
Биологические основы сельского хозяйства 95 характерны крупные бобы с длинным клювиком и крупными семенами. У видов, относящихся ко второй группе, первичный ареал находился в Юго-Западной Азии. Для растений характерны мелкие цилиндрические бобы, мелкие семена, на лодочке у азиатских видов всегда есть рогообразный вырост. В зависимости от анатомического строения боба сорта фасоли делят на три группы: лущильные, полусахарные и сахарные, или спаржевые. Характерные особенности этих групп определяются наличием пергаментного слоя у бобов, который развивается из группы паренхимных клеток в толще створок боба. Хорошо развитый пергаментный слой способствует растрескиванию бобов. Из большого количества видов фасоли в нашей стране распространена фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris L.), в некоторых районах возделывают фасоль многоцветковую (P. multi florus Wild.), фасоль золотистую или маш (P. areuus Piper.), фасоль Лима (лимская) (P. lunatus L.). Морфологическая характеристика. Фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris L.) – однолетнее растение (рис. 30). Этот вид выносит семядоли на поверхность почвы. Имеет кустовые, полувьющиеся и вьющиеся формы. Корневая система стержневая, проникает на глубину 1 м. Листья тройчатые (за исключением первой пары), нижние – супротивные, верхние – очередные. Цветоносы короткие, с 2–8 попарно расположенными цветками. Соцветием является кисть. Бобы, имеющие различную форму, содержат от 4 до 10 семян разных по величине, форме и окраске. Фасоль многоцветковая (P. multi florus Wild.) не выносит семядоли на поверхность почвы, имеет вьющиеся стебли и крупные листочки. Цветоносы крупные с 15–30 цветками. Бобы крупные, шершавые. Семена очень крупные. Фасоль лимская (P. lunatus L.) выносит семядоли на поверхность почвы. Листочки ассиметричные, по форме ромбические. Цветоносы многоцветковые, с 30–40 мелкими или средними цветками. Бобы короткие, широкие, плоские, серповидной формы с 2–3 семенами среднего размера.
96 И. Б. Минич Фасоль золотистая (P. areuus Piper.), маш выносит семядоли на поверхность почвы. Листья широкие, опушённые. Цветки средней величины, золотисто-жёлтые. Бобы длинные, цилиндрические, узкие, без носика, с 7–9 семенами округло-цилиндрической формы. Рис. 30. Фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris L.) (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение (сеянец), 2 – побег с цветками и плодами, 3 – семена
Биологические основы сельского хозяйства 97 Биологические особенности. Фасоль тепло- и светолюбивое растение короткого дня. Эта культура относится к засухоустойчивым растениям. Семена прорастают при температуре около 10°С. При благоприятных условиях всходы появляются на 10–11 день после посева. Всходы повреждаются при температуре около 0°С, а при минус 1°С погибают. Оптимальная температура для роста и развития 18–23°С. Фасоль относится к самоопыляющимся растениям. Вегетационный период составляет 70–75 дней у скороспелых сортов и 200 дней у позднеспелых сортов. Агротехника. Лучшими предшественниками для фасоли являются сахарная свёкла и картофель, озимая и яровая пшеницы, рожь. Фасоль лучше растёт на богатых чернозёмах почвах. Оптимальная реакция почвенного раствора нейтральная и слабощелочная (рH=6–7,5). Изучение минерального питания растений показало, что зерновые бобовые, в частности фасоль, потребляют большое количество азота, фосфора, калия и кальция в течение периода вегетации. Высокий урожай фасоли получают при внесении органических и минеральных и микроудобрений. Фасоль более чем другие зерновые бобовые, отзывчива на органические удобрения. Из минеральных макроудобрений применяют фосфорнокалийные, которые запахивают с осени, а из микроудобрений применяют соединения молибдена. Молибден участвует в реакциях связывания молекулярного азота атмосферы клубеньковыми бактериями. Большое значение для повышения продуктивности фасоли имеет обработка семян в день посева бактериальными удобрениями, например, нитрагином. Перед посевом семена фасоли сортируют и для посева используют крупные семена. Сеют семена фасоли при наступлении устойчивых температур не ниже 12–15°С. Наиболее распространены широкорядный и квадратно-гнездовой способы посева. Глубина заделки семян фасоли обыкновенной 3–5 см. После посева в засушливых условиях проводят прикатывание, если появилась почвенная корка, то после появления всходов проводят рыхление. Ко времени созревания бобов рыхление почвы прекращают.
98 И. Б. Минич Фасоль отзывчива на вегетационные подкормки фосфорнокалийными удобрениями. Первую подкормку проводят через 14–20 дней после всходов, вторую – в начале цветения. Чечевица – древнейшее однолетнее травянистое растение. Родиной её считают районы Гималаев (Афганистан) и Гиндукша (Китай). В России чечевица известна с XIV века. В культуре выращивается один вид чечевицы – чечевица обыкновенная (Lens culinaris). По размеру семян выделяют две группы: крупносемянную (диаметр семян 6–9 мм), и мелкосемянную (диаметр семян 2–5 мм). Чечевица является продовольственной и кормовой культурой. Из зерна крупносемянной чечевицы вырабатывают крупу и муку, используют в кулинарии, при производстве хлебных, колбасных и кондитерских изделий (для приготовления некоторых сортов шоколада, конфет, печенья). Зерно и зелёную массу мелкосемянной чечевицы используют на корм сельскохозяйственным животным. По содержанию белка зёрна чечевицы в 2–3 раза превосходят хлебные злаки и уступают только бобам и сое. Чечевица – хороший предшественник для зерновых культур. После её уборки на каждом гектаре остаётся около 50 кг азота. Основными районами возделывания в нашей стране являются Поволжье и Центрально-Черноземные области. Морфологические особенности. У крупносемянной чечевицы стебель достигает высоты до 70 см, бобы крупные, ромбической формы, двусемянные. Семена диаметром имеют двояковыпуклую форму. У мелкосемянной чечевицы стебель высотой до 40 см, бобы мелкие, семена диаметром 3–5 мм (рис. 31). Корневая система стержневая проникает на глубину 1 м. На боковых корнях образуются клубеньки. Стебель тонкий четырёхгранный, ветвящийся от основания. Листья сложные, парноперистые, с усиками, с мелкими прилистниками. Листочки мелкие, овально-продолговатой формы, опушённые. Цветки мелкие голубоватого или светло-синего цвета, располагаются в пазухах листьев. Плод у чечевицы – боб ромбической формы.
Биологические основы сельского хозяйства 99 Рис. 31. Веточки чечевицы (Бугай, 1963): 1 – крупносемянной, 2 – мелкосемянной Биологические особенности. Чечевица – самоопыляющееся растение длинного дня. Вегетационный период составляет 80–90 дней. Семена прорастают при температуре 4–5 С. Всходы переносят заморозки до минус 4°С. При температуре минус 8–10 С растения погибают. Агротехника. В севообороте чечевица является хорошим предшественником для яровых зерновых культур. Из минеральных удобрений эффективны калийные и фосфорные удобрения. Лучшими для чечевицы являются рыхлые суглинистые и супесчаные плодородные почвы, богатые известью и чистые от сорняков. Основной уход заключается в прополке, подкормках, поливе. Нут – одна из древних культур мира. Нут был известен в Древней Греции, Риме, Египте. В мировом земледелии является распространённой культурой, особенно широко культивируется в Индии и Пакистане. Как засухоустойчивую культуру его возделывают в Средней Азии, Закавказье, Казахстане, на Северном Кавказе. Выращивают один вид: нут культурный (Cicer arietinum). Нут возделывают как пищевую и кормовую культуру.
100 И. Б. Минич Семена содержат 20–30 % белка, до 6–7 % жира. В стеблях и листьях много яблочной и щавелевой кислоты, что не позволяет использовать его на корм скоту. Морфологические особенности. Нут культурный (Cicer arietinum) – однолетнее растение с густым опушением листьев, стеблей и плодов (рис. 32). Рис. 32. Нут культурный (Cicer arietinum) (Бугай, 1963): 1 – ветвь, 2 – прорастание семени, 3 – цветок, 4 – семя, 5 – плод Корневая система стержневая, глубоко проникает в почву. Стебель ребристый, неполегающий, высотой 40–80 см. Листья мелкие, непарноперистые. На листьях, стеблях и плодах имеются желёзки, которые выделяют щавелевую и яблочную кислоты.
Биологические основы сельского хозяйства 101 Цветки мелкие, одиночные, расположены в пазухах листьев, самоопыляющиеся. Плодом является короткий овальный вздутый боб. Бобы у нута не растрескиваются. В плодах 2–3 семени. Семена округлые с носиком, белой, чёрной или жёлтой окраски. Биологические особенности. Нут – растение теплолюбивое, но обладает высокой холодостойкостью. Семена прорастают при температуре 2–5°С, всходы переносят заморозки до минус 5–6°С. Нут очень засухоустойчивое и жаровыносливое растение. Вегетационный период составляет от 80 до 120 дней. Хорошие урожаи нута получают на чернозёмах, каштановых и тёмно-каштановых почвах. Агротехника. Хорошими предшественниками для нута являются пропашные культуры, такие как кукуруза и картофель. Нут хорошо отзывается на применение фосфорных и калийных удобрений, а также на микроудобрения. Для посева используют отсортированные, здоровые семена. Основной уход заключается в бороновании, борьбе с сорняками, применении подкормок, орошении, борьбе с вредителями. Чина посевная (Lathyrus sativus L.) – продовольственная, кормовая и техническая культура. Чина относится к древним культурам. Её выращивали в Египте, Индии, в Римской Империи. Семена чины используют как концентрированный корм для сельскохозяйственных животных, а также из них получают казеин (сложный белок), который используют для получения красок, пластмасс и различного клея. Семена чины содержат 25–34 % белка, 24–45 % углеводов. Родиной чины считают Юго-Западную Азию и страны Средиземноморья. Возделывают чину в республиках Татарстан, Башкортостан, Челябинской области, Поволжье, ЦентральноЧерноземных областях. Морфологические особенности. Чина посевная относится к однолетним растениям. Она имеет хорошо развитую корневую систему, которая проникает на глубину до 1,2 м. Стебли четырехгранные, с крыльями вдоль рёбер, полегающие, высотой до 1 м (рис. 33). Листья парноперистые с прилистниками и усиками. Цветки белые или синие, крупные расположены в пазухах листьев,
102 И. Б. Минич самоопыляющиеся. Плодом является 2–4-семянный растрескивающийся боб эллиптической формы с двумя отогнутыми крыльями. Семена клиновидные крупные, серовато белого цвета. Рис. 33. Чина посевная (Lathyrus sativus L.) (Бугай, 1963): 1 – общий вид растения, 2 – цветок, 3 – бобы, 4 – семена Биологические особенности. Чина – светолюбивое растение длинного дня, засухоустойчивое, холодостойкое, малотребовательное к почвам, но лучше произрастает на чернозёмах. Вегетационный период составляет 80–110 дней. Семена прорастают при температуре 3–4°С, всходы выдерживают кратковременные заморозки до минус 6–7°С. Кормовые бобы (Vicia faba) – продовольственная и кормовая культура. Считают, что бобы одна из первых зерновых бобовых культур которую начал возделывать человек. Центрами происхождения кормовых бобов являются южное побережье Каспийского моря и Северная Африка. Кормовые бобы возделывают на зерно и зелёную массу. Семена содержат до 35 % белка, каротин, витамин С, В1. Из бобов готовят консервы, бобовую муку,
Биологические основы сельского хозяйства 103 которую добавляют к пшеничной для повышения питательности. Вегетативную массу используют в качестве зелёного корма. Кормовые бобы являются хорошим медоносом. Морфологические особенности. Кормовые бобы – однолетнее растение высотой до 1,5 м, имеет стержневую корневую систему. Стебель четырёхгранный, неполегающий, хорошо облиственный, внутри полый. Листья – парноперистые. Соцветие кисть. Плод – крупнобархатистый боб. На одном растении может развиваться от 10 до 20 плодов. Семена почковидной формы, различной окраски (рис. 34). Рис. 34. Кормовые бобы (Vicia faba) (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение (сеянец), 2 – цветущий побег, 3 – плодоносящий побег, 4 – раскрывшийся плод, 5 – семя
104 И. Б. Минич Биологические особенности. Кормовые бобы – растения длинного дня. Вегетационный период составляет 100–140 дней. Семена прорастают при температуре около 4°С, всходы выдерживают заморозки до минус 2–4°С. Бобы растут на почвах способных удерживать большое количество влаги и содержащих достаточное количество органических удобрений. Агротехника. Хорошими предшественниками для кормовых бобов является картофель, свёкла, кукуруза. Сами бобы являются хорошими предшественниками для яровых, озимых зерновых культур. Сеют семена в первой декаде мая. При посеве в гряды между растениями расстояние составляет 7–10 см, между рядами 45–50 см. Сеют семена на глубину 5–8 см. Семена бобов прорастают медленно, что связано с наличием толстой кожицы, которая плохо пропускает воду и воздух. Уход за посевами заключается в рыхлении почвы и уничтожении сорняков. 1.2. Технические культуры Техническими культурами называют однолетние и многолетние растения, которые используют в качестве сырья для различных отраслей промышленности. Они относятся к разным ботаническим семействам: бобовых, паслёновых, капустных и др. По назначению технические культуры делят на прядильные, масличные, крахмалоносные, лекарственные и пр. 1.2.1. Прядильные культуры Прядильные культуры выращивают для получения растительного волокна. У разных культур волокно образуется в различных органах: на семенах (хлопчатник), в стеблях (лён, конопля, джут, канатник и др., которые образуют лубяное волокно) и в листьях (новозеландский лён, рафия и др.). Растения с волокном на семенах. Основной культурой, относящейся к данной группе прядильных культур относится хлопчатник. Хлопчатник (Gossyrium L.). Родиной хлопчатника являются тропические районы Азии, Африки и Америки. Это одно
Биологические основы сельского хозяйства 105 из древнейших культурных растений нашей планеты. В Индии и Китае его возделывали 5 тысячелетий назад. В Среднюю Азию хлопчатник попал в IV–V веках из Китая, в Закавказье – в XIII веке из Ирана. В настоящее время это одна из основных прядильных культур на земном шаре. Наибольшие площади хлопчатника находятся в Индии, США, Бразилии, Пакистане, Китае, Узбекистане, Туркмении, Таджикистане, Киргизии, Казахстане, Азербайджане. Волокно у хлопчатника покрывает семена растений. У культурных форм различают два вида волокна. Первое волокно длинное, тонкое, плоское и извилистое, легко отрываемое от семян. Второе – короткое, жёсткое, прочно прикреплённое волокно, составляющее густой подпушек на семенах. Этот слой называется линтером, у некоторых форм он редуцирован или вообще отсутствует. Волокно хлопчатника идёт на изготовление пряжи и тканей. Из него изготавливают ситец, сатин, трикотаж, фланель, батист, и многие другие виды хлопчатобумажных тканей. Хлопковые ткани, нитки используют в разных отраслях промышленности (швейной, обувной, резиновой, автомобильной, авиационной, электротехнической). Из линтера делают вату, фитили, фетровые изделия, искусственную кожу, изоляционные материалы, целлюлозу, бумагу, линолеум, искусственный шёлк. В семенах хлопка содержится до 27 % масла. Его используют для изготовления маргарина, олифы, стеарина, глицерина, мыла. Хлопковый жмых является ценным концентрированным кормом для скота, так как содержит до 40 % белка. Однако много давать его животным нельзя, так как в нём есть небольшое количество ядовитого вещества госсипола. Из кожуры семян получают этиловый и метиловый спирт, глюкозу, лигнин, смолу, бумагу и др. Из стеблей хлопчатника выделяют дубильные вещества, они служат топливом и идут на удобрение. Из листьев добывают лимонную кислоту. Хлопчатник является хорошим медоносом с 1 га пчёлы собирают до 300 кг мёда. Морфологические особенности. Хлопчатник (Gossyrium L.) многолетнее растение семейства мальвовых (Malvaceae), представлен
106 И. Б. Минич древесными кустарниковыми и полукустарниковыми формами. Это многолетнее растение, но в странах с умеренным климатом выращивается как однолетнее (рис. 35). Рис. 35. Куст хлопчатника: 1 – главный стебель, 2, 6 – коробочки, 3 – плодовые ветви, 4 – ростовая ветвь, 5 – цветоносный побег, 7 – семя
Биологические основы сельского хозяйства 107 Корневая система хлопчатника стержневая, хорошо развита, проникает на глубину до 2,5–3 м и в ширину до 1,5–2 м. Наибольшая масса боковых корней располагается в слое почвы 5–40 см (рис. 36). Рис. 36. Корневая система хлопчатника (Керефов, 1982). Развитая корневая система формируется в первый месяц вегетации, в этот же период особенно интенсивно растёт главный корень. Боковые корни достигают максимального роста после бутонизации. Стебель хлопчатника прямой, ветвящийся, высотой 100–150 см, опушённый, в нижней части одревесневающий. В пазухах листьев закладываются по 2–3 почки (спящие), которые у основания стебля не раскрываются. Через 20–35 дней после посева в пазухах 4–5-го листьев развиваются боковые побеги. У хлопчатника два вида побегов: моноподиальные (ростовые), не несущие бутонов, и симподиальные (плодовые),
108 И. Б. Минич на которых формируются бутоны, цветки и коробочки. Моноподиальные развиваются в нижней части стебля и отходят от него под острым углом, обычно бывают мощнее симподиальных. Симподиальные побеги располагаются на стебле выше моноподиальных, и образуют со стеблем более тупой угол. Листья хлопчатника крупные, черешковые, очередные, в разной степени рассечённые, имеют от 3 до 7 долек. Цветки одиночные и имеют три прицветника. Чашечка плохо развита, зелёная, охватывает венчик в виде низкой каймы. Венчик состоит из 5 лепестков бледно-жёлтых или кремовых. Цветение и созревание идут по восходящей линии от ветви к ветви и вдоль каждой ветви. Цветение продолжается одни сутки. Утром цветки распускаются и имеют кремовый цвет. На следующий день венчик становится красным. Характерной особенностью хлопчатника является двойной тип опыления: часть семян завязывается в результате самоопыления, а часть – от перекрёстного опыления. Плод – 3–5-створчатая коробочка, раскрывающаяся при созревании. В коробочке от 3 до 5 гнёзд. В каждом гнезде содержится от 5 до 11 семян яйцевидной формы. На одном семени развивается 5–15 тысяч волокон длиной 15–70 мм. Чем длиннее и тоньше волокно, тем ценнее сорт хлопчатника. На одном растении может быть более 100 коробочек, в каждой из которых находится по 25–40 семян. Масса коробочки от 2 до 10 г, что зависит от условий выращивания. Каждое отдельное волоконце представляет собой вытянутую клетку эпидермиса семенной кожуры (отношение толщины к длине 1:1500–2000). В поперечном сечении волоконце округлое, в центре имеется полость, а вокруг неё – клетчатка с заметной слоистостью. Снаружи волоконце покрыто тонким слоем воскового налёта, придающего ему блеск. Волокна, как правило, белого цвета. Известны сорта с кремовым, коричневым и зеленоватым цветом волокна. После оплодотворения начинает развиваться завязь. Через 25–35 дней заканчивается формирование коробочки. А ещё 25–35 дней происходит созревание семян и волокна. Таким образом,
Биологические основы сельского хозяйства 109 период от начала цветения до раскрытия коробочки длится 45–65 дней и в значительной степени зависит от сортовых особенностей и погодных условий. Волокно начинает развиваться почти с первых дней оплодотворения. Первые 20–25 дней оно растёт только в длину, затем целлюлоза начинает откладываться, изнутри, в стенках волоконец. Внутренняя полость волоконца уменьшается, оно несколько стягивается и приобретает прочность, извитость. В основном культивируется три вида хлопчатника: хлопчатник обыкновенный (Gossyrium hirsitum), завезённый из Мексики, хлопчатник коротковолокнистый или гуза (Gossyrium herbaceum), его родина – Иран и Средняя Азия, длинноволокнистый или египетский (Gossyrium peruvianum), родом из Перу. Биологические особенности. Хлопчатник теплолюбивое и светолюбивое растение короткого дня. Вегетационный период длится от 110 до 150 дней. Семена могут прорастать при температуре 10–12°С, а оптимальная температура прорастания 20–25°С. Всходы появляются через на 5–6 день после посева. При прорастании семена поглощают 65–80 % влаги от массы семян. Заморозки ниже минус 2°С губительны для хлопчатника. В период бутонизации и цветения необходима температура 25–30°С. Потребность в тепле у хлопчатника зависит от сортовых особенностей и условий культуры. При температуре ниже 10–12°С волокно не созревает. Хлопчатник засухоустойчивая культура, однако волокно наивысшего качества получают при достаточной влагообеспеченности растений. Для возделывания хлопчатника наиболее пригодны чернозёмы, каштановые почвы и серозёмы (рH=7–8). Агротехника. Лучший предшественник для хлопчатника люцерна, но также могут быть кукуруза, сахарная свёкла, однолетние бобовые культуры. При высокой культуре земледелия хлопчатник переносит посев на одном месте в течение 3–6 лет. Семена для посева хлопчатника должны быть тщательно подготовлены: очищены от линтера, рассортированы по размеру, также проводят дражирование, т. е. покрывают питательными, защитными и стимулирующими веществами. Наилучшие сроки посева хлопчатника для районов Средней Азии – с 20 марта
110 И. Б. Минич по 20 апреля. К посеву приступают, когда почва на глубине 10 см прогреется до температуры 12–14°С. При попадании в непрогретую почву семена загнивают и гибнут. Наилучший способ посева хлопчатника квадратно-гнездовой по схеме 60х60 или 50х50 см, широкорядный гнездовой с междурядьями 60 или 90 см и расстояниями между гнёздами от 10 до 30 см. Семена заделывают на глубину 4–5 см. Хлопчатник, образуя мощную разветвлённую наземную массу, потребляет большое количество питательных веществ. Без внесения минеральных и органических удобрений невозможно получить высокие урожаи. Система удобрения состоит из основного удобрения, припосевного и подкормок. В качестве основного удобрения из органических применяют навоз, компост, зелёное удобрение. Из минеральных удобрений азотные, фосфорные и калийные. Практикуют применение бактериальных удобрений (азотобактерин и фосфоробактерин). Вегетационные подкормки также способствуют получению высокого урожая с хорошим качеством хлопка-сырца. В качестве подкормок используют органические удобрения (навоз, птичий помёт). В подкормках должен преобладать фосфор, особенно в период бутонизации, так как он способствует лучшему формированию коробочек и ограничивает рост вегетативной массы. Уход за посевами заключается в уничтожении почвенной корки, прореживании, культивации, проведении чеканки (удаление верхушек моноподиев – ростовых ветвей, что способствует увеличению урожая хлопка-сырца), вегетационных поливах (после каждого полива почву рыхлят), борьбе с сорняками, болезнями и вредителями. Убирают хлопчатник как вручную, так и машинами. Уборку начинают, когда на растении раскроется 50–60 % коробочек. Перед механизированной уборкой удаляют листья (проводят дефолиацию), предварительно обработав ростовыми веществами. Хлопок-сырец (семена с волокном и пухом), собранный машинами, подборщиками и вручную, поступает в полевые хлопкоочистители. Далее хлопок-волокно отделяют от семян на волокноотделителях, прессуют в кипы и отправляют на хлопкопрядильные
Биологические основы сельского хозяйства 111 фабрики, где из хлопка вырабатывают пряжу и вату. Особо ценен тонковолокнистый хлопок, 1 т его даёт 16 тыс. м2 ткани, а средневолокнистый хлопок – только 8,6 тыс. м2. В среднем из 1 кг хлопкового волокна можно получить 5 м полотна, или 10–12 м ситца, или 20 м батиста, или 140 катушек ниток. Растения с волокном в стебле (лубоволокнистые растения). Наиболее распространенными растениями, относящимися к этой группе прядильных культур, являются лён, конопля, канатник, джут и рами. Лён (Linum L.) является одним из лучших прядильных культур. В культуре льна существует три направления: только на волокно (лён-долгунец), только на семена (лён масличный) и на волокно и семена. Лён-долгунец – очень древняя культура. Предполагают, что он произошёл изо льна узколистного, выращиваемого в далёком прошлом в горных районах Индии, Китая, Средиземноморья и Закавказья. Путём длительного отбора была получена современная форма льна-долгунца. В X–XIII веках лёндолгунец стал основным прядильным растением на Руси. Из стеблей недозрелого льна получают ценное волокно, используемое для изготовления кружев и других тонких изделий. При культуре на семена низкокачественное волокно идёт на производство грубых тканей и высших сортов бумаги. При уборке льна в период ранней жёлтой спелости из стеблей получают высококачественное волокно, а из семян добывают масло. Льняное волокно широко используют для изготовления бельевых, мебельных, брезентовых, мешочных и других тканей. Как сырьё для текстильной промышленности оно занимает второе место после хлопка и является одним из самых прочных растительных волокон, значительно превосходя в этом отношении хлопок, шерсть и др. Прочность льняной пряжи на разрыв при одинаковой толщине почти в 2 раза выше хлопчатобумажной и в 3 раза выше шерстяной. Льняные ткани хорошо противостоят гниению и медленно изнашиваются. Пакля, получаемая как побочный продукт при переработке льна, идёт на изготовление
112 И. Б. Минич шпагата, используется как упаковочный материал. Льняная костра, или древесина стеблей, после отделения волокна идёт на производство изоляционных материалов, бумаги и топлива. Льняное масло используют преимущественно для технических целей: в мыловаренной промышленности, лакокрасочной, резиновой и др. Льняное масло считается лучшим для получения олифы, лаков, типографских красок. Льняной жмых (семена растений после выделения из них жира прессованием) используется как высококонцентрированный корм для сельскохозяйственных животных. Масличный лён выращивают в США, Канаде, Аргентине. Индии. В Российской Федерации он занимает небольшие площади. А основные площади льна-долгунца сосредоточены в Российской Федерации – нечерноземная зона, Урал, Восточная Сибирь. Морфологические особенности. Лён (Linum L.) относится к однолетним травянистым растениям семейства льновых (Linaceae). В нашей стране насчитывается около 45 видов льна, но наибольшее значение имеет лён обыкновенный (L. usitatissimum L.), который делится на пять подвидов. Наибольшее распространение имеет подвид европейский, который включает четыре группы разновидностей: лён-долгунец, лён-кудряш, лёнмежеумок и стелющийся лён (рис. 37). Лён-долгунец (L. elongate) имеет прямой, ветвящийся только в верхней части стебель высотой от 60 до 175 см. Стержневая корневая система развита относительно слабо. В почву основной корень проникает на глубину до 120 см. Боковые корни расположены в верхнем пахотном слое. Листья сидячие узколанцетные, расположение листьев на стебле очередное. Соцветие представляет собой зонтиковидную кисть. Цветки с пятью лепестками, обычно голубого цвета. Плод – пятигнёздная коробочка, разделённая на 10 полугнёзд, в каждом из которых находится по одному семени. Семена плоские, яйцевидной формы, коричневого цвета. У льна-долгунца семенных коробочек мало (в среднем 6–10). Лён-долгунец возделывается главным образом для получения волокна. Наиболее ценное волокно получают из той части стебля, которая заключена между местом
Биологические основы сельского хозяйства 113 расположения семядолей и первой ветвью соцветия. Лубяные волокна располагаются в паренхимной ткани коры стебля в виде волокнистых пучков, состоящих из большого числа отдельных клеток, называемых элементарными волоконцами. Они склеены пектином в волокнистые пучки, которые, соединяясь друг с другом, образуют ленту технического волокна. Качество волокна оценивают по его длине, прочности, блеску, эластичности, мягкости, цвету. Рис. 37. Группы льна (Керефов, 1982): 1 – лён-долгунец, 2,3 – лён-межеумок, 4 – лён-кудряш Лён-кудряш (L. brevimulticauli) имеет короткий стебель (30–40 см), ветвящийся как у основания так и по всей длине, с большим количеством коробочек (35–50). Коробочки и семена крупные. Количество масла в семенах достигает от 32 до 50 %. Волокно у льна-кудряша короткое невысокого качества. Лён-межеумок (L. intermedia) занимает промежуточное положение между льном-долгунцом и льном-кудряшом. Стебель высотой 55–60 см, менее ветвистый, чем у кудряша, и короче,
114 И. Б. Минич чем у долгунца. Соцветие более длинное, чем у льна-долгунца и имеет 15–25 коробочек. Возделывается преимущественно на семена для получения масла. Стелющийся лён – растение со многими стелющимися стеблями. К началу цветения стебли поднимаются и достигают высоты 80–100 см и более. Его выращивают для получения масла и волокна. Основным районом возделывания является Закавказье, где его выращивают как озимую культуру. Биологические особенности. Лён-долгунец культура умеренно влажного климата. Это растение длинного дня с вегетационным периодом 85–90 дней. Семена прорастают при температуре 3–5°С; всходы переносят заморозки до минус 3–4°С. Оптимальной для роста и развития является температура 15–18°С. Лёндолгунец очень требователен к влаге, особенно в период созревания и цветения (транспирационный коэффициент 400–500). Лён требователен к плодородию почвы. Для него нужны дерновоподзолистые, чернозёмные суглинистые почвы, хорошо аэрируемые, чистые от сорняков, с рН=5,9–6,5. Лён-кудряш и лён-межеумок менее требовательны к условиям влажности и плодородия почвы, чем лён-долгунец. У льна выделены следующие фенофазы: всходы, «елочки», бутонизация, цветение и созревание семян. Период интенсивного роста льна продолжается всего 10–16 дней (в зависимости от сорта и погодных условий). За эти дни лён достигает более половины своего роста. Агротехника. Лучшими предшественниками в севообороте являются озимые, зерновые бобовые культуры, картофель, сахарная свёкла. Большие урожаи высококачественного волокна лён даёт при размещении его по многолетним травам. Частое возвращение льна на прежнее место приводит к льноутомлению. Поэтому посевы льна возвращают на прежнее место только через 6–7 лет. Лён требователен к обработке почвы. Почву для посева льна готовят с осени, для этого проводят зяблевую вспашку на глубину пахотного слоя, вносят фосфорные и калийные удобрения. Весной поле боронуют, затем культивируют (перед культивацией вносят
Биологические основы сельского хозяйства 115 азотные, фосфорные, калийные и борные удобрения), снова боронуют, чтобы создать рыхлый поверхностный слой. Избыточное азотное питание вызывает полегание и ветвление стеблей льна, фосфорные и калийные удобрения способствуют ускорению созревания и повышению качества волокна. Лён хорошо отзывается на внесение минеральных удобрений в сочетании с небольшими дозами навоза. Семена перед посевом очищают от сорняков и механических примесей, подвергают воздушно-тепловому обогреву и протравливают. Сеют семена льна на глубину 1,5–3 см, когда почва прогреется до температуры 6–8°С на глубине 10 см. Способ посева узкорядный. Уход за льном-долгунцом начинается до появления всходов, для этого почву боронуют, чтобы разрушить почвенную корку, уничтожают сорняки. При появлении у всходов болезней и вредителей применяют пестициды. Уборку в зависимости от цели возделывания проводят в разной фазе спелости льна. 1. Зелёная спелость (лён-зеленец). Стебли и коробочки льна зелёные, семена в молочной спелости. Лен, убранный в этой фазе спелости, даёт тонкое блестящее волокно, идущее на изготовление кружев, батиста. 2. Ранняя жёлтая спелость. Стебли и коробочки льна имеют светло-жёлтый цвет. Семена в восковой спелости жёлтой или коричневой окраски в зависимости от сорта. Волокно в этой фазе получается мягкое, шелковистое и достаточно прочное. Семена пригодны не только для получения масла, но и для посева. 3. Жёлтая спелость. Наступает через 5–7 дней после ранней жёлтой спелости. Волокно в нижней части стебля начинает грубеть. Семена твердеют и приобретают светло-коричневую окраску. 4. Полная спелость. Стебли и коробочки становятся бурыми. Если семена в коробочке полностью созрели, волокно перезревает, теряет эластичность и становится жёстким, сухим.
116 И. Б. Минич Для уборки применяют льнотеребилки и льняные комбайны. В отличие от других культур лён не срезают, а выдергивают из почвы вместе с корнями. Этот приём называют тереблением. Стебли льна отчёсывают от коробочек. Такие стебли называются льняной соломой. Льняная солома, подвергнутая водяной мочке, называется трестой. Из тресты получают длинное и короткое волокно. Короткое волокно называется кудель. Первичная обработка льна заключается в выделении волокна из соломки, путём тепловой мочки или технической обработки в щелочных растворах, либо путём механической обработки льносоломки с отделением луба, а затем и чистого волокно. В процессе мочки бактерии пектинового брожения разрушают пектиновые вещества, соединяющее волокно с тканями стебля. При химической мочке пектиновые вещества разрушаются под действием щелочи. Конопля (Cannabis) – очень древняя прядильная культура, родом с Гималаев (Китай). Эта культура даёт большое количество волокна, но более грубого, чем льняное. Волокно конопли обладает большой прочностью и способностью медленно поддаваться гниению при длительном пребывании в воде. Из волокна конопли изготавливают брезент, мешковину, речные и морские канаты, рыболовные снасти. Из короткого волокна конопли делают пряжу в смеси со льном, шерстью, хлопком. Паклю, представляющую собой отход первичной обработки пеньки (пенька – грубое лубяное волокно конопли), применяют в строительстве. В семенах конопли содержится 30–35 % белка 20–35 % растительного масла высокого качества, которое используют в консервной кондитерской промышленности, а также в мыловаренной промышленности и для изготовления олифы и красок. Жмых служит ценным кормом для скота. Костра (одревесневшие части стебля, получаемые при переработке) идёт на изготовление строительных плит, бумаги и пластмассы. Конопля возделывается на Украине, в Беларуси, Российской Федерации, в которой основными районами являются Центрально-Черноземная область, Поволжье и Северный Кавказ.
Биологические основы сельского хозяйства 117 Морфологические особенности. Конопля – однолетнее лубоволокнистое растение, относящееся к роду (Cannabis L.) семейства коноплёвые (Cannabaceae). В России в культуре распространена конопля посевная (Cannabis sativa). Конопля посевная – однолетнее двудомное растение. Женские растения более мощные и лучше облиственны, чем мужские. Растения с тычиночными цветками называют посконью, с пестичными – матёркой (рис. 38). Рис. 38. 1 – женское растение (матёрка), 2 – мужское растение (посконь) (Андреева и др., 2003) Корневая система стержневая, проникает на глубину до 2 м, но основная масса корней находится в слое почвы до 40 см. Стебель прямой, наверху иногда ветвится. Молодой стебель мягкий, сочный, покрыт железистыми волосками. В зрелом состоянии слой коры, в котором сосредоточено волокно, очень легко сдирается, полностью отделяясь от древесины. Высота стебля в зависимости от условий выращивания и сортовых различий колеблется от 0,75 до 5,0 м. Число междоузлий
118 И. Б. Минич от 5–7 до 20 и более, их длина зависит от сорта и условий выращивания. Стебель на всём протяжении полый, за исключением самой верхней и нижней частей. Волокно высокого качества получают из стеблей с наибольшим количеством длинных междоузлий. Стебель снаружи покрыт кожицей (эпидермисом) с многочисленными тонкими волосками на поверхности. Затем расположен слой коровой паренхимы (первичной склеренхимы) с развитым кольцом лубяных волокон, слой камбия (образовательный), слой древесины и сердцевина, которая при созревании высыхает (её остатки видны на внутренних стенках древесины). Различают две зоны лубяных волокон: внутреннюю и внешнюю. Внешняя зона более мощная, образуется из перицикла и даёт более ценное волокно. Внутренняя зона (вторичные волокна) образована камбием и развита лишь в нижней части стебля. Волокно из внутренней зоны короче и ниже качеством. Чем толще стебель, тем больше образуется таких пучков в нижней части. Лубяной пучок состоит из волокон длиной 12–35 мм и толщиной 18–25 мкм. Между собой клетки соединены лигнопектином. По химическому составу волокно состоит из целлюлозы, гемицеллюлоз, лигнина и др. Мужские растения (посконь) дают больший выход волокна лучшего качества. На качество волокна в значительной степени влияет густота стояния растений и плодородие почв. Листья конопли состоят из пластинки, черешка и прилистников. Листовая пластинка глубокопальчаторассечённая, с 5–7 долями. В нижней части стебля расположение листьев супротивное, в верхней – очередное. Конопля – ветроопыляемое растение. Плод конопли – двустворчатый орешек. Цветки у мужских растений собраны в рыхлую разветвлённую метёлку, а у женских – цветки собраны в верхушечные плотные колосовидные кисти (рис. 39). Биологические особенности. Конопля светолюбивое растение короткого дня. Вегетационный период составляет 80–140 дней. Семена прорастают при температуре 1–2°С, но оптимальной для прорастания является температура 25–30°С. Всходы могут переносить заморозки до минус 3–4°С.
Биологические основы сельского хозяйства 119 Рис. 39. 1 – часть соцветия мужского растения, 2 – часть соцветия женского растения (Бугай, 1963). Конопля требовательна к влаге и питательным веществам в течение всего периода вегетации. Наибольшее количество влаги необходимо в период от бутонизации до цветения. Конопля хорошо растёт на почвах богатых перегноем. Агротехника. Хорошими предшественниками для конопли являются: зернобобовые, яровые культуры, картофель, корнеплоды. Конопля требовательна к режиму питания и положительно реагирует на внесение органических и минеральных удобрений. В начальный период роста (до бутонизации) конопля интенсивно потребляет азот, фосфор используется равномерно в течение всего периода вегетации. Калий оказывает положительное влияние на рост и развитие в начальный период вегетации. Перед посевом семена конопли сортируют. На посев отбирают только семена предыдущего года со всхожестью не ниже 85–90 %, крупного размера. Их сеют, когда почва прогреется до 9–10°С, двухстрочным способом с расстояниями между лентами 60 см и между рядами в ленте 15 см. Глубина заделки семян в среднем 3–4 см.
120 И. Б. Минич Основной уход заключается в соблюдении воздушного, водного и питательного режимов, очищение посевов от сорняков, защите от вредителей и болезней. Уборку конопли на волокно проводят в два приёма: сначала убирают мужские растения, а затем женские. Мужские убирают в конце цветения, а женские растения через 40–45 дней, после уборки мужских растений в фазе спелости средней части соцветия. Кенаф (Hibiscus cannabinus L.) широко культивируется в странах Африки, Южной и Средней Азии. Волокно, получаемое из кенафа, отличается высокой гигроскопичностью и прочностью. Оно идёт на изготовление мешковины, брезента, верёвок, канатов, ковров, тканей для обивки мебели. Мешки из волокна кенафа применяют как тару для перевозки сахара и гигроскопических продуктов. Из костры делают бумагу и строительные плиты. Морфологическая характеристика. Кенаф – однолетнее травянистое растение семейства мальвовых (Malvaceae). Имеет стержневую корневую систему, проникающую на глубину 2– 2,5 м. Стебель до 4–5 м высотой и толщиной 2 см, листья простые, дольчатые и ланцетовидные, цветки крупные кремовожёлтой окраски. Продолжительность цветения составляет 40–50 дней. Плод – пятигнёздная коробочка. На стебле образуется 30–35 коробочек. Семена содержат до 25 % технического масла. Кенаф – факультативный самоопылитель. Биологические особенности. Кенаф – теплолюбивое, светолюбивое растение короткого дня. Минимальная температура для прорастания семян 10–12°С. Оптимальной для роста и развития является температура 23–25°С. При этой температуре всходы появляются на 5–8 день. Агротехника. Сеют кенаф, когда почва на глубине 10 см прогреется до 12–16°С (в районах Средней Азии и Закавказье – конец апреля, начало мая). Сеют семена широкорядным и ленточным способом. Почвы необходимы плодородные, водопроницаемые. Лучшими предшественниками являются озимая пшеница, озимый ячмень, зерновые бобовые культуры. Вегетационный период составляет 120–160 дней.
Биологические основы сельского хозяйства 121 Уход заключается в обработке междурядий, своевременных поливах 3–4 раза до цветения и 1–2 раза в период цветения. Уборку кенафа на волокно начинают в период технической спелости (при цветении не менее половины растений). Канатник (Abutilon avicennae). Культура канатника распространена в странах Южной Европы, Азии, особенно в Китае. В диком виде растёт во многих районах Азии, Америки, Австралии, Африке, России. Выращивают канатник с целью получения волокна, которое используют для изготовления мешковины, верёвок, шпагата. Морфологическая характеристика. Канатник – однолетнее самоопыляющееся растение семейства мальвовых (Malvaceae). Имеет стебель высотой 2,5–3 м, иногда стебель достигает 6–7 м. Листья простые, опушены волосками. Цветки жёлтые, одиночные. Плод – одиночная, многогнёздная, ребристая коробочка. Биологические особенности. Канатник относительно влаголюбивое (хорошо переносит временный недостаток воды) и светолюбивое растение короткого дня. Семена начинают прорастать при температуре 8–10°С. Всходы при такой температуре появляются на 6–7 день. Всходы способны выдерживать заморозки до минус 2–3°С. Агротехника. Сеют канатник после зерновых бобовых, пропашных культур. Посев производят широкорядным или ленточным способом. Во время вегетации и проводят культивацию междурядий. Убирают канатник на волокно в фазе образования 1–2 коробочек на большинстве растений. Для получения волокна стебли канатника замачивают в естественных или искусственных водоёмах, так как при переработке сухих стеблей волокна переламываются. Для улучшения качества волокна (придания эластичности) его подвергают обработке слабым раствором щелочи. Джут длинноплодный (Corchorus olitorius). Среди лубяных культур джуту принадлежит первое место по урожайности и сбору волокна. Наиболее распространён он в тропических странах, в Индии и Пакистана. В диком состоянии неизвестен. Волокно джута отличается высокой гигроскопичностью и идет на изготовление верёвок, мешков, канатов, брезентов. Мешки из джута
122 И. Б. Минич не пропускают воду, их широко используют для перевозки сахара, соли, цемента. Лучшие сорта джута идут на изготовление ковровых изделий. Листья и молодые побеги джута употребляют в пищу в качестве похожего на шпинат овоща. Морфологическая характеристика. Джут – однолетнее растение семейства липовых (Tiliaceae), имеет стержневую корневую систему длиной 1–1,5 м. Стебель прямой, округлый, зелёный с антоциановой окраской, высотой 2–4 м. Техническое волокно очень длинное 1,2–2 м. Цветки жёлтые, мелкие расположены на стебле по одному или по 2–3 вместе. Плод – коробочка. В одной коробочке находится до 200 семян. Биологические особенности. Джут – растение теплолюбивое, влаголюбивое, короткого дня. Семена прорастают при температуре 15–18°С, заморозки (температура ниже 0°С) губительны для растений. Агротехника. Посев семян производят, когда почва на глубине 20 см прогреется до 13–14°С. На протяжении периода вегетации проводят культивацию, своевременный полив, вносят минеральные удобрения. На волокно растения убирают в начале созревания первых коробочек. Для отделения волокна стебли замачивают. 1.2.2. Масличные культуры К масличным культурам относят растения, из семян которых получают масло, используемое в пищевых и технических целях. Они принадлежат к разным семействам и дают масло разного качества. Масличные культуры выращиваются в Западной и Восточной Европе, в Российской Федерации основными районами возделывания являются Северный Кавказ, ЦентральноЧерноземная зона, Поволжье, Южная и Восточная Сибирь, Урал. Растительные масла представляют собой сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина с различными жирными кислотами. Они обладают высокой калорийностью. При расщеплении 1 г масла выделяется 39,8 кДж энергии. По использованию растительные масла делят на три группы: высыхающие, полувысыхающие, невысыхающие. Высыхающие масла получают из семян
Биологические основы сельского хозяйства 123 льна, рыжика, конопли и других культур, которое используют для технических целей. Полувысыхающие масла получают из семян подсолнечника, рапса, горчицы, сои. Это масло используют для пищевых целей. Невысыхающие масла получают из семян клещевины, которое применяют для технических целей и в медицине. Арахисовое невысыхающее масло используют в пищевой промышленности. Остающиеся после выделения из семян масла отходы (жмых и шрот) используют как высококонцентрированный корм для сельскохозяйственных животных. Жмыхом называют семена масличных растений после выделения из них жира прессованием, а шротом – измельчённые семена масличных растений после экстрагирования из них жира. Важнейшими масличными культурами являются подсолнечник, горчица, рыжик, рапс, клещевина, сафлор, кунжут, арахис и другие. Семена некоторых прядильных растений также содержат масла, это культуры двойного использования (лён-кудряш, конопля, хлопчатник и др.). Из масличных культур выделяют особую группу растений – эфирномасличные культуры. К ним относят растения, в семенах, цветках или вегетативных органах которых накапливаются летучие масла с сильным и приятным запахом. Эфирные масла применяют в фармацевтической, парфюмерной, пищевой, мыловаренной, консервной промышленностях. Из эфирномасличных растений наиболее распространены кориандр, тмин, анис, фенхель, лаванда, шалфей, мускатный, роза, герань, мята и некоторые другие. Подсолнечник (Helianthus annuus L.). Родина подсолнечника – Центральная Америка (Мексика), в которой он растёт в диком виде и где индейцы разводили его уже за 1000 лет до н.э. В Европу он был вывезен испанцами в ХVI веке как декоративное растение. Его выращивали на цветочных клумбах в садах и называли «перуанской хризантемой». В Россию подсолнечник был завезён XVIII веке при Петре I из Нидерландов в Санкт-Петербург. Продолжительное время (свыше 125 лет) его выращивали
124 И. Б. Минич как декоративное и частично как огородное растение для получения грызовых семян. В результате систематического отбора сначала были получены сорта грызового, а затем масличного подсолнечника. Подсолнечное масло впервые было получено в России в 1829 году крепостным крестьянином графа Шереметьева из слободы Алексеевка Воронежской губернии Даниилом Семёновичем Бокаревым. Он же в дальнейшем помог купцу Папушину в 1833 году построить первый в мире маслозавод. После этого подсолнечник стал главной масличной культурой страны и получил широкое распространение во всём мире. До сих пор подсолнечник – наиболее распространённая масличная культура в России. Его семена содержат до 65 % масла. Подсолнечное масло широко применяют в консервной промышленности, для производства маргарина, олифы, олеиновой кислоты и стеарина, клеёнки, непромокаемых тканей и линолеума. В масле подсолнечника находятся жирорастворимые витамины А, D, Е и К, а содержащиеся в масле линолевая и линоленовая кислоты способствуют снижению содержания в крови человека холестерина. Лузга (оболочка плода) служит сырьём для изготовления кормовых дрожжей, этилового спирта, пластмасс, искусственного волокна. Корзинки подсолнечника включают до 27 % пектина, используемого в кондитерской промышленности для производства мармелада, а также корзинки после обмолота используют на корм скоту. Из стеблей и корзинок вырабатывают бумагу, целлюлозу. Подсолнечник используют как силосную культуру, а также он имеет агротехническое значение как пропашная культура в севообороте и как кулисное растение. Основные районы возделывания масличного подсолнечника – Украина, Молдавия, Киргизия, Российская Федерация (Северный Кавказ, Центрально-Черноземная зона, Поволжье, Западная Сибирь, Алтайский край). Подсолнечник на значительных площадях выращивают в Южной Америке (Аргентине), Испании, Румынии, Венгрии, Болгарии, Сербии. Морфологическая характеристика. Подсолнечник относится к семейству астровые (Asteraceae), роду Helianthus. Известно
Биологические основы сельского хозяйства 125 много видов (более 100) дикорастущего подсолнечника, но в культуре наиболее распространён вид H. annuus L. – подсолнечник культурный. Подсолнечник культурный – однолетнее растение высотой 2–4 м, имеет хорошо развитый стержневой корень, с большим количеством мощных боковых корней, проникающих на глубину 2–3 м. Стебель прямостоячий, неветвящийся, покрыт жёсткими волосками, заполнен губчатой паренхимой. Листья крупные, сердцевидной формы с зазубренными краями на длинных черешках, густо опушены жёсткими волосками. Нижние листья расположены супротивно, остальные поочерёдно. Стебель заканчивается соцветием – корзинкой диаметром 8–40 см. На цветоложе размещены кругами многочисленные цветки – от 500 до 2000 штук. Цветки в корзинке находятся на общем цветоложе, окаймлённом обёрткой из нескольких листочков удлинённой формы с заострённой верхушкой. Краевые цветки язычковые, обычно бесплодные или иногда однополые (пестичные). Они ярко окрашены в оранжево-жёлтый цвет и привлекают насекомых, которые способствуют перекрёстному опылению растений. Срединные цветки в корзинке трубчатые, обоеполые с пятью тычинками и пестиком, раскрываются от периферии к центру. Цветение одной корзинки продолжается 8–10 дней (рис. 40). Плод подсолнечника – семянка с одревесневающим околоплодником, называемый лузгой. Семянку заполняет ядро (собственно семя), которое не срастается с околоплодником. Оболочка плода (лузга) покрыта сверху эпидермисом, окрашенным в белый, серый, чёрный и другие цвета. По размеру семянок, лузжистости и масличности подсолнечник подразделяют на три группы. Масличный подсолнечник имеет мелкие семянки (масса 1000 семянок до 84 г), низкую лузжистость (22–35 %), крупное ядро, полностью заполняющее околоплодник, содержит от 35 до 63 % жира. Выращивают для получения масла. Высота растения 1,5– 2,5 м, диаметр корзинки 15–25 см.
126 И. Б. Минич Рис. 40. Подсолнечник культурный (Helianthus annuus L.) (Андреева и др., 2003): 1 – общий вид растения, 2 – разрез корзинки; а – ложе корзинки, б – листья обёртки, в – краевые ложноязычковые цветки, 3 – срединный трубчатый цветок, 4 – плод – семянка Грызовой подсолнечник имеет крупные семянки (масса 1000 семянок до 170 г), высокую лузжистость (до 56 %), содержание масла в зерне до 35 %. Растения высокорослые от 2 до 4 м, с большой облиственностью и крупными корзинками (30–45 см в диаметре). Выращивают на силос. Межеумок – занимает промежуточное положение между масличными и грызовыми формами по лузжистости, содержанию жира и морфологическим признакам. Вес 1000 семянок – 70–100 г, лузжистость – 26–35 %. Биологические особенности. Подсолнечник является холодостойким и засухоустойчивым растением. Высокая засухоустойчивость
Биологические основы сельского хозяйства 127 объясняется хорошо развитой корневой системой. Семена начинают прорастать при температуре 3–4°С. Всходы переносят заморозки до минус 5°С. Оптимальной для роста и развития растений является температура 20–30°С. Температура выше 30°С угнетает растения, и они прекращают рост и развитие. Подсолнечник светолюбивое растение короткого дня. Затенение растений в молодом возрасте приводит к закладке мелких корзинок. Вегетационный период составляет в зависимости от сорта и района выращивания 80–140 дней. Агротехника. Сеют подсолнечник, когда на глубине 8–10 см почва прогреется до 8–10°С. Семена подсолнечника заделывают на глубину 6–8 см. При температуре 6–8°С всходы появляются через 7–10 дней после посева. Основным способом посева является квадратно-гнездовой (60х60 см или 70х70 см). Лучшими почвами для подсолнечника являются чернозёмы, каштановые, серые лесные почвы. Плохо растёт подсолнечник на тяжёлых глинистых почвах. Уход заключается в уничтожении сорняков, бороновании, обработке культиваторами, подкормках минеральными удобрениями, борьбе с вредителями. Самыми опасными вредителями являются проволочники и личинки майского жука, гусеницы лугового мотылька, подсолнечная моль. Клещевина (Ricinus communus) – высокомасличная культура (семена содержат до 60 % жира) (рис. 41). Родиной этого растения является Африка. Это одна из древних культур Индии, Китая, Египта. Первые попытки выращивания этого растения в России относятся к XVII веку. Клещевинное масло, получаемое при горячем прессовании семян или путём экстракции, относится к невысыхающим и широко используют в авиационной, кожевенной, текстильной, мыловаренной и лакокрасочной промышленностях, а при холодном прессовании получают касторовое масло, которое применяется в медицине. В России касторовое масло преимущественно использовали для освещения (при горении оно не даёт копоти) и для смазывания обуви. В Украине клещевину вначале выращивали как декоративное
128 И. Б. Минич растение и только позднее стали использовать как масличную культуру. Значительные площади под клещевиной заняты в Индии, Бразилии, США, Мексике, Италии, в южных областях Казахстана, а в России её культивируют в Краснодарском и Ставропольском краях. Рис. 41. Клещевина кроваво-красная (фото автора) Морфологические особенности. Клещевина относится к семейству молочайные (Euphorbiaceae). Это многолетнее растение, но в условиях умеренного климата её возделывают как однолетнюю культуру. Корневая система сильно развита, стержневая, проникает на глубину 3 м и более. Стебель полый, ветвистый,
Биологические основы сельского хозяйства 129 достигает высоты от 1–3 м до 5 м. Листья пальчато-раздельные, крупные на длинных черешках. Цветки раздельнополые, собраны в крупные кисти размером до 60–80 см. На одном растении образуется от 1 до 12 кистей. Мужские цветки расположены в нижней части соцветия, а пестичные в верхней части того же соцветия. Количество цветков колеблется от 35 до 300 шт. Опыление перекрёстное. Плод трёхгнёздная коробочка с одним семенем в каждом гнезде. Биологические особенности. Клещевина теплолюбивое и светолюбивое растение короткого дня. Минимальная температура прорастания семян 10–12°С. При температуре 20°С всходы появляются через 10–12 дней после посева. Оптимальная температура для роста и развития 25–30°С. Заморозки (минус 0,8–1°С) губительны для растений. Клещевина относится к влаголюбивым растениям, но благодаря мощной корневой системе она является относительно засухоустойчивым. Агротехника. Посев проводят, когда почвы прогреется на глубине 10 см до 10–12°С. Сеют клещевину квадратногнездовым способом с расстоянием между гнёздами 60х60 см или 70х70 см. Семена сеют на глубину 8–10 см. Всходы появляются через 10–12 дней. Клещевина требовательное к плодородию почвы растение. Лучшими почвами для неё являются чернозёмы. Внесение органических и минеральных удобрений способствует повышению урожая. Лучшими предшественниками для клещевины являются озимая пшеница, зерновые бобовые культуры, кукуруза. Основной уход заключается в бороновании, которое проводят до появления всходов, культивации, своевременных поливах. Эффективным приёмом при выращивании клещевины является чеканка (удаление верхушечной почки). Чеканка боковых ветвей ускоряет созревание семян на центральных побегах. Убирают клещевину при полном созревании всех коробочек зерновыми комбайнами. Рапс (Brassica napus). Культура рапса была известна за 4000 лет до нашей эры. Рапс имеет большое значение не только как масличная культура, но как кормовая и сидеральная (культура, используемая в качестве органических удобрений, для чего растения
130 И. Б. Минич выращивают для получения биомассы, а затем запахивают в почву). Из семян получают хорошее пищевое масло (семена содержат до 50 % масла). Масло также используется в мыловаренной, полиграфической, текстильной промышленностях, в металлургии, в производстве синтетического каучука. Возделывают рапс в Германии, Польше, Чехословакии, Индии, Австралии, Северной Африке, Северной Америке, на Украине, в Белоруси, в России – на Северном Кавказе. Морфологические особенности. Рапс (Brassica napus) относится к семейству капустных (Brassicaceae). В культуре рапс представлен двумя формами: озимым рапсом и яровым (кользой). Озимый рапс в первый год образует розетку листьев, а на следующий год весной – цветоносные побеги. Корень у рапса стержневой, веретенообразный, проникает на глубину 160– 180 см. Стебель прямостоячий, сизой окраски иногда с фиолетовым оттенком, высотой 50–200 см. Листья сизой окраски, нижние черешковые лировидно-перисторассечённые, верхние – безчерешковые с расширенным основанием, которое охватывает стебель. Цветки собраны в рыхлое кистевидное соцветие, состоящее из 20–40 крупных цветков. Плод – стручок длиной 6–12 см. Стручки гладкие или слабобугорчатые. На одном растении бывает от 50 до 200 стручков. Семена округло – шаровидной формы, имеют чёрную или светло-коричневую окраску. Рапс – факультативное перекрёстноопыляющееся растение. В его опылении большая роль принадлежит пчёлам. Яровой рапс отличается от озимого, тем, что стебли у него менее разветвлённые, с короткими стручками (4–5 см) и мелкими семенами. Содержание масла ниже, чем у озимого и составляет 35–37 %. Сырое масло имеет горьковатый вкус и острый запах, которые при подогревании исчезают. Биологические особенности. Озимый рапс – не зимостойкое растение, перезимовывает только в районах с мягким климатом. Погибает при понижении температуры до минус 8–10°С. Это влаголюбивое, светолюбивое растение короткого дня. Семена
Биологические основы сельского хозяйства 131 начинают прорастать при температуре 4–5°С. Оптимальная температура для роста и развития 18–20°С. Вегетационный период озимого рапса составляет 300–320 дней, ярового – 80–100 дней. Агротехника. Перед посевом семена очищают от сорняков и сортируют по величине. Озимый рапс сеют по чистым порам или после зерновых бобовых культур, подсолнечника, кукурузы, озимой ржи, озимой пшеницы. Сроки посева зависят от природных условий, сортовых особенностей. Озимый рапс высевают в начале августа. Яровой рапс сеют ранней весной. Сеют семена на глубину 2–3 см, рядовым или широкорядным способом. Всходы появляются через 5–6 дней после посева. Осенний уход за озимым рапсом заключается в бороновании и окучивании растений для лучшей перезимовки. Ранней весной проводят рыхление в междурядьях. Во время периода вегетации проводят подкормки минеральными и органическими удобрениями. Убирают рапс до начала полного созревания, в фазе восковой спелости. Кунжут относится к очень древним культурам Азии и Африки. Возделывание кунжута началось задолго до нашей эры в странах Юго-Западной Азии. Культура кунжута была известна в древней Греции и Риме, в Месопотамии, Аравии, Индии, а с начала нашей эры в Китае. Семена содержат от 50 до 65 % масла. Кунжутовое или сезамовое масло получают при холодном прессовании семян. Оно отличается высокими вкусовыми качествами и по вкусу напоминает оливковое. Применяют масло в консервном и кондитерском производствах, в медицине. Высшие его сорта используют в парфюмерии. Семена кунжута используют при производстве восточных сладостей, особенно тахинной халвы, а также для посыпки кондитерских изделий. При сжигании кунжутового масла получают сажу, из которой изготавливают китайскую тушь. Основные районы возделывания кунжута – Индия, Китай, Бирма, Судан, Узбекистан, Таджикистан, Туркменистан, в России – Краснодарский край. Морфологические особенности. Кунжут однолетнее растение семейства сезамовых или кунжутовых (Pedeliaceae). В культуре
132 И. Б. Минич в основном распространён кунжут индийский (Sesamum indicum) (рис. 42 Б). Корень у кунжута стержневой, проникает на глубину до 1 м. Стебель прямостоячий, четырёх- или восьмигранный, сильно опушённый, высотой до 2,5 м. Листья черешковые, расположены супротивно. Цветки крупные, расположены в пазухах листьев по одному или по 3–5 цветков вместе. Окраска цветков разнообразна – от белой до фиолетовой. Плод – длинная коробочка, с 70–80 мелкими семенами. На одном растении может быть до 150 коробочек. Рис. 42. Земляной орех или арахис культурный (А): 1 – гинофор, 2 – плоды; Кунжут индийский (Б): 1 – ветвь с цветками и плодами, 2 – стеблевой лист (Тахтажян, 1981)
Биологические основы сельского хозяйства 133 Биологические особенности. Кунжут теплолюбивое, влаголюбивое, светолюбивое растение короткого дня. Вегетационный период составляет 90–120 дней. Семена начинают прорастать при температуре 15–16°С. Оптимальная температура для роста и развития 25–30°С. При понижении температуры до 10–12°С рост растений приостанавливается. При заморозках всходы погибают. Агротехника. Сеют кунжут, когда почва прогреется до 16–18°С. В севообороте лучшими предшественниками являются озимая пшеница, кукуруза, зерновые бобовые культуры. Сеют семена на глубину 2–3 cм, широкорядным способом. Во время вегетации проводят рыхление междурядий, борьбу с сорняками, своевременный полив, особенно в период бутонизации и массового цветения. Убирают кунжут, когда нижние коробочки побуреют, а листья начнут желтеть и опадать. Арахис – очень ценная масличная, высокобелковая культура. Родиной арахиса является Южная Америка. В семенах арахиса содержится 45–60 % жира и 30 % белка. Масло применяется в консервной, кондитерской, парфюмерной, маргариновой и других отраслях промышленности. Жмых (семена растений после выделения из них жира прессованием) широко используется в кондитерской для приготовления халвы, а также в качестве примеси при изготовлении какао, кофе. Стебли и листья используют как корм сельскохозяйственным животным. Арахис широко распространён во многих странах мира. Основные посевы находятся в Индии, Китае, странах Африки, Америки, в Италии, Испании, Греции. Возделывают также на юге Украины, в Закавказье, средней Азии, в Российской Федерации – на Северном Кавказе. Морфологические особенности. В культуре распространен арахис культурный или земляной орех (Arachis hypogaea) (рис. 42 А), который подразделяется на три подвида: южноамериканский, азиатский и обыкновенный. Арахис однолетнее травянистое растение семейства бобовых (Fabaceae). Корневая система стержневая проникает на глубину до 1,5–2 м. Стебель ветвистый, округлый, опушенный, высотой 30–60 см. Листья
134 И. Б. Минич парноперистосложные, с верхней стороны гладкие, с нижней опушённые. Цветки расположены в пазухах листьев по одному или группами по 2–3 цветка. Окраска венчика жёлтая или жёлтооранжевая. Цветки у арахиса двух типов: надземные и подземные. Подземные самоопыляющееся, а надземные могут опыляться перекрёстно. Цветение арахиса продолжается 2–3 месяца. После оплодотворения основание завязи разрастается, образуя гинофор (удлиненное цветоложе), который сначала растёт вверх, затем изгибается и растёт вниз. Гинофор через 6–7 дней погружается в почву на глубину 8–12 см и прекращает рост. Завязь постепенно разрастается, образуя плод – боб с 2–5 семенами. Плод арахиса коконообразной формы с перетяжками, не растрескивается. Створки боба рыхлые, с сетчатой поверхностью. Семена продолговатые, округло-угловатые, покрытые тонкой оболочкой светло-розового цвета. На одном растении образуется 30–50 плодов и более. Биологические особенности. Арахис является светолюбивым, теплолюбивым и влаголюбивым растением. Семена начинают прорастать при температуре 12–14°С. При температуре минус 1°С всходы погибают. Оптимальная температура для роста и развития растений 25–28°С. Плоды образуются осенью только при температуре выше 12°С. Вегетационный период составляет 115–129 дней. Агротехника. Сеют арахис на глубину 6–8 см, когда почва прогреется до 14–15°С на глубине 10 см, широкорядным или квадратно-гнездовым способом с расстоянием 70х70 см по 5– 6 семян в каждое гнездо. Лучшими почвами для арахиса являются чернозёмы лёгкого механического состава. Арахис размещают после кукурузы, бахчёвых культур, клещевины, кунжута, озимой пшеницы. Уход за посевами арахиса заключается в бороновании до всходов, рыхлении, борьбе с сорняками, прореживании. Обязательным агротехническим приёмом является окучивание растений. Проводят его через 20–25 дней после цветения в период образования гинофор. За период вегетации окучивают 2–3 раза, особенно в дождливую погоду. Убирают растения, когда бобы полностью сформируются и семена легко отделяются от створок.
Биологические основы сельского хозяйства 135 Горчица относится к древним культурам. Введение её как культуры в России относят к XVIII веку. Из семян горчицы получают пищевое масло, которое широко используется в кондитерской, маргариновой, хлебопекарной, мыловаренной, текстильной, фармацевтической промышленностях. Из жмыха семян горчицы изготавливают столовую горчицу, горчичники. В северных районах выращивают горчицы как кормовое растение. Горчица является хорошим медоносом. Основные районы возделывания: Казахстан и Российская Федерация (Поволжье, Северный Кавказ, Западная Сибирь). Морфологические особенности. В нашей стране возделывают два вида горчицы: горчицу сизую (сарепскую) и горчицу белую. Горчица сизая (сарепская) (Brassica juncea) – однолетнее растение с ветвистым стеблем, высотой 50–150 см. Корневая система стержневая, проникает на глубину 2–3 м. Нижние листья черешковые, лировидно-перисторассечённые, верхние – сидячие, или короткочерешковые, цельные, продолговато-линейные. Цветки светло-жёлтые с сильным медовым запахом, собраны в соцветие – рыхлая кисть. Растение самоопылитель, но при высоких температурах наблюдается перекрёстное опыление. Плод стручок длиною 3–5 см с длинным шиловидным носиком, при созревании легко растрескивается. Каждый плод имеет от 16 до 22 семян. В семенах содержится от 35 до 47 % жира. Горчица белая (Sinapis alba) отличается от сизой более разветвленным стеблем, высота которого достигает 30–70 см. Листья и стебли покрыты густыми, жёсткими волосками. Плод – стручок, длиной 2–4 см, оканчивается длинным мечевидным носиком. Плод при созревании не растрескивается. Содержание жира в семенах составляет 30–40 %. Биологические особенности. Горчица сизая засухоустойчивая культура, относительно холодостойкая. Семена начинают прорастать при температуре 2–3°С. Всходы переносят заморозки до минус 4–5°С. Вегетационный период составляет 90–110 дней.
136 И. Б. Минич Горчица белая влаголюбивая холодостойкая культура. Семена начинают прорастать при температуре 1–2°С, всходы выдерживают заморозки до минус 6°С. Вегетационный период составляет 65–90 дней. Агротехника. Горчицу сеют в начале мая, рядовым способом на глубину 2–3 см. После посева почву прикатывают, чтобы обеспечить лучший контакт семян с землёй. При благоприятных погодных условиях всходы появляются через 6–7 дней. Хорошо произрастает горчица на малоплодородных подзолистых почвах. Лучшими предшественниками для горчицы являются: озимые зерновые, зерновые бобовые, картофель, кукуруза. Во время вегетации проводят рыхление, подкормку минеральными и органическими удобрениями, борьбу с сорняками. Убирают горчицу, когда посевы приобретут сплошной жёлтый цвет, а семена достигнут восковой спелости. Сафлор красильный (Sarthamus tinctorius). Родиной сафлора является Северная Африка. Возделывают это растение в основном в районах Средней Азии. Сафлоровое масло используется для приготовления маргарина. По вкусу это масло напоминает подсолнечное. Масло из неочищенных семянок имеет горький вкус и используется для технических целей (изготовления высококачественной олифы, белых красок и эмалей, линолеума, мыла). Семянки сафлора используют на корм сельскохозяйственным птицам. Из цветков сафлора добывают жёлтое красящее вещество – картамин. Семена сафлора содержат 25–32 % масла. Морфологические особенности. В культуре известен один вид сафлор красильный (Sarthamus tinctorius). Сафлор относится к семейству астровые (Asteraceae). Это однолетнее травянистое растение. Корневая система стержневая длиной 1,5–2 м. Стебель прямостоячий, с разветвлением в верхней части. Стебель достигает высоты 1 м. Листья сидячие, голые, цельные или рассечённые, по краям с небольшими зубчиками. Соцветие корзинка. На одном растении бывает от 5–6 до 30–50 корзинок. Цветки мелкие,
Биологические основы сельского хозяйства 137 трубчатые, красно-желтого или жёлто-оранжевого цвета. Растение перекрёстноопыляющееся. Цветение продолжается около 30 дней. Плодом является семянка. Биологические особенности. Сафлор засухоустойчивое, теплолюбивое растение, хотя всходы способны переносить заморозки до минус 5–6°С. К почве растение не требовательно. В севообороте размещают после озимой пшеницы и кукурузы. Вегетационный период составляет 95–150 дней. Агротехника. Сеют семена ранней весной широкорядным или квадратно-гнездовым способом на глубину 5–6 см. После посева почву прикатывают. Уход за посевами заключается в бороновании, прореживании растений, рыхлении междурядий. Убирают сафлор в фазе полной спелости. Лён масличный также относится к масличным культурам. Из его семян (содержат 35–45 % масла) получают техническое масло, которое используется для изготовления красок, лаков, олифы, замазки, линолеума, клеёнки. Мак масличный. Семена содержат 50–55 % масла, которое используют в кондитерской и консервной промышленности. Перилла. Семена содержат 44–58 % масла, которое используют для изготовления лаков, краски, в судостроительной, авиационной, автомобильной промышленностях. Ляллеманция. Семена содержат 30–40 % масла, которое используют для изготовления красок, лаков высшего качества. Рыжик. Из его семян получают масло, которое идёт на изготовление олифы, а также используют в мыловаренной промышленности.
138 И. Б. Минич 2. Овощеводство Овощеводство – как отрасль растениеводства изучает биологические особенности овощных растений и разрабатывает способы их выращивания. Овощные культуры представлены множеством видов, форм, сортов и большим разнообразием продуктовых органов, употребляемых в пищу в сыром, вареном и консервированном виде, что отличает их от полевых зерновых культур, возделываемых ради семян. Это связано с тем, что овощи содержат биологически ценные питательные вещества (табл. 2). Таблица 2 Основные овощные культуры наиболее богатые биологически ценными питательными веществами и элементами Биологически ценные питательные вещества и элементы 1 Белки Жиры Углеводы Гликозиды Макроэлементы: Калий Кальций Фосфор Магний Натрий Сера Овощная культура 2 шпинат (2,2 %), брюссельская (2,4 %) и савойская (1,9 %) капусты, фасоль (4 %), горошек зелёный (5,5 %) фасоль, горох, перец, петрушка, пастернак, укроп, кукуруза, сахарная кукуруза (у всех культур до 3 г на 100 г); семена бахчёвых культур (20–40 % сухого вещества) картофель (12–24 %), лук репчатый (5–10 %), морковь, петрушка, пастернак (6–7 %), свёкла столовая (8–9 %), арбуз (6–10 %), дыня (7–15 %), тыква (4–7 %) перец (капсаицин); хрен (синигрин); картофель, томат и баклажан (соланин) картофель, фасоль, горох, морковь, лук репчатый, пастернак, сельдерей, редька чёрная, капуста брюссельская, огурцы, укроп, томаты листовой и кочанный салат, бобы, брюква, картофель, кресс-салат, кукуруза сахарная, редька, репа, сельдерей, свёкла, укроп, чеснок, шпинат, капуста белокочанная, лук порей, морковь, петрушка, ревень брюссельская капуста, репчатый лук, корневая петрушка, свёкла столовая, томат, фасоль, чеснок, щавель капуста брюссельская и белокочанная, картофель, арбузы, лук репчатый, морковь, петрушка, салат, свёкла, укроп, шпинат, щавель лук порей, зелень петрушки, морковь, огурцы, свёкла столовая, хрен, чеснок, шпинат лук репчатый, морковь, хрен
Биологические основы сельского хозяйства 139 Продолжение табл. 2 1 Микроэлементы Железо Медь Цинк Марганец Кобальт Йод Фтор Витамины Витамин С Витамин А Витамин Е Витамин В1 Витамин РР Витамин Н Витамин Р Витамин U Витамин К Органические кислоты Яблочная кислота Щавелевая кислота Молочная кислота Лимонная кислота Тартроновая кислота Пищевые волокна Клетчатка Пектин Эфирные масла Фитонциды 2 дыня (2,8 мг/100 г), капуста белокочанная (1,0 мг/100 г), брюссельская и цветная (1,4 мг/100 г), петрушка, лук репчатый (6,0 мг/100 г), редис, редька, салат, свёкла, томат, тыква (1,7 мг/100 г), укроп, фасоль (6 мг/100 г), шпинат (2,2 мг/100 г) картофель, морковь, свёкла, томат, укроп, редис, салат капуста белокочанная и цветная, картофель, морковь, свёкла, чеснок, щавель, лук репчатый, красный перец, баклажан капуста белокочанная, картофель, морковь, свёкла, шпинат, петрушка репчатый лук, огурец, редис, салат, свёкла, шпинат капуста белокочанная, картофель, лук репчатый, морковь, перец сладкий, редис, салат, свёкла, томат, шпинат, чеснок, баклажан листья салата, капуста перец, салат, шпинат, укроп, петрушка, цветная и кочанная капуста, картофель перец, томат, тыква, шпинат (листья), салат, петрушка, сельдерей, лук зелень петрушки, шпинат, репчатый лук, брюссельская капуста, лук порейе, зелёный горошек, сельдерей, масло (соевое, кукурузное, хлопковое, подсолнечное) салат, морковь, капуста белокочанная, томат, перец, свёкла, тыква, арбуз, дыня, зелень (петрушки, укропа, шпината, спаржи) картофель, перец, петрушка, спаржа, капуста белокочанная, укроп, баклажан, тыква, кабачок, томат зелёный горошек, томат, цветная капуста, зелень петрушки щавель, укроп, томат, болгарский перец, петрушка, сельдерей, свёкла, капуста капуста, зелень петрушки, томат, сельдерей, салат листовой, картофель, морковь шпинат, цветная капуста, картофель, морковь томат, черешки ревеня, листья зеленных культур, морковь щавель, шпинат, картофель, свёкла, капуста, ревень квашеные овощи (капуста, огурцы, томаты), солёные арбузы картофель, белокочанная капуста, репчатый лук капуста, морковь, редис, томат, огурец укроп, хрен, бобы, корневая петрушка, капуста, морковь, свёкла (мало клетчатки в огурцах, шпинате, арбузе, дыне) зелень петрушки, свёкла столовая, морковь, фасоль, редька, кабачок, капуста белокочанная укроп, петрушка, сельдерей, лук, хрен, редька, чеснок чеснок, лук, редька, горчица, анис, чабер, эстрагон
140 И. Б. Минич Большинство овощей богаты белками, которые усваиваются организмом человека на 80 %, а белки картофеля и бобовых на 70 %. У картофеля и капусты белки по содержанию незаменимых аминокислот считаются полноценными (хотя в картофеле не хватает метионина и цистеина). По биологической ценности белков на первом месте среди овощей стоят капусты брюссельская и пекинская, фасоль зелёная. Овощные растения содержат небольшое количество жиров. Содержание углеводов в овощах сильно варьирует и определяется видовой и сортовой принадлежностью. К овощным продуктам, содержащим мало сахаров (менее 3 %), относятся салат, шпинат, огурцы, спаржа, тепличные томаты. Наибольшим содержанием углеводов отличаются корнеплоды, капуста и другие овощи. Они усваиваются организмом человека на 82 %, а углеводы картофеля на 95 %. Однако степень сладости овощей зависит не только от количества сахаров, но от их состава и присутствия других веществ. Например, острые сорта репчатого лука содержат больше сахаров, чем сладкие, но в них в значительной степени содержатся также эфирные масла, придающие луковицам острый вкус. Общее содержание сахаров в арбузе меньше, чем в репчатом луке, но на вкус арбуз более сладкий. Это связано с тем, что в арбузе преобладает фруктоза, сладость которой в 1,5 раза больше чем сахарозы, преобладающей в репчатом луке. В овощах содержаться некоторые гликозиды. Например, в перце содержится гликозид капсаицин, придающий ему острый и жгучий вкус. Овощи богаты витаминами и минеральными веществами, важнейшими компонентами питания человека. Они содержат более 50 химических элементов. Минеральные вещества в овощах находятся в виде легко усвояемых солей минеральных и органических кислот. Они представлены солями основного характера, что очень важно для поддержания щёлочности крови. Разные виды овощей богаты определенными макроэлементами. В овощах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и органических веществ.
141 Биологические основы сельского хозяйства Число возделываемых растений овощных культур многообразно (более 600 видов почти из 80 семейств растений). Для решения практических и научных задач овощные культуры классифицируют по биологическим (табл. 3) и хозяйственно-ценным признакам (табл. 4). Таблица 3 Ботаническая классификация овощных культур Семейства растений Паслёновые (Solanaceae) Тыквенные (Cucurditaceae) Капустные (Brassicaceae) Сельдерейные (Apiaceae) Маревые (Chenopodiaceae) Лилейные (Liliaceae) Бобовые (Fabaceae) Астровые (Asteraceae) Гречишные (Polygonaceae) Яснотковые (Lamiaceae) Мятликовые (Poaceae) Культура Помидор, перец, баклажан, физалис Тыква, кабачок, огурец, патиссон, арбуз, дыня Капуста, брюква, репа, редька, редис, хрен Морковь, петрушка, пастернак, укроп, сельдерей Шпинат, свёкла, мангольд Лук, чеснок, спаржа Горох овощной, фасоль овощная, бобы Салат, эстрагон, топинамбур, артишок Щавель, ревень Иссоп, майоран, базилик, чабер, мелисса Кукуруза сахарная Таблица 4 Хозяйственная классификация овощных культур Капустные Корнеплодные Луковичные Плодовые Листовые (однолетние) (многолетние) Клубнеплодные Капуста белокочанная, савойская, брюссельская, кольраби, цветная Морковь, свёкла, редька, брюква, редис, репа, корневой сельдерей, корневая петрушка Лук репчатый, шнит - лук, порей, батун, чесок Томат, перец, баклажан, физалис, тыква, арбуз, огурец, кабачок, патиссон, горох, фасоль, бобы Салат, шпинат, петрушка, укроп Щавель, ревень, спаржа, хрен, катран Картофель, батат Наряду с травянистыми растениями объектами овощеводства считаются и высшие грибы, такие как шампиньоны, вешенка, кольцевик и др. Овощеводство высокоспециализированная отрасль, в которой выделяют: овощеводство открытого грунта (выращивание овощей в поле), овощеводство защищённого грунта (выращивание рассады и овощей в теплицах и других культивационных сооружениях), бахчеводство и овощное семеноводство
142 И. Б. Минич (производство посевного материала). В питании человека роль овощей исключительно велика. Так как для поддержания жизни, здоровья и работоспособности человек нуждается в нормальном питании. Овощи, уступая по содержанию белков и жиров продуктам животного происхождения, являются основными поставщиками углеводов, витаминов, минеральных солей, фитонцидов и пищевых волокон, необходимых для нормального функционирования живого организма. Овощеводство имеет два направления выращивания овощей: в открытом грунте и в защищённом грунте. Овощеводство открытого грунта характерно для определенного времени года, продолжительность которого определяется климатическими условиями региона. В Российской Федерации это в основном весенне-летний или летний периоды. Для снабжения населения овощными культурами круглый год овощи выращивают в защищённом грунте. Защищённым грунтом называют различные сооружения (теплицы, парники, малогабаритные плёночные укрытия) под стеклом или светопрозрачной полимерной плёнкой, а также непрозрачными укрытиями на ночь, защищающими растения от неблагоприятных погодных условий, прежде всего температурных. В сооружениях защищённого грунта создаются оптимальные условия для роста и развития каждой выращиваемой овощной культуры. Теплицы, парники и малогабаритные плёночные укрытия предназначены для выращивания рассады овощных и цветочных культур, для выращивания урожая овощей, грибов, выгонки цветов. Все сооружения по своему главному назначению разделяют на рассадные и овощные. К рассадным сооружениям относятся парники, рассадные теплицы, необогреваемые и обогреваемые грунты с плёночными укрытиями. К сооружениям, предназначенным для выращивания овощей, относятся теплицы зимние и весенние. Теплицы (оранжереи) – самый совершенный вид культивационных помещений, для выращивания рассады, овощных, плодовых и декоративных культур, а также для размножения и сохранения тропических и субтропических растений, проведения
Биологические основы сельского хозяйства 143 биологических исследований. К ним относят достаточно крупногабаритные культивационные сооружения, размеры которых позволяют персоналу проводить работы по уходу за растениями и сбору урожая, находясь внутри этих сооружений. По времени использования теплицы делят на зимние (круглогодичные) и весенне-летние (сезонные). Сезонные теплицы обычно обогреваются солнечными лучами, а в круглогодичных предусмотрен дополнительный обогрев в зимний период. По способу выращивания овощей (технологии) все теплицы разделяют на почвенные и гидропонные. В гидропонных используют минеральные субстраты (искусственные среды) типа мелкого гравия, керамзита, в которые автоматически подаётся раствор, содержащий все необходимые для растений элементы питания. Все современные теплицы по конструктивному решению разделяют на два основных вида: ангарные (арочные) и блочные (рис. 43). Ангарная теплица – это сооружение с двускатной конструкцией без стоек внутри. Ширина таких теплиц колеблется от 10 до 24 м, а длина – от 50 до 100 м. Блочные теплицы представляют сооружения, состоящие из большого количества ангарных теплиц плотно поставленных друг к другу. Однако все продольные стенки теплиц, которыми они соприкасаются, убраны. Блочная конструкция даёт возможность строить очень крупные теплицы (несколько гектаров). Для улучшения температурного режима, особенно в ночное время, в теплицах применяют технический или солнечный вид обогрева. При техническом обогреве тепло подаётся по трубам (теплоноситель – вода или воздух). При солнечном виде обогрева теплицы называют необогреваемыми. Эти теплицы в основном используется населением. Важную роль для получения высоких урожаев в защищенном грунте играет правильность постройки теплиц (расположение в пространстве и коэффициент ограждения). При постройке теплиц обязательно учитывают направление по отношению к сторонам света. Теплицы ориентируют таким образом, чтобы максимально использовался растениями в них солнечный свет. Поэтому
144 И. Б. Минич двускатные теплицы располагают с севера на юг, а односкатные (пристенные) – с запада на восток, так чтобы скат теплицы располагался с южной стороны. Рис. 43. Типы теплиц (Ченыкаева и др., 1994): 1 – блочная плёночная весенняя теплица, 2 – ангарные теплицы, 3 – блочная стеклянная теплица
Биологические основы сельского хозяйства 145 При постройке особенно необогреваемых теплиц (без технического обогрева) очень важным является не только выбор участка максимально освещенной территории, но и относительные размеры, а именно отношение площади наружной поверхности ограждения к площади основания сооружения, т. е. площади закрываемого грунта. Эта величина называется коэффициентом ограждения (перекрывания). Чем меньше этот коэффициент, тем теплее в культивационных сооружениях ночью, так как меньшая площадь участвует в теплообмене с наружным холодным воздухом. В сооружениях защищенного грунта, имеющих коэффициент ограждения более 2 и покрытых полиэтиленовой пленкой, в ночное время температура внутри теплицы становиться ниже наружной (наблюдается инверсия температур). Самые большие тепличные хозяйства созданы в Голландии, Великобритании и некоторых других странах. В Великобритании находится самый крупный тепличный комплекс в мире, который занимает 80 тыс. га. К малогабаритным укрытиям относят такие культивационные сооружения, размеры которых не позволяют человеку проводить работу по уходу за растениями и сбору урожая непосредственно внутри сооружения. Малогабаритные укрытия очень разнообразны по форме, размерам и назначению. Наиболее распространенным видом малогабаритного сооружения является парник. Парники как сооружения защищённого грунта предназначены для выращивания холодостойких зеленных культур в ранний весенний период, рассады и овощей в летний и ранне-осенний периоды. Они бывают двускатными (обычно тоннельными) и односкатными. Если парник односкатный, то его, обычно, укрывают стеклянными рамами с наклоном к югу и располагают с востока на запад. Если парник двухскатный, то его, чаще всего, укрывают полимерными пленочными материалами и располагают с севера на юг. Одним из самых распространенных типов парника является русский парник. Стандартный русский парник является односкатным и состоит из котлована глубиной 75 см. На дно котлована
146 И. Б. Минич укладывают свежий навоз (лучшим является конский навоз), используемый как биотопливо, а затем его засыпают почвенной смесью, в которой будут выращиваться сельскохозяйственные культуры (рис. 44). В качестве укрывного материала для сооружений защищённого грунта используется стекло и различные полимерные материалы. Рис. 44. Русский односторонний углублённый парник (Ващенко и др., 2004): 1 – навоз, 2 – земляная смесь, 3 – рамы По сравнению со стеклом полимерные плёнки имеют ряд преимуществ, к которым относится легкость, пластичность, прозрачность и многообразие модификаций, придающих им ряд специфических свойств. Поэтому в последние годы наибольшее распространение для укрытий культивационных сооружений получили полимерные плёнки: полиэтиленовые, поливинилхлоридные, полиамидные, полиакриловые, сэвиленовые и др. Плёнки из определённого вида полимера обладают рядом достоинств и недостатков по сравнению друг с другом. Они имеют различную светопроницаемость (для УФ излучения, ФАР, ИК излучения), механическую прочность, гидрофобные свойства, пластичность и стоимость. В Российской Федерации, как и в большинстве стран Западной Европы и США, набольшее распространение получила полиэтиленовая пленка. Это обусловлено её низкой
Биологические основы сельского хозяйства 147 стоимостью, несложной технологией производства, возможностью изготовления широкоформатных полотен, высокой морозоустойчивостью (переносит понижение температуры до минус 60°С), а также возможностью широкой модификации полиэтилена. Модифицированные полиэтиленовые плёнки получают путём введения различных добавок, улучшающих эксплуатационные свойства полиэтиленовых пленок. Стабилизированные полиэтиленовые плёнки. В процессе эксплуатации под воздействием солнечного излучения, кислорода воздуха, ветровых нагрузок, высоких положительных, а также отрицательных температур происходит старение пленки, в результате чего она теряет эластичность, прочность и разрушается (рвётся). Период сохранения плёнкой прочностных свойств называют сроком службы, который для плёнок определяется метеорологическими факторами. В зоне умеренного климата срок службы полиэтиленовых пленок составляет 4–5 месяцев, т. е. не более одного сельскохозяйственного сезона. Для увеличения срока эксплуатации полиэтиленовых плёнок в их состав вводят специальные добавки – стабилизаторы, которые препятствуют протеканию процессов старения полиэтиленовой матрицы. Наиболее применение нашли полиэтиленовые плёнки, модифицированные светостабилизаторами на основе пространственнозатрудненных аминов (тинувин 622, диацетам 5 и т. п.) или фенолов (тинувин 327, Анокс 21 и т. п.). Срок эксплуатации таких пленок составляет 3–5 лет и более. Гидрофильные плёнки. Под воздействием солнечных лучей происходит испарение влаги почвы (90 %), пары воды поднимаются на поверхность теплицы и конденсируются в виде мелких полусферических капель (мелкокапельного конденсата). Капли воды затрудняют прохождение света к растениям и являются для него линзами, что приводит к ожогам растений, а также к точечному разрушению полимера. Кроме того, при отрыве капель от кровли теплиц образуется капéль, которая вредит растениям и затрудняет работу обслуживающего персонала в теплице. В гидрофильных полимерных плёнках благодаря введению
148 И. Б. Минич гидрофилизирующих добавок (например, антифога) исключается образование мелкокапельного конденсата и обеспечивается образование влаги в виде сплошного слоя воды, стекающего по поверхности плёнки. Это способствует снижению отражения солнечного света пленкой и улучшается микроклимат внутри теплицы, в результате чего достигается повышение урожайности выращиваемых культур и улучшаются условия труда обслуживающего персонала. Армированные плёнки представляют собой плёнки, пронизанные стекловолоконными или полиамидными нитями, в результате чего повышается прочность плёнок и срок их службы. В последнее время для предотвращения разрушения полимерной матрицы, расположенной между армирующими нитями, полиэтилен также стабилизируют. Теплоудерживающие плёнки получают введением в их состав наполнителей, обладающих способностью к поглощению или отражению ИК излучения (кальцит, сиенит, нефелин, базальт и т. п.). Под такими плёнками температура внутри теплицы в ночное время по сравнению с наружным воздухом выше на 2,5–3°С, что способствует более благоприятным микроклиматическим условиям и более интенсивному росту и развитию выращиваемых культур, а главное – повышению их урожайности. Биоразлагаемые и фоторазрушаемые плёнки. В биоразлагаемые и фоторазрушаемые плёнки вводят специальные добавки, которые через несколько месяцев эксплуатации (обычно через 2–3 месяца) способствуют разрушению плёнок. Биоразлагаемые плёнки разрушаются под действием микроорганизмов, а фоторазрушаемые – под действием солнечного света. В основном их применяют для выращивания растений в бескаркасных укрытиях, поэтому такие плёнки являются обычно ещё и перфорированными. В процессе эксплуатации такие плёнки разлагаются и не требуют специальных затрат по их утилизации. Перфорированные плёнки представляют собой плёнки с «пробитыми отверстиями». На 1 м2 размещается в среднем 500 отверстий, что обеспечивает хорошее проникновение воздуха и дождевой влаги к растениям.
Биологические основы сельского хозяйства 149 Фотоселективные плёнки за счёт введения в их состав специальных добавок способны избирательно поглощать или отражать различные участки спектра, что приводит к улучшению микроклимата внутри культивационных сооружений. Наибольшее применение из фотоселективных плёночных материалов нашли окрашенные и светокорректирующие полимерные (чаще всего полиэтиленовые) плёнки. Окрашенные плёнки получают введением различных красителей, пропускающих определённую область видимого излучения, чаще синих, пропускающих синюю область спектра, и красных, пропускающих красную область спектра. Обычно окрашенные плёнки используют в тех климатических широтах, где общая доля ФАР велика. Окрашивание приводит к избирательности проницаемости плёнок за счёт отражения значительной части излучения ФАР (обычно мало используемой растениями в процессах роста и развития зелёной области спектра). Окрашивание плёнок также способствует рассеиванию проникающего в культивационное сооружения света и уменьшению доли прямых лучей, что благоприятно сказывается на условиях выращивания растений. Это обеспечивает повышение урожайности различных сельскохозяйственных культур на 8–10 %. Использование окрашенных плёнок получило распространение во Франции, в Италии, в Испании и особенно широко в Японии, в которой окрашенными пленками уже в начале 70-х гг. XX в. была укрыта площадь около 14000 га. В этих странах промышленно освоен выпуск различных типов окрашенных плёнок, например, плёнки на основе полиэтилена серии «Eldeplast» нескольких модификаций: − «Giallo-50» (желтая) – для выращивания кабачков, томатов; − «Violetto-70» (фиолетовая) – для выращивания земляники, салата, баклажанов, гвоздики; − «Rosso-70» (красная) – для выращивания бахчевых культур. Однако использование окрашенных плёнок является ограниченным, что связано с их недостатками. Во-первых, достижение стабильной окраски плёнки (особенно полиэтилена в силу его химической инертности) является сложной задачей из-за
150 И. Б. Минич «выгорания» красителя под действием солнечного излучения и миграции красителя на поверхность пленки. Во-вторых, окрашенные пленки дают хороший положительный эффект только при общем избытке ФАР, так как поглощают значительную часть излучения видимой области спектра. Светокорректирующие плёнки получают введением в их состав люминофоров, способных преобразовывать излучение одной длины волны в другую. В настоящее время в сельском хозяйстве Японии и особенно России наибольшее применение нашли светокорректирующие полиэтиленовые (в Японии поливинилхлоридные) плёнки, преобразующие часть УФ излучения в красную область спектра. Использование светокорректирующих плёнок в качестве укрытий культивационных сооружений по сравнению с немодифицированными плёнками приводит к эффекту ускорения процессов жизнедеятельности растений и повышению их продуктивности на 10–90 % в зависимости от их видовой и сортовой принадлежности. В России промышленно освоен выпуск таких светокорретирующих полиэтиленовых плёнок как «Урожай», «Урожайная», «Red light» и др. В настоящее время во многих странах освоен выпуск полимерных плёнок, сочетающих в себе одновременно несколько модификаций. Для полиэтиленовых плёнок используют два направления многофункциональной модификации, позволяющих получать плёнки с заданным комплексом свойств. Первый заключается в одновременном введении в плёнку при её производстве нескольких модификаторов: люминофоров, светостабилизаторов, гидрофильных добавок и т. п. Это направление модификации нашло применение в большинстве развитых стран. Второе направление связано с производством многослойных плёнок, в которых в одной плёнке сочетаются несколько различно модифицированных слоёв, чем достигаются высокие эксплуатационные показатели. Многослойные полимерные материалы разрабатываются в основном в США, Германии и Японии. Из большого многообразия выращиваемых во всем мире овощных культур наибольшее распространение получили овощи
Биологические основы сельского хозяйства 151 нескольких семейств: тыквенных, пасленовых, капустных, сельдерейных, лилейных и др. Особую группу овощных растений составляют клубнеплоды, к которым относятся картофель, топинамбур, батат и пр. 2.1. Семейство Тыквенные (Cucurbitaceae) Семейство Тыквенные (Cucurbitaceae) объединяет около 900 видов. Тыквенные относятся к числу первых растений, введённых человеком в культуру. Все растения семейства тыквенных представлены лианами, происходящими из тропических и субтропических зон. Все относящиеся к этому семейству растения теплолюбивы и не переносят заморозков. Тыквенные культуры отличают относительно малая доля биомассы, приходящейся на осевые органы, крупносемянность и сильный начальный рост, обеспечивающий быстрое формирование ассимиляционного аппарата. Характерной особенностью представителей этого семейства является наличие усиков (огурец, люффа, лагенария). Все тыквенные имеют перисто- и пальчато-лопастные листья и очередное их расположение на стебле. Корневая система стержневая с многочисленными разветвлениями. Все тыквенные – однолетние культуры, преимущественно однодомные, перекрёстноопыляющиеся. Цветки тыквенных растений раздельнополые, семена, сохраняющие всхожесть 6–8 лет, не имеют эндосперма, питательные вещества для зародыша находятся в семядолях. Для посева лучше использовать двух-трёх летние семена, так как они образуют больше женских цветков. Плод тыквенных – ложная ягода (тыквина). Околоплодник состоит из жёсткого экзокарпия, который плотно срастается с мезокарпием. Семена располагаются на плаценте. Мякоть плода образована мезо-и эндокарпом (тыква, дыня) или разросшимися плацентами (арбуз). К семейству тыквенных относятся такие ценные сельскохозяйственные культуры, как огурец, тыква, кабачок, патиссон, арбуз, дыня, а также редко возделываемые в России момордика, люффа, чайот, лагенария.
152 И. Б. Минич Огурец посевной (Cucumis sativus) является однолетним, однодомным, перекрёстноопыляющимся травянистым растением. Его родина – районы тропической Азии: полуостров Индостан (Индия), Индокитай (Бирма). В этих странах огурец выращивали за 5 тыс. лет до н. э. Отсюда культура огурца распространилась в страны Средиземноморья, в том числе в Европу (широко известен, стал только в XIV веке), а в дальнейшем распространился по всему земному шару. В России огурец стали выращивать в XVII веке. Пищевые достоинства. Плоды огурца по калорийности уступают большинству овощных культур, но имеют хорошие вкусовые и диетические качества. Плоды огурца содержат 96 % воды, соли К, Са, Na, Mg, Fe, Si, Al, Mn, Cu, Zn, I, P, F, Mo, пектиновые вещества, клетчатку, глюкозу, фруктозу, витамины C, PP, B1, B2, каротин, фолиевую и пантатеновую кислоты. Горький вкус огурцов обусловлен содержанием стероидных сапонинов кукурбитацинов. Горечь плодов явление наследственное и зависит от сортовых особенностей, а также проявляется при недостатке влаги, света и питательных веществ при его выращивании. Благодаря содержанию пектинизирующих ферментов огурцы улучшают пищеварение, всасывание белков, жиров, высокое содержание К способствует удалению жидкости из организма. Огуречный сок полезен при парадантозе, при перенапряжении миокарда, успокаивает и укрепляет нервную систему, препятствует развитию атеросклероза и улучшает память. Кукурбитациды, содержащиеся в огурцах, способны подавлять патологический рост тканей. Есть предположение, что вытяжки из корня огурца угнетающе действуют на развитие СПИДа. Огуречный сок применяют в косметологии. Морфологические особенности. Корневая система стержневая, сильноразветвлённая (рис. 45). Она состоит из главного корня, достигающего длины до 1 м, и многочисленных боковых корней. Поверхность корней превосходит поверхность листьев в 75–140 раз. Корни сосредоточены в верхнем горизонте почвы (в основном на глубине 5–25 см).
Биологические основы сельского хозяйства 153 Стебель лиановидный, ветвящийся, округло-гранёный, иногда опушённый. Длина стебля в зависимости от сорта достигает 3 м. Листорасположение у растений огурца очередное. Листовая пластинка цельная, слегка лопастная. Поверхность листа гладкая или морщинистая, край листовой пластинки цельный или городчатый. Стебель и обе стороны листа имеют жёсткое опушение. Растения большинства сортов огурца однодомные раздельнополые – мужские и женские цветки находятся на одном растении. У огурца первым появляются мужские цветки, затем женские. Мужские цветки собраны в соцветия (по 5–7 шт.) типа кисти или щитка. Венчик жёлтый воронковидный, состоит из 6 лепестков. Мужские цветки имеют 5 тычинок, четыре попарно сросшиеся, а одна свободная. Женские цветки расположены в пазухах листьев одиночно или попарно. Женский цветок имеет нижнюю завязь, которая хорошо заметна под венчиком, и трёх- или пятилопастное рыльце. Из завязи после оплодотворения развивается плод. Существуют сорта огурцов, плод которых не имеет семян, так как способен развиваться без оплодотворения. Такие сорта называют партенокарпическими. Плод огурца – ложная ягода с 3–5 семенными камерами и содержат 100–400 шт. семян (кроме партенокарпических сортов). Название плодов огурца определяется их размерами. Корнишоны имеют плоды длиной 5–9 см, а пикули – длиной 2–3 см. Биологические особенности. Огурец – влаголюбивое, светолюбивое и теплолюбивое растение. Оптимальная дневная температура для роста и развития огурца составляет 22–25°С, а ночная – 16–18°С, при этом влажность почвы должна составлять 75–80 %, а воздуха 85–90 %. Вегетационный период составляет от 32 до 70 дней в зависимости от сорта. Агротехника. Огурец выращивают как в открытом, так и защищённом грунте. В открытом грунте огурец возделывают двумя способами – рассадой, выращенной в парниках под плёночными укрытиями, и посевом семян в грунт. Для получения раннего урожая в защищенном грунте семена огурцов сеют в горшочки (так как растения плохо переносят пересадку) с почвенной смесью на глубину 1 см в феврале-апреле (в зависимости от климатической
154 И. Б. Минич зоны). Оптимальная температура для прорастания семян 25–28°С. Всходы появляются через 4–6 дней после посева. Рассаду в возрасте 16–20 дней высаживают в парники или гряды, обычно на 1 м2 высаживают от 4 до 5 растений.. Почва для огурцов должна быть очень плодородной с достаточным количеством перегноя, воздухо- и водопроницаема. При посеве в открытый грунт безрассадным способом в каждую лунку кладут 5–6 семян, затем, когда семена прорастут, оставляют два наиболее сильных и развитых растения. Лунки размещают на расстоянии 40–50 см друг от друга. Рис. 45. Огурец (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение (сеянец); 2 – стебель лиана; 3 – усик; 4 – мужской цветок; 5 – женский цветок; 6 – плод; 7 – разрез плода; 8 – семя
Биологические основы сельского хозяйства 155 Огурец теплолюбивая культура и особенно чувствительна к температурному режиму в период формирования репродуктивных органов. Изменение температуры выше 25°С или ниже 16°С в период цветения угнетающе действует на рост пыльцевых трубок, пыльца становится стерильной и рост пыльцевых трубок приостанавливается. При оптимальных условиях цветение начинается на 22–28 день после появления всходов. Плоды огурца растут главным образом ночью, когда происходит отток органических веществ в плоды. Огурец очень требовательное к влаге растение. Наибольшее количество воды растение расходует в период интенсивного плодоношения, когда растение за день может использовать более 5 литров. Поливать растения необходимо только тёплой водой. При поливе холодной водой корневые волоски загнивают, а растения могут погибнуть. Растение огурца отличается высоким потреблением питательных веществ. Важнейшими элементами питания являются макроэлементы K, P, N, Ca и микроэлементы B, Mn, Cu, Zn, Mg, Mo и др. При недостатке в почве азота плоды становятся светлозелеными, а верхняя часть плода сужена. При недостатке калия плоды сужены возле плодоножки, а верхушка плода имеет шарообразную форму (рис. 46). Рис. 46. 1 – огурец при недостатке калия, 2 – огурец при недостатке азота (Ченыкаева и др., 1993) Важным моментом в развитии огурцов является формирование куста (особенно если растение культивируется в теплице на шпалере). У гибридов женские цветки образуются на главном
156 И. Б. Минич стебле, а у обычных сортов на боковых побегах, поэтому у этих сортов проводят прищипку выше 5–6 листа, что приводит к активному росту боковых побегов. У гибридных растений на главном стебле в нижнем ярусе (50 см от почвы) удаляют все боковые побеги и цветки. Следующие боковые побеги (до высоты 1 м) прищипывают над первым листом, оставляя одну завязь. Боковые побеги в средней и верхней части главного стебля (до высоты 1,5– 1,7 м) прищипывают над вторым листом, оставляя 2 завязи. При достижении главным стеблем верхней шпалеры его осторожно перекидывают через неё и привязывают. Отрастающие боковые побеги различных порядков прищипывают через каждые 40–50 см до тех пор, пока расстояние до почвы останется не более 1 м (рис. 47). Рис. 47. Схема формирования растений огурца (Ващенко и др., 2004)
Биологические основы сельского хозяйства 157 Наиболее распространенные сорта и гибриды, культивируемые в Томской области: Зозуля F1, Клавдия F1, Пасадена F1, Пасамонте F1, Водолей, Маринада F1 и др. Тыква. Из 11 ботанических видов тыквы широко используется: тыква гиганская (C. maxima Duch.), тыква мускатная (C. moschata Duch.), тыква твердокорая (C. pepo L.) и её разновидности – кабачок и патиссон. В диком виде не существует. Введена в культуру в Мексике, где культивировалась уже за 3000 лет до н. э. В Европу тыква завезена в конце XV века. В России культивируется с XVIII века. Пищевые достоинства. Мякоть тыквы содержит до 8 % сахаров (глюкозу, фруктозу, сахарозу), крахмал, белки, витамины C, B1, B2, E, PP, каротин, соли K, Ca, Mg, Fe, Cu, Co, F, пектины. Семена тыквы на 30-40 % состоят из высококачественного масла, содержащего преимущественно ненасыщенные, низкомолекулярные жирные кислоты, которые выводят лишний холестерин из организма. В тыквенных семечках много биологически активных фосфатов, обеспечивающих клетку энергией, нуклеиновых кислот, которые омолаживают и восстанавливают клетки организма, регулируют их рост, препятствуют старению. В семенах содержится много цинка и витамина Е, обладающего антиоксидантным действием. Семечки тыквы поддерживают тонус мочеполовой системы. Белки тыквенных семечек стимулируют развитие костей у детей. Семена тыквы губительно действуют на ленточных глистов. Тыква полезна при сердечно-сосудистых заболеваниях, при остеохондрозе, снижает артериальное давление, нормализует обмен веществ, улучшает моторную функцию кишечника. При ежедневном употреблении тыквы в течение месяца восстанавливается сердечный ритм, снижается уровень холестерина в крови, уменьшается свёртываемость крови. Морфологические особенности. Тыква – травянистое однолетнее растение. Корневая система состоит из главного стержневого корня, достигающего длины 2 м, и большого количества разветвлённых боковых корней от 1,5 до 5 м в длину. Стебель стелющийся, ветвистый, состоит из главного и боковых побегов, достигающих 10 м. Листья крупные длинночерешковые. Цветки крупные,
158 И. Б. Минич раздельнополые, однодомные. Тыква – перекрестноопыляющееся растение, плодом которой является многосеменная ягода – тыквина. Семена сохраняют всхожесть 5–7 лет. Тыква гигантская (крупноплодная) – травянистое однолетнее растение с цилиндрическим разветвлённым стелющимся стеблем (рис. 48). Рис. 48. Тыква гигантская (C. maxima Duch.) (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение сеянец, 2 – лист, 3 – часть стебля, 4 – усик, 5 – женский цветок, 6 – семена, 7 – плод Листья крупные, длинночерешковые, сильно опушённые. Цветки раздельнополые, перекрёстноопыляющиеся, крупные, жёлтые, колокольчатой формы. Плоды вырастают массой от 1,5 до 90 кг.
Биологические основы сельского хозяйства 159 Тыква мускатная – однолетнее растение с ползучим разветвлённым округло-гранённым стеблем. Листья почковидные, сердцевидно-выемчатые или лопастные, мягко опушённые. Цветки однодомные, крупные. Плод вытянутой формы (рис. 49). Рис. 49. Тыква мускатная C. moschata Duch.) (Игнатьева и др., 1990): 1 – плод, 2 – женский цветок, 3 – лист, 4 – стебель пятиугольный с вдавленными краями, 5 – семена Тыква твердокорая – однолетнее растение со стелющимися, резко гранёнными бороздчатыми плетями, листья пятилопастные с глубокими вырезами. Листья и плети имеют грубое опушение. Цветки однодомные. Плоды имеют разнообразную форму, окраску и размеры. Плоды вырастают от 1 до 20 кг (рис. 50).
160 И. Б. Минич Биологические особенности. Тыква тепло- и светолюбивая культура. Вегетационный период составляет 120–150 дней. Оптимальная температура для роста и развития 25–27°С. При 12–16°С растение прекращает рост и может загнить. Тыква относится к влаголюбивым растениям. Рис. 50. Тыква твердокорая (C. pepo L.) (Игнатьева и др., 1990): 1 – подвид плетистой тыквы сорта Миндальная, 2 – подвид плетистой тыквы крукнек, 3 – лист, 4 – женский цветок, 5 – семя, 6 – пятигранный стебель Агротехника. Тыкву выращивают рассадой или посевом семян в грунт. При рассадном способе семена сеют в горшочки
Биологические основы сельского хозяйства 161 с питательной почвенной смесью (в условиях региона г. Томска после 15 мая). Всходы появляются через 4–7 дней, при температуре 22–25°С. После появления всходов растения ставят на светлое место, чтобы рассада не вытягивалась. В грунт рассаду с 2–3-мя настоящими листьями высаживают в возрасте 20–25 дней в заранее приготовленное солнечное место с питательной плодородной почвой на расстоянии 1,5–2 м друг от друга. В очень жаркую или дождливую погоду для хорошего завязывания плодов проводят искусственное опыление. Делают это в утренние часы с помощью мягкой кисточки или сорванного мужского цветка. До начала августа тыкву подкармливают минеральными и органическими удобрениями. Поливают растения только тёплой водой. Наиболее распространенные сорта, культивируемые в Томской области: Алтайская, Миндальная, Улыбка, Дынная, Голосемянная, Витаминная и др. Кабачок (Cucurbita pepo L. var. Giraumons Duns) является разновидностью твердокорой тыквы. Родиной его является Мексика. Пищевые достоинства. Плоды кабачка содержат сахара, витамины С, В1, В2, РР, провитамин А, белки, органические кислоты, минеральные соли. Кабачок используют при заболеваниях желудочнокишечного тракта, атеросклерозе, при сердечно-сосудистых заболеваниях, болезнях почек, малокровии, ожирении. Морфологические особенности. Кабачок – однолетнее перекрёстноопыляющееся растение. Корневая система стержневая. Стебель прямостоячий, толстый с жёстким опущением. Растение имеет кустовую форму. Листовые пластинки крупные пятилопастные. Цветки раздельнополые, однодомные. Плоды у кабачка удлинённые цилиндрической формы (рис. 51). Биологические особенности. Кабачок – теплолюбивое, светолюбивое растение. Вегетационный период составляет 45–100 дней в зависимости от сорта. Оптимальная температура для роста и развития плодов 18–24°С. При недостатке света замедляется фотосинтез и вызревание пыльцы, меньше накапливается
162 И. Б. Минич сахаров в плодах. Кабачок отличается высокой засухоустойчивостью, что связано с мощным развитием корневой системы, высокой сосущей силы корней и листьев. Рис. 51. Тыква твердокорая (Игнатьева и др., 1990): 1 – кабачок сорта Грибовский, 2 – кабачок Цуккини, 3 – плод патиссона, 4а – женский цветок кабачка, 4б – женский цветок патиссона, 5а – семя кабачка, 5б – семя патиссона Агротехника. Кабачок выращивают рассадой или посевом семян в грунт. При рассадном способе семена сеют в горшочки с питательной почвенной смесью (в условиях региона г. Томска после 15 мая), за 20–25 дней до высадки. При температуре 22–25°С всходы появляются через 6–7 дней, после чего растения
Биологические основы сельского хозяйства 163 ставят на светлое место, чтобы рассада не вытягивалась. В грунт рассаду с 3–4 листьями высаживают в заранее приготовленные гряды. Почвы под кабачок должны быть высокоплодородные, хорошо аэрируемые и влагоёмкие. При безрассадном способе семена сеют на глубину 3–5 см в лунки размером 40x40 см на расстоянии 1 м друг от друга. За время вегетации проводят своевременный полив, подкормки минеральными и органическими удобрениями. Наиболее распространенные сорта, культивируемые в Томской области: Грибовский, Зонтик, Спагетти, Бинго-Бонго. В последние годы распространился тип кабачка цуккини с зелёными плодами. Родиной этого кабачка является Италия. Патиссон (Cucurbita pepo L. var. melopepo (L.) Filov) относится к разновидности твердокорой тыквы. Родиной патиссона является Центральная и Южная Америка. Пищевые достоинства. Плоды патиссона содержат сахара, пектиновые вещества, витамины С, В1, В2, РР, небольшое количество провитамина А, минеральные соли К, Р, Fe. В семенах патиссона много жира (50–55 %) и сантонина. Плоды патиссона рекомендуют при отёках, болезнях почек, печени, язвенной болезни желудка, атеросклерозе. Семена используют как глистогонное средство. Морфологические особенности. Патиссон – однолетнее растение, кустовой формы, имеет стержневую корневую систему. Стебель прямостоячий, опушенный, длиной 30–60 см. Листья крупные пятилопастные (рис. 51). Цветки раздельнополые, однодомные, перекрёстноопыляющиеся. Плоды тарелочной формы с фестончатыми краями. Биологические особенности. Патиссон относится к теплолюбивым культурам. Семена начинают прорастать при температуре почвы 13–14°С. Оптимальная температура для роста и развития 25–27°С. Как и все тыквенные патиссон не переносит заморозков. Агротехника. Патиссон можно выращивать посевом семян в грунт и через рассаду. Технология выращивания и агротехника такая же, как и у кабачка. У патиссона используют в основном молодые завязи в 2–7-дневном возрасте. Вегетационный период
164 И. Б. Минич составляет 45–100 дней в зависимости от сорта. Наиболее распространенные сорта, культивируемые в Томской области: Солнышко, Негритенок, Белые, Зонтик и др. Арбуз (Citrullus vulgaris Schrad). Родина арбуза – Африка. В Россию был завезён во время татарского нашествия из Персии в Астрахань, оттуда на Днепр, а затем во второй половине XVIII века распространился по всей России. Арбуз распространён в тропических и субтропических областях земного шара, но благодаря современным скороспелым сортам успешно выращивается в Сибири. Пищевые достоинства. Плоды арбуза содержат сахара (в основном глюкозу, фруктозу, сахарозу), витамины С, РР, В1, В2, провитамин А, незаменимые аминокислоты, органические кислоты (янтарная, лимонная), минеральные соли К, Na, Ca, Mn, Fe, S, Co. Плоды используют как мочегонное, жаропонижающее средство, при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, атеросклерозе, малокровии, при холециститах. Морфологические особенности. Арбуз – однолетнее травянистое растение с ползучим, пятигранным, сильно разветвлённым и опушённым жёсткими волосками стеблем. Корень стержневой, сильно разветвлённый, достигает глубины 3–5 м. Листья очередные, глубоко дважды перисторассечённые, с удлинённоокруглыми лопастями. Цветки жёлтые, раздельнополые и обоеполые. Женские цветки несколько крупнее мужских, с опушённой завязью и пятиугольным рыльцем. Плод – многосеменная ложная ягода (тыквина). Внутренность плода выполнена разросшимися сочными плацентами с прикреплёнными к ней семенами. Масса плода от 3 до 16 кг. Арбуз перекрёстноопыляющееся растение (рис. 52). Биологические особенности. Арбуз – культура жаростойкая, светолюбивая, засухоустойчивая. Для прорастания семян необходима температура 25–35°С. Для роста и развития растений оптимальной является температура 25–30°С. Температура 5–10°С губительна для растений. Растение засухоустойчивое, что обусловлено хорошо развитой корневой системой и большой сосущей силой корневых волосков.
Биологические основы сельского хозяйства 165 Рис. 52. Арбуз (Citrullus vulgaris Schrad) (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение (сеянец), 2 – стебель лиана, 3 – семена, 4 – усик, 5 – женский цветок, 6 – мужской цветок, 7 – гермафродитный цветок, 8 – плод Агротехника. Арбуз в условиях Сибири выращивают через рассаду. Семена (лучше перед посевом замочить и сеять уже проклюнувшие семена) сеют в горшочки с почвенной смесью в начале мая. Всходы появляются через 9–10 дней после посева. Высаживают рассаду с 3–4 листьями в грунт, когда минует угроза заморозков. Высаживают рассаду на лёгкие песчаные почвы. Грядку для бахчи делают немного приподнятой. Расстояние между растениями должно составлять 35–50 см. Поливают растения во время
166 И. Б. Минич формирования и роста завязей. Когда завязи закончили рост и начали созревать поливать арбузы нельзя, даже в сильную засуху, так как плоды будут водянистыми, а созревание задержится. Во время роста и развития плети растения трогать нельзя, так как это может вызвать увядание и засыхание завязей. Сорта, вызревающие в условиях Томской области: Огонёк, Стокса, Землянин, Сибиряк, Сахарный. Дыня (Cucumis melo L.). Родиной дыни является – Индия, Афганистан, Иран. За много веков до нашей эры дыня культивировалась в Древнем Египте и других странах Средиземноморья. В Европе дыня появилась в средние века, а в XV–XVI веках из Средней Азии переместилась в низовья Волги. Малоазиатские дыни проникли через Балканские страны и Кавказ на Украину. Плоды дыни содержат сахара, белки, крахмал, витамины (витамина С в 3 раза больше, чем в арбузе), минеральные соли. Применяют плоды дыни при сердечно-сосудистых заболеваниях, как успокаивающее средство, при малокровии, болезнях печени и почек, атеросклерозе, гипертонии, ожирении. Из плодов дыни делают варенье, сок, мёд (бекмез), содержащий около 60 % сахаров. Морфологические особенности. Дыня – травянистое однолетнее растение. Стебель тонкий, ползучий с многочисленными ветвями и усиками. Стебель достигает длины 3 м. Листья очередные, цельные, почковидные на длинных черешках. Цветки раздельнополые и обоеполые. Мужские цветки собраны по 3–15 шт. в соцветие щиток, женские цветки одиночные, крупнее мужских. Плод – многосемянная ложная ягода (тыквина) различной величины и формы. Мякоть плода имеет пустоты с находящимися в них плацентами с семенами. Плоды могут достигать длины от 4 см до 2 м, массой до 20 кг (рис. 53). Биологические особенности и агротехника такая же, как и у арбуза, но дыня в отличие от арбуза более требовательное растение к влаге в период роста завязей.
Биологические основы сельского хозяйства 167 Рис. 53. Дыня (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение, 2 – стебель лиана, 3 – усик, 4 – завязь плода, 5 – цветок, 6 – плод, 7 семена 2.2. Семейство Паслёновые (Solanaceaе) К плодовым овощным растениям семейства паслёновых (Solanaceae) относятся баклажан (Solanum melongena L.), перец (Capsicum annuum L.), томат (Lycopersicon ecsulentum Mill), физалис (Physalis peruviana L.). Томат или помидор съедобный (Lycopersicon ecsulentum). Родиной томатов считают тропические районы Южной Америки (Перу, Чили, Эквадор), где они и поныне произрастают в диком виде. На местном языке науталь растение называется томати.
168 И. Б. Минич Индейцы других племён называли томатль – крупная ягода, в Европе (Италии) растение начали называть «золотым яблоком» (pomo d’oro – отсюда и название «помидор»). Во Франции за красный цвет плодов растение называли (pom d’amyr – «яблоко любви». Таким образом, сохранилось два названия этого овоща – томат и помидор. Ботаническое название томата Lycopersicon (волчья ягода) ввёл Карл Линней. В начале XVI века томат был завезён в Европу, выращивался как декоративное растение, затем как лекарственное. В пищу плоды растения стали использовать в Италии после описания в 1554 году итальянским врачом и ботаником Маттиоли томатов как съедобных растений. В XIX веке через Ближний Восток и Кавказ томат был завезён в Астрахань, откуда и началось распространение растения по всей России. Пищевые достоинства. Плоды томатов содержат витамины С, РР, К, Н, В1, В2, В3, В6, В9, минеральные соли К, Са, Fe, Р, Сu, Na, Zn, Mg, I, F, S, органические кислоты (лимонная, яблочная), клетчатку, пектиновые вещества, глюкозу, фруктозу, сахарозу, каротин, ксантофилл, ликопин. По содержанию железа и магния томаты занимают одно из первых мест среди овощных культур. Плоды томатов употребляют свежими, в кулинарии, перерабатывают на предприятиях консервной промышленности в соки, пюре, соус, их солят и маринуют. Из плодов томата можно приготовить более 125 видов продуктов. Клетчатка и пектины мякоти плодов томатов стимулируют пищеварение, ускоряют перистальтику кишечника, связывают и выводят вредные вещества, попадающие с пищей или образующиеся в кишечнике в результате нарушения пищеварения. Пектиновые вещества томатов снижают уровень холестерина в крови. Томаты способны извлекать из почвы соединения меди и молибдена, которые затем накапливаются в плодах и являются необходимыми для работы ферментной системы человека, стимулируют кроветворение, синтез аминокислот в организме. В мякоти плодов томатов накапливается ликопин – вещество, способное улавливать свободные радикалы. Гликоалколоид томатин, содержащийся в плодах, обладает антибиотическим и фунгицидным
Биологические основы сельского хозяйства 169 свойствами. Томатный сок врачи рекомендуют при авитаминозах, расстройствах пищеварения, заболеваниях сердечно-сосудистой системы, для снижения артериального давления, при перенапряжении нервной системы. Мякоть плодов томатов широко применяют в косметике. Витамины А, В и С, содержащиеся в плодах, делают кожу мягкой, эластичной, а органические кислоты оказывают очищающее действие, восстанавливают клетки. Помидоры считаются прекрасным средством для стимуляции роста волос. Морфологические особенности. Томаты по своей природе многолетние растения. В диком виде растут на необрабатываемых землях в условиях тропиков и субтропиков в Перу, Мексике, на Канарских и Филиппинских островах. Плоды у них мелкие, размером с вишню или смородину, опушённые, бурой или жёлто-зелёной окраски (рис. 54). В сельскохозяйственном производстве всего мира томаты выращивают как однолетнее растение. Корневая система у молодых растений стержневая, а затем разветвлённая. Стебли травянистые высотой от 25 см до 3–5 м, покрытые железистыми волосками. Листья непарноперистые рассечённые, состоящие из крупных и мелких чередующихся долек. На поверхности листьев расположены железистые волоски. Листорасположение очередное. Цветки актиноморфные с жёлтым венчиком, собраны в соцветие – завиток. Соцветия томатов бывают трёх типов: простые, промежуточного типа и сложные. Простые соцветия состоят из 7–9 цветков. В сложных соцветиях образуется около 100 цветков. Цветки обоеполые самоопыляющиеся. От цветения до образования плода проходит 35–60 дней в зависимости от сорта. Развитие плода имеет две фазы: 30 дней после цветения плод растёт, а следующие 10–15 созревает. Плод – сочная многогнёздная ягода разной величины, формы и окраски. По форме плоды томатов бывают плоские, плоскоокруглые, округлые, удлинённые, грушевидные, сливовидные, с гладкой или ребристой поверхностью. Число камер в плоде может быть от 2–5 (малокамерные), от 6–9 (среднекамерные) и более 9 (многокамерные). Число семян в плодах от 50 до 125 штук и выше. Семена погружены в студенистую массу (пульпу) образующуюся за счёт разрушения
170 И. Б. Минич клеток плацентарной ткани в период созревания плодов. По окраске плоды могут быть красные, оранжевые, розовые, жёлтые и др., масса плодов колеблется от 20 г до 1 кг. Масса плода и камерность являются важными сортовыми признаками томатов. Рис. 54. Томат (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение сеянец, 2 – цветочная кисть, 3 – плодовая кисть, 4 – цветок, 5 – плод, 6 – семя В результате селекции создано большое разнообразие сортов, обладающих ценными вкусовыми и питательными свойствами. Сорта отличаются друг от друга по форме куста, листьев, плодов, по периоду вегетации. Все сорта томатов делят на две группы по их использованию: салатные – с крупными плодами и тонкой кожицей; консервные – мелкоплодные с плотной кожицей.
Биологические основы сельского хозяйства 171 По характеру роста сорта томатов делят на две группы: детерминантные и индетерминантные. Детерминантные растения обычно имеют небольшой или среднего размера куст. Для индетерминантных сортов характерен неограниченный рост стебля. Биологические особенности. Томаты – теплолюбивые растения. Семена начинают прорастать при температуре 14–16°С. Оптимальная температура для прорастания семян 20–25°С. При температуре 1–2°С растения погибают. Для нормального роста и развития томатов необходима дневная температура 22–24°С, а ночью – 16–18°С. Резкое понижение температуры от 25°С до 10°С тормозит развитие растений и вызывает опадание цветков. При температуре 10°С рост растений прекращается. Цветение прекращается при температуре ниже 12°С и выше 30°С. Ликопин не образуется при температуре ниже 15°С, поэтому томаты оставленные для дозаривания поздно осенью не краснеют. Томаты относятся к светолюбивым растениям, растут и развиваются только при хорошем освещении. Низкая освещённость задерживает развитие растений. Томаты южного происхождения относятся к растениям длинного дня, а северного – к нейтральным или длиннодневным. Растения томатов можно отнести к засухоустойчивым растениям. Высокая влажность воздуха неблагоприятна для томатов, так как вызывает заболевания фитофторой, пятнистостью листьев и другие. Во влажном воздухе плохо происходит опыление цветков, потому что пыльца не высыпается из пыльников, что ведёт к снижению урожая. Наиболее требовательны растения к влажности почвы в период интенсивного роста и формирования плодов. Нельзя допускать резкие перепады между поливами, так как ухудшается рост корневой системы поступление питательных веществ в растения, а в период формирования и созревания плодов это приводит к растрескиванию и поражению грибными заболеваниями. Нормальное развитие корневой и надземной части растений томатов, формирование высокого урожая происходит при оптимальной влажности почвы 70–80 % и относительной влажности воздуха 60 %.
172 И. Б. Минич Растения томатов требовательны к плодородию почвы. Лучшими почвами для них являются чернозёмы, супесчаные и суглинистые при внесении органических и минеральных удобрений с нейтральной или слабокислой реакцией. Томатам нужны все основные элементы питания, без которых трудно получить высокий урожай и хорошее качество плодов. Основными элементами являются азот, фосфор и калий. Азот необходим в период интенсивного роста. При недостатке азота замедляется рост, бледнеют листья, образуются мелкие плоды. При избытке азота интенсивно развивается вегетативная масса, а плодоношение задерживается. Фосфор способствует росту корней, раннему цветению, а при недостатке фосфорного питания рост растений приостанавливается, листья приобретают фиолетовый оттенок, плохо усваивается азот. Фосфор совместно с калием способствует созреванию плодов и повышению устойчивости растений к различным болезням. Калий улучшает усвояемость других элементов питания, таких как магний, железо, бор, марганец и медь. Агротехника. Томаты можно выращивать как безрассадным, так и рассадным способом. Безрассадный способ – посев семян непосредственно в открытый грунт широко применяют в южных регионах России. В других зонах, в том числе и в Сибири выращивают через рассаду, так как растения имеют длинный период вегетации (до 180 дней). Выращивание рассады. Посев семян томатов в регионе Томска начинают с первых чисел марта. Позднеспелые сорта сеют в первых числах марта, среднеспелые и раннеспелые во второй половине марта. Для посева можно использовать деревянные стандартные посевные ящики размером 30х40 см, высотой 5 см. Грунт для выращивания рассады должен быть воздухо- и водопроницаемым, с достаточным количеством элементов минерального питания. Перед посевом почву в ящике маркируют (делают бороздки) маркировочными линейками на расстоянии 5 см друг от друга и на глубину 1 см. Семена раскладывают в бороздки на расстоянии 0,5–1 см друг от друга (рис. 55).
Биологические основы сельского хозяйства 173 Рис. 55. Посев семян томатов (Ченыкаева и др., 1993) Сверху семена прикрываются слоем почвы. Поливают очень осторожно, чтобы не размыть семена. При температуре 22–25°С всходы появляются через 5–6 дней. Чтобы растения не вытягивались, их ставят на самое светлое место и поливают тёплой водой. После образования 2–3 настоящих листьев рассаду пикируют (франц. рiquet – колышек), т. е. растения пересаживают в молодом возрасте на большую площадь, прищипывая кончик главного корня. Пикируют растения в пикировочные ящики размером 30х40 см, высотой 10 см. Растения высаживают на расстоянии 5х5 см друг от друга в шахматном порядке до семядолей (рис. 56). Рис. 56. Пикировка (Ващенко и др., 1991): 1, 2 – поделка лунки, 3, 4 – посадка сеянца
174 И. Б. Минич После пикировки растения поливают и притеняют на 1–2 дня, а затем выставляют ящики на самое светлое место, чтобы рассада не вытягивалась. Основной уход за рассадой заключается в своевременном поливе, поддержании оптимальной температуры, подкормках минеральными удобрениями и закалке. Оптимальный возраст рассады для пересадки в открытый грунт или в теплицу – 50–60 суток. Рассада перед высадкой в грунт должна быть закалённой, не переросшей, коренастой, иметь тёмно-зелёную окраску, хорошо развитую корневую систему и одну цветочную кисть. Выращивание помидоров в открытом грунте. Томаты высаживают в открытый грунт, когда минует угроза заморозков, на плодородную почву, хорошо освещённые участки, защищённые от ветров. Под томаты необходимо отводить каждый год новые участки, и возвращать на прежнее место через 3–4 года. Если выращивать томаты на одном и том же месте снижается урожай. Лучшими предшественниками для томатов являются капуста, лук, морковь, сельдерей, шпинат, бобовые и тыквенные культуры. За 7–10 дней перед высадкой в открытый грунт рассаду закаливают: подвергают воздействию низких положительных температур и прямых солнечных лучей. Для повышения засухоустойчивости растений грунт, где растёт рассада, подсушивают. За день до высадки и перед высадкой рассаду обильно поливают. Раннеспелые сорта томатов высаживают по схеме 70х40 см, а высокорослые по схеме 70х50 см. После маркировки участка делают лунки глубиной 15–20 см и диаметром 20–30 см. В лунки кладут перегной, суперфосфат и древесную золу. В подготовленные лунки кладут растения и наливают воду. Посадку проводят в «грязь», что способствует лучшей приживаемости рассады. Коренастую рассаду сажают в лунки вертикально, засыпая влажной землёй до семядольных листочков. Вытянувшуюся переросшую рассаду распределяют наклонно и влажной почвой присыпают стебель с 2–3 листьями. После посадки растений почву вокруг уплотняют (рис. 57).
Биологические основы сельского хозяйства 175 Рис. 57. Посадка томатов (Бексеев, 1987): 1 – вертикальная посадка, 2 – горизонтальная переросшей рассады Уход за растениями в открытом грунте заключается в своевременном поливе, рыхлении почвы, подкормках, подвязки и формировании растений. Поливать растения следует под корень, чтобы вода не попадала на листовую поверхность, что может вызвать грибные заболевания. После полива обязательно рыхление в междурядьях с одновременным окучиванием стебля для образования придаточных корней. Подкормки начинают проводить через 10 дней после высадки рассады в грунт минеральными и органическими удобрениями. Последующие подкормки проводят систематически один раз в 10 дней. Томаты обладают, способностью сильно ветвится, поэтому проводят формирование растений. Формирование растений способствует ускорению созревания плодов и увеличению их размеров. Оно включает в себя удаление пасынков – боковых побегов, растущих в пазухах листьев, а также прищипывание точки роста. Первое пасынкование проводят через 2–3 недели после высадки рассады, когда пасынки не превышают длину 5–7 см. Пасынки удаляют секатором или острым ножом, оставляя пенёк длиной
176 И. Б. Минич 1 см. Пасынкованием растения формируют в один, два или три стебля. При одностебельной форме удаляют все боковые побеги, образующиеся в пазухе каждого листа (рис. 58). При двустебельной удаляют все боковые побеги, кроме побега, растущего под первой цветочной кистью. Рис. 58. Пасынкование растений томата (Бексеев, 1987): 1 – в начальный период роста, 2 – в период плодоношения При трёхстебельной форме оставляют пасынок под первой цветочной кистью и ещё один наиболее сильный. В начале августа у растений удаляют все точки роста – верхушки плодоносящих побегов, цветки которые не успеют вызреть. Выращивание помидоров в в защищённом грунте. В плёночных укрытиях на солнечном обогреве рассаду можно высаживать в нашем регионе после 15–20 мая. В теплице на хорошо подготовленную почву томаты высаживают на расстоянии 40х40 см. На 1 м2 размещают 4–5 растений. Высокорослые сорта в теплицах подвязывают к шпалере (проволоке), которую натягивают на высоте от 1 до 2 м. Основной уход состоит в поддержании температурного режима, поливах, подкормках, формировании куста, борьбе
Биологические основы сельского хозяйства 177 с вредителями и болезнями. Особенности выращивания в теплице заключаются в поддержании оптимальной температуры, влажности воздуха. Теплицу необходимо проветривать, это предупреждает развитие грибных заболеваний. Наиболее популярными детерминантными сортами для открытого грунта в регионе Томска являются Демидов, Кемеровец, Японский карлик, Утро, Челнок, Гуливер; индетерминантными для защищённого грунта – Эм-чемпион, Будёновка, Конопус, Кардинал, Сахарный Бизон, Хурма, Яблочный. Перец овощной (Capsicum annuum L.). Перец овощной – это многолетнее растение, но в условиях культуры выращивается как однолетнее. Родина перца – Центральная и Южная Америка. В культуру перец впервые ввели испанцы и использовали первоначально как садово-декоративное и лекарственное растение. В XVI–XVII веках из Испании и Португалии перец попал во все страны Европы. Но наибольшую популярность овощ получил в Италии, Греции, Югославии. Венгрии, Румынии. Болгарии. Болгары завезли перец в Украину и Молдову. В России стал выращиваться с XVII века, в XIX стали выращивать в промышленных масштабах. В настоящее время перец выращивают во всех странах мира. По вкусовым качествам и использованию овощной перец делят на две группы: сладкий и острый – горький, пряный. Это различие обусловлено уровнем содержания в плодах перца алкалоида капсаицина (именно он придаёт жгучий вкус). Овощной сладкий перец произошёл от горького пряного перца путём окультуривания, в процессе многовековой сельскохозяйственной практики. Крупные сладкие плоды перца вывели болгарские и венгерские селекционеры. Сладкий перец используют в пищу в различных видах: в свежем, тушеном, фаршированном, солёном, маринованном. Плоды острого перца употребляют в свежем виде и в сухом размолотом. Пищевые достоинства. Плоды перца содержат сахара (фруктозу, глюкозу, сахарозу), крахмал, белки, жир, клетчатку, минеральные соли К, Са, Mg, P, Fe, S, Si, витамины С, Р, В1, В2, каротин, алкалоид капсаицин, придающий плодам острый вкус.
178 И. Б. Минич При термической обработке плоды перца сохраняют 60–70 % витамина С. Сочетание витамина С и витамина Р придаёт плодам перца особое лечебное свойство, способствующее укреплению стенок кровеносных сосудов. Плоды перца используют как поливитаминное средство при авитаминозах, при общем упадке сил, при малокровии. Морфологические особенности. Перец имеет прямостоячий травянистый стебель с 4–5 гранями или округлый. Высота стебля может быть от 25 см до 1 м. Листья черешковые, яйцевидные или ланцетные, голые или опушённые. Цветки обоеполые, одиночные или собраны по 2–3 шт. вместе, белые, жёлтые или фиолетовые. Корневая система стержневая. Плод перца – мясистая пустотелая многосемянная двух- или четырёхгнёздная ложная ягода, гладкая или ребристая (рис. 59–60). Многочисленные сорта перца различаются формой, окраской, положением плодов на ветвях. Сорта перца по высоте куста делят на очень низкие (до 25 см), низкие (до 45 см), средние (до 65 см), высокие (до 85 см) и очень высокие (более 85 см). Биологические особенности. Перец относится к теплолюбивым растениям. Семена прорастают при температуре 20–25°С. Всходы появляются на 7–9-й день после посева. Оптимальная температура для роста и развития 20–30°С. При температуре 35°С рост и развитие растений приостанавливается, а при 13°С и ниже прекращается. Перец – светолюбивое растение, короткого дня. Лучшая продолжительность освещения составляет 14 часов (14-ти часовой световой день). Культура перца очень требовательное к влаге растение. Оптимальная влажность почвы должна составлять 70–80 %, а влажность воздуха 60 %. Растение перца очень требовательное к структуре и плодородию почвы. Хорошо развивается и даёт высокие урожаи при выращивании на тёплых и структурных почвах, богатых гумусом и содержащих питательные вещества в легкодоступной форме. Почва должна быть не очень тяжёлой и хорошо пропускать влагу. Растение предпочитает почву с нейтральной реакцией.
Биологические основы сельского хозяйства 179 Рис. 59. Перец овощной (Capsicum annuum L.) (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение (сеянец), 2 – цветок, 3 – плод сладкого перца, 4 – плод острого перца, 5 – семена Перцу необходимы разнообразные элементы питания на протяжении всего периода вегетации. Азот играет важную роль в питании растений перца и необходим для роста всех вегетативных органов – корней, стеблей, листьев. При недостатке азота рост растений приостанавливается, листья приобретают светло-зелёную окраску. При избытке азота происходит интенсивный рост вегетативной массы, но при этом задерживается образование и созревание плодов, снижается устойчивость к болезням. Калий важен при формировании стеблей и завязей, повышает устойчивость растений к холоду и болезням, ускоряет
180 И. Б. Минич созревание плодов. При недостатке калия происходит увядание листьев, плоды созревают неравномерно. Фосфор необходим для роста корневой системы, повышает холодоустойчивость растений, ускоряет образование завязей и плодов. Особенности выращивания рассады. Перец выращивают через рассаду, так как у растений очень длительный вегетационный период (от 80 до 150 дней). Рис. 60. Форма плода перца (Игнатьева и др., 1990): 1 – кубовидная, 2 – конусовидная, 3 – хоботовидная, 4,5 – плоскоокруглая Сеют перцы в условиях Сибири во второй декаде февраля в посевные ящики. После образования 2–3 настоящих листьев сеянцы пикируют в горшочки. Почва для выращивания рассады должна быть воздухо-, водопроницаема, содержать достаточное количество элементов питания. Во время роста и развития
Биологические основы сельского хозяйства 181 растениям необходима высокая освещённость, оптимальная температура, своевременный полив и подкормки. Рассада перца не нуждается в закалке. Выращивание перца в открытом грунте. Высаживают рассаду перцев в богатые органическими веществами почву в возрасте 70–90 дней, когда почва прогреется до 15°С. Лучшими предшественниками являются все виды капусты, тыквенные, бобовые, столовые корнеплоды. Высаживают рассаду перца по схеме 60–70х20–30 см. В заранее приготовленные лунки наливают теплую воду и, освободив рассаду от горшочков, помещают в лунки вертикально. Растения перца не переносят глубокой посадки, поэтому высаживают не глубже семядолей. После посадки почву вокруг растений уплотняют и мульчируют торфом или перегноем. Для лучшей приживаемости растения перца после посадки поливают с интервалом 2–3 дня под корень. Растения перца отзывчивы на рыхление почвы. Первое рыхление проводят через две недели после посадка. Рыхление проводят неглубокое на глубину 5–10 см, так как корневая система располагается в верхнем почвенном слое. Уход за растениями состоит в поливах, подкормках, борьбе с сорняками вредителями и защите от заморозков. В отличие от томатов перец не пасынкуют, но растение перца можно формировать. Когда растение достигает в высоту 15 см, у него удаляют верхушечные почки роста, оставляя по 3–4 боковых побега. Это способствует усиленному ветвлению. В условиях рискованного земледелия культуру перца выращивают в сооружениях защищенного грунта. Техника высадки перца и уход такой же, как и в открытом грунте. В сооружениях защищенного грунта, в которых выращиваются растения, в течение периода вегетации проводят проветривание, так как повышенная влажность воздуха ведёт к нарушению опыления, осыпанию цветков и созданию благоприятных условий для возникновения и распространения грибных болезней. Плоды перца убирают в фазе технической и биологической спелости. В фазе технической спелости окраска плодов зелёная,
182 И. Б. Минич но плоды имеют хорошо выраженные вкусовые качества и типичные для данного сорта размер и форму. В фазе биологической спелости кроме вкусовых качеств, размера и формы плоды имеют специфическую окраску, характерную для данного сорта. Наиболее популярными сортами и гибридами в регионе Томска являются Подарок Молдовы, Калифорнийское чудо, Винни-пух, Колобок, Богатырь, Жёлтый бык F1, Красный бык F1, Атлантик F1. Баклажан (Solanum melongena L.) Баклажан – это многолетнее растение, но в культуре выращивается как однолетнее. Родиной баклажана является Индия. В Индии его возделывали ещё в I тысячелетии до н. э. В древности его выращивали и использовали в пищу в Египте. В XIII веке баклажан попадает в южные страны Европы – Италию, Испанию, Францию, немного позднее в Болгарию. В России он известен с XVII века. Сейчас культура баклажана распространена во многих странах мира. В Японии баклажаны выращивают круглый год. В центральных районах России овощ выращивают в защищённом грунте, в южных районах – в открытом грунте. Пищевые достоинства. Плоды содержат сахара, клетчатку, белок, витамины С, РР, В1, В2, В3, каротин, минеральные соли К, Са, Р, Mg, Fe, дубильные вещества, пектины. Плоды баклажана хорошее профилактическое средство для лечения атеросклероза, способствуют снижению холестерина в крови. Большое количество калия нормализует водный обмен и улучшает работу сердечной мышцы. Морфологические особенности. Стебель у баклажана ветвящийся, округлый, прямостоячий, зелёно-фиолетовой окраски, опушённый. Высота куста колеблется от 25 см до 150 см. Листья очередные, овальные или яйцевидные, крупные, черешковые. Цветки одиночные или собраны в небольшие кисти, пятиили семилепестковые, с фиолетовым венчиком, обоеполые. Корневая система стержневая, проникает на глубину до 1,5 м. Плодом является ягода разнообразной формы: сплюснутая, шаровидная, грушевидная, цилиндрическая. Масса плода различна
Биологические основы сельского хозяйства 183 от 40 г до 1 кг. Семена мелкие, плоские, серовато-жёлтые, сохраняют всхожесть 3–5 лет. На растении формируется от 3 до 15 плодов. В зависимости от сорта окраска плода бывает белой, розовой, синей, фиолетовой и тёмно-фиолетовой. По размеру плоды делят на мелкие (длиной до 14 см), средние (до 16 см) и крупные (более 16 см) (рис. 61). Рис. 61. Баклажан (Solanum melongena L.) (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение сеянец, 2 – семя, 3 – цветущая ветвь, 4–6 – плоды разнообразной формы Биологические особенности. Вегетационный период составляет 85–160 дней в зависимости от сорта. Баклажаны очень теплолюбивая культура. Всходы при оптимальной температуре 25– 27°С появляются на 8–12-й день. Для роста и развития необходима
184 И. Б. Минич температура 25–30°С. При температуре ниже 15°С баклажан перестаёт расти. При недостатке влаги растения приостанавливают рост, бутоны, цветки, молодые завязи опадают, а плоды деформируются, снижается урожайность, увеличивается горечь плодов. Растение очень светолюбивое (совершенно не переносит затенения), короткого дня. Лучшими почвами для баклажана являются чернозёмы, суглинки и супесчаные почвы. Агротехника. Культуру баклажана выращивают через рассаду. Семена в первой половине февраля сеют в посевные ящики на глубину 1–1,5 см, на расстоянии 3 см друг от друга. При температуре 25–27°С всходы появляются на 8–12-й день. После формирования 2–3 настоящих листьев рассаду пикируют в горшочки, так как при пересадке в грунт корневая система не повреждается, и растения лучше приживаются. Грунт для выращивания рассады должен состоять из дерновой земли, перегноя и песка в соотношении 5:3:1. Пикировочную рассаду притеняют на 2–3 дня, а затем выставляют на самое светлое место. Во время выращивания рассады соблюдают оптимальную температуру, проводят своевременный полив и подкормки. За две недели до высадки рассаду закаливают. На день выносят из теплицы при температуре 15°С. Готовая к высадке рассада должна иметь хорошо развитую корневую систему, высоту стебля 16–25 см, 8–9 настоящих листьев и единичные бутоны. Лучшими предшественниками являются бахчёвые, бобовые, морковь, ранняя капуста. В условиях Томской области баклажаны выращивают только в защищённом грунте. Высаживают растения, когда минует угроза заморозков на грядках, гребнях или ровной поверхности. Лучшие условия для роста и развития создаются на грядах. Рассаду на них размещают двухрядными лентами с междурядьями 40–50 см, между лентами 80 см. Техника посадки такая же, как у томата и перца. Уход за растениями состоит в поддержании оптимальных уровней температуры и влажности, рыхлении почвы, подкормках, поливах, защите от заморозков. Температуру воздуха в дневные часы поддерживают на уровне 24–28°С,
Биологические основы сельского хозяйства 185 ночью – 12–15°С. Влажность воздуха не должна превышать 60–70 %. Поливают растения редко, но обильно. После каждого полива проводят рыхление. Баклажан хорошо отзывается на минеральные и органические удобрения. Во время вегетации растений сооружения защищённого грунта проветривают, не допускают перегрева и повышенной влажности воздуха. Наиболее популярные сорта и гибриды баклажана в регионе Томска являются Алмаз, Вера, Лолита, Король севера, Бегемот F1, Пеликан F1 (белые), Байкал F1, Барон. Физалис, или мексиканский томат (Physalis L.). Физалис – род однолетних и многолетних трав. Родиной физалиса является Центральная и Южная Америка. Там он встречается в диком виде и размножается самосевом, как сорняк. В Мексике, Гватемале, Перу, Венесуэле, Колумбии он очень популярен. В XVII веке физалис попал в Европу и Азию. В России стал известен в XIX веке. Физалис встречается в диком виде и возделывается как овощное, декоративное и лекарственное растение. По месту происхождения физалис, делят на южноамериканскую и мексиканскую формы. Южноамериканская форма, в свою очередь представлена перуанским и земляничным физалисом. Физалис перуанский (P. peruviana L.) возделывают как ягодную культуру. Перуанский физалис имеет высоту стебля 70–100 см. Листья крупные, сердцевидные. Цветки мелкие, одиночные, пятичленные, зеленовато- или бледно-жёлтые, самоопыляющиеся. Плоды округло-овальные ягоды, мелкие (5–12 г), оранжевые, заключённые в виде фонарика оранжевую чашечку, сладкие, или кисло сладкие. Физалис земляничный, или опушённый (P. rubescens) – однолетнее растение со стелющимися густоопушёнными сильно разветвлёнными стеблями длиной 50–70 см. Листья широкие, овальные, слегка гофрированные. Цветки мелкие, бледно-жёлтые, самоопыляющиеся. Плоды мелкие (5–10 г) многосемянные ягоды, жёлтые ароматные, очень сладкие.
186 И. Б. Минич Физалис мексиканский (P. Ixocorpa Brot) – типично овощная культура. Мексиканский физалис однолетнее растение. Растения мексиканского физалиса могут быть низкорослыми (высота 30–50 см) и высокорослыми (120–125 см). Листья удлинённояйцевидные, тёмно-зелёной, зелёной, желтоватой или фиолетовой окраски. Цветки крупные, жёлтые. Физалис является перекрёстноопыляющимся растением. Плоды – плоскоокруглые ягоды, светло-жёлтые, зелёные или фиолетовые, крупные (масса 30–80 г). Мексиканский физалис самое холодостойкое растение из семейства паслёновых. Плоды мексиканского физалиса содержат сахара, белки, дубильные, пектиновые вещества, витамин С. Из зрелых плодов физалиса добывают лимонную кислоту (рис. 62). Рис. 62. Физалис мексиканский (фото автора)
Биологические основы сельского хозяйства 187 Агротехника. Физалис выращивают рассадным и безрассадным способами: в южных районах он выращивается посевом семян в грунт, а в более северных – через рассаду. Семена мексиканского физалиса высеивают конце марта, а земляничного в начале апреля (в условиях Томской области). Перед посевом семена лучше прорастить в мягкой влажной тряпочке в течение 8 дней при температуре 20°С. Проросшие семена высеивают в заранее приготовленные ящики с плодородной почвенной смесью на глубину 0,5–1 см, оставляя между ними 1–2 см. В фазе 1–2 настоящих листьев проводят пикировку в горшочки. Уход за рассадой заключается в хорошем рыхлении, умеренном поливе, поддержании оптимальной температуры 16–18°С, умеренной влажности воздуха и хорошем освещении. Высаживают рассаду, когда минует угроза заморозков. Растения высаживают в лунку, заглубляя до 1-го настоящего листа по схеме 50х70 см. В каждую лунку добавляют немного перегноя, 1 чайную ложку золы. После посадки растения поливают, почву уплотняют и мульчируют торфом или перегноем. Основной уход заключается за растениями в регулярном поливе, рыхлении междурядий, подкормках, прополках. Физалис не пасынкуют. Плоды развиваются в местах разветвления стеблей. Чем сильнее ветвятся растения, тем больше плодов образуется на них, и тем выше урожай. По мере роста мексиканский физалис требует подвязки, чтобы растения не ложились под тяжестью плодов. Земляничный физалис не подвязывают. 2.3. Капустные овощные культуры К этой группе овощных растений относятся широко распространённые виды и разновидности капусты (Brassica L.): белокочанная (В. сapitata (L.) Pers.), краснокочанная (В. сapitata f. rubra ( L.), савойская (В. sabauda (L). Liza.), цветная (B. botrytis (L.) Mill.), брюссельская (В. gemmifera (D.C.), Lizg.), кольраби (В. gongylodes (L.) Mill.), пекинская (В. ol. L. var. pekinensis Rupr). Все виды капусты принадлежат к семейству Капустные (Brassicacceae), или Крестоцветные (Crucifirae).
188 И. Б. Минич Капуста одна из древнейших культур, её возделывали ещё в доисторические времена, и первые сведения о капусте восходят к неолиту. Родина капусты – Средиземноморье. Все разновидности капусты произошли от дикорастущей листовой капусты, которая и сейчас растёт на скалистых побережьях Средиземного моря. Дикая листовая капуста пользовалась большой популярностью в Древней Греции и Древнем Риме. За 5000 лет после введения в культуру созданы различные разновидности капусты, но наибольшей популярностью пользуется капуста белокочанная. На Руси капусту стали выращивать в X веке н. э. В Сибирь капусту привезли переселенцы, шедшие за Ермаком. С тех пор здесь капуста стала главным овощем и занимает более 40 % площади овощных культур. Пищевые достоинства. Капуста обладает высокими вкусовыми и ценными и питательными качествами. Она богата витаминами С, В1, В2, В3, РР, К, Е, U, Р, каротином, биотиом, минеральными солями K, Ca, S, P, Fe, I, Mg, Na, Mg, Co, F, Si, B, Cu, Zn, содержит белки, незаменимые аминокислоты (триптофан, лизин, тирозин, метилметионин), углеводы (в основном глюкозу и фруктозу), клетчатку, органические кислоты (фолевую, тартроновую). Аскорбиновая кислота в листьях капусты содержится как в чистом виде, так и в виде предшественника – аскорбигена. Это наиболее устойчивая, связанная форма аскорбиновой кислоты. Она не разрушается при хранении и квашении. При умеренной тепловой обработке, в отличие от большинства растений, количество аскорбиновой кислоты увеличивается, так как аскорбиген переходит в витамин С. Больше всего аскорбиновой кислоты содержится в наружных листьях (59,7 мг/100г), в средних (31–36), в центральных (24–26). В 1948 году американским исследователем Дж. Чини в капусте был обнаружен противоязвенный витамин U («улькус» лат. – язва), который необходим для лечения язвенной болезни желудка. Фолевая кислота, содержащаяся в наружных зелёных листьях, необходима для нормального кроветворения
Биологические основы сельского хозяйства 189 и обменных процессов. Тартроновая кислота тормозит переход углеводов в жиры и препятствует отложению жиров и холестерина (при тепловой обработке кислота разрушается). Капуста обладает ценными лечебными свойствами, поэтому рекомендуется больным атеросклерозом, ишемической болезнью сердца, желчекаменной болезнью, так как пектины и волокна целлюлозы капусты связывают и препятствуют всасыванию в кишечнике холестерина и желчных кислот, из-за избытка которых образуются отложения бляшек на стенках сосудов и камни в желчном пузыре. Капусту с давних времён используют в косметике. Капуста белокочанная (В. сapitata (L.) Pers.) – двулетнее растение. В первый год жизни образуется невысокий утолщённый стебель (кочерыгу), с собранными в кочан листьями. Боковые почки спящие, верхушечная почка сначала открытая, затем закрытая, образует кочан. Кочан представляет разросшеюся гигантскую почку. Формирование кочана обусловлено нарастающей деятельностью верхушечной почки и замедленным ростом стебля. В формировании кочана различают две фазы. В первой фазе наиболее выражен рост объёма кочана, который увеличивается за счёт роста наружных листьев. Внутренние листья, морфологически являющиеся листьями верхней зоны стебля, вначале отстают в росте от наружных. Затем наружные листья приостанавливают рост, а внутренние продолжают интенсивно расти. Приостановка роста наружных листьев означает конец первой фазы. Во второй фазе начинает быстро нарастать масса кочана. Верхушечная почка, оставаясь деятельной, образует новые листья, которые постепенно подпрессовывают рыхло расположенные верхние слои листьев. Под давлением интенсивно растущих внутренних листьев наружные сильно натягиваются и туго облегают кочан. На второй год на кочерыге из боковых почек развиваются облиственные цветоносные побеги высотой до 1,5 м. Листья крупные, простые, цельные, мясистые, с мощными жилками, зелёные, сизые или фиолетовые. Цветки крупные, венчик жёлтый. Цветки собраны в соцветие кисть. Плод стручок. Корневая система стержневая (рис. 63).
190 И. Б. Минич Рис. 63. Капуста белокочанная (Игнатьева и др., 1990): 1 – всходы капусты, 2 – растение первого года жизни, 3 – соцветие, 4 – лист, 5 – цветок в разрезе, 6 – генеративные органы, 7 – стручок, 8 – раскрывшийся стручок, 9 – семя Капуста краснокочанная (В. сapitata f. rubra ( L.) – двулетнее растение, родиной которого является Италия. Краснокочанная капуста является разновидностью белокочанной с интенсивной красно-фиолетовой окраской листьев. Окраска листьев обусловлена содержанием пигмента – антоциана, входящего в состав сока вакуолей. Антоциан обладает Р-витаминной активностью и оказывает положительное влияние на организм человека, повышая упругость кровеносных капилляров и нормализуя их проницаемость. Краснокочанная капуста содержит в 2,5 раза меньше
Биологические основы сельского хозяйства 191 клетчатки и в 4 раза больше каротина, чем белокачанная. Капуста краснокочанная отличается позднеспелостью и не имеет скороспелых сортов. Капуста савойская (В. sabauda (L.)). образует рыхлый, неплотный кочан из сильно гофрированных листьев. Наружные листья тёмно-зелёные, а внутренние – светло-жёлтые. Гофрированные листья образуются в результате быстрого разрастания паренхимы при медленном удлинении сосудисто-волокнистой системы. Савойская капуста богаче белокочанной по содержанию белка и аскорбиновой кислоты (рис. 64). Рис. 64. Разновидности капусты (Игнатьева и др., 1990): 1 – савойская капуста, 2 – брюссельская капуста, 3 – кочанчики брюссельской капусты
192 И. Б. Минич Капуста брюссельская (В. gemmifera (D.C.), Lizg) – двулетнее растение, является одним из видов листовой капусты. Это самая молодая из возделываемых овощных культур. Брюссельская капуста появилась и отобрана в качестве почковой мутации в Бельгии в 1785 году. Брюссельская капуста имеет высокий стебель, на котором располагаются длинночерешковые листья. Верхушечная и боковые почки деятельные, открытые. В пазухе каждого листа из почек формируется по одному кочанчику массой 5–10 г (рис. 64). Кольраби (В. gongylodes (L.) Mill.) – стеблеплодная капуста, не имеет кочана. Рис. 65. Кольраби (В. ol. L. var. gongyloides (L.) Mill.) (Игнатьева и др., 1990)
Биологические основы сельского хозяйства 193 В нижней части стебля в результате разрастания древесинной паренхимы образуется утолщение шаровидной формы – стеблеплод. Он имеет светло-зеленую или фиолетовую окраску. Верхушечная почка деятельная и открытая, образует розетку листьев. Листья черешковые, перисто-лопастные, перисто-разделенные или лировидные, на длинных черешках располагаются спирально. Кольраби произошла от листовой капусты задолго до нашей эры в Средиземноморье. Кольраби одна из наиболее раннеспелых разновидностей капусты. Это двулетнее растение. Утолщённый шарообразный стебель с запасом питательных веществ образуется в первый год жизни (рис. 65). На второй год растение формирует цветоносные побеги и семена. Капуста цветная (B. botrytis (L.) Mill.) – однолетнее растение, образует мясистое соцветие с недоразвитыми цветками и сочными мясистыми цветоножками. Происхождение цветной капусты до настоящего времени не выяснено. Самые ранние сведения о ней относятся к XII веку. Учёные считают, что происходит она из Сирии и о. Кипр, откуда она распространилась по побережью Средиземного моря и в конце XVI века попала в Европу. Цветная капуста имеет стебель высотой до 30 см. Листья черешковые, крупные, цельные или лировидно-перистые, ланцетные или яйцевидные, длиной 30–90 см, покрыты восковым налётом. Ветви соцветия, продолжая рост, удлиняются и образуют нормальные цветоносные побеги. В цветной капусте больше аскорбиновой кислоты, калия, железа, чем в белокочанной капусте (рис. 66). Брокколи (В. italica Plenck) – разновидность цветной капусты. Это однолетнее растение, имеет крупные, удлинённые, с разрезанными долями и длинными черешками и волнистыми краями листья. Растение формирует высокий утолщённый мясистый стебель высотой 45–70 см. На его верхушке, на разветвлениях развиваются многочисленные мелкие зелёные бутоны, образуя неплотную головку. Если головку во время не срезать, то через 8–10 дней она распадается на цветочные кисти, которые зацветают, образуя плоды и семена. По содержанию витамина С и каротина превосходит цветную. Её рекомендуют употреблять для предупреждения сердечно-сосудистых заболеваний и при нервных расстройствах. Этот вид капусты широко распространён в Италии, на островах Средиземного моря, США.
194 И. Б. Минич Рис. 66. 1 – Капуста брокколи (В. italica Plenck) (Игнатьева и др., 1990): 2 – капуста цветная (В. botrytis L.). К листовым капустам (B. oleracea L.) относится капуста пекинская и китайская. Капуста пекинская (Brassica pekinensis) – однолетнее растение, образует розетку крупных (длиной до 60 см) листьев, собранных в рыхлый кочан. Листовая пластинка светло-зелёного или жёлто-зелёного света. Пекинская капуста широко возделывается в Китае, Японии, Корее, США (рис. 67). Капуста китайская (Brassica chinensis) – однолетнее или двулетнее растение. Листья крупные имеют длинные белые мясистые черешки, собранные в рыхлый кочан (рис. 67). Декоративная капуста. Как декоративное растение капуста широко распространена в Японии, Северной Америке, в России. Декоративная капуста является растением двулетним. В первый год она
Биологические основы сельского хозяйства 195 образует листья, а во второй цветёт и плодоносит. Красивый вид капусте придают окраска и форма листьев. Форма листьев может быть усечённоэллептической, эллиптической, яйцевидной. Края листьев однократно и многократно зубчато- или городчато-надрезаны, что делает их курчавыми, а всё растение ажурным. Окраска листьев разнообразна от зелёных до тёмно-фиолетовых оттенков. Капуста декоративна с середины июля до конца октября. Она выдерживает заморозки до минус 8°С. Листья декоративной капусты съедобны. Рис. 67. 1 – Капуста пекинская (Brassica pekinensis), 2 – капуста китайская (Brassica chinensis) 3 – сеянец капусты пекинской (Игнатьева и др., 1990)
196 И. Б. Минич Биологические особенности капусты белокочанной. Капуста относится к группе холодостойких овощных культур. Семена прорастают при температуре 4–5°С. Оптимальная для роста и развития является температура 15–20°С. При температуре выше 35°С формирование кочана приостанавливается. Взрослые растения белокочанной капусты в фазе хозяйственной спелости переносят длительные похолодания до минус 8–10°С. Капуста является влаголюбивой культурой. В листьях и других органах капусты содержится 90–94 % воды. В период наращивания розетки листьев потребность в воде снижается, а в период формирования кочана возрастает. Однако избыток влаги в период хозяйственной годности кочана ведёт к преждевременному растрескиванию. Избыток влаги в почве задерживает рост растений и приводит к их гибели. На сильно переувлажнённых почвах корни у капусты начинают отмирать в течение 10–12 часов. Капуста – светолюбивая культура длинного дня. Длинный световой день ускоряет рост рассады, формирование кочанов, а у растений второго года цветение. При недостатке света всходы вытягиваются, формируются мелкие листья, уменьшается размер и плотность кочана. При сильном затенении кочаны не образуются. Все разновидности капусты являются перекрестноопыляющимися растениями. Агротехника выращивания капусты белокочанной. В условиях Сибири сорта поздней белокочанной капусты лучше выращивать через рассаду. Перед посевом семена калибруют, замачивают, проводят дезинфекцию. Учёные из Якутского института биологии установили, что замачивание семян в растворе аскорбиновой кислоты на 16 часов стимулирует образование кочана. Рассада готовится в обогреваемых теплицах или парниках. Посев семян на рассаду начинают в зависимости от продолжительности периода вегетации (но за 50–60 дней до высадки в открытый грунт). Поздние сорта сеют в начале марта. Семена капусты сеют в посевные ящики в бороздки (расстояние между бороздками 3 см) на глубину 0,5–1 см, расстояние между семенами 1 см. После посева осторожно проводят полив так, чтобы не размыть
Биологические основы сельского хозяйства 197 семена. При температуре 25°С всходы появляются через 3–4 дня. Всходы выставляют на самое светлое и прохладное место при температуре 8–10°С. При этих условиях тормозится вытягивание рассады и улучшается рост корней. Через неделю температуру повышают до 18°С. После появления двух настоящих листьев рассаду пикируют в горшочки, поливают тёплой водой и притеняют на 2–3 дня. Затем выставляют на светлое и прохладное место. Перед высадкой в открытый грунт рассаду закаляют, приучая к холоду и прямым солнечным лучам. Рассаду среднеспелых и ранних сортов выращивают в рассадниках или парниках. Посев семян производят в конце апреля или начале мая. Через 10–12 дней после всходов, проводят прореживание с расстоянием 2 см. Рассада перед высадкой в грунт должна иметь 4–6 листьев, высоту стебля 20–30 см. В конце мая в начале июня рассаду высаживают в открытый грунт. Размещают капусту на открытых, незатемнённых участках. Лучшими предшественниками являются: горох, огурцы, картофель, лук, томат. Нельзя размещать рассаду после брюквы, редиса, редьки. Капуста лучше растёт на структурных плодородных почвах, при достаточном обеспечении влагой. Рассаду скороспелых сортов высаживают на расстоянии 35 см в ряду и 50 см между рядами, среднеспелые сорта – на 50 см в ряду и 60–70 см между рядами, для позднеспелых сортов расстояние увеличивается до 70–80 см. При высадке рассады капусты делают лунки, в которые высаживаются растения до первых настоящих листьев. При посадке нельзя засыпать точку роста. После посадки рассаду обильно поливают и мульчируют почву возле растений торфом или перегноем. Капуста может расти на всех типах почв, кроме песчаных, заболоченных, она требовательна к плодородию почвы. Лучшими почвами являются тяжёлые и среднесуглинистые, богатые гумусом, с нейтральной или слабокислой реакцией почвенной среды. До образования кочанов молодым растениям необходимо много азота, а в период образования продуктового органа – калия и фосфора. При недостатке азота задерживается рост, листья становятся бледно-зелёными, а нижние приобретают красноватый оттенок. При недостатке фосфора задерживается цветение
198 И. Б. Минич и созревание семян, листья становятся мелкими, приобретают фиолетовую окраску. Калий повышает устойчивость растений к неблагоприятным факторам внешней среды. При недостатке калия листья начинают желтеть и подсыхать с верхушки. Уход за капустой состоит в регулярных поливах (нерегулярные поливы приводят к растрескиванию кочанов), подкормках, рыхлении, окучивании, борьбе с вредителями и болезнями. Капуста склонна к накоплению нитратов, поэтому очень важно вносить оптимальное количество удобрений. Все подкормки заканчивают не позднее, чем за месяц до уборки урожая. Агротехника выращивания цветной капусты. Товарная продукция цветной капусты – плотная головка, состоящая из многочисленных мясистых цветоносных побегов, на которых располагаются недоразвитые бутоны. Формирование головки цветной капусты начинается после того, как образуется мощная розетка из 20–30 листьев. Из всех видов капусты цветная особенно требовательна к плодородию почвы и к влаге. Если влаги недостаточно и температура ниже 18°С, то головки формируются мелкие и рыхлые. Выращивают цветную капусту через рассаду, так как она имеет длинный вегетационный период (до 270 дней). Семена капусты на рассаду сеют за 50–60 дней до высадки в открытый грунт. Сеют семена в рассадники или парники. Семена начинают порастать при температуре при 4–5°С. Оптимальная температура для роста и развития 18–20 С. Всходы появляются через 3–12 дней. От других разновидностей капусты всходы отличаются тёмнозелёной окраской семядолей. В открытый грунт рассаду капусты высаживают в начале июня. Цветная капуста светолюбивое, влаголюбивое растение и требовательна к плодородию почвы, особенно к наличию микроэлементов бора и молибдена. Недостаток этих микроэлементов приводит к деформации листьев, загниванию и слабому развитию головок. Рассаду в открытом грунте размещают на расстоянии 25–30 см в ряду и 50–60 см между рядами. Основной уход такой же, как у белокочанной капусты. Агротехника выращивания кольраби, брюссельской, савойской, пекинской, китайской и краснокочанной капусты. Все эти разновидности капусты в условиях Сибири лучше выращивать через рассаду, соблюдая ту же агротехнику что и для капусты белокочанной.
Биологические основы сельского хозяйства 199 2.4. Столовые корнеплоды Все столовые корнеплоды принадлежат к трём ботаническим семействам: маревых (Chenopodiaceae), зонтичных (Umbelliferae) и капустных (Brassicaceae). К семейству маревых относится свёкла обыкновенная (Beta vulgaris), мангольд или листовая свёкла (Beta cicla L.). К семейству сельдереевых относятся: морковь посевная (Daucus sativa), петрушка посевная (Petroselinum sativum), пастернак посевой (Pastinaca sativa), сельдерей пахучий (Apium graveolens). К семейству капустных относятся: репа (B.rapa), редька огородная (Raphanus sativus), редис (R. s. var. radicula), брюква (B. napus). 2.4.1. Корнеплоды семейства Зонтичных Морковь посевная (Daucus sativa). Морковь – древняя культура, её начали возделывать 4000 лет назад как лекарственное растение, а затем как кормовое и пищевое. Впервые о моркови как о лекарственном растении упоминает Гиппократ. В Иране морковь возделывали уже в X веке, куда её завезли арабы. В XII веке морковь возделывали в Испании, в XV веке в Южной Европе, Голландии, Англии. В Европейской части России стали выращивать в XIV–XVI веках. В диком виде встречается в Европе, Азии, Северной Африке. Родина культурных жёлтых и белых сортов – Афганистан, оранжевых – Средиземноморье. Пищевые достоинства. Широкое распространение моркови объясняется высокой пищевой ценностью. Корнеплоды моркови содержат витамины С, В1, В2, В6, РР, Е, К, каротин, минеральные соли K, Na, Ca, P, Fe, Al, B, I, Mn, Cu, Zn, сахара (глюкозу, сахарозу, фруктозу), клетчатку, крахмал, пектиновые вещества, белки, аминокислоты (аланин, аспаргин, глицин, лизин, серин). Морковь имеет лекарственное значение, её применяют при профилактике и лечении авитаминозов, малокровии, при нарушении функций желудочно-кишечного тракта, заболеваниях печени, почек, сердца, в косметологии. Морковный сок полезен при заболеваниях глаз, при воспалительных процессах в полости рта, при простудных заболеваниях, при недостатке молока у кормящих матерей.
200 И. Б. Минич Морфологическая характеристика. Морковь двулетнее перекрёстноопыляющееся растение. В первый год образуется розетка листьев, со спящими пазушными почками и сочный корнеплод. На второй год развивается прямостоячий стебель, несущий многолучевой сложный зонтик. Листья моркови длинночерешковые, перисторассечёные. Цветки обоеполые Плод – сухая двусемянка. Корнеплод имеет различную форму – эллиптическую, коническую, цилиндрическую, и разную окраску, от почти белой до красно-фиолетовой. Характер и интенсивность окраски зависят от содержания пигментов – каротиноидов и антоцианов (рис. 68). Рис. 68. Морковь посевная (Игнатьева и др., 1990): 1 – семя моркови, 2– молодое растение в фазе настоящих листьев, 3 – цветок в разрезе, 4 – внешний вид цветка, 5 – цветущий побег второго года жизни (а – соцветие, б – соцветие с созревшими семенами), 6 – разрез корнеплода, 7 – плод – двусемянка, 8 – корнеплод в первый год жизни
Биологические основы сельского хозяйства 201 В морфологическом строении корня различают три части: головку (верхнюю часть), несущую розетку листьев, вегетативные почки; шейку (среднюю часть); собственно корень (нижнюю часть корнеплода) (рис. 69). В образовании корнеплода принимают участие надсемядольное колено (эпикотиль), из него развивается головка корнеплода, подсемядольное колено (гипокотиль), из которого формируется шейка (верхняя часть корнеплода) и собственно корень. У моркови большая часть корнеплода представляет собственно корень. Рис. 69. Морфологическое строение корнеплода (Цупак и др., 1957). А – развитие корнеплода: а – головка, б – шейка, в – корень, Б – развитие корнеплода, у редиса и редьки, 1 – растение с семядольными листьями, 2 – редис, 3 – редька (а – семядоли, б – подсемядольное колено, в – корень) Биологические особенности. Морковь растение холодостойкое и засухоустойчивое. Прорастание семян начинается при температуре 4,5–5°С. При температуре 16–18°С всходы появляются через две недели. Оптимальная температура для роста растений 20°С. Более высокая температура при недостатке влаги угнетает рост растений и способствует образованию уродливых мелких корнеплодов. Всходы моркови могут переносить заморозки до минус 3–4°С, а взрослые растения – до минус 8°С. Агротехника. Сеют семена моркови ранней весной (начало мая) в заранее приготовленные гряды. Семена моркови прорастают
202 И. Б. Минич очень медленно. Для улучшения всхожести перед посевом семена предварительно обрабатывают. Можно обрабатывать несколькими способами. Первый заключается в замачивании семян в горячей воде (45–50°С) в течение 20 мин, потом в холодной воде. Затем их проращивают до тех пор, пока не наклюнутся 10–15 % семян. Второй способ основан на скарификации семян (протирают на наждачной бумаге, в результате чего разрушается плотная семенная оболочка). Третий способ предполагает замачивание семян в течение часа в растворе микроэлементов. Лучшими предшественниками для моркови являются – капуста, картофель, тыквенные, помидоры, лук. Почва под морковь должна быть приготовлена с осени. Почву перекапывают на полный штык лопаты. Сеют семена моркови в бороздки на глубину 2 см, между семенами оставляют 1–2 см, между бороздками 15–18 см. После посева почву прикатывают, чтобы обеспечить лучший контакт семян с почвой и мульчируют. Уход за посевами заключается в рыхлении междурядий, прореживании, прополке, подкормке и поливе, борьбе с сорняками. Рыхление необходимо после каждого полива. Большое значение имеет своевременное прореживание. Первый раз прореживают, когда всходы имеют 1–2 настоящих листа. Оставляют более крупные растения на расстоянии 2–3 см. Второе прореживание проводят через 15–20 дней, оставляя между растениями 4–6 см. Поливают растения обильно в начальный период роста и во время формирования корнеплодов (недостаток воды приводит к недоразвитым и горьким корнеплодам, а переувлажнение к водянистым корнеплодам). За период вегетации растения моркови подкармливают минеральными удобрениями. Первую подкормку производят в фазе 3–4 настоящих листьев преимущественно азотными удобрениями, вторую проводят через 3–4 недели фосфорными и калийными. Убирают корнеплоды во второй декаде сентября. Вегетационный период в зависимости от сорта составляет 100–127 дней. Широкое распространение в регионе Сибири получили среднеспелые сорта моркови Витаминная (урожайный сорт, период вегетации
Биологические основы сельского хозяйства 203 98–110 дней), Нантская (период вегетации 100–120 дней), Шантанэ (высокоурожайный сорт, период вегетации 118–125 дней), Лосиноостровская (урожайный сорт, период вегетации 118–127 дней). Петрушка посевная (Petroselnum sativum). Петрушка была хорошо известна в Древнем Египте. В XVI веке её применяли как пряное овощное растение. Родиной петрушки является Средиземноморье, где она и сейчас растёт в диком виде. В России её стали выращивать в XIX веке. Выращивают петрушку корневую и листовую. У корневой петрушки корень мясистый, конусообразный, у листовой – тонкий, ветвистый. Пищевые достоинства. Листья и корни петрушки богаты витаминами С, РР, В6, каротином, сахарами, минеральными солями K, Ca, Na, P, F, жирными маслами. Морфологические особенности. Петрушка является двулетним перекрёстноопыляющим растением. В первый год образуется корнеплод и розетка листьев, на второй год репродуктивные органы. Листья перистые с длинными черешками. Стебель округлый, с супротивными ветвями высотой до 100 см. Цветки обоеполые, собраны в соцветие сложный зонтик. Плод – двусемянка (рис. 70). Биологические особенности. Растение петрушки холодостойкое. Семена начинают прорастать при температуре 3–4°С. Оптимальная температура для роста и развития петрушки 16–18°С. Агротехника. Сеют семена петрушки в первой половине мая на хорошо обработанную плодородную почву. Лучшими предшественниками для петрушки являются такие культуры, как цветная капуста, картофель, лук, помидоры, огурцы. Перед посевом семена лучше замочить на 2–3 суток, а перед посевом слегка подсушить. Сеют семена на глубину 1,5–2 см, между рядами оставляют 10–12 см. Всходы появляются через 12–16 дней. В начальный период вегетации проводят прореживание, оставляя между растениями 8–10 см основной уход за растениями состоит в рыхлении междурядий, подкормках минеральными и органическими удобрениями, своевременном поливе (корнеплод потребляет много влаги).
204 И. Б. Минич Рис. 70. Петрушка (Игнатьева и др., 1990): 1 – петрушка листовая, 2 – петрушка корневая, 3 – молодое растение, 4 – сегменты листа, 5 – соцветие, 6 – зрелые плоды, 7 – плод – двусемянка, 8 – семя Корнеплоды убирают в конце сентября. Часть корнеплодов можно оставить в почве до весны для получения ранней зелени. Вегетационный период составляет 100–115 дней в зависимости от сорта. Наиболее популярными сортами в регионе Томска являются Сахарная, Урожайная, Бордовская. Пастернак посевой (Pastinaca sativa). Пастернак одно из древнейших растений. В России возделывается с XVII века. Родиной
Биологические основы сельского хозяйства 205 является Средняя Азия. В диком виде пастернак растёт на Кавказе. Пастернак используют в основном как пряное растение. Его корнеплоды имеют сладковатый вкус и особый приятный аромат. Пищевые достоинства. По содержанию легкоусвояемых корнеплодов пастернак занимает одно из первых мест среди овощных культур. Корнеплоды содержат витамины С, В1, В2, эфирные масла, сахара, белки, крахмал, клетчатку, минеральные соли К, Ca, P, Fe, Cu. Эту культуру используют при лечении лейкемии, для предупреждения признаков стенокардии, почечных и желудочно-кишечных заболеваний. Из семян пастернака вырабатывают бероксан –средство стимулирующее рост волос, и пастинацин – средство для лечения стенокардии и неврозов. Морфологические особенности. Пастернак является двулетним перекрёстноопыляющимися растением. В первый год развивается розетка раздельно-перистых листьев и мясистый корнеплод округлой или конусовидной формы. На второй год развиваются цветоносные побеги. Цветки обоеполые, собраны в соцветие сложный зонтик. Плоды овальные, плоские – двусемянки(рис. 71). Биологические особенности. Пастернак растение холодостойкое и влаголюбивое. Недостаток влаги приводит к образованию цветоносных побегов в первый год. Семена начинают прорастать при температуре 2–3°С. Агротехника. Семена сеют ранней весной в рыхлую, плодородную почву на глубину 1,5–2 см, между рядами 30–40 см, между растениями 10–15 см. Всходы появляются через 2–3 недели. Лучшие предшественники – огурец, лук, картофель, капуста. Основной уход заключается в своевременном поливе, рыхлении, подкормках, если загущённые посевы, то в ранний период вегетации проводят прореживание. Убирают пастернак поздней осенью до наступления заморозков. Вегетационный период составляет 84–115 дней. Наиболее выращиваемыми в регионе Западной Сибири сортами пастернака являются Круглый, Студент.
206 И. Б. Минич Рис. 71. Пастернак посевной (Pastinaca sativa) (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение (сеянец), 2 – лист, 3 – соцветие на второй год жизни, 4 – конеплоды, 5 – плод – двусемянка, 6 – семя Сельдерей пахучий (Apium graveolens). Сельдерей – культура древнего земледелия. Возделывался ещё в III–II веках до н. э. Родиной этого растения является Средиземноморье. В диком виде растёт в Европе, Азии, Африке. Широко культивируется в США, Канаде, Японии. Пищевые достоинства. Листья и корнеплоды содержат витамины С, каротин, В1, В2, РР, U, белки, органические кислоты, минеральные соли, эфирные масла. Сельдерей широко применяется в медицине при лечении ожирения, он обладает тонизирующем действием, регулирует обмен веществ.
Биологические основы сельского хозяйства 207 Морфологические особенности. Сельдерей – двулетнее растение, в первый год образует розетку листьев и сочный мясистый с белой мякотью корнеплод, во второй год цветоносные побеги. Корнеплод округло-плоской или шаровидной формы. Листья перисто-рассечённые, сверху блестящие, снизу матовые. Цветки обоеполые собраны в соцветие сложный зонтик. Плоды округлые, мелкие (рис. 72). Рис. 72. Сельдерей пахучий (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение, 2 – корнеплод в первый год жизни, 3 – цветоносный побег у растения второго года жизни, 4 – плод – двусемянка, 5 – семя Биологические особенности. Сельдерей холодостойкая культура. Семена прорастают при температуре 3–4°С. Оптимальная температура для роста и развития 18–20°С. Агротехника. Растение имеет длительный вегетационный период 180 дней. Поэтому для получения корнеплодов растения
208 И. Б. Минич выращивают через рассаду. Семена сеют в посевные ящики в начале апреля. Семена сельдерея очень мелкие, поэтому после посева их не засыпают землёй. Всходы пикируют в фазе 1–2 настоящих листьев в горшки. Рассаду сельдерея с 4–5 настоящими листьями и хорошо развитой корневой системой высаживают в открытый грунт после 25 мая. Перед высадкой рассаду необходимо 4–5 дней закаливать на открытом воздухе. В открытый грунт растения высаживают на расстоянии 12 см в ряду и 40 см между рядами. Нельзя у сельдерея засыпать точку роста. Уход за сельдереем состоит в прополках, рыхлении, подкормках. Убирают корнеплоды в конце сентября. 2.4.2. Корнеплоды семейства Капустные Редька огородная (Raphanus sativus L.). Редька огородная произошла от близкого рода – редьки приморской, распространённой по берегам Чёрного и Средиземного морей, а также Атлантического океана. В культуру введена задолго до нашей эры, широко возделывалась ещё более 5 тыс. лет назад в Древнем Египте, в Вавилоне, в Древней Греции и Риме. Уже за 2000 лет до н. э. применялась в медицине. Пищевые достоинства. Корнеплоды редьки содержат сахара, белки, эфирные масла, минеральные соли K, Cа, Mg, Fe, P, S, витамины С, В1, РР, каротин. Редьку широко используют в народной медицине, а также как диетический продукт. Сок редьки применяют при заболеваниях печени, желчного пузыря, сердца, бронхов. В редьке много фитонцидов, губительно действующих на болезнетворные микробы. Морфологическая характеристика. Редька – двулетнее перекрестноопыляющееся растение. В первый год образует корнеплод с розеткой крупных лировидных или перисто-рассеченных листьев, во второй год – разветвлённый цветоносный стебель. Корнеплод округлой, овальной или конической формы. Цветки обоеполые, с белым, розовым или фиолетовым венчиком. Плодом является стручок (рис. 73).
Биологические основы сельского хозяйства 209 Биологические особенности. Редька относится к холодостойким культурам. Семена прорастают при температуре 1–2°С. Оптимальной для роста и развития является температура 18–20°С. Редька влаголюбивое (при недостатке влаги корнеплоды деревенеют), светолюбивое растение длинного дня. Агротехника. Сеют редьку с первой декады мая, до начала августа с интервалом 20 дней (лучший срок посева для зимнего хранения вторая половина июля). Семена сеют на глубину 2–3 см между растениями 10 см, между рядами 15–20 см. После посева почву лучше прикатать и замульчировать. Семена прорастают через 3–5 дней. Рис. 73. Редька огородная (Raphanus sativus L.) (Игнатьева и др., 1990): 1 – всходы, 2 – цветонос с плодами и цветками, 3 – сорт Зимняя круглая белая, 4 – сорт Зимняя круглая чёрная, 5 – сорт Маргеланская
210 И. Б. Минич С появлением всходов почву в течение всей вегетации периодически рыхлят, регулярно поливают и подкармливают два три раза минеральными удобрениями. Растение хорошо растёт на среднесуглинистых, хорошо аэрируемых, богатых перегноем почвах с кислотностью близкой к нейтральной. Хорошими предшественниками для редьки являются все культуры кроме крестоцветных. Зимние сорта редьки убирают до наступления заморозков. Вегетационный период составляет 93–108 дней в зависимости от сорта. Все сорта редьки можно разделить на две группы: летние и зимние. Летние сорта для хранения не пригодны. Для зимнего хранения лучшими сортами являются Зимняя круглая белая, Зимняя круглая чёрная. Репа (Brassica rapa L.). Репа – древняя овощная культура, известна была ещё 4 тыс. лет назад. Родиной является Восточная и передняя Азия. Ценится как одна из наиболее скороспелых культур. Репа в народной медицине используется как успокаивающее, противовоспалительное и антисептическое средство. Сок репы является хорошим средством при заболевании бронхиальной астмой, хроническом бронхите, охриплости голоса, при ларингитах. Пищевые достоинства. Корнеплоды содержат сахара, минеральные соли (особенно много К и Fe), органические кислоты, белки, витамины С, РР, В1, В2, каротин. Морфологические особенности. Репа – двулетнее перекрестноопыляющееся растение. В первый год репа формирует корнеплод, а на второй после хранения образует цветоносные побеги (рис. 74). Биологические особенности. Репа относится к холодостойким культурам. Прорастание семян начинается при температуре 4,5–5°С, однако наиболее благоприятная 15°С. Всходы переносят кратковременные заморозки до минус 6°С. Оптимальная температура для роста, развития и формирования корнеплодов 20–24°С. Репа светолюбивое и влаголюбивое растение. Вегетационный период составляет 50–80 дней.
Биологические основы сельского хозяйства 211 Рис. 74. Репа (Игнатьева и др., 1990): 1 – корнеплоды, 2 – семя Агротехника. Посевы репы можно производить два-три раза за лето: ранневесенний (начало мая) и летний (в начале июля для зимнего хранения). Семена сеют на глубину 1,5–2 см, расстояние между растениями в ряду оставляют 6–8 см, между рядами 25–30 см. Для получения хорошего урожая репу сеют в плодородные, богатые гумусом почвы. Перед посевом хорошо внести в почву 50 г на 10 м2 поваренной соли (улучшает вкус плодов). Лучшие предшественники под репу – огурец, томат, бобовые, картофель, кукуруза.
212 И. Б. Минич Уход за репой заключается в удалении сорняков, рыхлении почвы, своевременном поливе особенно в период формирования розетки листьев и корнеплода. Редис (Raphanus sativus var. radicula). Редис – самая скороспелая культура из корнеплодных растений. Родиной является Средиземноморье, где растение было введён в культуру 5 тыс. лет назад. В диком виде редис не встречается. Пищевые достоинства. Корнеплоды содержат сахара, крахмал, белки, минеральные соли, витамины, незаменимые аминокислоты. В редисе имеются высокоактивные ферменты углеводного обмена, содержатся бактерицидные вещества. Горьковатый вкус корнеплодам придают горчичные масла – тиоглюкозиды. Морфологические особенности. Редис – однолетнее перекрестноопыляющееся растение. Образует утолщённый корнеплод различных размеров, форм и окраски. Листья в розетке черешковые, лировидные или перисто-рассеченные. Стебли вверху ветвистые, образуются после прохождения розеточной стадии. Цветки крупные, обоеполые, белые или розоватые. Плод – стручок с округлым носиком, не вскрывающийся (рис. 75). Биологические особенности. Редис растение холодостойкое, влаго- и светолюбивое. При недостатке света корнеплоды не образуются. При густых посевах растения минуют фазу образования корнеплодов, образуя цветоносные побеги. При недостатке влаги формируются мелкие корнеплоды или растения быстро переходят в фазу формирования цветоносов. Для редиса необходимы плодородные почвы, влагоёмкие, воздухопроницаемые. Под эту культуру нельзя вносить свежий навоз. Редис растение длинного дня, поэтому корнеплоды формируются при ранневесеннем посеве (конец апреля начало мая), пока световой период не слишком длинный. Посеянное в более поздние сроки, растение переходит к формированию цветоносных побегов. Агротехника. Сеют семена редиса в заранее приготовленные гряды на глубину 1–1,5 см, расстояние между бороздками оставляют
Биологические основы сельского хозяйства 213 10 см, между растениями 3–4 см. Семена прорастают при 3–4°С, но оптимальной является температура 16 С. Всходы переносят заморозки минус 2–3°С. При температуре 10–15°С всходы появляются через 7–12 дней, при 20–22°С через 3–4 дня. При появлении всходов при загущённых посевах проводят прореживание, оставляя между растениями 5–6 см. Во время периода вегетации необходимо поддерживать почву в рыхлом состоянии, поливать через 2–3 дня. Особенно важен полив во время формирования первых настоящих листьев и в начале формирования корнеплода. Рис. 75. Редис (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение, 2 – цветонос, 3 – семя, 4 – корнеплоды различной формы
214 И. Б. Минич Вегетационный период составляет от 20 до 60 дней в зависимости от сорта. В нашей стране районировано 33 сорта редиса для открытого грунта и 13 сортов для защищённого грунта. Из раннеспелых сортов и гибридов в Сибири широко распространены Рубин, Сакса, Заря, Жара, Красный с белым кончиком, Французский завтрак, Аксания, Алёшка F1. Дайкон (Raphanus sativus L. Subspeicie akanthiformis) или японский редис в последнее время стал популярным овощем. Родина дайкона – Япония, где он занимает первое место по посевной площади, производству и потреблению, он входит в состав ежедневного меню японцев. Дайкон широко культивируется в Китае, Корее, США, странах западной Европы. В Японии создано более 400 сортов и гибридов дайкона. В корнеплодах дайкона содержится много солей калия, кальция,также содержатся пектиновые вещества, витамины, фитонциды. Дайкон считается лечебным растением. Его используется при простуде, нарушениях функционирования кишечника, при заболеваниях желчного пузыря и печени. Растение отличается высокой урожайностью, небольшим вегетационным периодом. и простой агротехникой. Сеют семена дайкона во второй половине июля на глубину 1,5–2 см, между растениями 25–40 см, между рядами 60 см. Всходы появляются через 3–5 суток после посева. Корнеплоды могут вырастать до 80 см длиной и иметь массу 16 кг. Уход за растениями такой же как у редиса. 2.4.3. Корнеплоды семейства Маревые Из овощных корнеплодных растений к семейству маревых относится свёкла обыкновенная (Beta vulgaris L.). Родиной свёклы является Средиземноморье. С древнейших времён человек использовал в пищу листья дикой свёклы. За 2000–1000 лет до н. э. в культуру была введена листовая свёкла. Первые корнеплодные формы появились незадолго до нашей эры. Постепенно возделывание свёклы распространилось из Греции, Византии и Рима на Балканы, в Киевскую Русь и Западную Европу. Возможно, что в формировании культурной корнеплодной свёклы, имеющей гибридное происхождение, сыграла определённую роль
Биологические основы сельского хозяйства 215 дикая свёкла приморская (В. martima L.), обитающая на европейском побережье Атлантического океана и на берегах Северного моря. Достоверные данные о свёкле на Руси имеются в письменном памятнике 1073 года. С XI по XVI века свёкла в России стала значимым и широко распространённым овощным растением. В памятниках русской письменности XVI века о свёкле говорится как об одном из основных продуктов питания наравне с капустой, репой и огурцами. Пищевые достоинства. В корнеплодах свёклы содержатся жиры, клетчатка, пектины, сахара (глюкоза, фруктозы, сахароза), органические кислоты (яблочная, лимонная, щавелевая), витамины С, В1, В2, В6, В9, Р, РР,U, минеральные соли Na, K, Ca, Fe, P, I, Mg. Mn. Свекла полезна при малокровии, способствует улучшению крови. Её применяют при авитаминозах, для снижения кровяного давления, для профилактики атеросклероза. Она обладает противовоспалительным, мочегонным и обезболивающим действием, стимулирует деятельность кишечника и печени, улучшает жировой обмен. Пектиновые вещества способствуют удалению из организма вредных продуктов, солей тяжёлых металлов, ядовитых веществ микробного происхождения. Морфологические особенности. Свёкла – двулетнее растение. В первый год развивается мощная розетка черешковых листьев и утолщённый мясистый корнеплод различной формы (плоский, округлый, овально-удлинённый, конический) и окраски. Корнеплоды развиваются за счёт разрастания подсемядольного колена (гипокотиля). Листья мясистые, сочные, длинночерешковые, треугольной формы. Цветоносные стебли формируются во второй год жизни, мощные прямые, ветвистые. Цветки пятичленные, зелёные или беловатые, собраны по 2–5, реже одиночные. Плод у свёклы – орешек. При созревании плоды срастаются, образуя соплодие – клубочек (рис. 76). Биологические особенности. Свекла светолюбивое растение длинного дня, влаголюбивое и холодостойкое, но более требовательное к теплу, чем другие корнеплодные растения. Потребность к влаге возрастает в период формирования листовой системы и роста корнеплодов.
216 И. Б. Минич Рис. 76. Свёкла обыкновенная (Beta vulgaris) (Игнатьева и др., 1990): 1 – молодое растение, 2 – растение в первый год жизни, 3 – часть цветоносного стебля с цветками, 4 – строение цветка, 5 – плоды При недостатке света снижается урожайность и качество корнеплодов. Семена начинают прорастать при температуре 8°С, но оптимальной для прорастания семян является температура 20–25°С. Агротехника. Высевают свёклу в середине мая. За 2–3 дня до посева семена замачивают сначала в проточной воде, потом в растворе микро- и макроэлементов. Семена сеют на глубину 2–3 см на расстоянии 4–6 см друг от друга, между рядами 20– 30 см. Всходы при благоприятной температуре появляются через 4–5 дней. После появления всходов проводят прореживание (так как в соплодиях содержится несколько семян). Первый раз
Биологические основы сельского хозяйства 217 прореживание проводят в фазе первой пары настоящих листьев. В гнезде оставляют по одному растению. Второе прореживание проводят в фазе 4–5 настоящих листьев, оставляя между растениями 6–8 см. Хорошие урожаи свёклы можно получить на плодородных почвах с высоким содержанием гумуса и нейтральной реакцией среды. Даже незначительное повышение кислотности или щелочности отрицательно влияет на урожай этой культуры. Лучшими предшественниками для свёклы являются капуста, огурец, томаты. Вегетационный период свёклы составляет 45–120 дней в зависимости от сорта. Наиболее популярными сортами в Сибири являются Бордо, Египетская плоская, Цилиндра, Мона, Баргузин, Односемянная. 2.5. Луковые овощные культуры К этой группе древних овощных растений, относится небольшое число ценных репчатых форм лука и чеснока. Лук и чеснок принадлежит к роду Allium, семейству лилейных (Liliaceae). Культурные виды лука можно разделить на две группы. У одних видов лука с развитой луковицей в пищу употребляют преимущественно луковицу: (лук репчатый (Allium сера), чеснок (Allium sativum). У других видов лука с неразвитой луковицей в пищу употребляют преимущественно зелёные листья: лукбатун (Allium fistulosum), лук многоярусный (Allium proliferum), лук-шалотт (Allium ascalonicum), лук-порей (Allium porrum). Луки используются человеком более 6000 лет. Родиной лука является Закавказье и Средняя Азия. В России лук начали возделывать с XII века. Луки являются лекарственными растениями. Луковицы и листья содержат сахара (глюкозу, фруктозу, сахарозу), флавоноиды, ферменты, органические кислоты, более 30 микроэлементов и макроэлементов, витамины С, В1, В2, В12, В6, РР, Е, каротин, большое количество фитонцидов, эфирные масла (аллицины), белки (глицин, треонин, аланин, пролин). Луки используют
218 И. Б. Минич в народной медицине для профилактики и лечения авитаминозов, при заболеваниях верхних дыхательных путей, при ангине, гриппе, при лечении гипертонической болезни и атеросклерозе. Лук репчатый (Allium сера). Из всех видов лука это самая распространённая культура. В диком виде встречается в Афганистане, Иране, горах Средней Азии. За много тысячелетий до н. э. он возделывался в долине Нила египтянами. Ему приписывались божественные свойства, дающие человеку неистощимую жизненную силу, вечное бессмертие. Почитали лук древние римляне, считая, что он спасает от многих болезней. Луковицы почитались и использовались как амулеты. Их носили при себе для храбрости и в качестве защиты от болезней, особенно во время длительных воинских походов. Морфологические особенности. Лук является многолетним растением с двух-, трёхлетним циклом развития. Лук в первый год жизни образует розетку листьев и мелкую луковицу (севок); на второй год из высаженного лука-севка получают крупную луковицу (репку), которая на третий год цветёт и даёт семена. Луковица – подземный видоизменённый побег, состоит из утолщённых оснований листьев, полностью и плотно охватывающих друг друга, образующихся на очень укороченном стебле (донце). Донце имеет одну или несколько точек роста (зачатков), образующих в дальнейшем луковицу, листья и цветочную стрелку. Листья репчатого лука тёмно-зелёные, трубчатые (полые). Корневая система мочковатая. Цветки обоеполые на длинных цветоножках, собраны в соцветие зонтик. В соцветие может быть от 250 до 800 цветков. Иногда в соцветии, кроме цветков образуются мелкие луковички (бульбочки). Околоцветник зеленовато-белый. Плод – коробочка, содержащая до 6 семян. Семена чёрные, мелкие, трёхгранные. Лук перекрестноопыляющееся растение (рис. 77). Биологические особенности. Репчатый лук – растение светолюбивое, холодостойкое. Семена прорастают при температуре 0–2°С. Оптимальной для всходов является температура 22–26°С, при таких условиях всходы появляются через 12–15 дней.
Биологические основы сельского хозяйства 219 Рис. 77. Лук репчатый (Allium сера) (Игнатьева и др., 1990): 1 – всходы, 2 – растение второго года жизни, 3 – соцветие, 4 – строение цветка, 5 – семя Биологические особенности. Репчатый лук – растение светолюбивое, холодостойкое. Семена прорастают при температуре 0–2°С. Оптимальной для всходов является температура 22–26°С, при таких условиях всходы появляются через 12–15 дней. Агротехника. В условиях Сибири лук выращивают по трёхлетнему циклу. В первый год из семян вырастают маленькие луковички (севок), который осенью выкапывают и хранят при температуре около 0°С. Весной севок высаживают в грунт. После образования 8–10 листьев начинается формирование луковицы.
220 И. Б. Минич Семена лука репчатого (чернушку) перед посевом замачивают на сутки в воде. Сеют семена на севок 5–10 мая на глубину 2 см, между рядами оставляют 20 см. Сеют семена густо, чтобы луковички не вырастали крупные. Во время роста севка необходимо поддерживать почву в рыхлом состоянии, свободной от сорняков. За период вегетации проводят подкормки минеральными и органическими удобрениями. Убирают севок 10–20 августа, хорошо просушивают, обрезают листья и хранят при температуре 0–2°С. Для получения лука-репки севок высаживают весной в прогретую до 10°С почву. В непрогретой почве лук образует стрелки. Севок высаживают на глубину 2–3 см с междурядьями 18–20 см, между луковичками 8–10 см. Почва для выращивания лука должна быть плодородной с высоким содержанием гумуса и иметь нейтральную реакцию. В повышенной влажности почвы нуждается в период нарастания листьев. Лучшими предшественниками являются капуста, морковь, огурцы. На одном месте лук выращивают не более двух лет. Уход состоит в рыхлении, прополках, подкормках минеральными и органическими удобрениями и поливах. Полив важен в начальный период роста и формирования луковицы. За месяц до уборки урожая полив прекращают. Уборку производят, когда значительная часть листьев полегла (примерно 20–25 августа). В Сибири наиболее распространёнными сортами являются Бессоновский, Стригуновский, Даниловский, Рубин из иностранной селекции Штутгарт Ризен, Стурон, Центарион. Лук-порей (Allium porrum). Лук порей – двулетнее растение. Родиной является Передняя Азия и Средиземноморье. Широко возделывался в Древнем Египте, Древней Греции и Риме. Пищевые достоинства. Листья лука-порея содержат белок, углеводы, минеральные соли. При хранении количество витамина С в стебле не уменьшается, а увеличивается почти вдвое. Морфологические особенности. Порей не образует луковицы. В первый год жизни развиваются крупные, широкие и длинные линейные листья и толстый, высокий, цилиндрической
Биологические основы сельского хозяйства 221 формы ложный стебель, представляющий собой утолщённые основания (влагалища) листьев. Внутри «стебель» белый, снаружи он обёрнут 1–2 плёночными чешуями. Формирующийся мощный, мясистый ложный стебель достигает в толщину 4–5 см и более, в высоту 15–30 см и представляет продуктивную часть растения. На второй год лук-порей образует высокий цветоносный побег, на котором формируется соцветие – зонтик с большим числом цветков (до 800–900). Листья у порея линейноланцетные, плоские. Длина листьев достигает 25–60 см, ширина 3–10 см (рис. 78). Биологические особенности. Лук-порей растение холодостойкое. Взрослое растение переносит заморозки до минус 7°С. Его выращивают через рассаду, так как растение имеет длительный период вегетации (150–170 дней). Семена порея сеют в горшки или ящики в начале марта. В грунт рассаду высаживают в середине мая в возрасте 50–60 дней, в подготовленную питательную почву, на расстоянии 10– 15 см между растениями и 40–50 см между рядами. Уход состоит в рыхлении, поливах, уничтожении сорняков. Лук-батун – многолетнее растение. Родина этого растения Китай и районы Восточной Азии. Существует три его подвида – китайский, японский и русский, различающиеся по содержанию эфирных масел, величине и окраске листьев. Китайский подвид с острым вкусом и крупными листьями, японский – с полуострым вкусом и средними по размеру листьями светло-зелёной окраски, русский – с высоким содержанием эфирных масел, некрупными тёмно-зелёными листьями, сильно ветвящийся. Растение почти не образует луковицу, представляющую собой едва заметное утолщение у основания ложного стебля. Листья полые, трубчатые, нарастают в течение всего периода вегетации. Цветоносные побеги развиваются со второго года жизни. Соцветие – зонтик, формирует 120–260 мелких белых или жёлтых цветков. На одном месте батун может расти до пяти лет (рис. 79).
222 И. Б. Минич Рис. 78. Лук-порей (Allium porrum) (Игнатьева и др., 1990) Сеют батун семенами в грунт ранней весной или в июле. Семена предварительно замачивают в течение суток. Семена начинают прорастать при температуре 0–2°С. Уход заключается в подкормках минеральными удобрениями, рыхлении, борьбе с сорняками. Лук-слизун (Allium nutans). – многолетнее растение, распространившееся из Сибири и Алтая (рис. 79). Лук-слизун содержит мало эфирных масел, поэтому лишён горечи и имеет слабоострый вкус. Отличается от других многолетних видов лука наличием толстого корневища. В первый год жизни образует мясистые, широкие, линейной формы листья. Они располагаются сближенно по 6–8 шт. у основания короткого ложного стебля и покрыты сильным восковым налётом. Концы листьев имеют тупую форму.
Биологические основы сельского хозяйства 223 Рис. 79. Лук-батун (Allium fistulosum) – 1, лук-слизун (Allium nutans) – 2 (Игнатьева и др., 1990) Луковицы мелкие, овальные, цилиндрические или конические, располагаются по 1–2 на концах сильно утолщенных корневищ. Период покоя у этого растения отсутствует, листья нарастают в течение всего периода вегетации. На одном месте слизун выращивают пять лет. В листьях слизуна содержится много слизи, отсюда его название. Этот лук обладает высокой фитонцидной активностью, содержит аскорбиновую кислоту, сахара, железо. Лук-слизун морозоустойчивое растение. Семена сеют ранней весной. Лук многоярусный (Allium proliferum) – многолетнее растение восточно-азиатского происхождения. Важнейшая его биологическая особенность – размножение только вегетативным способом
224 И. Б. Минич и образование во второй и последующие годы двух-, трёхъярусных побегов с мелкими луковичками (бульбочками). Многоярусный лук выращивают на Алтае, в Сибири, на Урале, в европейской части страны. В диком виде растёт на Алтае. По внешнему виду и строению листьев многоярусный лук сходен с луком репчатым, но отличается от него строением цветочной стрелки. В соцветии вместо семян формируются «бульбочки» – небольшие воздушные луковички диаметром до 3 см. Из этого соцветия вырастает следующий ярус, меньшего размера. Затем может образовываться третий и четвёртый ярусы. Воздушные луковички не имеют периода покоя, их можно сразу высаживать, и они будут расти. Многоярусный лук является морозо- и зимостойким растением. Эту культуру можно выращивать на одном месте 5–7 лет. Уход состоит в прополке, рыхлении, подкормках и поливе (рис. 80). Рис. 80. Лук многоярусный (Allium proliferum) (Игнатьева и др., 1990): 1 – внешний вид растения, 2 – воздушные луковицы
Биологические основы сельского хозяйства 225 Лук-шнитт (Allium schoenoprasum) – многолетнее растение южно-азиатского происхождения. В культуру введен в средних веках. Широко распространен в Европе, Азии, Северной Америке. Встречается в диком виде в горах Алтая и на Байкале. В первый год жизни формируются 2–3 ложных стебля с мелкими луковичками и несколько листьев. Листья трубчатые, короткие, длиной 20–25 см, цилиндрической, на конце шиловидной формы. Ложные стебли покрыты светло-бурой плотной оболочкой. Цветоносные побеги образуются со второго года жизни. Соцветие шаровидный зонтик с многочисленными цветками (до 120) розовофиолетовой окраски. Плод – коробочка. Семена мелкие чёрные неправильной формы. Шнитт-лук растение морозо- и зимостойкое, на одном месте можно выращивать до пяти лет. Размножается лук делением куста, рассадой и посевом семян. При посеве семенами сеют ранней весной. В период вегетации проводят рыхление, подкармливают органическими удобрениями (рис. 81). Рис. 81. Шнитт-лук (Allium schoenoprasum) – 1, цветок – 2, лукавицы лука-шалота (Allium ascolonicum) – 3 (Игнатьева и др., 1990)
226 И. Б. Минич Лук-шалот (Allium ascolonicum) – двулетнее растение, распространившееся из Восточного Средиземноморья. Шалот является разновидностью репчатого лука. Отличается от репчатого меньшими размерами луковиц и листьев. Оба представителя легко скрещиваются между собой. Форма луковиц овальная или яйцевидная. Луковица состоит из мясистых, нетолстых, светло-лиловых или белых чешуй. Растение образует 10–12 луковиц. На второй год образуются цветоносные побеги высотой 40–80 см. Из цветков образуются не семена, а мелкие луковички. Семена образуются очень редко, поэтому шалот размножают преимущественно вегетативно (рис. 81). Лук победный (черемша или колба) (Allium victorialis) многолетнее растение с прямым стеблем и двумя тремя плоскими листьями эллиптической формы, при основании переходящими в длинный черешок. Луковица слабо выражена. Цветёт растение с пятого года жизни. На одном месте можно выращивать до 10 лет. Листья и стебли содержат аскорбиновой кислоты в 10–15 раз больше, чем плоды лимона. Черемшу размножают главным образом вегетативно, делением куста. Чеснок (Allium sativum) – очень древнее растение, сведения о нём встречаются на пирамидах времен Хеопса (4500 лет до н. э.). Первичный очаг происхождения чеснока – Юго-Западная Азия, откуда он пришёл в Древнюю Грецию, Китай Индию. В России первые сведения относятся к XII–XIV векам. Пищевые достоинства. Луковицы чеснока содержат углеводы, белки, витамины С, РР, В1, В2, минеральные соли Ca, Р, S, I, Fe, эфирные масла, фитонциды, антибиотик аллицин. Фитонциды чеснока губительно действуют на возбудителей холеры, дизентерии, туберкулёза, брюшного тифа. В народной медицине чеснок используют для улучшения пищеварения, для расширения сосудов, при мочекаменной болезни, ревматизме, ускоряет процессы регенерации тканей.
Биологические основы сельского хозяйства 227 Морфологические особенности. Чеснок – многолетнее растение, но в культуре выращивается как однолетнее растение. Размножается вегетативным способом – зубками и бульбочками («воздушными» луковичками). Луковица чеснока сложная. Она состоит из различного количества зубков. Зубок состоит из одной наружной кожистой чешуи, внутри которой имеется закрытая (конусообразная) мясистая чешуя, представляющая собой съедобную массу чеснока. В зубке на донце близко один к другому расположены почки. Из них после высадки к середине или к концу лета вырастает «головка» с плотно сложенными мелкими или крупными зубками. По морфологическим признакам различат сорта стрелкующиеся и нестрелкующиеся, а по требованиям к условиям среды – озимые и яровые. У стрелкующихся форм зубки могут располагаться концентрически, со стрелкой в центре, у нестрелкующихся форм спирально в 2–3 круга. Озимые (стрелкующиеся) высаживаемые с конца лета или осенью – образуют цветоносные побеги с луковичками. Яровые (нестрелкующие), высаживаемые весной, не формируют цветоносных побегов. Листья у чеснока двух типов: ассимилирующие в период роста и видоизменённые – неассимилирующие (закрытые чешуи), составляющие чешую зубка. Листья плоские, линейные с широкой пластинкой, окрашены в голубовато-зелёный, светлозелёный или тёмно-зелёный цвет. Листья длинные, заострённые к концу. Корневая система чеснока мочковатая. Соцветие чеснока – простой зонтик с плотным покрывалом. Цветок чеснока фиолетовый или белый, шестилепестковый. Завязь трёхгнёздная, плод – сухая коробочка. В соцветии образуется 200–450 бульбочек и 120–300 цветков (рис. 82). Биологические особенности. Чеснок – холодостойкое растение. Корни начинают прорастать при температуре 2–3°С, листья при 5–7°С, оптимальная температура для роста листьев 10–15°С, а в период созревания луковиц 20–25°С.
228 И. Б. Минич Агротехника. Чеснок размножается зубками или воздушными луковичками, которые при осенней посадке дают однозубковые луковицы на следующий год, а затем их них вырастают настоящие луковицы. Хорошими предшественниками для чеснока являются бобовые, огурец, ранняя капуста, зеленные культуры. Рис. 82. Чеснок (Allium sativum) (Игнатьева и др., 1990): 1 – стрелкующийся озимый чеснок второго года жизни, 2 – стрелка (цветонос), 3 – соцветие, 4 – бульбочка, 5 – зубок, 6, 7 – луковица озимого стрелкующего чеснока, 8 – луковица нестрелкующего чеснока Озимый чеснок высаживают во второй половине сентября (необходимо, чтобы растение укоренилось, но рост листьев не начался). Перед посадкой луковицы озимого чеснока подсушивают и разделяют на зубки, которые замачивают в 1 % растворе
Биологические основы сельского хозяйства 229 перманганата калия в течение 12 часов. Высаживают зубки на глубину 4–5 см, между зубками 10–15 см, между рядами 20–25 см. Ранней весной после схода снега озимый чеснок, подкармливают азотными удобрениями и проводят рыхление. В период вегетации почва должна быть влажной, рыхлой без сорняков. За месяц до уборки чеснок не поливают. Если не нужны воздушные луковички, то после выхода стрелки её прищипывают на расстоянии 10–15 см от соцветия. Удаление стрелок увеличивает урожай на 20–25 %. Убирают озимый чеснок, когда листья на 75 % пожелтели. Листья у чеснока сразу не обрезают, так как происходит отток питательных веществ, что улучшает качество луковиц. После сушки листья, корни обрезают и луковицы укладывают на хранение. Перед закладкой на хранение луковицы держат на солнце для дезинфекции от грибных и бактериальных заболеваний. Яровой чеснок высаживают в конце апреля начале мая. У ярового чеснока для посадки используют зубки наружного ряда. Агротехника у ярового чеснока такая же, как и у озимого. 2.6. Клубнеплоды В России из клубнеплодов возделывают картофель (Solanum tuberosum L.) семейства Паслёновые (Solanaceae) и земляную грушу (Helianthus tuberosus L.) семейства Астровые (Asteraceae). Земляная груша (Helianthus tuberosus L.) или топинамбур – многолетнее клубненосное растение. Родиной топинамбура является Северная Америка. Название растения связано с индейским племёнем «топинамба». В Европу это растение было завезено в XVII веке, в Россию в XVIII веке. Это растение используется как овощная и кормовая культура. Пищевые достоинства. Клубни топинамбура содержат фруктозу, витамины В1, В2, С, минеральные соли, белки, незаменимые аминокислоты и очень ценное вещество – инулин (изомер крахмала, не повышающий сахар в крови). Инулин используют при лечении сахарного диабета, ожирения, атеросклероза. Морфологические особенности. Топинамбур имеет прямой высокий сильно облиственный стебель до 3 м высотой, цветки
230 И. Б. Минич собраны в соцветие корзинку. Клубни образуются на удлинённых побегах (столонах). У земляной груши клубни имеют разнообразную форму (рис. 83). Топинамбур – холодостойкая культура, его надземная часть выносит заморозки до минус 3°С, а клубни – до минус 30°С. Рис. 83. Клубни топинамбура (Лапин и др., 1990) Агротехника. Высаживают клубни ранней весной, на расстоянии 1 м между бороздками и 45 см между растениями, на глубину 7–10 см. Когда стебли достигнут высоты 30 см, растения окучивают. Осенью после увядания листьев стебли обрезают на высоте 30 см над уровнем почвы. Клубни выкапывают осенью или ранней весной. Клубни хранятся плохо, поэтому для пищевых целей их хранят в холодильнике. Картофель (Solanum tuberosum L.). В культуре известно два вида картофеля. Картофель андийский (издавна возделываемый на территории Колумбии, Эквадора, Перу) и картофель клубненосный или чилийский, родиной которого является Средний Чили и прилегающие острова (включая остров Чилоэ). Чилийский картофель получил широкое распространение в странах с умеренным климатом. Индейцы Южной Америки сначала собирали дикие клубни картофеля, а примерно 14 тыс. лет назад начали вводить картофель в культуру. В 1565 году впервые картофель попал в Испанию, откуда распространился по другим странам. В Россию первый мешок картофеля, послал Петр I, но клубнеплод
Биологические основы сельского хозяйства 231 не получил широкого распространения. Лишь при Екатерине II в 1765 году по инициативе Государственной Медицинской коллегии сенат издаёт указ «О разводе и употреблении земляных яблок, которые называются в иных местах «тартуфелями» или «картуфелями». Большой вклад в изучении и практическом применении картофеля в России внесли труды выдающегося русского агронома Андрея Тимофеевича Болотова. Пищевые достоинства. Клубни картофеля содержат крахмал, белки, клетчатку, жир, витамины С, В1, В2, В6, РР, К, каротин, минеральные соли. В кожуре позеленевших клубнях содержится ядовитое вещество глюкоалкалоид – соланин, частично распадающийся при варке. Клубни картофеля являются сырьём для производства крахмала, патоки и спирта, это ценный корм для сельскохозяйственных животных, а также является хорошим предшественником для большинства культурных растений. Морфологические особенности. Картофель многолетнее клубненосное растение, но в России и других странах с умеренным климатом его возделывают как однолетнюю культуру, так как клубни погибают при температуре минус 1–2°С, что связано с высоким содержанием воды (до 75 %). При посадке клубнями формируется мочковатая корневая система, представляющая собой совокупность корневых систем отдельных стеблей. Основная масса корней в почву проникает неглубоко, и распространяются в стороны до 40–60 см. Степень развития корневой системы зависит от влажности и аэрации почвы, содержания в ней питательных веществ, сорта и др. Картофель, выращенный из семян в селекционных целях, имеет стержневую корневую систему. У картофеля стебель прямостоячий, ветвистый, трёх- или четырёхгранный, высотой до 90 см, зелёной или красно-бурой окраски. В кусте от 4 до 8 стеблей. Надземные стебли называют ботвой, подземные – столонами. Столоны развиваются из пазух зачаточных неразвивающихся листьев, имеют длину 5–40 см. На одном растении насчитывается до 6–8 столонов. Столоны не содержат хлорофилл. После прекращения роста столонов в длину верхушка их утолщается и превращается в клубень (рис. 84–85).
232 И. Б. Минич Листья – прерывисто-непарноперисторассечённые. Они состоят из нескольких пар долей и одной непарной доли на верхушке листа. Между долями могут быть долечки. Степень рассечённости листа является сортовым признаком. Рис. 84. Картофель: 1 – клубень, 2 – листья, 3 – соцветие, 4 – цветок в разрезе, 5 – плод ягода Рис. 85. Развитие клубня из столона (Гатаулина, 2005): 1 – верхушечная почка, 2 – низовые листья, 3 – пазушная почка, 4 – камбий, 5 – сердцевина, 6 – кора, 7 – ксилема; I–V – этапы развития клубня
Биологические основы сельского хозяйства 233 Цветок картофеля – пятерного типа, венчик состоит из пяти сросшихся лепестков, белой, красно- или сине-фиолетовой окраски. Окраска цветка также является сортовым признаком. Цветки собраны в соцветие сложный завиток. Картофель является самоопыляющимся растением. Плод картофеля – двугнёздная, многосемянная, сочная, зелёная ягода шаровидной или овальной формы, с повышенным содержанием соланина (рис. 86). Рис. 86. Картофель (Solanum tuberosum L.) (Хржановский и др., 1979). А – репродуктивный побег, Б – продольный разрез цветка: 1 – чашелистик, 2 – завязь, 3 – спайнолепестной венчик, 4 – тычинки, В – плод ягода в поперечном и продольном разрезе
234 И. Б. Минич Клубень картофеля представляет собой укороченный видоизменённый подземный побег (окончание подземного стебля столона). На ранних этапах развития клубня на нём видны чешуйчатые листья, в пазухах которых в каждом глазке закладываются три почки (прорастает только одна две остаются в состоянии покоя). После опадания листьев остаются бровки (следы от редуцированных листочков). Место прикрепления клубня к столону называют пуповиной, противоположенную сторону – вершиной. Глазки располагаются спирально. В верхней части, наиболее молодой – глазков больше. Молодые клубни снаружи покрыты поверхностным слоем клеток – эпидермисом, который затем заменяется плотной перидермой. Наружный слой перидермы пробковеет, образуя кожуру клубня. Перидерма переходит в кору, состоящую из паренхимных клеток и ситовидных трубок, далее идет слой камбия и кольцо сосудистых пучков. За счёт деятельности камбия клубень растёт в толщину. В центре клубня находится сердцевина с отходящими от неё лучами, которые направлены к почкам глазков. На кожуре имеются чечевички, через которые поступает воздух, удаляется углекислый газ и водяные пары. По форме различают клубни округлые, удлинённые, овальные и др. Глазки могут быть поверхностными, мелкими, средними и глубокими. Мякоть клубней бывает жёлтой, светло-жёлтой, фиолетовой. Клубни имеют период покоя, что позволяет сохранять их несколько месяцев. В этот период меристематические ткани (глазки) прекращают рост, дыхание слабеет, обмен веществ резко снижается. Покой клубней делят на естественный (физиологический), при котором клубни не прорастают и при благоприятных условиях, и вынужденный, когда задержка прорастания клубней вызвана искусственным понижением температуры или химическими веществами. При температуре 1–3°С клубни могут храниться до 7 месяцев. Температура 10°С и выше весной вызывает активные ростовые процессы. При этом снижается содержание ингибиторов роста, но увеличивается содержание стимуляторов роста.
Биологические основы сельского хозяйства 235 Размножается картофель семенами и вегетативно. Вегетативно – целыми клубнями или частями клубня, ростками и черенками. По продолжительности вегетации все сорта картофеля можно разделить на несколько групп. Ранние – период от посадки до уборки товарных клубней составляет 50–60 дней, среднеранние – 60–80 дней, среднеспелые – 80–100 дней, среднепоздние – 110–120 дней. Районированными сортами в Томской области являются сорта Идеал, Нарымка, Колпашевский, Томич, Накра, Свитанок, Невский, Жуковский, Память Рогачёва, Антонина, Луговской (особенно устойчивый к фитофторе) и др. В настоящее время перед селекционерами стоит задача создания и внедрения в практику сельского хозяйства сортов, устойчивых к вирусным заболеваниям, в сочетании с хозяйственно ценными признаками. Биологические особенности. У картофеля различают пять основных периодов роста и развития (рис. 87). Первый период – от прорастания клубня до появления всходов. Клубни картофеля начинают прорастать в почве, прогретой до 3–5°С, но более активный рост происходит при температуре 10–12°С. При температуре выше +25°С клубнеобразование замедляется, а при температуре +29–30°С совсем прекращается. В этот период происходит превращения крахмала в сахар, интенсивность дыхания повышается, почки в глазках набухают и прорастают. В верхней части клубня появляются чешуйчатые бугорки, из которых развиваются корни и стебли (рис. 87 – 1). Второй период – появление первых зелёных листьев до развития стеблей с характерными листьями. При этом из почвы интенсивно поглощаются питательные вещества. Поэтому удобрения необходимо вносить ещё до посадки клубней. Повреждение всходов и частичная их гибель происходит при температуре минус 2°С (рис. 87 – 2). Третий период – от появления бутонов до цветения. В это время на столонах формируются утолщения, которые в дальнейшем развиваются в клубни. Начало клубнеобразования у большинства сортов совпадает с фазой бутонизации. Клубни в это
236 И. Б. Минич время водянистые, накапливают крахмал, разрастаются, но рост ботвы ещё продолжается, поэтому растениям необходимо наибольшее количество влаги, минеральных элементов питания. Наиболее благоприятная в этот период температура воздуха 20–23°С (рис. 87 – 3). Рис. 87. Периоды роста и развития растений картофеля (пояснения в тексте) (Гатаулина, 2005) Четвёртый период – от цветения до прекращения прироста ботвы. В это время происходит интенсивный прирост клубней, формируется до 75 % всего урожая (рис. 87 – 4). Пятый период – начинается с отмирания ботвы до полного её высыхания. Происходит физиологическое созревание клубней, кожица их становится плотной. Клубни находятся в состоянии естественного покоя (рис. 87 – 5). Картофель очень требовательное к влажности почвы растение. Равномерное увлажнение почвы, одно из важных условий для нормального роста картофеля. Периодические засухи сильно угнетают рост растений, что приводит к засыханию и увяданию нижних листьев, ослаблению роста, образованию небольшой вегетативной массы, формированию низкого урожая и снижению размера клубней. Особенно опасна засуха в период клубнеобразования.
Биологические основы сельского хозяйства 237 Картофель хорошо растёт и развивается на плодородных почвах (чернозёмах, дерново-подзолистых, серых лесных). Одно из важных требований к почве, на которой возделывается картофель – воздухопроницаемость. Это связано с тем, что корневая система картофеля потребляет большое количество кислорода. От доступа кислорода зависят вкусовые качества и рассыпчатость клубней. Картофель лучше растёт при нейтральной или слабощелочной реакции почвенного раствора (рН = 5–6). Важную роль при возделывании картофеля играют элементы минерального питания. Азот стимулирует поглощение калия, фосфора и других элементов питания. Большое количество азота растения потребляют в период образования вегетативной массы, от мощности которой зависит урожай. Однако его избыток приводит к чрезмерному росту, жированию побегов и снижению урожая. Калий влияет на ростовые процессы, интенсивность фотосинтеза, развитие корневой системы, передвижение питательных веществ и влаги. Под его влиянием повышается крахмалистость клубней. С калием связана способность картофеля к длительному хранению, повышенная сопротивляемость к болезням. Фосфорные удобрения необходимы для повышения урожая, крахмалистости клубней, хранения, усиления роста корневой системы и развития растений. Картофель светолюбивое растение. При недостатке света ботва желтеет, стебли вытягиваются, ослабевает цветение и клубнеобразование, что приводит к снижению урожайности. Интенсивный рост ботвы происходит в условиях длинного дня, а образование клубней в условиях короткого дня. Технология возделывания картофеля. Почва под картофель обрабатывается осенью, что способствует уничтожению вредителей и возбудителей болезней. Ранней весной также проводится обработка почвы с внесением органических или минеральных удобрений. Лучшими предшественниками для этой культуры являются бахчёвые, бобовые, зерновые озимые и яровые культуры, корнеплоды, одно- и многолетние травы. На одном и том же месте много лет картофель лучше не выращивать, так как снижается
238 И. Б. Минич урожай, ухудшается качество продукции, развивается фитофтора и другие болезни, в почве появляется проволочник (личинка жука-щелкуна). Одним из основных условий получения высокого урожая является выбор районированных сортов, использование здорового посадочного материала и предварительная подготовка к посадке. Весной семенной картофель перед посадкой перебирают, удаляют больные и повреждённые клубни. На посадку оставляют клубни массой 60–80 г. Способы подготовки клубней могут быть различными: подвяливание клубней, сухое проращивание клубней, влажное проращивание клубней. Подвяливание клубней используют для ускорения прорастания и получения ранних и дружных всходов. При весеннем подвяливании в светлых, относительно тёплых помещениях клубни теряют 10–15 % влаги, что активизирует физиологические процессы и способствует пробуждению почек. Такие клубни быстрее всходят. За 3–4 недели до посадки клубни раскладывают в ящики в 1–2 слоя и выдерживают до пробуждения глазков, не допуская вытягивания ростков. Частично позеленевшие клубни с небольшими ростками высаживают в почву. Сухое проращивание клубней обеспечивает более быстрый рост, развитие и формирование первых корней и всего растения. Его применение позволяет получить урожай на 2–3 недели раньше. Клубни проращивают в тёплых, светлых помещениях в течение 5–6 недель при температуре 12–15°С. Посадочный материал считается готовым при образовании толстых проростков длиной 10–15 мм. Влажное проращивание клубней. Посадочный материал можно проращивать во влажной среде из торфа в ящиках при температуре 12–15°С. При этом способе посадочный материал получают не только с проростками глазков, но и с небольшой корневой системой. После высадки в грунт такие клубни дают самые ранние и сильные всходы. Своевременная и правильная посадка оказывает большое влияние на сроки созревания и урожай. Высаживают клубни,
Биологические основы сельского хозяйства 239 когда почва на глубине 8–10 см прогреется до 7–8°С. Оптимальным для посадки картофеля в регионе Сибири является конец мая, начало июня. Посадка картофеля производится на ровной поверхности, но лучше клубни высаживать так, чтобы рядки были чуть приподняты над землёй, с небольшим гребнем по центру. Посадка на гребнях защищает растения от избыточной влаги, улучшает воздушный и тепловой режим. Гребни или гряды делают на расстоянии 60–70 см друг от друга, лунки на расстоянии 40 см друг от друга. Высаживают клубни на суглинистых почвах на глубину 8–10 см, на лёгких на глубину 10–15 см. Всходы появляются через 10–15 дней. За это время поверхность почвы покрывается сорняками, после дождей формируется корка, препятствующая аэрации. В это время необходимо провести рыхление и уничтожение сорняков. Также первые ростки необходимо окучить. Окучивание предохраняет молодые ростки от заморозков, увеличивается доступ к корням кислорода и улучшается прогрев почвы. За вегетационный период посадки картофеля по мере необходимости пропалывают, 4–5 раз рыхлят и 2–3 раза окучивают. Первое окучивание делают, когда ростки достигают 10–12 см, второе делают при высоте растений 15–20 см. Во время периода вегетации и во время хранения картофель подвергается воздействию многих болезней и вредителей. Опасным является грибное заболевание фитофтороз. При попадании возбудителя на листьях появляются коричневые пятна. Распространение болезни приводит к гибели растения. Клубни может поражать также грибное заболевание – обыкновенная парша. На клубнях появляются бородавочки и язвочки, иногда сплошь покрывающие поверхность. Парша распространяется через заражённую почву. Картофель подвержен кольцевой гнили, которая поражает сосудистую систему клубня. Мякоть клубня приобретает жёлтую окраску. Источником этого заболевания являются вирусные и бактериальные инфекции. Среди вредителей наиболее опасными являются: проволочник, колорадский жук, нематоды. Проволочник (личинка жукащелкуна) живёт в почве и повреждает столоны, корни, основания
240 И. Б. Минич стеблей. Личинки проходят через весь клубень, образуя многочисленные ходы. Колорадский жук повреждает вегетативные органы и клубни картофеля. Жуки и личинки объедают листья и молодые побеги. Нематоды микроскопические круглые черви величиной 1 мм. Паразитируют нематоды на корнях и клубнях картофеля. Поражённые растения картофеля отстают в росте, листья желтеют, сморщиваются. Убирают картофель, когда ботва полностью засыхает, клубни легко отделяются от столонов, кожура становится плотной и твёрдой. Клубни, предназначенные для зимнего хранения, хорошо высушивают, что позволяет зарубцеваться ранкам и окрепнуть кожуре, а затем хранят в специальных помещениях при температуре 1–2°С и относительной влажности 85–90 %.
Биологические основы сельского хозяйства 241 3. Плодоводство Плодоводство – это отрасль растениеводства, занимающаяся выращиванием плодовых культур. Это одна из древнейших отраслей растениеводства. Плодовые растения были известны в культуре 5 тыс. лет назад. В Средней Азии и Закавказье плодоводством занимались в III–I тысячелетиях до н. э. В Киевской Руси плодовые растения выращивали с Х века. В XV–XVI веках в Москве и вокруг неё были посажены первые сады, в которых разводили вишню, сливу, крыжовник, в оранжереях лимон, апельсин, персик и абрикос. С начала XIX века плодоводство в центральных и южных районах России стало товарной отраслью. После великой Октябрьской революции плодоводство стало быстро развиваться. Увеличивались площади под садами и ягодниками. К 1980 году плодовые культуры занимали около 3,5 млн. га (в 1917 году – только 665 тыс. га). Постепенно плодоводство стало продвигаться на Урал и в Сибирь. Большое влияние на развитие северного садоводства оказывает Сибирский ботанический сад при Томском государственном университете и Бакчарский опорный пункт по садоводству. Он был организован в 1935 году в с. Бакчар агрономом В. И. Гвоздевым. Сегодня в Бакчарском опорном пункте проводится научно-исследовательская работа по соротоизучению плодово-ягодных культур, районирование лучших сортов, разрабатываются вопросы агротехники плодово-ягодных культур в условиях Томской области. Основной вклад в развитие плодоводства в России внесли такие крупнейшие учёные, как А. Т. Болотов, Р. И. Шредер, М. В. Рытов, И. В. Мичурин, Л. П. Симиренко, М. А Лисавенко и др. Основными районами возделывания плодово-ягодных культур являются Центральночерноземные области, Украина, Северный Кавказ, Закавказье. За рубежом плодоводство развито в Китае, США, Индии, Аргентине, Италии и др. странах. Плодоводство – как наука изучает биологические особенности плодовых и ягодных культур, разрабатывает научно обоснованные технологии производства плодов и ягод. Плодоводство
242 И. Б. Минич можно разделить на возделывание плодовых семечковых культур, плодовых косточковых культур, орехоплодных культур, выращивание ягодных культур, выращивание посадочного материала в плодовых питомниках. На основании теории о центрах происхождения культурных растений культурные плодовые растения возникли из дикорастущих форм, которые произрастали в различных природных зонах. Каждый центр представляет географический регион с определённым составом дикорастущих и культурных растений, откуда шло их массовое распространение. Н. B. Вавилов и П. М. Жуковский выделили первичный и вторичный центры окультуривания растений. К первичному очагу окультуривания были отнесены районы, где были сосредоточены дикие виды (эндемичные), из которых лучшие формы отобраны и введены в культуру. К вторичному очагу были отнесены районы, в которых произрастают виды, занесённые извне или в результате естественного расселения (отсутствуют дикие виды культурных форм и видов растений). Первичные очаги окультуривания возделываемых в России основных плодовых культур находятся в следующих центрах: • китайско-японский – яблоня, груша, абрикос, вишня, слива, персик, миндаль, хурма; • среднеазиатский – абрикос, миндаль, фисташка, некоторые виды яблони, груши, вишни, слива, алыча, гранат; • переднеазиатский – Закавказье, горные районы Туркмении, полуостров Малая Азия – айва обыкновенная, кизил, фундук, гранат; • европейско-сибирский – яблоня, груша, вишня, облепиха, смородина, малина; • южноамериканский – земляника; • североамериканский – некоторые виды сливы, вишни, крыжовник, клюква, голубика, малина, ежевика, земляника, орех. В мировой практике сельского хозяйства выращивается большое количество плодовых культур, которые отличаются по биологическим, ботаническим, хозяйственным признакам
Биологические основы сельского хозяйства 243 и особенностями возделывания. Единую классификацию установить трудно, так как многие культуры по разным признакам можно отнести к разным группам. Для решения практических и научных задач используют три основные классификации плодовых культур. По жизненной форме. Основными жизненными формами плодовых и ягодных культур являются: • деревья – крупные, долговечные, позднеплодные растения с хорошо выраженным стволом, обычно свободным от ветвей в нижней части (яблоня, груша, слива, черешня, абрикос, грецкий орех); • кустовидно-древесные (древовидные кустарники) – менее долговечные, но более скороплодные растения, имеющие слабовыраженный, ветвящийся невысоко от поверхности почвы ствол или растущие в виде малоствольного куста (лещина, кустовые сорта вишни и сливы, кизил); • кустарники – скороплодные, но менее долговечные растения, имеющие несколько почти одинаковых деревянистых стеблей разного возраста, отходящих от основания куста (смородина, крыжовник, жимолость); • полукустарники – скороплодные растения с многолетней корневой системой и двухлетним циклом жизни стеблей (малина, ежевика); • многолетние травянистые растения имеют корневище и короткие стебли, очень скороплодные и недолговечные (земляника, клубника); • лианы – растения с длинными стеблями, неспособные самостоятельно сохранять вертикальное положение и использующие в качестве опоры другие растения или другие приспособления, представлены виноградом, лимонником, актинидией. Ботаническая классификация разделяет растения по семействам (табл. 5).
244 И. Б. Минич Таблица 5 Ботаническая классификация плодовых растений Семейство Розовые Кизиловые Лоховые Берёзовые Ореховые Анакардиевые Буковые Крыжовниковые Рутовые Эбеновые Миртовые Тутовые Гранатовые Виноградные Лавровые Культура Яблоня, малина, ежевика, арония, слива, абрикос, груша, вишня, черешня, персик, рябина, боярышник, миндаль, земляника, малина, айва, ирга и др. Кизил Облепиха Лещина (орешник), фундук Грецкий орех, пекан Фисташка Каштан Крыжовник, смородина Апельсин, мандарин, лимон, грейпфрут, цитрон Хурма Фейхоа Инжир Гранат Виноград Авокадо Производственно-биологическая классификация. Плодовые культуры по биологическим признакам, морфологии, типу плодов, производственным качествам очень разнообразны и объединены в породы. Плодовая порода – совокупность многолетних дикорастущих и культивируемых плодовых растений, характеризующихся общими свойствами. Плодовые породы соответствуют ботаническому названию – род и совпадают с ним по названию (яблоня, груша, абрикос и т. д.). Плодовые породы делят на группы (табл. 6). Таблица 6 Основные группы плодовых пород Группа Семечковые Косточковые Ягодные Порода Яблоня, груша, айва, ирга, рябина, арония, боярышник и др. Вишня, слива, черешня, абрикос, персик, алыча, кизил и др. Земляника, малина, смородина, крыжовник, виноград, облепиха, жимолость съедобный, лимонник, барбарис и др.
Биологические основы сельского хозяйства 245 Продолжение таблица 6 Орехоплодные Тропические Субтропические: разноплодные цитрусовые Орех грецкий, фундук, лещина, миндаль, каштан, пекан, фисташка и др. Банан, ананас, манго, папайя, хлебное дерево, авокадо и др. Маслина, инжир, хурма, гранат, фейхоа и др. Мандарин, апельсин, лимон, грейпфрут, лайм, цитрон, померанец и др. Независимо от того, к какой группе относится плодовое или ягодное растений все они сходны по строению – все они имеют вегетативные и репродуктивные органы. В практике плодоводства различают подземную (корневую) систему и надземную систему (крону) растений, которые имеют свои морфологические особенности. 3.1. Морфологическая характеристика плодово-ягодных культур 3.1.1. Морфологические особенности строения плодового дерева Подземная часть плодового дерева. Корневая система не только удерживает и закрепляет дерево в почве в устойчивом положении, обеспечивает поступление воды и элементов питания в надземную часть, но и служит важным органом, в котором образуются органические соединения. Корневая система способна выделять в почву органические кислоты, нитраты, соли калия, что повышает микробиологическую деятельность в почве. Корневая система представляет совокупность корней, составляющих подземную часть растения. Корни различаются по происхождению, размещению в почве, по толщине, длине, разветвлённости. Различают корневые системы семенного происхождения и вегетативного происхождения (придаточные, или адвентивные). Корневая система семенного происхождения образуются у растений, выращенных из семян (сеянцы) или привитых на сеянцевые подвои – это главные или первичные корни. Они формируются из первичного корешка зародыша семени. Это самые толстые
246 И. Б. Минич корни, растущие вертикально вглубь почвы. Придаточные или адвентивные корни вегетативного происхождения формируются из корневых зачатков перицикла стебля, листа или корня при вегетативном размножении растений. По характеру размещения в почве различают корни горизонтального и вертикального направления (рис. 88). Горизонтальные корни идут параллельно поверхности почвы или с некоторыми отклонениями (рис. 88 – 4). Радиус распространения этих корней может достигать 10–20 м. У многих плодовых культур они расположены на глубине от 75 до 150 см от поверхности почвы. Эти слои почвы хорошо обеспечены элементами питания, влагой, воздухом, что обуславливает активные микробиологические процессы и накопления для растения питательных веществ. Вертикальные корни закрепляют растения в почве, поглощают и проводят воду, элементы питания из нижних горизонтов почвы к обрастающим корням (рис. 88 – 5). Эти корни направлены отвесно вглубь и проникают в почву на 3–6 м (у вишни, персика и сливы) и на 6–10 м и более (у яблони, груши, черешни). По толщине, длине и разветвлённости корни различают: скелетные, полускелетные, основные, обрастающие. Скелетные – наиболее длинные и толстые (диаметром до 10 см), корни нулевого порядка и отходящие от него корни первого порядка (рис. 88 – 2). Основной функцией этих корней является закрепление растений в почве, запас питательных веществ, проведение воды и растворённых в ней минеральных веществ от корневых мочек к листьям и органические вещества от листьев к корням и для вегетативного размножения. Полускелетные – менее длинные и толстые, чем первые, представляющие второй и третий порядки ветвления (рис. 88 – 3). Обрастающие (мочковатые) – корни короткие, (длиной от долей миллиметра до нескольких сантиметров) тонкие (диаметром до 3 мм), образуются на скелетных и полускелетных корнях. Они составляют основную массу корневой системы (рис. 88 – 6).
Биологические основы сельского хозяйства 247 Рис. 88. Строение плодового дерева (Якушев и др., 1987). А – подземная часть: 1 – стержневой корень, 2 – скелетные корни, 3 – полускелетные корни, 4 – горизонтальные корни, 5 – вертикальные корни, 6 – обрастающие корни. Б – надземная часть: 7 – ствол, 8 – корневая шейка, 9 – штамб, 10 – центральный проводник, 11 – ветвь продолжения, 12 – скелетные ветви первого порядка, 13 – ветви второго порядка, 14 – ветви третьего порядка, 15 – обрастающие ветви Обрастающие корни поглощают воду, минеральные вещества из почвы. Выделяют в почву органические кислоты и сахара, которые способствуют скоплению вокруг корней микроорганизмов (ризосферы). В результате происходит растворение и перевод труднорастворимых для растения питательных веществ в легкоусвояемые формы. В зависимости от цвета, толщины и функциям различают обрастающие корни: ростовые, всасывающие, переходные и проводящие (рис. 89).
248 И. Б. Минич Рис. 89. Обрастающие корни яблони (Якушев и др., 1998): 1 – ростовой корень, 2 – всасывающие корни, 3 – переходные, 4 – проводящие Ростовые корни (осевые) – белые, более толстые, чем всасывающие. Они растут в длину и таким образом продвигаются в новые участки почвы, одновременно поглощая воду и питательные вещества. Всасывающие (сосущие, активные) – корни мелкие (длиной 0,1–4 мм и толщиной 0,3–3 мм), белые, прозрачные, хрупкие. Эти корни отличаются высокой физиологической активностью, всасывают воду, минеральные и другие вещества из почвы. Всасывающие корни самые многочисленные (от 10 до 1 млн. штук и составляют до 95 % всего количества корней дерева) и недолговечные (продолжительность функционирования от нескольких дней до нескольких недель). Всасывающие корни при оптимальной влажности почвы могут образовывать симбиоз
Биологические основы сельского хозяйства 249 с гифами грибов – микоризу. Ростовые и всасывающие корни покрыты корневыми волосками, которых на 1 мм2 до 240–400 штук. Суммарная длина их составляет около 3 км, а общая поглощающая поверхность более 400 м2. Проводящие и переходные корни проводят воду и растворённые в ней минеральные вещества и закрепляют растение в почве. Место перехода корневой системы в надземную часть образует корневую шейку (рис. 88 – 2). Сеянцы (растения выросшие из семян) или растения, привитые на них, имеют типичную или настоящую корневую шейку. Она образуется из подсемядольного колена прорастающего семени. У растений, размножающихся вегетативно (черенками, корневой порослью, отводками), корневая шейка условная, обозначающая границу между корнем и стеблем. Надземная часть плодового дерева состоит из большого числа разных по размеру, возрасту и назначению ветвей, обуславливающих внешний облик растения (габитус). Надземная часть плодового дерева начинается от корневой шейки и продолжается стволом с основными (скелетными) ветвями, которые представляют собой остов (скелет) надземной части (рис. 88). Корневая шейка – это место перехода корневой системы в надземную часть. Нижняя часть ствола от коревой шейки до первых ветвей называется штамбом. Штамб удерживает всю тяжесть кроны с листьями и плодами, через него осуществляется передвижение минеральных и органических веществ. От состояния штамба во многом зависит жизнь дерева. Повреждение штамба могут вызывать различные факторы: морозы, солнечные ожоги, грызуны, что приводит к прекращению передвижения пластических веществ из листьев в корни и приводит к гибели растения. В зависимости от высоты штамба плодовые деревья бывают высокоштамбовыми – высота штамба более 80 см, полуштамбовые – высота штамба 60–80 см и низкоштамбовые – высота штамба 40–60 см. Часть ствола от штамба до основания прироста последнего года называется центральным проводником или лидером
250 И. Б. Минич (рис. 88). От центрального проводника отходят боковые разветвления, которые называют ветвями первого порядка, от них отходят ветви второго порядка, далее третьего и т. д. Самые крупные ветви первого порядка, отходящие от центрального проводника и часть ветвей второго и третьего порядков называют скелетными или основными ветвями, составляющие скелет (остов) кроны. Менее крупные ветви, отходящие от центрального проводника или скелетных ветвей (обычно второго и третьего порядков ветвления), называют полускелетными, а ещё более мелкие ветви – обрастающими (рис. 88). Обрастающие ветви могут быть вегетативными и плодоносными. Совокупность всех разветвлений на стволе образует крону различной формы (рис. 90). Вегетативные обрастающие новообразования – это годичные приросты, обеспечивающие увеличение размеров и массы плодовых растений в результате роста. Они подразделяются на побеги и ветви. Побег представляет растущую часть стебля с листьями и почками в возрасте одного вегетационного периода. После окончания роста и формирования верхушечной почки побеги становятся ветками. Ветки – это побеги прекратившие рост после опадения листьев и стебли любого возраста без боковых ответвлений. Ветвь – стебель любого возраста с боковыми ответвлениями. По месту образования, времени появления и функции вегетативные побеги бывают различных типов: Рис. 90. Естественные кроны форм плодовых деревьев: 1 – узкопирамидальная, 2 – широкопирамидальная, 3 – обратнопирамидальная, 4 – сжатая, 5 – высокоокруглая, 6 – шаровидная, или округлая, 7 – раскидистая (Якушев и др., 1987)
Биологические основы сельского хозяйства 251 • весенние побеги – растут из пробуждающихся рано весной перезимовавших вегетативных верхушечных и боковых почек (после завершения роста, сбрасывания листьев и окончания календарного года побеги превращаются в годичные приросты или ветви); • летние («ивановы») побеги – развиваются летом из верхушечных почек, заложившихся на побегах текущего года, их формированию способствуют обильные осадки в конце лета; • волчковые (жировые) побеги – вырастают из спящих или придаточных почек у основания многолетних ветвей внутри кроны, это сильные, вертикально растущие ветви с длинными междоузлиями и слаборазвитыми почками (образование таких побегов служит сильная обрезка, повреждение ствола, избыточное азотное питание, обмерзание дерева, старение); • побеги возобновления – образуются в прикорневой части стебля из подземных стеблевых почек; • конкуренты – отходящие под острым углом однолетние побеги, образующиеся из 1–2 почек, ближайших к верхушечной почке; • побеги продолжения образуются из верхушечных почек приростов прошлого года скелетных ветвей или центрального проводника; • побеги замещения – приросты, возникшие вместе с генеративными органами из смешанных почек; • регенеративные побеги образуются после обрезки или повреждений растений из спящих, придаточных и других почек. На побегах также формируются колючки – видоизменения побегов и листьев, расположенных в пазухах листьев или на концах побегов, а также шипы – многоклеточные выросты из клеток эпидермиса или из одревесневших клеток стебля. Плодоносные (генеративные) новообразования имеют генеративные, вегетативные почки и предназначены для плодоношения. Для разных групп плодовых культур они могут различаться. Для семечковых культур характерны следующие новообразования (рис. 91):
252 И. Б. Минич Рис. 91. Типы плодовых образований семечковых культур (Якушев и др., 1988): 1 – копьецо с вегетативной почкой, 2 – копьецо с генеративной почкой, 3 – плодовый прутик, 4 – кольчатка с вегетативной почкой, 5 – кольчатка с генеративной почкой, 6 – плодушка • копьецо – однолетняя ветка длиной 5–15 см, имеет короткие • • • • междоузлия и слаборазвитые почки, оканчивается генеративной, вегетативной почкой или колючкой (рис. 91 – 1-2); плодовый прутик – однолетняя ветка длиной 15–25 см с верхушечной генеративной почкой, укороченными междоузлиями (рис. 91 – 3); кольчатка – однолетняя ветка 3–5 см длиной, на поверхности которой хорошо заметны кольцеобразные следы, образовавшихся после опадения почечных чешуй и листьев; она имеет хорошо развитую верхушечную генеративную или вегетативную почку, до плодоношения кольчатку называют простой (рис. 91 – 4–5); плодовая сумка – утолщённые части побега, к которым были прикреплены плоды (имеют один или несколько рубцов от плодоножек); плодушки (сложные кольчатки) – многолетние плодовые образования, состоящие из кольчаток, плодовых сумок и плодовых прутиков (продолжительность жизни плодушек составляет до 20 лет) (рис. 91 – 6).
Биологические основы сельского хозяйства 253 У косточковых пород различают следующие новообразования (рис. 92): • шпорцы – короткие многолетние побеги, длиной 1–10 см со сближенным расположением боковых генеративных почек, которые заканчиваются вегетативными почками или колючками (рис. 92– 1); • смешанные ветки – однолетние длинные побеги, на которых расположены цветковые и вегетативные почки (верхушечная почка всегда вегетативная) (рис. 92 – 2); • плодоносные веточки – побеги длиной 10–40 см, по всей длине которых развиваются только цветочные почки, а на конце вегетативная почка (рис. 92 – 3); • букетные – короткие веточки, на которых близко друг к другу располагаются генеративные почки, а на верхушке – вегетативная почка (рис. 92 – 4). Рис. 92. Типы плодовых образований косточковых культур (Якушев и др., 1988): 1 – шпорце, 2 – смешанная плодовая веточка, 3 – плодоносная веточка, 4 – букетная веточка 3.1.2. Цветки и соцветия плодово-ягодных культур Цветок – высокоспециализированный генеративный орган растений. Цветок представляет собой видоизменённый укороченный побег, приспособленный для образования спор (микрои мегаспор), для опыления и последующего оплодотворения. У большинства плодовых и ягодных пород цветки обоеполые.
254 И. Б. Минич У некоторых пород они однополые. У двудомных растений, таких как облепиха, инжир, клубника, женские и мужские цветки размещены на разных растениях. Обоеполые цветки обычно опыляются насекомыми (энтомофильные), например, яблоня, груша, айва и др. Раздельнополые опыляются ветром (анемофильные), например, облепиха. Цветки развиваются из генеративных или смешанных почек. Из одной генеративной почки может развиваться один цветок (айва, миндаль, персик, абрикос). Чаще из одной генеративной почки развивается несколько или много цветков (яблоня, груша, слива, вишня, малина, смородина, фундук). Цветки у плодовоягодных культур собраны в разные соцветия: зонтик (яблоня, вишня, черешня), щиток (груша, рябина, боярышник), кисть (малина, смородина, крыжовник), серёжка (лещина, фундук, грецкий орех). Особенности строения плодов плодово-ягодных культур. Плод – репродуктивный орган покрытосеменных, обеспечивающий семенное размножение растений. Он предназначен для формирования, защиты и распространения семян. В плоде различают внешнюю часть – околоплодник и семена. Семена прикрепляются к околоплоднику с внутренней стороны в тех местах, где в завязи располагаются плаценты. Максимальное число семян в плоде равно числу семязачатков в завязи, но обычно меньше, так как не все семязачатки достигают зрелости. Одним из важнейших стимулирующих факторов служит развитие семян, а у партенокарпических (бессемянных) – наличие семязачатков в завязи, которые выделяют ростовые вещества. Околоплодник (перикарп) – видоизменённая и разросшаяся завязь, состоит из трёх слоёв: наружного – кожицы (зкзокарп), среднего – сочного (мезокарп) и внутреннего (эндокарп). Стенки околоплодника могут быть сухими и сочными. Для плодовых культур характерны сочные плоды. Стенка сочного плода может развиваться только из стенки завязи или из стенки завязи, сросшейся с цветочной трубкой. Развитие плода регулируется как внутренними, так и внешними факторами. У сочного плода
Биологические основы сельского хозяйства 255 вся стенка завязи или её наружная часть (исключая эпидерму) дифференцируется в паренхимную ткань. Многие плоды увеличиваются в объёме в значительной степени вследствие того, что в сочной паренхиме развиваются межклетники. Созревание сочных плодов сопровождается, как правило, изменением окраски. В клетках молодых сочных плодов, особенно в периферийных слоях, имеются многочисленные хлоропласты. При разрушении хлорофилла, происходит накопление каротиноидов, что обуславливает красно-оранжевую окраску плодов, а накопление антоциана, придаёт тканям плодов фиолетовую, синюю, пурпуровую окраску. Пигменты распределяются равномерно в тканях плода или сосредоточены в периферийных слоях клеток. Созревание плода сопровождается изменениями в составе углеводов. В паренхиме некоторых плодов (яблоня, груша) в процессе созревания вначале накапливается крахмал, который позднее превращается в сахара; у плодов, не содержащих крахмал (слива, персик, цитрусовые) снижается содержание кислот и возрастает содержание сахаров; у авокадо снижается содержание сахаров и повышается содержание жира. Различают четыре типа плодов: настоящие, ложные, сборные и соплодия. Настоящие плоды образуются только из завязи. В образовании ложных плодов принимает участие, кроме завязи, цветоложе, основание тычинок, лепестки, чашелистики. Сборные плоды образованны большим количеством пестиков, плотно сидящих друг около друга на общем цветоложе. Соплодия – это несколько сросшихся между собой плодов, образованных из отдельных цветков соцветия. Особое значение в плодоводстве имеют партенокарические плоды, которые способны развиваться без оплодотворения. Такие плоды не имеют семян. Партенокарпические плоды образуются у цитрусовых, винограда, фейхоа. Яблоко – ложный плод, так как его мякоть формируется главным образом из тканей цветочной трубки, которые образуют основную массу съедобной мякоти плода, и в небольшой мере из стенок завязи (тканей экзо-, мезо- и эндокарпа). Мезокарпий и экзокарпий – мясистые, а эндокарпий – жесткий, хрящеватый.
256 И. Б. Минич Граница между перикарпом и разросшимися тканями цветочной трубки на разрезе плода не всегда различима, но она проходит между слабозаметными пятью проводящими пучками плодолистиков и чётко видными десятью проводящими пучками цветочной трубки (из которых 5 пучков чашелистиков чередуются с 5 пучками лепестков). Образуемые эндокарпом (семенные камеры) 5 гнёзд не срастаются, они могут быть закрытыми, полузакрытыми и открытыми. В каждом гнезде из 4–6 семязачатков в семена реализуются 2 (рис. 93). Рис. 93. Строение плода яблоко в продольном и поперечном разрезах (Черненко, 1993): 1 – чашечка, 2 – остатки тычинок, 3 – остатки пестиков, 4 – эндокарп, 5 – семена, 6 – мезо- и экзокарп, 7 – кольцо сосудов, 8 – сердечко, 9 – ткани цветочной трубки Яблоко характерно для яблони, груши, айвы, рябины, аронии, ирги, но каждое из растений имеет свои особенности строения плода. У груши сочная часть плода развивается в основном в результате разрастания тканей цветочной трубки, в паренхимной ткани экзо- и мезокарпа сосредоточены группы склереид – каменистые клетки, слой которых полностью окружает семенные гнёзда – эндокарп. При созревании плода происходит раздревеснение стенок склереид и мякоть плода становится сочной и нежной. Стенки семенных гнёзд, образуемые эндокарпом, значительно мягче, чем у яблони. В каждом гнезде образуется два семени.
Биологические основы сельского хозяйства 257 У аронии плод чёрный с сизоватым налётом, имеет обратнояйцевидную форму с усечённой верхушкой. Мякоть плода образована разросшимися тканями цветочной трубки и перикарпа. Две эти части плода чётко различимы на продольном и поперечном срезам плода по проводящим пучкам и окраске. В верхней части плода перикарп не срастается с цветочной трубкой, в результате чего образуется куполообразная полость. Свободная поверхность экзокарпа в этой полости войлочно-опушённая. Чашелистики при плоде очень сближены. Эндокарп – кожистый, в каждом из 5 гнёзд по 2 семязачатка, но в семя развивается один из них и часто не во всех гнёздах. Семена коричневые, мелкие, трёхгранные (рис. 94). Ирга имеет яблокообразный плод. Поверхность плода голая, синевато-чёрная или пурпурно-чёрная с сизым восковым налётом. На продольном разрезе плода перикарп чётко отличим от мясистых тканей цветочной трубки. В верхней части перикарп не срастается с цветочной трубкой. Рис. 94. Строение плода аронии черноплодной (Игнатьева и др., 1990): а – ткани цветочной трубки, б – перикарп, в – отмершие столбики завязи, г – семя Каждое из 5 гнёзд, образованное кожистым эндокарпом, разделено неполной перегородкой на две половины с одним семязачатком в каждом.
258 И. Б. Минич Померанец (гесперидий) – плод цитрусовых из семейства Рутовые (лимон, мандарин, апельсин, грейпфрукт). Наружная часть околоплодника (экзокарп, флаведо) – жёлтая ткань, состоящая из наружной эпидермы, покрытой кутикулой и слоем воска, и плотной субэпидермальной паренхимы с масляными желёзками и кристаллоносными клетками (рис. 95). Рис. 95. Строение плода цитрусовых (схема) (Андреева и др., 2003): 1 – экзокарп (флаведо), 2 – мезокарп (альбедо), 3 – эндокарп, 4 – семена, 5 – соковые мешочки Аромат плодов зависит от состава эфирных масел. В паренхиме экзокарпа находятся хлоропласты, благодаря чему незрелые плоды имеют зелёный цвет. По мере созревания плода они превращаются в хромопласты. Мезокарп (альбедо) представляет собой рыхлую белую безвкусную ткань, имеющую губчатую структуру благодаря крупным межклетникам. Эндокарп плёнчатый, он состоит из нескольких слоёв плотной паренхимы и внутренней эпидермы. В состав перегородок между дольками завязи входят кроме эндокарпа и ткани мезокарпа. Субэпидермальные клетки эндокарпа формируют соковые мешочки начинающие развиваться с момента раскрывания цветка и растущие вплоть до засыхания столбика. Вначале это многоклеточные булавовидные образования на длинных ножках. В зрелых плодах внутренние стенки соковых мешочков разрушаются, и полость заполняется клеточным соком.
Биологические основы сельского хозяйства 259 Благодаря различной длине ножек соковые мешочки заполняют гнёзда очень плотно и слипаются между собой, образуя съедобную часть плода. Эфирномасличные вместилища в мякоти не образуются. Семена развиваются на центрально-угловых плацентах, их число колеблется от 1 до 50 штук, иногда более. Семена цитрусовых не содержат эндосперма. Сочная костянка – плод, характерной особенностью которого является наличие деревянистого эндокарпа – косточки. Такой плод имеют слива, вишня, черешня, абрикос, персик, алыча. Мякоть плода образована мясистым сочным мезокарпом. Наружный слой (экзокарп) – тонкий, может быть опущённым или гладким (рис. 96). Рис. 96. Строение плода костянки (Черненко, 1993): 1 – экзокарп, 2 – мезокарп, 3 – эндокарп, 4 – семя Сухая костянка – плод, который характерен для ореха, миндаля, фисташки, облепихи. Мезокарп в начале созревания плода мясистый, но при полном созревании становится полусухим или сухим. Экзо- и мезокарп являются несъедобной частью плода. Эндокарп деревянистый или тонкий покрывает семя. У облепихи – плод, полностью закрыт снаружи сочными тканями разросшейся трубки чашечковидного околоцветника. Экзокарп и мезокарп – плёнчатые, сросшиеся, эндокарп – кожистый, толстый, тёмно-коричневый. На верхушке плода остаются две маленькие толстые и мясистые лопасти околоцветника (рис. 98). Ягода – многосемянной плод с сочными мясистыми эндои мезокарпом и тонким плёнчатым или кожистым экзокарпом околоплодника, в мякоть которого погружены семена. Этот плод
260 И. Б. Минич имеют виноград, хурма, авокадо, крыжовник, смородина. Мясистая часть ягоды не всегда образована только околоплодником. Иногда как у смородины, крыжовника она включает в себя сильно разросшуюся ослизнившуюся сочную кожуру семян (присемянники, ариллоиды) (рис. 97). Рис. 97. Строение плода крыжовника (Игнатьева и др., 1990): а – перикарп, б – семена с ариллоидами Рис. 98. Строение плода облепихи (Игнатьева и др., 1990): а – сочные ткани трубки чашечковидного околоцветника, б – лопасти околоцветника, в – плёнчатые зкзо и мезокарп, г – эндокарп, д – семя Сборная сочная костянка – плод, характерный для малины, ежевики, морошки, костяники. Сборная костянка представляет собой совокупность множества костянок плотно сидящих друг около друга, возникших из отдельных пестиков и расположенных на общем цветоложе. После созревания плоды становятся сочными и представляют один плод (рис. 99).
Биологические основы сельского хозяйства 261 Рис. 99. Плод сборная костянка (Игнатьева и др., 1990): 1 – цветоложе, 2 – отдельная костянка, 3 – зрелая сборная костянка Сборный орешек (многоорешек) – плод, являющийся совокупностью множества орешков, расположенных на выпуклой поверхности сильно разросшегося мясистого цветоложа. Каждый орешек в отдельности представляет собой сухой односемянной плод с одревесневшим перикарпом, который с семенем не срастается. Сборный орешек характерен для земляники и клубники (рис. 100). Рис. 100. Многоорешек земляники (Игнатьева и др., 1990): а – цветоложе, б – орешки
262 И. Б. Минич 3.1.3. Закономерности роста, развития и плодоношения плодово-ягодных культур У плодовых культур различают два жизненных цикла. Большой жизненный цикл (онтогенез) представляет собой индивидуальное развитие организма от зарождения до его естественной смерти. Плодовые и ягодные растения имеют поликарпный тип онтогенеза, при котором растения многократно цветут и плодоносят на протяжении жизни. Малый жизненный цикл развития характеризует период жизни растений в течение одного года. Большой жизненный цикл (онтогенез). В процессе индивидуального развития плодово-ягодных растений выделяют несколько возрастных этапов жизни, которые отметил Иван Владимирович Мичурин. Все этапы онтогенеза плодовых и ягодных растений выражены только при семенном размножении. Первый этап (эмбриональный) начинается с процесса оплодотворения и образования зиготы, формирования зародыша и созревания семени. Завершает данный этап образование семядолей и одного настоящего листа у прорастающих семян. Второй этап (ювенильный, юношеский) – этап развития сеянца, от образования первых настоящих листьев до начала устойчивого плодоношения. Он длится в зависимости от породы, сорта, уровня агротехники от 1–2 года (у земляники) до 8–36 лет (у яблони и груши). На этом этапе растения хорошо адаптируются к окружающей среде. В начальный период у сеянцев наблюдается сходство с дикими родоначальными формами, что проявляется в слабой опушенности и мелкопильчатой зазубренности краёв листьев, наличием колючек. В процессе дальнейшего роста и развития сеянца эти признаки нередко исчезают и появляются культурные – толстые, крупные и опушённые листья с городчатой зазубренностью. Свойства и признаки растений проявляются постепенно. Окраска, вкус плодов и другие признаки становятся постоянными только на 3–5 год после начала плодоношения. Третий этап (продуктивный). На этом этапе растения обильно плодоносят, корневая система и крона достигают максимальных размеров.
Биологические основы сельского хозяйства 263 Четвёртый этап (старение и отмирание) характеризуется постоянством признаков и свойств растений. Снижается урожай, стареют все органы растений, прирост ветвей ослабевает. Начинают отмирать вначале мелкие, затем полускелетные и скелетные ветви. Заканчивается этап отмиранием всех частей растения. Развивая положения И. В. Мичурина о возрастных этапах жизни плодового дерева, отечественный учёный-плодовод Шитт Пётр Генрихович (1875–1950 гг.) разделил весь жизненный цикл древесных растений на девять периодов: 1 – рост вегетативных частей, 2 – рост и плодоношение, 3 – плодоношение и рост, 4 – плодоношение, 5 – плодоношение и усыхание, 6 – усыхание, плодоношение и рост, 7 – усыхание, рост и плодоношение, 8 – усыхание и рост, 9 – рост. За более полувековой период технологии возделывания плодово-ягодных культур изменились. В настоящее время насаждения поздних периодов считают нерентабельными, поэтому растения корчуют и заменяют новыми. В связи с этим последние пять периодов по биологическим и хозяйственным показателям объединяют в один. Таким образом, в настоящее время для плодово-ягодных культур выделяют пять периодов. 1. Период роста начинается с посева семян (при семенном размножении) или прорастания почки привоя (при вегетативном размножении) и заканчивается началом плодоношения. Продолжительность этого периода у яблони и груши составляет 4–10 лет, у черешни, абрикоса, сливы – 4–6 лет, у алычи, персика, вишни – 2–4 года. В этот период интенсивно растут корни, ствол, ветви, образуется скелет кроны и корневой системы. Основная задача агротехники в этот период заключается в формировании кроны и в создании глубокой, разветвлённой корневой системы, путём глубокой обработки почвы, орошения и внесения удобрений. 2. Период роста и плодоношения начинается с появления первых плодов и продолжается до устойчивого плодоношения. Этот период длится недолго 2–6 лет в зависимости от породы, сорта, подвоя и агротехники. Основная задача агротехники в этот период заключается в окончательной формирование кроны, в усиленной обрезке, особенно прореживающей для улучшения
264 И. Б. Минич освещенности листьев и в обеспечении деревьев водой, минеральным питанием, при этом особое внимание уделяют защите от болезней и вредителей. 3. Период плодоношения и роста – время от начала устойчивого плодоношения до наступления максимальных урожаев плодового дерева. Длительность этого периода разная и зависит от породы, сорта, подвоя и агротехнических условий. Продолжительность данного периода у яблони и груши составляет 8–20 лет. Для этого периода характерна биологическая уравновешенность процессов роста и плодоношения. Происходит естественная деформация ветвей, они поникают под тяжестью плодов и листьев. Крона меняет форму, становится более раскидистой. Увеличивается количество плодоносных ветвей, а вегетативных уменьшается. Растения отличаются повышенной зимостойкостью. Плоды крупные, отличаются высоким качеством. Главная задача агротехники – как можно дольше продлить этот период, чтобы растение не переключились на периодическое плодоношение. Для этого усиливают обрезку и обеспечивают растения водой и минеральными веществами. 4. Период плодоношения – время высоких, регулярных и стабильных урожаев. Крона и корневая система достигают самых больших размеров. Длительность этого периода у семечковых пород достигает 20–30 лет. Крона и корневая система достигают самых больших размеров. Рост скелетных ветвей почти прекращается. Деревья в этот период часто перегружаются урожаем, плоды становятся мелкими, снижается зимостойкость растений. В этот период проводят омолаживающую обрезку, вносят удобрения, обеспечивают регулярный полив. 5. Период плодоношения и усыхания характеризуется затуханием роста и старением деревьев, отмирают обрастающие, полускелетные и отдельные скелетные ветви, в результате уменьшается объём кроны. Урожай снижается и ухудшается качество плодов. Появляются жировые побеги и корневая поросль. Уменьшается в объеме корневая система. Сильной омолаживающей обрезкой можно продлить плодоношение плодового дерева, но в современных садах старые деревья выкорчевывают и закладывают новый сад.
Биологические основы сельского хозяйства 265 Продолжительность жизни плодовых деревьев разная и составляет у яблони 20–50 лет, у груши – 25–50 лет, у айвы – 30– 50 лет, у рябины – 100 лет, у боярышника – 200–300 лет, , у хурмы – до 100 лет. Малый жизненный цикл (годовой). Плодовые растения холодного и умеренного климата в процессе эволюции приспособились к перенесению неблагоприятных условий внешней среды. У растений формируются зимующие почки, происходит сбрасывание листвы. В результате в годичном цикле плодовых растений происходит ежегодная смена периодов вегетации и покоя. Периоды подразделяют на фенологические фазы (фенофазы) – ежегодно повторяющиеся явления в годовом цикле растений. Под влиянием определённых внешних факторов того или иного времени года в различных органах растения происходят физиологические, биохимические, анатомические и морфологические изменения. Фенофазы делят на более мелкие (например, в фазе цветения отмечают его начало, массовое цветение и окончание). Все фазы проходят в определённой последовательности. Продолжительность периодов вегетации и покоя является генетически закреплённым свойством. Период вегетации начинается у плодовых растений набуханием почек в умеренной зоне при температуре 5–10°С, а у теплолюбивых пород при 15°С и заканчивается осенью листопадом. Период вегетации делят на несколько фенологических фаз. 1. Распускание почек начинается весной с началом сокодвижения. Начало вегетации неодинаково у разных пород. У яблони и груши генеративные и вегетативные почки распускаются одновременно, у вишни распускаются сначала цветковые почки, а затем вегетативные. Ранняя вегетация характерна для фундука, кизила, миндаля, персика, абрикоса, смородины, крыжовника, поздняя – для груши и яблони. 2. Цветение характеризуется бутонизацией, затем распусканием цветков и опылением. Наиболее благоприятная температура для цветения 15–20°С. При температуре ниже 12°С слабо
266 И. Б. Минич выделается нектар, пчелы редко посещают цветки, что отрицательно сказывается на опылении. Продолжительность цветения длится примерно 7–18 дней в зависимости от породы. 3. Рост побегов начинается с образования розетки листьев после распускания вегетативных почек и заканчивается закладкой верхушечных почек на концах побегов (рис. 101). В начале этой фазы растение использует осенние запасы питательных веществ, а затем продукты фотосинтеза. Рост побегов зависит от почвенно-климатических условий, возраста растений, особенностей породы и сорта, подвоя. Рост побегов длится 2–2,5 месяца в средней полосе и 3–3,5 месяца на юге. Основная часть вегетативной массы формируется в мае и июне и характеризуется интенсивным образованием листьев (до 80–90 %). В это время растения нуждаются в больших количествах воды и минеральном питании. Оптимальная температура в период роста побегов для большинства плодовых пород 12–18°С. 4. Образование завязей и развитие плодов начинается с образования зиготы при оплодотворении цветка и заканчивается созреванием плодов (рис. 102). Молодые растущие завязи, развиваясь в процессе превращения в плод, проходят важные внутренние и внешние изменения. Зародыши в процессе развития вырабатывают различные биологически активные вещества – ауксины, гиббереллины и цитокинины. Развитие завязи и превращение её в плод продолжается у плодовых растений 1–5 месяцев. В начале периода многие завязи опадают из-за несовершенства в строении цветков, дефектов опыления и оплодотворения, недостатка питательных веществ и влаги. Опадение завязей обусловлено также свойством (выработанным в процессе эволюции) плодовых растений образовывать до 90 % лишних (резервных) цветков. Осыпание завязей происходит волнообразно. Сразу после цветения наступает первая волна. Она обусловлена недостатком ауксинов и других биологически активных веществ. В этот период опадают неоплодотворённые завязи. Через 1–2 недели после цветения наступает вторая волна, когда осыпаются завязи с неполным оплодотворением. Она продолжается 12–15 дней. Через 15–40 дней после цветения наступает третья волна.
Биологические основы сельского хозяйства 267 Рис. 101. Фенофазы развития вегетативной почки (Якушев и др., 1987): 1 – вегетативная почка в состоянии покоя, 2 – начало распускания почки, 3,4 – раскрытие почки, 5 – начало обособления листочков, 6 – образование розетки листьев, 7 – начало роста побега, 8 – окончание роста побега, 9 – образование верхушечной почки Она происходит из-за недостатка питательных веществ и плохого водно-воздушного режима сада. Чем раньше и дружнее осыпаются избыточные плоды, тем лучше для плодового дерева. В этом случае нормально развиваются и увеличиваются в размерах оставшиеся плоды. Постепенно развиваясь, завязь превращается в плод. При созревании плоды приобретают характерные для сорта качества (размер, форму, окраску, аромат и т. д.). 5. Формирование (дифференциация) генеративных почек начинается после завершения роста побегов и длится 30–40 дней и более. В это время в почке формируются зачатки всех органов цветка.
268 И. Б. Минич 6. Вызревание тканей и листопад. В этой фенофазе отмечают подготовку растений к периоду покоя. Она наступает при постепенном понижении температуры воздуха, укорочении светового дня и начинается с прекращением роста побегов и заканчивается пожелтением и массовым опадением листьев. Рис. 102. Фенофазы развития генеративной почки яблони (Якушев и др., 1987): 1 – почка в покое, 2, 3 – начало роста почки, 4 – распускание почки, 5, 6 – образование соцветий и бутонов, 7–9 – начало цветения, 10 – массовое цветение, 11 – опадение лепестков, 12 – завязывание плодов, 13 – рост плодов, 14 – зрелые плоды
Биологические основы сельского хозяйства 269 В это время прекращается деление клеток верхушечных и боковых меристем побегов. В запасающих тканях корней и ветвей накапливаются крахмал, жиры и другие питательные вещества. Процессы гидролиза преобладают над процессами синтеза. Например, крахмал частично гидролизуется и образует мальтозу и глюкозу. Перед опадением листьев происходит их отток из листьев в ветви и корни, где они откладываются в запас. Одновременно в листьях происходит разрушение хлорофилла и каротиноидов. В этот период закрываются чечевички веток пробковой тканью. Газообмен сильно ограничен, дыхание и транспирация ослабевают. С листопадом созревание и образование запасных веществ заканчиваются. Листопад – физиологический процесс, обуславливающийся образованием отделительного слоя в основании листьев. Период покоя наступает после листопада и продолжается зимой в естественных условиях до начала вегетации. Он характеризуется прекращением видимого роста и снижением жизнедеятельности, отмиранием и опадением листьев, образованием чешуек на почках. В тканях и клетках накапливаются ингибиторы, которые тормозят ростовые и формообразовательные процессы. Различают две фазы покоя: глубокого (органического) и вынужденного (относительного). Глубокий покой – наследственно закреплённое состояние, характеризующиеся отсутствием видимого роста, несмотря на благоприятные условия внешней среды, вызванное внутренними факторами. В растениях происходят внутренние изменения: прекращаются процессы деления клеток в точках роста, снижается интенсивность обмена веществ, происходят важные биохимические изменения в клетках, количество крахмала достигает максимума. Самая активная ткань плодового дерева – камбий, позднее других вступает в покой. Его деятельность вначале прекращается в мелких ветках верхней части кроны, затем в толстых скелетных ветвях нижней части кроны, а потом в корневой шейке. Вынужденный покой – состояние, при котором видимого роста нет из-за отсутствия в окружающей среде необходимых условий, обусловлен чаще всего низкой температурой, недостаточной
270 И. Б. Минич для вегетации, недостатком кислорода, отсутствием воды, света. В период подготовки к вынужденному покою в клетках увеличивается вязкость цитоплазмы, плазмалемма отходит от клеточной стенки, нарушается транспорт веществ, в клетках накапливаются гормоны ингибиторы роста. Во время покоя растение устойчивее к неблагоприятным факторам. Если растение не прошло периода покоя, впоследствии снижаются темпы роста, ухудшается плодоношение. В отличие от глубокого вынужденный покой непостоянен, его можно легко нарушить созданием необходимых для вегетации условий (повышение температуры, улучшение освещения, режима влажности и т. д.). Плодовые и ягодные растения зимой находятся одновременно в состоянии глубокого и вынужденного покоя. Таким образом, в период покоя растения проходят определённые процессы, подготавливающие начало видимого роста. 3.1.4. Закономерности роста и развития надземной и подземной частей плодового дерева Особенности роста надземной части растения. Все надземные части плодового дерева формируются из окулированной почки или из первичной почки зародыша семени. В течение вегетационного периода происходит рост и развитие плодового дерева, в результате чего формируется габитус растения. Под габитусом понимают внешний вид растения в целом, отражающий характер размещения и строения скелетных и плодоносных ветвей, листьев и плодов. Внешний вид растения зависит от закладки и развития почек, а также ориентации и интенсивности развития появляющихся из них боковых побегов. Характер ветвления связан со свойствами почек. Свойства почек проявляются в их скороспелости, пробудимости, побегопроизводительной и побеговосстановительной способностях. Скороспелость почек характеризуется коротким циклом их развития, поэтому они прорастают в год закладки, образуя летние и преждевременные побеги. Такие побеги часто встречаются у персика, абрикоса, некоторых сортов яблони (Джонатан, Ренет Симиренко).
Биологические основы сельского хозяйства 271 Пробудимость – это свойство почек трогаться в рост в год образования или на следующий год. Пробудимость почек определяют отношением проросших почек к общему их количеству на годичном приросте. Она более высокая у косточковых пород и слабее у семечковых (рис. 103). Рис. 103. Пробудимость почек и побегообразовательная способность (Кудрявец, 1986): 1 – плохая пробудимость почек и побегообразовательная способность, 2 – хорошая пробудимость почек, но плохая побегообразовательная способность, 3 – хорошая пробудимость почек, средняя побегообразовательная способность, 4 – очень высокая побегообразовательная способность Побегообразовательная способность – это свойство породы, сорта формировать из большей части почек, расположенных по длине годичного прироста растения, вегетативные побеги (рис. 103). Побеговосстановительная способность характеризует свойство растения развивать побеги на более взрослых и часто оголённых ветвях за счёт спящих почек, сохраняющих жизнеспособность несколько лет. За счёт этих побегов крона восстанавливается при повреждении, подмерзании и омолаживании при старении.
272 И. Б. Минич Биологическими закономерностями роста и развития надземной части плодового дерева являются полярность, геотропизм, апикальное доминирование, ярусность, морфологический параллелизм, корреляция роста, регенерация и циклическая смена ветвей. Полярность определяет свойство растений и их частей развивать в противоположенных направлениях две взаимодополняющие системы, различающиеся по строению и физиологическим функциям. Их физиологическая неравноценность заложена в зародыше семени, в котором в одинаковых условиях из одной оплодотворённой клетки формируются два разных органа: корень и стебель, развивающиеся в противоположенных направлениях. Это свойство сохраняется и в дальнейшем. Отдельные ткани также обладают свойством полярности. Например, камбий образует в противоположенных направлениях ксилему и флоэму. Полярность основана на геотропизме. Геотропизм – это ориентировка осевых органов растения в пространстве в вертикальном положении под действием силы тяжести. Различают положительный геотропизм, при котором рост корней происходит вниз и отрицательный, обеспечивающий рост стебля вверх, а также поперечный, при котором происходит расположение листьев в горизонтальном направлении. Физиологическая сущность полярности заключается в специфике анатомического строения органов растения, распределении и концентрации фитогормонов, питательных веществ. Апикальное доминирование проявляется в подавляющем влиянии верхушечной почки на рост пазушных почек. В апикальных меристемах образующийся фитогормон ауксин, который способствует быстрому росту верхушечной почки по сравнению с боковыми почками. При удалении апекса у растений начинают развиваться боковые побеги. Ярусность определяет свойство растений формировать на стволе и сучьях поочередную группу (ярус) сильных и слабых побегов. Сильные побеги формируются из почек верхней части прироста и слабых из нижних почек ветвей. Чередование сильных и слабых разветвлений повторяется ежегодно, что приводит
Биологические основы сельского хозяйства 273 к ярусному размещению ветвей в кроне дерева. Это свойство выработалось в процессе филогенеза, как приспособление древесных растений для более полного использования солнечной энергии. В одинаковых условиях произрастания ярусы одновозрастных скелетных ветвей имеют примерно одинаковую силу роста, сходны по длине, толщине, количеству веток в ярусе. Это сходство в росте и расположении одноимённых частей деревьев называется морфологическим параллелизмом. Такое свойство растений было определено П. Г. Шитом. Корреляция роста определяет соотношение и взаимодействие отдельных органов растения, которые обеспечивают его питание и рост. Причиной корреляционной зависимости служит полярность. У плодовых растений наиболее важная корреляционная связь побег – корень, где наблюдается прямая зависимость в функциях листьев и корней. Размеры корневой и надземной систем находятся в соотношении: мощная корневая система соответствует мощной надземной части растения. Растения с менее мощной корневой системой способствуют ограниченному росту надземной части. В свою очередь, рост корней обусловлен поступлением к ним ассимилянтов, вырабатываемых листьями. Сильное разрушение корреляции истощает растение и приводит к отмиранию органов и всего растения. Регенерация проявляется при корреляции роста, когда восстанавливаются утраченные части растения. Например, сильная обрезка ветвей нарушает корреляцию с корневой системой. Но в результате сильной обрезки постепенно восстанавливается крона дерева, что итоге приводит к корреляции надземной и подземной частей растений. Циклическая смена ветвей связана со сменой новообразований и отдельных структурных частей и всей надземной системы у плодовых растений. Циклическая смена ветвей начинается с роста саженца и продолжается до конца жизни растения. Молодые растения в первые годы жизни формируют скелет кроны за счёт образования вегетативных побегов. С началом плодоношения постепенно замедляется рост скелетных ветвей, но в большом
274 И. Б. Минич количестве образуются плодоносные веточки. В дальнейшем постепенно происходит старение и отмирание ранее возникших плодоносных веточек. При наступлении максимального плодоношения процесс отмирания плодоносных веточек преобладает над их образованием, в результате чего уменьшается площадь листового аппарата. Это приводит к нарушению корреляции между листьями и корнями. Меньшее количество оставшихся ветвей и листьев в кроне дерева не полностью использует поступающие из корней воду и минеральные вещества. Часть этих веществ поступает к спящим почкам и способствует их прорастанию. Из спящих почек образуются сильные волчковые побеги, за счёт которых формируется новая крона и восстанавливается корреляция между всасывающими корнями и листьями. Таким образом, происходит циклическая смена скелетных и обрастающих ветвей. Особенности роста подземной части растения. При прорастании семени из первичного корешка зародыша формируется главный корень. При достижении в длину 10–12 см он приобретает способность ветвится, при этом образуются боковые корни. Боковые корни различных порядков создают целую корневую систему, включающую до 40–60 тыс. корней общей протяжённостью до 250 м, а у старых деревьев до нескольких километров. Корень растёт в длину в результате деятельности верхушечной точки роста. В результате деления клетки корешка увеличиваются в объёме и затем дифференцируются в соответствующие ткани. Этот процесс происходит непрерывно в течение всей жизни растения. Одновременно с образованием новых наблюдается отмирание мелких корешков, концов осевых и реже скелетных корней. Это явление называют корнепадом. Отмирание корней и образование новых способствует перемещению корневой системы в новые участки почвы, лучше обеспеченные влагой и питательными веществами. Средняя продолжительность роста корней в южных районах 8–9 месяцев, а в северных районах – 6–7 месяцев. Рост корней продолжительнее роста надземной части. Рост корней в значительной степени зависит от температуры,
Биологические основы сельского хозяйства 275 аэрации, наличия питательных веществ и влажности почвы. На рост корней косвенно влияет свет, так как для поглощения воды, питательных веществ и их синтеза корневая система использует энергию, поступающую в форме ассимилянтов. В почве, освещённой солнцем, корни формируются интенсивнее, чем на затенённых участках. Для роста и формирования корней большинства плодовых культур оптимальной температурой является 15–25°С, а при 0°С и ниже, а также выше 30°С рост прекращается. Для роста и развития корней важную роль играют элементы минерального питания. Кальций придаёт корням прочность, а его недостаток ведёт к прекращению роста корней и отмиранию боковых корешков. Фосфор и калий способствуют ветвлению корней, а избыток или недостаток азота ослабляют рост корней и угнетают их деятельность. Большое значение для роста и развития корневой системы имеет водный режим. Снижение влажности почвы обуславливает опробковение и отмирание всасывающих волосков, что приводит к нарушению поступления воды и минеральных веществ. Избыток воды приводит к прекращению роста корней и их гибели, что связано с недостатком аэрации. Если кислород не поступает к корням в течение 30 минут, то начинается отмирание корневых волосков. В течение вегетационного периода корневая система растёт волнообразно. Установлено два периода наиболее активного роста корней – весной и осенью, и два периода затухания (минимального роста) – летом и зимой. Ослабление и прекращения роста корней зимой связано с низкими температурами. Летний минимум обусловлен недостатком влаги, высокими положительными температурами. Осенью в надземной части растения прекращается рост побегов, а корни при благоприятных температурах и достаточной влажности почвы продолжают расти. Рост горизонтальных скелетных корней происходит быстрее, чем рост скелетных ветвей надземной части дерева. В результате чего, диаметр распространения корней в 1,5–2 раза больше диаметра кроны.
276 И. Б. Минич Формирование корневой системы зависит от породы, сорта, почвенно-климатических условий. Породные особенности проявляются в характере ветвления корней. Мощную, сильно разветвлённую корневую систему имеют грецкий орех, абрикос, черешня, миндаль, виноград. Поверхностное размещение корней наблюдается у сливы, айвы, вишни обыкновенной. Закономерности плодоношения. В современном плодоводстве важное экономическое значение имеют скороплодность растений, урожайность (продуктивность), устойчивость, самоплодность, самобесплодность и периодичность плодоношения. Скороплодность одно из важных биологических и хозяйственных свойств породы и сорта, которое определяется началом вступления растения в период плодоношения. Оно связано с наследственностью плодовых и ягодных растений, зависит от почвенно-климатических условий и агротехники. Самые скороплодные растения ягодные. Земляника, малина, смородина начинают плодоносить на первый-второй год, крыжовник и персик – на третий-четвертый, вишня, слива, черешня, абрикос – на третий-шестой. Самыми позднеспелыми являются грецкий орех, яблоня, груша, они вступают в плодоношение на седьмой-девятый год. Чем раньше плодовые деревья вступают в плодоношение, тем короче этот период. Снижение урожая у земляники наступает на третий-пятый год, малины, смородины, крыжовника – на 10–15-й год, абрикоса, сливы, вишни и черешни – на 20–30-й год, у яблони и груши – на 40–50-й год. Устойчивость определяет способность сорта противостоять неблагоприятным факторам внешней среды (зимним морозам, резким колебаниям температуры, весенним заморозкам, засухе, болезням). Под урожайностью понимают количество продукции получаемой с единицы площади. Уровень урожайности определяет продуктивность – способность дерева давать определённый урожай с единицы площади в единицу времени. Урожайность зависит от генотипа, условий произрастания и качества опыления во время цветения.
Биологические основы сельского хозяйства 277 Сорта плодовых и ягодных культур делят на самоплодные и самобесплодные. Самоплодные (самофертильные) растения способны образовывать плоды при опылении пыльцой того же сорта. К самоплодным растениям относятся многие ягодные кустарники, плодовые деревья (персик, абрикос, слива, вишня) и сорта земляники с обоеполыми цветками. К самобесплодным относятся растения неспособные образовывать полноценные плоды при опылении собственной пыльцой. Для этих растений необходимо перекрёстное опыление пыльцой другого сорта. Такое явление называется киногамия. Самобесплодность характерна для яблони, груши, черешни. Виноград, банан, ананас, цитрусовые, некоторые сорта груши и другие плодовые породы способны образовывать плоды без оплодотворения (бессемянные). Такие плоды называются партенокарпическими (греч. рartenos – девственный, karpos – плод). Многие растения способны давать два и более урожая в год. Это свойство называется ремонтантностью, а сорта ремонтантными. Чаще это явление наблюдается у земляники, малины, лимона. Плодовые растения, как правило, плодоносят неравномерно и склонны к периодическому плодоношению, что появляется в чередовании урожайных, малоурожайных и неурожайных годов. Причина этого явления связана с перегрузкой в отдельные годы растений генеративными почками и обильным урожаем. В эти годы дерево истощается, образует, слабые приросты ветвей и не может заложить достаточное количество цветковых почек для урожая, будущего года. Нарушение ритма плодоношения связано с особенностями климата, поздними заморозками, вредителями и болезнями, а также с низким уровнем агротехники, при недостатке влаги и азотного питания. Регулярность плодоношения связана также с количественным соотношением листьев и плодов. На формирование одного плода необходимо 40 листьев, а на 1 кг плодов – 1 м2 листовой поверхности. Формирование генеративных почек и регулярность плодоношения связаны также с накоплением углеводов. Только интенсивный синтез белков в почках обеспечивает дифференциацию частей цветка. Синтез
278 И. Б. Минич белков идёт при достаточном количестве углеводов, поступающих из листьев, и азота, доставляемого корнями. Таким образом, периодичность зависит от физиологических процессов, климатических условий, агротехники и сортовых особенностей плодовых и ягодных культур. 3.1.5. Вегетативное размножение плодовых и ягодных растений Плодовые и ягодные растения размножают вегетативно и семенами. При семенном размножении качество сортов, как правило, теряются, растения приобретают признаки диких родительских форм, очень поздно вступают в плодоношение, у них изменяется сила роста (так как большинство сортов плодовых пород имеют гибридную природу, семена образуются в результате перекрёстного опыления, являются гетерозиготными, что приводит к расщеплению наследственности родительских сортов). Однако существуют породы и сорта, которые при посеве лучше других сохраняют свои наследственные признаки и могут размножаться семенами (персик, абрикос, некоторые сорта яблони). Поэтому семенное размножение в плодоводстве применяют для получения подвоев, на которые прививают сорта и в селекционном процессе для выведения новых сортов. Достоинством семенного размножения является возможность получения здорового, безвирусного потомства с хорошо развитой корневой системой и лучше адаптированного к условиям внешней среды. В плодоводстве вегетативное размножение имеет ряд преимуществ по сравнению с семенным размножением. Вегетативное размножение позволяет сохранить хозяйственно-ценные свойства и качества сорта. Плодовые и ягодные культуры, размножающиеся вегетативно, раньше вступают в плодоношение. Вегетативное размножение – это увеличение числа особей за счет отделения жизнеспособных частей вегетативного тела с их последующей регенерацией. При вегетативном размножении новое растение возникает из соматических клеток. Полученное
Биологические основы сельского хозяйства 279 вегетативное потомство (клон) генетически идентично материнскому растению и обладает всеми присущими ему качествами. Вегетативное размножение может быть естественным и искусственным. Естественное размножение – происходит при помощи усов (земляника), корневых отпрысков (малина, вишня), верхушками ветвей (ежевика) (рис. 104). Усы – надземные столоны земляники вырастают из пазух зелёных листьев розеточного побега. Вначале столоны растут наклонно вверх, затем их верхушка опускается к поверхности почвы, укореняясь и образуя дочерние розеточные побеги. Формирование дочерних розеток на столонах земляники происходит многократно (рис. 105). Размножение корневыми отпрысками обусловлено образованием почек возобновления на горизонтальных корнях малины, ежевики, облепихи, аронии, лимонника китайского, вишни. Рис. 104. Способы вегетативного размножения (Якушев и др., 1988): 1 – усами (земляника), 2 – корневыми отпрысками (малина) Небольшие корневые отпрыски, выросшие рядом с материнским растением, легко отделяются и используются как посадочный материал. Корневые отпрыски имеют хорошо развитую корневую систему одну или несколько почек у корневой шейки. У тропических плодовых растений отпрыски могут формироваться
280 И. Б. Минич в нижней части основного стебля (финиковая пальма, ананас) или на корневищах (ананас). Ежевику размножают верхушками однолетних стеблей, которые укореняются при соприкосновении с влажной почвой, образуя верхушечные отводки. Рис. 105. Земляника садовая (Игнатьева и др., 1990): А – прикорневая розетка с усами, Б – дочерние розетки, В – надземные побеги столоны (усы), Г – листья различных ярусов розетки К способам искусственного размножения относится размножение черенками, отводками, делением кустов, прививками и культурой ткани. В плодоводстве применяют одревесневшие и зеленые стеблевые, листо-почковые и корневые черенки (рис. 106).
Биологические основы сельского хозяйства 281 Рис. 106. Способы искусственного вегетативного размножения (Якушев и др., 1988): 1 – отводками, 2 – одревесневшими черенками, 3 – зелёными черенками, 4 – корневыми черенками, 5 – культурой ткани При размножении черенками новое растение получают из отделенного от материнского растения органа за счёт регенерации отсутствующих частей. Черенок представляет собой отрезок вегетативного органа, служащий для искусственного вегетативного размножения. На черенке возникают раневые меристемы, формирующие каллюс, в котором могут закладываться, придаточные корни и почки. У стеблевых черенков регенерируется корневая система, у корневых из адвентивных почек восстанавливается стебель. Способность укоренения черенков связана с основными факторами, такими как наследственность и физиологические свойства черенка, а также внешними факторами (время заготовки, субстрат, температура, влажность, аэрация, освещённость). Использование одревесневших черенков один из самых простых способов искусственного размножения. Для древесных черенков используют однолетние здоровые, не повреждённые одревесневшие побеги. Их заготавливают осенью или ранней весной во время относительного периода покоя. Лучше черенки заготавливать осенью, когда побеги содержат много питательных веществ. Побеги разрезают секатором в черенки длиной 20–30 см. Нижний косой срез делают на 3 мм ниже почки, а верхний прямой срез на 2–3 см выше почки.
282 И. Б. Минич На черенке должно быть не менее 3 почек, лучше 4–5. Приготовленные черенки сажают на расстоянии 20–30 см друг от друга под углом 45° верхушкой на юг, оставляя на поверхности две верхние почки. После посадки саженцы поливают. Весной следующего года молодые прижившиеся растения пересаживают на постоянное место. Древесными черенками размножают смородину, крыжовник, гранат, инжир, сливу, айву, виноград и др. Размножение корневыми черенками используется в практике реже, в том случае если погибла надземная часть плодового дерева. Этим способом можно размножить груши, вишни, сливы, яблони, боярышник. Хорошо укореняются черенки корней однолетних сеянцев. Корневые черенки должны быть длиной 10–12 см, толщиной 6–10 мм. Черенки заготавливают осенью (от начала листопада до первых заморозков), тогда они лучше приживаются, что связано с оттоком к этому времени органических веществ в корни. Заготовленные черенки связывают в пучки и прикапывают на глубину 25–30 см. Корневые черенки во время прикопки не поливают. Черенки можно хранить в прохладном помещении в торфе. Весной черенки рассаживают на расстоянии 70 см друг от друга вертикально или наклонно. Листовые побеги появляются через 30 дней (рис. 107). Рис. 107. Корневые черенки (Камендровский, 1985): 1 – посадка весной корневого черенка, 2–3 – летние приросты побегов
Биологические основы сельского хозяйства 283 Для размножения зелеными черенками берут здоровые, зрелые отрезки неодревесневших побегов длиной 3–5 см с однимтремя узлами, на которых частично или полностью сохраняют листья. В нижней части делают косой срез на 0,5–1 см ниже почки, в верхней части на 0,3 см выше почки. Листья на черенке укорачивают на 1/2 или 1/3, для того чтобы уменьшить площадь испарения листовой пластинкой. Приготовленные черенки укореняют в теплицах или парниках. Черенки высаживают рядами на расстоянии 3–5 см друг от друга, с междурядьем 7–8 см на глубину 1,5–2 см. Субстрат для укоренения состоит из песка и торфа в соотношении 1:1. Во время укоренения черенки ежедневно опрыскивают тёплой водой 2–3 раза в день. Укоренение черенков продолжается 15–40 дней. Зелёными черенками можно размножать аронию, некоторые сорта яблони, сливу, персик, кизил, смородину, облепиху. Размножение отводками применяют для большинства кустарников, таких как крыжовник, чёрная смородина, арония. Отводки бывают вертикальные, горизонтальные и дуговидные (рис. 108). Рис. 108. Размножение кустарников отводками (Джахангиров и др., 1983): 1 – дуговидными, 2 – горизонтальными, 3 – вертикальными Для получения вертикальных отводков ранней весной у маточного куста примерно на 5–7 см над поверхностью почвы срезают всю надземную часть. Из нижних спящих почек появляются вертикальные побеги длиной 10–25 см, которые окучивают рыхлой влажной землёй. В зоне холмика появляются придаточные
284 И. Б. Минич корни. Осенью проводят разокучивание, отделение секатором укоренившихся побегов, которые высаживают на доращивание (рис. 108 – 3). При размножении горизонтальными отводками побеги выросшие в прошлом году, пригибают к земле, пришпиливают деревянными или металлическими шпильками, а верхушку побегов обрезают на 4–5 почек для усиления роста новых побегов (рис. 108 – 2). Из пазушных почек вертикально начинают расти боковые побеги, когда они достигнут длины 10–12 см, поводят первое окучивание рыхлой влажной землёй. Через 15–20 дней окучивание повторяют. Осенью растения разокучивают и секатором отделяют укоренённые отводки. При размножении дуговидными отводками (рис. 108 – 1) около куста делают ямки глубиной 10–20 см и в них укладывают дуговидно изогнутые ветви. Место изгиба пришпиливают шпилькой и засыпают землёй. Верхушку стебля выводят над поверхностью холмика. Осенью укорененный участок отделяют от маточного куста. При всех способах самые сильные отводки высаживают на постоянное место, а остальные доращивают на специальных участках. Как способ искусственного вегетативного размножения растений прививка представляет собой пересадку части одного растения на другое растение, в результате чего они срастаются, и продолжают расти как единый организм (так как ткани стебля ботанических близких видов двудольных растений благодаря деятельности камбия способны срастаться друг с другом). Такую пересадку называют трансплонтацией (от лат. «транс» – перенос и «планта» – растение). Растение (черенок или почка), которое прививают, называют привоем, а растение, на которое прививается привой, называется подвоем. Для семечковых, косточковых и орехоплодных пород это основной способ вегетативного размножения. Важной особенностью при размножении прививкой является биологическая совместимость привоя и подвоя, то есть способность сохранять длительное время анатомически правильное и механически прочное срастание, обеспечивающее успешный
Биологические основы сельского хозяйства 285 обмен веществ между ними и нормальный ход жизненных процессов. Только с помощью прививок размножают бессемянные сорта винограда, мандарина, апельсина, лимона и инжира. Полезным свойством размножения прививкой является использование положительных свойств конкретных подвоев в сочетании с привитым на него растением. Подвои способны контролировать силу роста и размеры растения, повышать устойчивость к вредителям и болезням, переносить неблагоприятные факторы внешней среды (холод, жару, высокую влажность, и др.), не изменяя наследственности, положительно влиять на скороплодность и урожайность. Подвой расширяет диапазон экологической адаптации плодовых пород к условиям произрастания (почвам, климату). Подвой является фундаментом плодового дерева. От него зависит время вступления в плодоношение, продолжительность продуктивного периода плодового дерева, вкусовые качества плодов, их величина, сроки созревания. Подвой может изменять время окончания роста древесины, влиять на морозо- и засухоустойчивость. Подвои основных плодовых пород по способу размножения подразделяю на семенные и клоновые. Подвоями для яблони являются сеянцы культурных сортов яблони, дикая лесная яблоня, китайка (сливолистная яблоня), сибирка, сеянцы ранеток. Для груши подвоями являются дикая лесная яблоня, уссурийская груша, айва обыкновенная. Деревья груши, привитые на айве, слаборослы, урожайны, дают плоды высокого качества. Подвоями для косточковых пород, таких как вишня, являются сеянцы культурных сортов кислой вишни, антипка, дикая черешня. Для сливы подвоями являются алыча, тернослива, тёрн, уссурийская слива. Подвои выращивают из семян. Для этого семена растений предназначенных для подвоев стратифицируют. Стратификация – это воздействие на растение пониженными положительными температурами при определённой влажности и аэрации. Для стратификации используют субстрат, т. е. материал, в котором будут находиться семена в период стратификации. В качестве субстрата для семечковых и косточковых пород используют песок, древесные опилки. Семена
286 И. Б. Минич и субстрат смешивают в соотношении 1:3 (1 часть семян, 3 части субстрата) для семечковых пород и в соотношении 1:4 для косточковых пород, хорошо увлажняют и хранят при температуре 3–5°С. При появлении первых наклюнувшихся семян температуру понижают до 0°С – минус 1°С (за 30–40 дней до высева семян). Культурные сорта яблони и груши проходят стратификацию в течение 120–130 дней. Стратифицированные семена высаживают осенью или весной на расстоянии 5–8 см друг от друга. Когда у сеянца раскрылись семядоли, и образовалось три настоящих листа, проводят пикировку растений на другое место и большую площадь. Для того чтобы использовать сеянцы в качестве подвоев необходимо два вегетационных периода. Клоновые подвои получают при вегетативном размножении различными способами: вертикальными, горизонтальными отводками, корневыми черенками. Для прививки большое значение имеют привои (качество черенков, сила роста, степень вызревания). Привои заготавливают со здоровых плодоносящих деревьев, проверенных на чистосортность, обладающих наибольшей зимостойкостью, высокой урожайностью, хорошей окраской плодов, типичных для данного сорта. До момента срастания привой (почка или черенок) живет за счёт питательных элементов, содержащихся в его клетках. Благодаря этим веществам образуется наплыв (каллюс) со стороны прививки. Влагу привой получает от подвоя, впитывая её через срез. Процесс срастания привоя и подвоя состоит из трёх последовательных этапов: • образование привоем и подвоем промежуточной ткани – каллюса; • частичное рассасывание изолирующей прослойки, которая возникает на 3–4 день при отмирании наружных слоёв оболочек срастающихся клеток привоя и подвоя; • срастание камбия привоя и подвоя, что приводит к образованию общих проводящих тканей древесины и коры. Время срастания прививок зависит от состояния привоя и подвоя, погодных условий. В тёплую и влажную погоду процесс срастания усиливается, в холодную и сухую – задерживается. Оптимальная температура для срастания прививки 18–22°С.
Биологические основы сельского хозяйства 287 Срастание происходит быстрее, если площадь соприкосновения камбия на срезах будет большей. Выбор времени прививки зависит от климатических условий местности и от погодных условий каждого года. Прививкой можно заниматься круглый год, но лучшее время – весна. Прививка была известна ещё в глубокой древности. К настоящему времени разработано более 150 различных её видов. Их можно разделить на три группы: окулировка, копулировка (прививка черенком), аблактировка. Окулировка (от лат. «окулус» – глаз) или прививка почкой (спящей или прорастающей), состоит в том, что в период вегетации под кору подвоя вставляют почку, снятую с однолетнего побега привоя. В качестве привоя используют щиток - глазок с небольшим кусочком окружающих его тканей (кора, камбий и тонкий слой древесины), а в качестве подвоя – 1–2 летние сеянцы или отводки. Окулировку можно выполнять различными способами, из которых для семечковых и косточковых пород чаще используют окулировку за кору в Т-образный разрез. Она включает несколько последовательных операций: разрез коры на подвое, отделение коры от древесины на подвое, срезка щитка с черенка привоя, вставка щитка в разрез подвоя, обвязка места прививки (рис. 109). Операцию на подвое выполняют в нижней части стволика, где кора лучше отстаёт. Перед окулировкой почву от основания стволиков подвоев отгребают, место окулировки протирают влажной тряпочкой, очищая от грязи. Почка привоя должна быть крупной, хорошо сформированной, с вызревшей части черенка. Для семечковых пород почки берут из средней части черенка, для косточковых пород почку берут из верхней части черенка. Выбрав почку, черенок кладут в левую руку так, чтобы последняя фаланга указательного пальца поддерживала его под почкой, а остальные пальцы крепко прижимали черенок к ладони. Лезвием ножа под прямым углом по отношению к оси черенка, примерно на 1,5 см выше почки, прорезают кору и врезают в толщу черенка.
288 И. Б. Минич Рис. 109. Окулировка в Т-образный разрез (Якушев и др., 1988). А – выполнение Т-образного надреза: 1 – поперечный надрез на подвое, 2 – продольный надрез на подвое, 3 – отделение коры косточкой прививочного ножа; Б – снятие щитка; В – вставка привоя в подвой; Г – прижатие щитка к подвою; Д – обвязка места окулировки Перерезав кору черенка и захватив древесину, делают срез параллельно поверхности черенка, ведя лезвие плавно к низу. На верхушке почки лезвие ножа заглубляют, чтобы перерезать сосудисто-волокнистый пучок. Перерезав сосудисто-волокнистый пучок, делают срез на 1,5–2 см и выводят нож на поверхность. Слой древесины должен быть толщиной с лист бумаги, с небольшим
Биологические основы сельского хозяйства 289 утолщением в области почки, одинаковой ширины по всей длине среза. Окулировку проводят с северной стороны, выше корневой шейки на 5–6 см или 12–15 см. На месте окулировки у подвоя делают поперечный надрез наклонно к поверхности дичка, а затем продольный. Получается Т-образный надрез с полулунной формой поперечного надреза. Такой надрез облегчает вставку щитка с почкой. Для лучшего срастания привоя с подвоем необходимо, чтобы щиток имел не очень длинную нижнюю часть (0,8–1 см) и такую же или немного длиннее верхнюю часть. После вставки щитка в разрез его обжимают указательными пальцами движением вверх для лучшего прилегания среза почки к древесине подвоя. Место окулировки обвязывают лентой из полиэтиленовой или поливинилхлоридной плёнки толщиной 75– 100 мкм, длиной 25–30 см, шириной 1 см. Для этого ленту обвязочного материала накладывают на поперечный надрез, плотно к нему прижимая, чтобы левый конец был короче правого. С первого оборота закрепляют конец ленты. Другой конец ленты накладывают плотно спиралью вокруг прививки. Во время обвязки почку не закрывают. Можно почку закрывать тогда срастание происходит быстрее. Покрыв обвязкой всю длину продольного среза, конец ленты закрепляют петлёй (рис. 110). Рис. 110. Обвязка окулированной почки (Камендровский, 1985)
290 И. Б. Минич Весной, чтобы вызвать своевременное прорастание почек, как только сойдёт снег, дичок срезают на пень (или шип) на высоте 18–20 см от места окулировки. Когда культурный побег достигнет высоты 8–10 см, его подвязывают к шипу (рис. 111). Рис. 111. Подвязка культурного побега к шипу (Камендровский, 1985). 1 – привой, 2 – подвой При высоте 15–20 см его подвязывают вторично. Необходимо следить, чтобы на шипе не образовывалась дикая поросль, которую при образовании необходимо обрезать. В начале августа выросшие из окулировки побеги становятся достаточно одревесневшими, и в это время вырезают шип. Окулировка вприклад применяют ранней весной или в начале осени, когда на подвое плохо отделяется кора. Техника её выполнения состоит в следующем. В нижней части подвоя вначале делают неглубокий надрез коры до древесины под углом 45°. Затем на 2–3 см выше надреза движением ножа сверху вниз снимают кору с тонким слоем древесины. При снятии щитка привоя поперечный надрез ниже глазка делают под углом 45°. При соединении компонентов клиновидный срез привоя заходит в выступ подвоя и удерживается им. Место окулировки обвязывают лентой. Через 3–4 недели происходит срастание с подвоем,
Биологические основы сельского хозяйства 291 и обвязочную ленту снимают, чтобы почка могла набухать. Ранней весной верхнюю часть подвоя срезают недалеко от почки, стараясь её не повредить. Будущей весной почка тронется в рост (рис. 112). Окулировка один из самых распространённых способов прививки. Она хорошо удаётся у большинства плодовых пород, приживаемость почек при благоприятных условиях составляет 95 %. Время проведения окулировки определяется степенью вызревания побегов размножаемого сорта, периодом камбиальной деятельности подвоя и продолжительностью времени, необходимого для полной приживаемости привитой почки. В момент окулировки, необходимо, чтобы кора на подвоях легко отделялась от древесины. Рис. 112. Окулировка вприклад (Якушев и др., 1988): 1 – надрез коры подвоя, 2 – подготовленный подвой, 3 – щиток, 4 – подвой со вставленным щитком Правильно выбранный срок окулировки особенно важен для северных районов, в которых рано наступают осенние заморозки, и зимой прививки могут погибнуть. Лучше всего почки яблони и груши приживаются, если окулировка проведена за 15–20 дней до наступления осеннего перехода среднесуточной температуры до 15°С. Недели за две до окулировки подвои необходимо хорошо полить. Это улучшает сокодвижение и отделение коры подвоя. Перед окулировкой за 2–3 недели на стволе дичка острым садовым ножом вырезают нижние боковые ветви до высоты 15 см от корневой шейки. Для прививки используют подвои толщиной не более 12–15 мм, прямые не искривленные. Окулировку проводить лучше в пасмурную погоду.
292 И. Б. Минич Копулировка (прививка черенком). Прививку черенком можно проводить весной (до начала сокодвижения и во время сокодвижения), ранней осенью (с конца августа до первых чисел сентября) или зимой до набухания почек. Прививку выполняют в пасмурную погоду. Нельзя прививать во время дождя. В качестве подвоев используются одно – двулетние дички, а в качестве привоев используют трёхглазковые черенки. Копулировка бывает простой и улучшенной с язычком. При простой копулировке на подвое и привое делают одинаковые по величине косые срезы. Затем их прикладывают один к другому так, чтобы совпали соответствующие ткани. Далее место прививки фиксируют повязкой. Для увеличения поверхности соприкосновения срезов привоя и подвоя применяют улучшенную копулировку с язычком. Срезы на подвое и привое делают такими же, как и при обычной копулировке. Затем на них примерно на 1 см ниже заострённых концов делают продольные прорезы – расщепы (язычки). Подвой с привоем соединяют таким образом, чтобы образовавшиеся от расщепов язычки вставились друг в друга. Расщепленные части должны быть вставлены так, чтобы совместились камбиальные кольца привоя и подвоя. Место соединения подвоя и привоя туго обвязывают лентой, чтобы не было просвета между витками обвязки. После обвязки срез над верхней почкой привитого черенка покрывают садовой замазкой, чтобы избежать высыхания (рис. 113). Рис. 113. Улучшенная копулировка с язычком (Якушев и др., 1988): 1 – подготовка подвоя, 2 – подготовка черенка привоя, 3 – соединение компонентов, 4 – обвязка места прививки
Биологические основы сельского хозяйства 293 Прививка в расщеп. Это самый простой способ прививки. Торец подвоя раскалывают садовым топориком по диаметру на глубину 5–6 см. Раскол фиксируют клинышком. На трёхглазковом черенке привоя делают два косых надреза на клин с противоположенных сторон. Подвой и привой соединяют так, чтобы камбиальные слои совпали. Место прививки обвязывают, а верхний срез черенка привоя заливают садовым варом (рис. 114). Рис. 114. Прививка черенком в расщеп (Якушев и др., 1988): А – подготовка подвоя; Б – подготовка привоя: 1 –вид сбоку, 2 – вид спереди; В – вставка привоя в подвой; Г – обвязка и обмазка прививки Боковая прививка в зарез – это самая простая и эффективная разновидность боковой прививки. Зарез на подвое делают примерно на 1/3–1/4 его толщины, устанавливая нож под углом 30°С к вертикальной оси стволика. На черенке выполняют два косых надреза на клин, лучше всего по обе стороны нижнего глазка. Черенок вдвигают в подвой так, чтобы нижний глазок располагался на длинной стороне среза. Этот способ прививки даёт хорошие результаты на яблоне, груше, сливе (рис. 115).
294 И. Б. Минич Рис. 115. Боковая прививка в зарез (Камендровский, 1985) Аблактировка или прививка сближением. Этот способ применяют для трудно срастающихся пород, замены корней одного плодового дерева на другие. Этот способ прививки лучше проводить весной. Подвой и привой при этом способе прививки соединяются без отделения от маточного растения, т. е. они растут рядом. Для проведения аблактировки в месте соприкосновения на привое и подвое срезают кору до древесины. Обнажённые поверхности совмещают, плотно прижимают друг к другу и обвязывают. Когда компоненты хорошо срастутся, привой подрезают ниже места прививки, так чтобы перевести его на корни подвоя. В это же время выше места прививки срезают крону подвоя. Поверхность срезов обмазывают садовым варом. Прививку можно выполнять для большей прочности соединения улучшенной копулировкой вприклад с язычком (рис. 116). Для прививки необходимы специальные инструменты: садовые ножи, секатор, пилы лучковые, ножовки, окулировочные и прививочные ножи (рис. 117). Окулировочные и прививочные ножи имеют рукоятку и клинок. На клинке различают лезвие (режущая часть) и обух (тыльную). Прививочный нож имеет прямое лезвие, окулировочный – немного изогнутое. На противоположенном конце рукоятки окулировочного ножа имеется пластмассовая косточка для отделения коры от древесины на подвое.
Биологические основы сельского хозяйства 295 При прививках следует строго соблюдать технику безопасности: инструмент использовать только по назначению, не оставлять открытыми после работы и срезы делать только в определенной последовательности. Рис. 116. Прививка сближением (Камендровский, 1985). 1, 2 – тонких подвоев и привоев, 3 – толстого привоя и подвоя Рис. 117. Ножи (Ващенко и др., 1991): 1 – садовый, 2 – окулировочный, 3 – прививочный
296 И. Б. Минич Использование культуры ткани один из современных методов вегетативного размножения. Изолированные органы, ткани и клетки выращивают in vitro в колбах или пробирках на питательных средах (агаровой или жидкой), включающих минеральные соли, моно- и дисахара, фитогормоны, витамины. Метод позволяет получить за сравнительно короткое время большое количество нужных тканей и целые растения – регенеранты, которые в дальнейшем используют для размножения обычным способом. Использование этого метода в плодоводстве позволяет получить безвирусные формы растений, а также из одного кусочка верхушечной меристемы несколько сотен новых растений (из одного растения земляники можно получить 1 млн. генетически идентичных растений). Основой этого метода является тотипотентность – способность отдельной клетки обеспечить генетическую программу, необходимую для развития целого организма. 3.2. Плодовый питомник Плодовый питомник представляет хозяйство, в котором на специальных участках выращивают посадочный материал. Основная задача питомника – выращивание необходимого количества стандартных по качеству, сортовой чистоте плодовых, здоровых (без вирусных болезней и вредителей) растений. Питомники обеспечивают посадочным материалом промышленные сады, а также садоводов-любителей. Полный цикл выращивания плодовых саженцев составляет 3–4 года. У ягодных растений посадочный материал получают за 1–2 года путём укоренения отводков и черенков, а также усов у земляники. Под плодовый питомник отводят лучшие земельные участки с ровным рельефом. Для питомника необходима плодородная, структурная, рыхлая, влагоёмкая, воздухо- и водопроницаемая почва. Участок должен быть чистым от сорняков, не заражён такими вредителями как проволочник, хрущи, медведка нематоды. В территорию плодового питомника входят сооружения и постройки специального назначения, оросительная сеть, защитные насаждения, поля севооборота,
Биологические основы сельского хозяйства 297 кварталы и клетки. Кварталами считают большие участки сада (5–8 га или 10–12 га), ограниченные садозащитными полосами и дорогами. В свою очередь, кварталы делят на клетки размером 100х50 м, 100х100 м или 200х100 м. Клетки разграничивают поперечными дорогами шириной 3–4 м и продольными шириной 2,4–3 м. Из кварталов и клеток создают поля севооборотов, которые формируют таким образом, чтобы культура подвоев возвращалась на прежнее место через 3 года, а культура саженцев – через 4–5 лет. В севообороты включают зерновые и овощные культуры, одно- и многолетние травы, сидераты, чистый пар. Плодовый питомник состоит из нескольких отделов: • маточный сад; • отдел размножения (школа сеянцев); • отдел формирования (школа саженцев); • отдел размножение ягодников; • отдел для выращивания декоративных растений. Маточный сад состоит из трёх участков: маточно-семенного (подвойный сад), маточно-сортового (черенковый сад), маточной плантации ягодных растений. Маточно-семенной сад служит для заготовки семян, из которых на участке размножения выращивают семенные подвои (сеянцы) – одно- или двулетние растения, выращенные из семян. Основная задача этого отдела получать урожаи высокого качества. От качества плодов зависит и качество семян. Маточно-сортовой сад предназначен для снабжения питомников черенками районированных в данной зоне и перспективных сортов плодовых пород. Для дальнейшего размножения берут черенки, которые закончили свой рост, хорошо вызрели с развитыми боковыми почками. Маточная плантация ягодных культур обеспечивает заготовку зелёных или одревесневших черенков, корневых отпрысков и усов. Отдел размножения предназначен для выращивания подвоев и состоит из школы сеянцев (посевное отделение) и отделения вегетативно размножаемых подвоев (маточника). В школе сеянцев высевают семена и за один год выращивают семенные подвои (сеянцы). Семена плодовых культур перед весенним посевом
298 И. Б. Минич стратифицируют. Косточки миндаля, абрикоса имеют короткий период покоя и их высевают нестратифицированными. При посеве семена раскладывают в лунки на расстоянии 15–20 см. В лунку обычно кладут от 2 до 6 семян или косточек, или в бороздки на расстоянии 1–1,5 см друг от друга. Глубина заделки зависит от размера семян и косточек, обычно она составляет 3–5 см. После высева бороздки закрывают, поливают и мульчируют. Основной уход за сеянцами состоит в рыхлении почвы, в прополке. После появления всходов, если они загущены, необходимо провести прореживание. Первое прореживание проводят, когда образуется два настоящих листочка, второе – через 6–10 дней после первого, чтобы между сеянцами в рядах было не менее 4–5 см. Во время роста сеянцы поливают, подкармливают органическими удобрениями. Во время роста дичков нужно следить за появлением вредителей и болезней, своевременно применять меры по борьбе с ними. Хорошо развившиеся дички выкапывают, когда они закончили рост, и начался листопад. При выкопке следят, чтобы не повредились мочковатые корешки. Хорошо сформированные сеянцы высаживают в отдел формирования. Маточник вегетативно размножаемых подвоев закладывают на много лет (до 15–20). Ежегодно здесь отделяют отводки, которые служат подвоями для плодовых культур. Отдел формирования «школа саженцев» является одним из основных в плодовом питомнике. Здесь высаживают предварительно выращенные подвои, прививают на них сорта и выращивают саженцы – древесное растение, выращенное из черенка или сеянца. Участок формирования состоит из 2–3 полей питомника. Первое поле называется полем окулянтов. На нём осенью или весной высаживают подвои (сеянцы, отводки), а в конце лета проводят окулировку (с 15 по 25 августа). Перед посадкой стержневой корень и боковые корешки сеянцев подрезают. Одновременно подрезаются и верхушки дичков на высоту 20–25 см от корневой шейки. Корни перед посадкой обмакиваются в глиняную болтушку.
Биологические основы сельского хозяйства 299 Участок для посадки сеянцев предварительно готовят, разбивая на кварталы и клетки, в которых делают рядки. Разбивка на мелкие клетки позволяет их целиком отводить под отдельные сорта. Расстояния при посадке дичков-подвоев в первом поле питомника должны быть 80 см между рядами и не менее 30 см между саженцами в рядках. Таким образом, на один гектар можно высадить 38 тыс. штук дичков-подвоев. Высаживают сеянцы так, чтобы корневая шейка была на 1–2 см ниже поверхности почвы, корни расправляют, чтобы они не загибались, не перекручивались. При посадке земля у корешков должна быть плотно прижата, чтобы не образовывались пустоты между почвой и корнями. Дички должны быть посажены на одинаковом расстоянии в рядах. Весной после посадки необходим полив, осенью при посадке во влажную почву полив не обязателен. После посадки дички сразу окучивают на высоту 5–8 см. Дальнейший уход за дичками в первом поле состоит в периодическом рыхлении почвы и прополках, поливах и подкормках органическими удобрениями. При правильном уходе в конце лета (июль – начало августа) дички готовы к окулировке. Второе поле питомника. На второй год рано весной до набухания почек окулированные дички (окулянты) разокучивают, снимают повязку и выше принявшегося глазка на 12–14 см срезают всю верхнюю часть дичка на шип (можно проводить обрезку подвоя и без шипа). Дальнейший уход состоит в подвязке привитого побега к шипу. В течение лета все дикие побеги, которые появляются ниже окулировки или на самом щипе вырезают, почву в междурядьях и рядах рыхлят, проводят прополку от сорняков. При хорошем уходе саженцы вырастают высотой 1 м. При выращивании привитых саженцев делают прищипку их верхушек, что стимулирует образование новых боковых побегов, необходимых для формирования кроны. Во второй половине августа вырезают шип. Эта прищипка делается, когда прививка достигла высоты 10–12 см. Осенью однолетние саженцы из питомника выкапывают (предварительно удалив с них листья) для реализации и посадки на постоянное место в плодовый сад. Если из питомника выпускают
300 И. Б. Минич саженцы двулетнего возраста, то на участке формирования выделяют третье поле питомника. На этом поле формируют крону, закладывают штамб и первые скелетные ветви нижнего яруса. 3.3. Плодовый сад Плодовый сад начинается с его закладки, так как он закладывается на долгие годы, поэтому вначале создают проект. В России проектированием промышленных садов занимается Россадпроект. Небольшие сады проектируют местные специалисты. В проектах указывают схему размещения деревьев, породы, сорта, подвои, обозначают дороги, способы полива, дают расчёты потребности посадочного материала, удобрений. В проектах учитывается тип сада, форма кроны, сроки вступления в плодоношение и урожайность, размещение летних, осенних и зимних садов. Существуют несколько типов современных садов, которые определяются силой роста деревьев, их скороплодностью, долговечностью, обусловленными особенностями пород, сортов, подвоев, густотой и схемой посадки в сочетании с формой и параметрами крон, агротехникой. По силе роста различают сады сильнорослые, среднерослые и слаборослые. К сильнорослым относят сады с высотой деревьев более 4 м и диаметром кроны 3,5–6 м, к среднерослым – высотой 3–4 м и диаметром кроны 2,5–3,5 м. Слаборослыми считают насаждения с высотой растений 1,5–3 м и диаметром кроны 0,5–2,5 м. По сроку вступления в плодоношение плодовые деревья делят на скороплодные, среднеплодные и позднеплодные. Первые начинают давать урожай на 3–4 год после закладки, вторые – на 5–6 год, а третьи – на 6–7 год. Сады могут быть долговечными и недолговечными. Долговечные сады эксплуатируют 25–35 лет, недолговечные 15–20 лет. По конструкции, при которой учитывают густоту и схему посадки деревьев, форму и параметры кроны, направление рядов, сады делят на загущённые, пальметтные, загущенноодносторонние, ленточные и поукосные.
Биологические основы сельского хозяйства 301 Загущённые сады характерны для семечковых, косточковых, орехоплодных пород. Для них характерна густая посадка деревьев, прямоугольной схемой размещения и редкой кроной (рис. 118). Рис. 118. Схема загущённого типа сада (Якушев и др., 1987): А – вид сверху, Б – вид со стороны междурядья, В – вид ряда сбоку Пальметтные сады («пальметта» с франц. – орнамент, узор) отличаются плоской формой кроны и большой плотностью посадки. При формировании плоских форм устраивают проволочные шпалеры или временные опоры, поэтому их называют шпалерными садами. Пальметты используют в основном для яблони и груши (рис. 119). Ленточные сады (начали испытывать в 70-е годы) состоят из многорядных полос (лент) с малым расстоянием между рядами и деревьями в рядах, широкими междурядьями между лентами. Деревья в лентах сажают в шахматном порядке (рис. 120). Тип лугового сада был разработан кафедрой плодоводства Крымского сельскохозяйственного института (рис. 121). В таком саду получают один урожай за два года. После закладки сада, в первый год отрастают однолетние побеги, на второй год они плодоносят.
302 И. Б. Минич Рис. 119. Схема пальметтного сада (Якушев и др., 1987): А – вид сада сверху, Б – вид со стороны междурядья, В – вид ряда сбоку Рис. 120. Схема ленточного сада (Якушев и др., 1987): А – вид сада сверху, Б – вид сада со стороны междурядья, в – вид сада сбоку
Биологические основы сельского хозяйства Рис. 121. Тип лугового сада (Якушев и др., 1987): А – первый цикл возделывания, Б – второй цикл возделывания 303
304 И. Б. Минич По окончании плодоношения растения скашивают на небольшой высоте, оставляя шип 7–15 см от земли для последующего отрастания побегов. Срезанную часть растения измельчают и оставляют в саду в виде мульчирующего слоя. Из оставшихся пеньков отрастают побеги однолетки, которые на следующий год плодоносят. Так двухлетний цикл выращивания урожая повторяется до 12–16-летнего возраста. После создания проекта подбирают земельный участок под закладку сада. При выборе участка учитывают рельеф местности и экспозицию склона, так как под их влиянием формируется световой и тепловой режимы почвы. Хорошо растут и плодоносят плодовые деревья в горных долинах, на ровных, слабопокатых и хорошо проветриваемых склонах, в долинах больших рек. Плодовые и ягодные растения нельзя размещать на верхних частях южных склонов, восточных и юго-восточных склонах, где растения иссушают ветры-суховеи и наблюдаются резкие колебания температур, а также размещать в котлованах и лощинах, где скапливаются холодные массы воздуха. При закладке сада учитывают состав, структуру, физикохимический состав почвы. Почвы для плодовых и ягодных культур должны быть плодородными, влагоёмкими и воздухопроницаемыми. В северной зоне лучшими почвами для садов являются супесчаные, суглинистые, дерново-карбонатные, непригодны торфяно-болотистые почвы, пески. В средней зоне для садов используют дерново-подзолистые, суглинистые и легкосуглинистые почвы. В южных районах сады закладывают на чернозёмных, тёмно-каштановых почвах. При закладке садов проводят глубокую вспашку почвы и вносят минеральные и органические удобрения, так как сад на одном месте растёт много лет и от того, как будет подготовлена почва, зависит будущая продуктивность сада. Организацию территории сада начинают с разбивки на кварталы, размещения пород, определения места под дороги, садозащитные насаждения и оросительные системы. Квартал является основным организационным элементом плодового сада. Оптимальный размер квартала для плодового сада в благоприятных
Биологические основы сельского хозяйства 305 условиях на равнинах и при закладке больших садов составляет 10–25 га, в небольших садах 3–10 га. В Заволжье, в Сибири, на Урале размеры кварталов составляют 3–8 га. Квартал делят на клетки поперёк рядов через каждые 100–200 м дорогами шириной 6–8 м для проезда транспорта. На открытой местности при отсутствии естественной защиты плодовых деревьев вокруг сада закладывают многорядные садозащитные полосы, а внутри сада по границам кварталов закладывают 1–2 полосы. Садозащитные полосы защищают плодовые деревья от сильных ветров, способствуют сохранению садов от подмерзания и подсушивания, накоплению снега и равномерному его распределению на территории, уменьшают испарение влаги растениями и почвой, повышают относительную влажность воздуха. Для садозащитных насаждений используют березу бородавчатую, липу мелколистную, тополь канадский, вяз, сосну, пихту, лиственницу, акацию жёлтую, боярышник, шиповник, дуб и др. Садозащитные насаждения закладывают за 2–3 года до посадки сада или одновременно с ним. В зависимости от направления специализации садоводства, почвенно-климатических условий подбирают породу, сорт. Почти во всех зонах промышленного садоводства 60–75 % площади сада отводят под семечковые породы, 20–40 % – под косточковые, 5–15 % – по ягодники и 2–3 % – под орехоплодные (в южных районах). На Урале и в Сибири возделывают в основном яблоню и ягодники. При посадке сада сорта группируют по срокам созревания плодов, одинаковой продолжительности жизни, срокам цветения. В каждом квартале высаживают сорта-опылители, так как односортные (самобесплодные) насаждения большинства плодовых растений дают неполноценные урожаи. После того как будут выбраны сорта, подготовлена почва, и разбивка сада на кварталы определяют систему размещения деревьев. В настоящее время применяют различные системы размещения деревьев в саду (рис. 122).
306 И. Б. Минич Рис. 122. Схема посадки деревьев (Якушев и др., 1987): 1 – квадратная, 2 – прямоугольная, 3 – шахматная, 4 – строчная, 5 – ленточная, 6 – контурная Квадратная система предусматривает одинаковые расстояния между рядами и в ряду (8х8 м). Она способствует равномерному разрастанию корневой системы и кроны, деревья освещаются равномерно. Однако, при таком размещение количество деревьев на гектаре небольшое. Прямоугольная система позволяет гуще высаживать деревья в ряду, чем в междурядьях. На гектаре больше размещается деревьев, они раньше начинают плодоносить и дают большие урожаи. Недостатком прямоугольного способа размещение является трудность обработки почвы в ряду. Ленточная система является модификацией прямоугольной посадки. В ряду деревья высаживают значительно гуще, чем при прямоугольной системе, а междурядья в 3–4 раза шире по сравнению с посадкой деревьев в ряду. Сады такого типа дают высокие урожаи, но они быстро снижаются при затенении. Контурную или рельефную систему применяют в горных районах. Деревья высаживают направленными поперёк склона рядами, которые представляют собой извилистые линии, идущие параллельно горизонталям местности или немного отступают от них. Чем больше крутизна склонов, тем меньше расстояние между горизонталями.
Биологические основы сельского хозяйства 307 При шахматной системе деревья размещают по сторонам равностороннего треугольника. При этом на единице площади размещается больше деревьев, чем при других системах. После закладки сада осуществляют посадку. Саженцы плодовых и ягодных кустарников высаживают осенью и весной. Осеннюю посадку начинают в период листопада, обычно во второй период сентября и заканчивают во второй половине октября. Весеннюю посадку начинают после оттаивания почвы и продолжают до распускания почек (в очень короткие сроки 7–10 дней). В условиях Томска высаживать плодовые культуры лучше ранней весной, так как неблагоприятные осенне-зимние условия могут погубить растения. Весной растения раньше трогаются в рост, лучше приживаются, хорошо растут в первую вегетацию. Для посадки используют одно- или двулетние привитые саженцы. Посадочный материал, должен быть здоровым, иметь хорошо развитую корневую систему – саженцы должны иметь два-три скелетных корня длиной 25–30 см и хорошие мочковатые корни. Перед посадкой саженцы тщательно осматривают, обрезают поломанные ветви, загнившие, подмёрзшие корни. Корни подготовленных для посадки саженцев обмакивают в болтушку (смесь коровяка с глиной). В болтушку можно добавить корневин, который стимулирует образование корней. Для посадки лучше брать двухлетние саженцы. Существуют несколько способов посадки саженцев: вручную в ямы, траншеи, механизированные при помощи сажалок. После разбивки площади под сад на ряды, с обозначением места посадки приступают к копке посадочных ям. Для весенней посадки ямы выкапывают осенью, для осенней за 2–3 недели до посадки. Плодовые деревья высаживают в посадочные ямы, диаметр которых составляет 60–90 см, а глубина – 50–60 см. При копке ямы верхний наиболее плодородный слой почвы складывают в одну сторону (рис. 123), а нижний в другую строну. При посадке необходимо соблюдать общее правило, чтобы верхний слой земли, который был выброшен из ямы, шел вниз и подавался корням, а нижний попал наверх, к краям ямы. Поэтому на дно ямы вначале насыпают холмиком верхний слой почвы с органическими и минеральными удобрениями. Затем саженец опускают в яму, равномерно распределяя корни по холмику
308 И. Б. Минич во все стороны. Для лучшего контакта корней с почвой саженец слегка потряхивают, чтобы заполнить все пустоты между корнями. Затем посадочную яму засыпают равномерно от периферии к центру по всей окружности оставшейся землёй (рис. 123). По мере заполнения ямы почву вокруг саженца уплотняют. При посадке очень важно, чтобы корневая шейка (место прививки) деревца находилась выше уровня почвы на 2–3 см. Это нужно для того, чтобы после посадки и полива, когда почва в яме осядет, корневая шейка оказалась на уровне почвы или на 1–2 см глубже. После посадки делают лунку для полива по диаметру посадочной ямы с валиком 12–15 см и обильно поливают (2–3 ведра воды на одно растение). Когда впитается вода, лунку мульчируют торфом или перегноем слоем 3–5 см. Рис. 123. Схема посадки плодового дерева (Тяжельников, 1958)
309 Биологические основы сельского хозяйства Сразу после посадки ветки саженца обрезают на 10–15 см, это способствует лучшему приживанию саженца, вызывает пробуждение почек и рост побегов в нижней части саженца. Для защиты от грызунов и морозов штамб саженцев на зиму обвязывают капроновой сеткой, полиэтиленовой плёнкой, или еловыми ветками или плотной бумагой. При закладке садов рекомендуют следующую схему посадки плодовых деревьев (табл. 7). Таблица 7 Примерная схема посадки плодово-ягодных культур Порода Яблоня, груша Вишня Слива Арония Облепиха Смородина, крыжовник Малина Земляника Расстояние в ряду, м 3,0–4,0 2,5 2,5 1,5 2,0 Расстояние между рядами, м 5,0–6,0 3,0-4,0 3-4 3,0 4,0 1,0–2,5 2,5–3,0 0,5 0,2–0,25 2,0 0,8–1,0 От момента посадки до начало полного плодоношения примерно (до 10–12-летнего возраста) сад принято называть молодым. Главной задачей в это время является уход за молодым садом, который заключается в том, чтобы обеспечить высокую приживаемость растений, сильный рост, правильное формирование кроны и приготовить растение к своевременному плодоношению. Длина годичных приростов осевых частей кроны у молодых деревьев должна быть 60–100 см. Ослабленный рост молодых деревьев затрудняет формирование кроны, и растения поздно начинают плодоносить. В молодом саду существует несколько систем содержания почвы. В молодых садах почву содержат под чёрным паром, т. е. поддерживают верхний слой почвы в саду на глубине до 22 см в рыхлом и чистом от сорняков состоянии путем многократных обработок. Приствольные круги (их диаметр должен
310 И. Б. Минич быть в 1,5 раза дольше диаметра кроны) в первый год после посадки только мульчируют торфом после ранневесеннего рыхления. Весной и осенью почву вокруг стволов перекапывают, при этом лопату держат под углом к стволу, чтобы не повредить крупные корни. В последующие годы, обрабатывая приствольные круги, вносят органические и минеральные удобрения. При длительном и бессменном содержании почвы под чёрным паром уменьшается накопление гумуса, ухудшается структура почвы и снижается плодородие, что приводит к снижению урожайности и ухудшению качества плодов. Через 3–4 года в саду применяют паросидеральную систему, которая предусматривает сочетание чёрного пара с посевом и запашкой на удобрение однолетних трав (сидератов) в течение года. Сидераты препятствуют эрозии почвы, улучшают её структуру и повышают плодородие. В качестве сидератов используют однолетние бобовые травы (чина, вика, люпин), злаки (рожь, овёс), крестоцветные (горчица белая). Сидераты сеют в междурядье в июне-июле и запахивают осенью. Сидераты применяют в саду периодически 1 раз в 3 года. При дерново-перегнойной системе междурядья засеивают злаковыми травами. В течение периода вегетации зерновые травы по мере их отрастания скашивают 5–6 раз, измельчают и оставляют на месте в виде мульчи. Мульчирующий слой из перегнивших растительных остатков предохраняет почву от перегрева и сильного промерзания, обогащает почву органическим веществом. Для посева используют мятлик луговой, райграс высокий, костёр безостый, овсяницу луговую. В наибольшей степени продуктивность сада зависит от обеспеченности растений влагой. При недостатке воды у плодовых деревьев снижается фотосинтез, усиливается дыхание, нарушается деятельность ферментов, затрудняется отток ассимилянтов из листьев, падает поглотительная деятельность корней. В результате рост растений приостанавливается, плоды мельчают, деревья сильнее повреждаются морозами и вредителями. Переувлажнение почвы также отрицательно сказывается для растений, так как снижается аэрация почвы, отмирают от недостатка
Биологические основы сельского хозяйства 311 корневые волоски, вода не поступает в надземные органы. В течение периода вегетации потребность в воде неодинакова. Она увеличивается в весне, достигает максимума в середине лета и снижается осенью. Молодые деревья поливают в течение лета 2–3 раза (в средней полосе), на юге – 6–7 раз. Поливать необходимо обильно, чтобы почва увлажнилась на всю глубину залегания корневой системы (глубина залегания основной массы корней составляет 70–80 см). Полив малыми дозами усиливает образование корней в поверхностных горизонтах. Это приводит к их вымерзанию в малоснежные зимы. В молодых садах на 1 м2 используют 20-40 лв воды. Плодовые деревья должны хорошо обеспечиваться водой в начале максимального роста, после физиологического осыпания завязи и в период активного роста плодов. Существует несколько способов орошения: поверхностное, дождевание, подпочвенное, капельное. Поверхностный полив по бороздам один из распространенных способов. В молодых садах нарезают 4–6 поливных борозд в междурядьях глубиной 12–18 см. Воду подают по металлическим или пластмассовым трубам. После полива через 1–2 дня почвы рыхлят, чтобы не образовывалась корка (рис. 124). Рис. 124. Схема полива по бороздам (Якушев и др., 1987): 1 – временный ороситель, 2 – выводные борозды, 3 – поливные борозды, 4 – границы кварталов, 5 – сбросная сеть (стрелками показано движение воды в оросительной системе)
312 И. Б. Минич Для полива дождеванием в молодых садах применяют дождевальные установки. Для этого укладывают трубопровод, по которому вода подаётся от источника водоснабжения до дождевателя. Распылители размещают над деревьями или под ними. Полив дождеванием позволяет экономно расходовать воду, равномерно увлажнять почву по всей поверхности, сохранять структуру почвы. Подпочвенное орошение осуществляют по закрытой оросительной системе. Вода подаётся непосредственно к корням через систему уложенных в землю на глубине 40–60 см перфорированных труб. Это один из высокоэффективных способов полива. При капельном орошение подводящая система состоит из сети уложенных на поверхности или под землёй пластмассовых трубопроводов диаметром 10–25 мм. На трубопроводе через 1–3 м монтируются капельницы, подающие воду по тонким трубкам в корнеобитаемую зону каждого дерева под небольшим давлением. Для улучшения условий корневого питания плодовых деревьев, повышения урожайности и устойчивости к неблагоприятным условиям вносят органические и минеральные удобрения. Плодовые растения больше всего поглощают азот из почвы, поэтому применяют азотные удобрения, которые способствуют росту вегетативной массы, завязыванию плодов, заложению цветковых почек. Азотные удобрения вносить необходимо ежегодно весной, заделывая не глубоко. В виде подкормок эти удобрения вносят в различные фазы вегетации – начало и конец цветения, дифференциации цветковых почек. Из азотных удобрений применяют аммиачную селитру, мочевину, натриевую селитру и др. Фосфорно-калийные удобрения необходимо вносить осенью на глубину 30–40 см в корнеобитаемую зону. Эти удобрения переходят в доступные для растений формы медленно, обладают последействием и используются несколько лет. Поэтому их вносят 1 раз в 2–4 года. Из фосфорных удобрений используют простой и двойной суперфосфаты, из калийных – хлористый калий, сернокислый калий. Первые 3–4 года после закладки сада удобрения можно не вносить. Кроме основных элементов питания (азот, фосфор, калий) плодовые растения потребляют из почвы такие
Биологические основы сельского хозяйства 313 макроэлементы как кальций, магний, железо, серу, а также ряд микроэлементов – железо, цинк, молибден, марганец, медь. Потребность в микроэлементах невысокая, но отсутствие или недостаток может привести к нарушениям жизнедеятельности плодовых деревьев. При недостатке цинка тормозится синтез фитогормона ауксина, появляются мелкие листья, растения заболевают розеточностью. Дефицит этого элемента можно устранить ранневесенним опрыскиванием 3–5 % раствором сульфата цинка (300–500 г на 10 л воды). Недостаток марганца приводит к пожелтению старых листьев. При его недостатке растения можно опрыскивать 0,05–0,1 % раствором сульфата марганца и перманганатом калия. Недостаток молибдена приводит к мельчанию листьев и омертвению отдельных участков тканей на них. При недостатке этого элемента растения необходимо опрыскивать 0,02–0,03 % (2–3 г на 10 л воды) раствором молибдата аммония, или вносить в почву молибдат натрия, молибденовый суперфосфат. Недостаток меди приводит к некрозу верхних листьев, усыханию побегов, пожелтению и опадению молодых листьев. При недостатке меди растения необходимо опрыскивать 0,02– 0,05 % (2–5 г на 10 л воды) раствором сульфата меди. Органические удобрения, представляющие собой остатки растительного и животного происхождения в различной степени разложения, не только обогащают почву элементами питания растений, но и органическим веществом, изменяя водный и воздушный режимы. В садах в качестве органического удобрения используют в основном полуперепревший навоз, птичий помёт. Органические удобрения под плодовые культуры на плодородных почвах вносят один раз в 2–3 года, на бедных почвах – ежегодно осенью под перекопку почвы. Органические удобрения вносят осенью, в молодых садах 4–6 кг/м2 в приствольные круги. Неодинакова на разных почвах и долговечность деревьев. На благоприятных почвах сад остаётся плодоносящим и через 50 лет после посадки. Однако даже на плодородных для садов почвах для получения устойчивых урожаев необходимо вносить удобрения. Для плодовых и ягодных культур характерно два периода
314 И. Б. Минич поглощения питательных веществ из почвы. Первый период – весенне-летний (от начала вегетации до окончания роста и уборки урожая), второй – летне-осенний (после уборки урожая до осени). В весенне-летний период необходимо обеспечить быстрый рост побегов, успешное цветение, завязывание и формирование плодов, закладку цветочных почек для урожая, будущего года. В этот период растениям необходим азот. В летне-осенний период продолжается закладка цветочных почек, идёт рост растений в толщину, запасание элементов питания. В этот период растениям необходим достаточный уровень содержания фосфора и калия, которое обеспечивает морозоустойчивость растений. Примерные дозы удобрений на одно плодовое дерево приведены в табл. 8. Таблица 8 Примерные годовые дозы удобрений на одно плодовое дерево (Лапа и др., 1983) Годы плодоношения 2–4 5–6 7–12 13–15 и старше Органические удобрения, кг 2–3 3–5 4–5 2–3 Азот, г Фосфор, г Калий, г 10–17 17–24 10–50 14–20 20 35 55 20 9–15 12–21 15–30 12–18 В процессе индивидуального развития плодовое дерево существенно изменяется. В молодом возрасте усиленно идут ростовые процессы: увеличивается количество ветвей, листьев, корней. Затем наступает период плодоношения. На его сроки оказывает влияние особенности сорта, подвоя, питание, внешние факторы. В этот период для плодовых растений важно правильно сформировать крону. От правильного формирования кроны плодовых деревьев во многом зависит зимостойкость, долговечность, урожайность и продуктивность сада. Формирование кроны начинается ещё в питомнике и продолжается в саду после посадки саженцев на постоянное место. Разработано несколько десятков различных типов крон, которые группируют по различным признакам. Для современных условий классифицирую по характеру размещения скелетных ветвей первого порядка в горизонтальной проекции. По этой классификации выделяют следующие типы крон: округлые, полуплоские, плоские, стелющиеся, пальметтными (рис. 125).
Биологические основы сельского хозяйства 315 При округлой кроне основные ветви равномерно расходятся вдоль ряда и в сторону междурядья. Горизонтальная проекция дерева в молодом возрасте близка к кругу. Округлые кроны могут быть разных модификаций: разряженно-ярусная, улучшенная кустовидная. Рис. 125. Формы крон (Якушев и др., 1987): 1 – округлая разряжено-ярусная, 2 – узкоокруглая веретеновидная, 3 – уплощённая, 4 – полуплоская, 5 – плоская Разряжено-ярусная формируется в течение 5–7 лет из 5–6 скелетных ветвей первого порядка. Эти ветви могут располагаться по разному: нижний ярус из двух ветвей, верхние три одиночно; нижний ярус из трёх ветвей, одна из них на 15–20 см выше или ниже двух, три верхние одиночно (рис. 126). Рис. 126. Разряжено-ярусная крона (Якушев и др., 1987): А – дерево в конце формирования, Б – возможные варианты размещения основных ветвей
316 И. Б. Минич Разряжено-ярусную крону ограничивают на высоте 3,5–4 м. Для этого верхнюю часть центрального проводника удаляют (у среднерослых деревьев на 6–7 год) над последней скелетной ветвью, которая должна иметь наклон не менее 45–60°. Улучшенная кустовидная формируется на штамбе высотой 40 см из 6–8 скелетных ветвей. Нижний ярус должен иметь 3–5 основных ветвей, расположенных через 8–10 см. В последующие годы на проводнике формируют основные ветви, отступив 15–20 см от нижнего яруса, размещают их через 15–20 см друг от друга. На скелетных ветвях нижнего яруса закладывают полускелетные ветви на расстоянии 30–40 см от ствола и друг от друга. Центральный проводник вырезают на боковые ответвления через два года после закладки нужного количества скелетных ветвей. Высота деревьев кустовидной формы составляет 2,5–2,8 м. Полуплоские напоминают сверху широкий эллипс. Основные ветви образуют с линией ряда небольшой угол (20–30°). Плоские кроны в горизонтальной проекции имеют вид узкого эллипса с соотношением радиусов 1:2-3. Скелетные ветви ориентируют только по ряду. Крона, у которой все скелетные и полускелетные ветви размещены в одной вертикальной плоскости ряда называют пальметтными. Ветви могут быть направлены вверх, наклонно или горизонтально. Сады с таким формированием кроны называют пальметтными или шпалерными, так как предусматривают установку опоры. Последовательность формирования пальметты представлена на рис. 127. В сибирских плодовых садах, где климат резко континентальный, лучшей формой кроны является кустовая и стелющиеся (стланцевая) крона. Основное отличие стелющихся форм плодовых деревьев том, что ветви растут не вверх, а искусственно формируются в горизонтальном положении, невысоко от поверхности земли. Горизонтальное направление ветвей кроны стелющихся деревьев достигается пригибанием и пришливанием их к земле деревянными крючками.
Биологические основы сельского хозяйства 317 Рис. 127. Последовательность формирования пальметты (Якушев и др., 1987): А – до обрезки и наклона ветвей, Б – после обрезки и наклона ветвей При такой форме кроны в сибирском климате создаются благоприятные условия для роста и плодоношения незимостойких культурных крупноплодных сортов. В припочвенной зоне теплее, влажность выше, движение воздуха слабее. В зимнее время деревья покрываются снегом и под его покровам хорошо переносят сибирскую зиму. При температуре минус 40°С по снегом на глубине 30 см температура составляет 6–7°С мороза. В стелющихся садах деревья формируют в виде стланцев, которые имеют низкий штамб (20–25 см) и горизонтально расположенные ветви. Крона деревьев невысокая – 0,6–1 м. Из стелющихся форм наиболее распространены: арктический и бахчёвый стланцы, но разработаны и другие формы: Минусинский полустланец, тарелочный сланец и др. (рис. 128). Арктическая форма лучше всего подходит для северных районов с мощным снеговым покровам. Деревья имеют стволик 20–30 см, крона располагается в 30–60 см от поверхности почвы. Когда саженец имеет один побег, после посадки на расстоянии 20–25 см от поверхности почвы деревья обрезают около хорошо развитой почки или ответвления, срез лучше замазатьсадовым
318 И. Б. Минич варом. Из почек на коротком стволике начинают отрастать 3–4 побега, которые равномерно распределяются во все стороны и прикалываются деревянными крючками в горизонтальном положении не выше 25 см от поверхности почвы (рис. 129). Эти побеги в дальнейшем и будут основными скелетом дерева. Бахчёвый стланец сажают наклонно (на юг) или вертикально. Крону формируют с одним или двумя скелетными ветвями, на которых в виде веера размещают ветви второго порядка. Для формирования кроны применяют обрезку, под которой понимают операции по частичному или полному удалению различных ветвей, побегов, части кроны режущими инструментами. Основная цель обрезки заключается в правильном построении кроны у молодого дерева и регулировании роста и плодоношения в плодоносящем возрасте. Основные работы по обрезке ведут в период покоя и заканчивают к началу вегетации. Обрезка уменьшает количество вегетативных и генеративных почек. Объём корней при этом не изменяется, что обеспечивает лучшее снабжение питательными веществами и водой развивающиеся из оставшихся почек побеги, листья, цветы и плоды. Обрезка улучшает освещённость листьев, что усиливает процесс фотосинтеза. Обрезка стимулирует образование молодых ветвей и листьев. При обрезке удаляют больные или ослабленные ветви. В молодом возрасте (до 4–6 лет) при хорошем росте с помощью обрезки растения формируют по избранной системе, создают хорошую освещённость, прочную, равномерно заполненную ветвями крону. Проводник у молодого деревца должен быть выше и сильнее скелетных ветвей, толщина отходящих от проводника скелетных ветвей – не более половины диаметра штамба. У саженца должно быть 3–5 боковых побегов, обрезают их так, чтобы концы их были на одном уровне. Все ветви подчиняют проводнику, чтобы они были ниже его. На скелетных ветвях все обрастающие ветви должны быть слабее.
Биологические основы сельского хозяйства 319 Рис. 128. Стелющиеся (стланцевые) формы кроны (Камендровский, 1985): 1 – тарелочно-кустовидная, 2 – арктическая, 3 – Минусинский полустланец, 4-5 – бахчёвый стланец, 6 – Красноярский двуплечий стланец
320 И. Б. Минич Рис. 129. Начало формирования стланца (Тяжельников, 1958) В плодоносящих садах обрезкой поддерживают хороший рост деревьев, устраняют перегрузку их урожаем, сохраняют высокое качество плодов, повышают урожайность, не допускают перерастания деревьев в высоту и по ширине. Основными способами обрезки является укорачивание и прореживание (рис. 130). При укорачивании удаляют часть однолетнего прироста, при прореживании однолетние побеги срезают полностью. Укорачивание усиливает рост, ветвление, способствует формированию хорошо разветвлённого и прочного скелета. Прореживание, не усиливает ростовые процессы. При этом способе удаляют конкуренты и жировые побеги. После прореживания улучшаются световой и воздушный режимы дерева. Существует несколько видов обрезки: формирующая, регулирующая, омолаживающая. Формирующая обрезка применяется на первых трёх возрастных этапах, когда создаётся крона, в более
Биологические основы сельского хозяйства 321 старом возрасте при формировании новых ветвей из волчков. Цель такой обрезки – создание прочного скелета, хороших условий освещения, обеспечение раннего плодоношения. Обрезка регулирующая плодоношение начинается со второго возрастного периода и продолжается в течение всей жизни дерева. С её помощью обеспечивают ежегодную и высокую урожайность деревьев, создают условия для постоянного обновления плод овой древесины и нормального роста ветвей. У начавших плодоношение деревьев вырезают лишние ветви, однолетние приросты укорачивают минимально. Рис. 130. Основные способы обрезки (Якушев и др., 1988): А – укорачивание, Б – прореживание У плодоносящих деревьев, когда они достигли наибольшего размера, и наступило время максимального плодоношения, обрезкой поддерживают активный рост и хорошее плодоношение. Проводят регулярное прореживание, осветление кроны, удаляют больные и поломанные ветви. Омолаживающая обрезка применяется, когда происходит затухание ростовых процессов. При омолаживающей обрезке проводят укорачивание скелетных или полускелетных
322 И. Б. Минич ветвей до многолетней древесины. При омолаживании применяют чеканку (удаление верхушек побегов) на двух-трёхлетнюю древесину. Чеканку проводят один раз в 3–4 года. После чеканки деревья лучше переносят суровые зимы. Омолаживающая обрезка усиливает ростовые процессы, образуется много вегетативных и жировых побегов, которые используют для замены стареющей обрастающей древесины. Ручное укорачивание и прореживание ветвей выполняют несколькими способами: на почку, на перевод и на кольцо (боковое ответвление). Первый и третий приёмы используют при формировании крон, второй – при омолаживающей обрезке. Срез на почку годичного прироста используется при формировании крон, его делают косым с противоположенной стороны от почки, начиная от основания и заканчивая к верхушке почки (рис. 131 – А). Укорачивание ветвей на перевод используют при омолаживающей обрезке, его проводят по ходу наружного или бокового разветвления многолетней ветви (рис. 131 – Б). Срез крупных ветвей на кольцо проводят при прореживании кроны, его. делают у основания ветвей по кольцевому наплыву без оставления пенька. Рис. 131. А – срез на почку: 1 – правильный, 2 – правильный с защитным шипиком, 3 – излишне скошенный срез (почка усохнет). Б – укорачивание ветвей: 1 – на ветвь, растущую вверх, 2 – на боковое разветвление (Якушев и др., 1988)
Биологические основы сельского хозяйства 323 Укорачивание и прореживание побегов, годичных приростов и многолетних ветвей толщиной не более 1,5–2 см выполняют секатором, а более толстых – садовой пилой. Для обрезки верхней части кроны применяют сучкорезы. Обрезку годичных приростов и вырезку зелёных побегов у молодых деревьев выполняют садовым ножом. Поверхность срезов должна быть ровной, без зазубрин. После обрезки спилы для лучшего заживления ран диаметром более 2 см необходимо замазать садовым варом. 3.4. Вредители и болезни плодовых культур Вредители и болезни плодовых растений многочисленны и многообразны. Если с ними не бороться, они могут уничтожить до четверти всего урожая. Меры борьбы с вредителями и болезнями подразделяются на профилактические и истребительные. К профилактическим относятся карантинные и агротехнические мероприятия, к истребительным – механические (физикомеханические), биологические и химические. Профилактические меры. Карантин растений – комплекс государственных мероприятий, позволяющих предупредить проникновение и распространение опаснейших вредителей, болезней и сорняков сельскохозяйственных культур. Основной задачей этой меры является защита растительных ресурсов страны. Первый закон о карантине растений был принят во Франции в 1660 году, а с 1870 по 1915 годы карантинные законы были приняты большинством стран с развитым сельским хозяйством (Германия, Франция, Австралия, Австрия, США, Мексика и др.) участвующих в обмене растительными материалами. В России первый закон о карантине растений был издан в 1873 году. В задачу карантинной службы входит проверка растений, семян, посадочного материала, плодов, овощей на обнаружение опасных вредителей, возбудителей болезней растений и карантинных сорняков в больших товарных партиях, посылках, бандеролях,
324 И. Б. Минич ручной клади и багаже пассажиров, прибывающих из других государств. Внутренний карантин контролирует перевозку растительных материалов внутри станы, внешний карантин охраняет государство от иноземных вредителей, болезней и сорняков. Агротехнические метод основан на создании условий благоприятных для развития культурных растений, препятствующих развитию и размножению вредителей и возбудителей болезней. К таким условиям относится правильный выбор и подготовка места для закладки сада, выращивание и использование здорового посадочного материала, пространственная изоляция культур, имеющих общих вредителей, обработка почвы, внесение удобрений, полив, уничтожение сорняков и растительных остатков, использование устойчивых сортов. Многие вредители живут в почве, но одни из них проходят в почве весь цикл своего развития, другие отдельные стадии. При тщательной перекопке почвы разрушаются местообитания многих вредных насекомых, ухудшаются условия их зимовки. Применение севооборота с необходимой пространственной изоляцией культур в ряде случаев исключает возможность их повреждения, так как насекомые, приспособленные к питанию на определённых растениях, при смене культур погибают от недостатка пищи. Правильный режим питания способствует хорошему росту и развитию растений и повышает их устойчивость ко многим вредителям. Уничтожение сорняков, являющихся кормовой базой для многих вредителей, удаление засохших ветвей, очистка отмершей коры на плодовых деревьях, своевременные поливы в значительной мере предупреждают массовое накопление вредителей. Истребительные меры. Физико-механические методы предусматривают вырезание и сжигание засохших, повреждённых веток, яиц некоторых вредителей, стряхивание жуков, накладывание ловчих поясов против плодожорки и сбор падалицы, очистка штамбов от старой отмершей коры, сбор вредителей вручную, срезание и сжигание зимующих яйцекладок вредителей.
Биологические основы сельского хозяйства 325 Химические методы заключаются в применении пестицидов (лат. pestis – зараза, caedo – убиваю) – химических препаратов, используемых для борьбы с вредителями, болезнями, сорняками сельскохозяйственных культур. Пестициды подразделяются на классы: − инсектициды (лат. insecta – насекомое) препараты для борьбы с насекомыми вредителями растений; − фунгициды (лат. fungus – гриб) – препараты для уничтожения или предупреждения развития патогенных грибов и бактерий – возбудителей болезней растений; − репелленты (лат. repello – отталкиваю, отгоняю) – химические препараты для отпугивания вредных насекомых от растений; − аттрактанты (лат. attraho – притягиваю к себе) – природные или синтетические вещества со специфическим запахом для привлечения насекомых вредителей с последующим их уничтожением. Химические препараты применяют в том случае, если вредители и болезни накапливаются в количествах угрожающих значительной части урожая. Эти препараты применяю до и после цветения садовых культур. Растения опрыскивают в утренние или вечерние часы, чтобы ядохимикаты не попали на другие растения. Также при работе с ядохимикатами необходимо соблюдать меры безопасности. Растворы для опрыскивания необходимо готовить в специальной таре для этих целей. Использовать её после опрыскивания для других целей нельзя. Все ядохимикаты следует хранить в отдельном месте недоступном для посторонних людей, особенно детей. Биологический метод основан на использовании полезных насекомых, птиц и др. для борьбы с вредными насекомыми, вредителями растений, то есть предусматривают уничтожение вредителей их естественными врагами. Он включает разные способы и приёмы использования живых организмов – паразитических и хищных насекомых, клещей, микроорганизмов, насекомоядных птиц, млекопитающих и др. В настоящее время этому методу уделяется большое внимание, так как он безопасен для человека и животных.
326 И. Б. Минич Большая роль для борьбы с вредителями растений принадлежит насекомым-энтомофагам. К таким насекомым относится афелинус, трихограмма, божья коровка, стрекозы, жужелицы, наездник апантелис, мухи Тархины и др. (рис. 132). С ранней весны до поздней осени хищные жужелицы уничтожают яйца, личинок, куколок и взрослых особей вредных насекомых. Божьи коровки и их личинки уничтожают тлей, клещей, щитовок. Одна божья коровка за сутки уничтожает до 200 тлей. Наездник апантелис заражает гусениц капустной белянки, откладывая в их тело по 20–60 яиц. Личинки наездника питаются внутренним содержимым гусеницы, которая через некоторое время погибает. Паразитическую муху тахину используют для борьбы с опаловым хрущом, вредителем полевых культур. Против личинок и взрослых особей кровяной тли используют афелинус – маленькое, около 1 мм, перепончатокрылое насекомое, которое привезли в нашу страну из Австралии. Для борьбы с вредителями ежегодно выпускают в сады искусственно размножающихся в лаборатории энтомофагов – яйцееда трихограмму против совок и яблонной плодожорки, хищного клеща фитосейулюса против вредных паутинных клещей. Против вредителей сельскохозяйственных растений используют микроорганизмы (бактерии, грибы, вирусы). Идея микробиологического метода борьбы с вредными насекомыми была предложена И. И. Мечниковым в 1879 году. Микробиологические препараты, такие как бактериальный препарат «энтобактерин» применяют для борьбы почти со всеми гусеницами бабочек (яблонная моль, боярышница, златогузка, листовёртки, яблонная плодожорка и др.), повреждающих листья плодово-ягодных культур. Грибной препарат «боверин» используют против колорадского жука, паразитический гриб ашерсонию – против белокрылки. Вирусный препарат «вирин» очень эффективен в борьбе с гусеницами, повреждающими лесные древесные породы. Полезные микроорганизмы применяют против грибных болезней растений. Например, для борьбы с мучнистой росой применяют настой коровяка или прелого сена. В этих настоях развиваются бактерии, питающиеся грибницей мучнистой росы.
Биологические основы сельского хозяйства 327 Рис. 132. Насекомые-энтомофаги (Джахангиров и др., 1983): 1 – афелинус, заражающий тлю, 2 – трихограмма, поражающая яйца вредителя, 3–4 – хищные жуки красотел и жужелица, 5 – златоглазка, 6 – божья коровка, уничтожающая тлю, 7 – журчалка цветочная, 8 – личинка и куколка журчалки Важную роль в защите растений от насекомых-вредителей играют насекомоядные птицы, например синицы, мухоловки, скворцы, дрозды, стрижи, трясогузки, воробьи, ласточки и др. Большое количество вредителей уничтожают лягушки, жабы, ящерицы. Кроты и землеройки поедают личинок хрущей, гусениц, проволочников, улиток, слизней. Биологический метод защиты действует в течение многих лет. Со временем численность вредителей сокращается, замедляется их размножение. Все выше перечисленные меры борьбы с вредителями и болезнями являются общими для плодовых и ягодных культур, но болезни и вредители у каждого из видов деревьев и кустарников
328 И. Б. Минич являются специфическими, что связано с особенностями их культивирования и приспособленностью вредителей к питанию на определённых растениях. Основными вредителями яблони и груши являются – зелёная яблонная тля, красногалловая яблонная тля, красный яблонный клещ, боярышница, златогузка, яблонная моль, яблонный цветоед, плодожорка; среди болезней распространены парша, плодовая гниль. К вредителям вишни и сливы относятся вишнёвый долгоносик, вишнёвая и сливовая тля, а к болезням – серая гниль, коккомикоз. Зелёная яблонная тля откладывает яйца у основания почек молодых побегов (рис. 133). Рис. 133. Зелёная яблонная тля (Черненко, 1993): 1 – яйца тли, 2 – яйца отложенные на ветке, 3 – личинки на почке, 4 – личинка, 5 – нимфа, 6 – бескрылая самка, 8 – колония тли на ветке Весной из перезимовавших яиц развиваются личинки, которые высасывают сок из почек, листьев, бутонов, цветков, что приводит к усыханию и гибели побегов. Через 1–2 недели личинки превращаются во взрослые особи, которые наносят такой же вред, как и личинки. Основными мерами борьбы являются: очистка штамба и ветвей от старой коры, с последующей побелкой;
Биологические основы сельского хозяйства 329 обработка деревьев в начале распускания почек и в течение лета настоями табака, лука, ромашки аптечной, тысячелистника; использование насекомых-энтомофагов. Красный яблонный клещ (как взрослые особи, так и личинки) поедает верхнюю сторону молодых листьев, после чего листья буреют и отмирают. В местах скопления клещей ветви становятся красными. Для борьбы с вредителем необходимо сжигать повреждённые листья и обработать суспензией коллоидной серы или другими химическими препаратами сразу после цветения. Боярышница одна из опаснейших вредителей яблони, груши, сливы, боярышника, рябины, черёмухи (рис. 134). Рис. 134. Боярышница (Черненко, 1993): 1 – бабочка, 2 – зимующие гнёзда, 3 – гусеница и её повреждения, 4 – куколка Молодые гусеницы зимуют в повреждённых листьях, прикреплённых к побегам паутиной. Во время набухания почек гусеницы выходят из гнёзд и поедают почки. Затем расползаются по всему дереву и питаются листьями, бутонами, цветками. В фазе образования завязи у яблони гусеницы окукливаются в кроне дерева. Бабочки появляются с началом опадания завязей и начинают откладывать на верхнюю сторону листа кладки оранжевых яиц. Через 1–2 недели из яиц проявляются гусеницы, которые кормятся мякотью листьев. В августе гусеницы делают зимние
330 И. Б. Минич гнёзда, в которых зимуют. Для борьбы с вредителем необходимо после листопада или ранней весной снимать гнёзда и стряхивать весной гусениц с деревьев и уничтожать. Плодожорка повреждает яблоню, сливу, грушу (рис. 135). Рис. 135. Яблонная плодожорка (Черненко, 1993): 1 – бабочка, 2 – гусеница, 3 – повреждённые плоды, 4–5 гусеница и куколка под отмершей корой в коконах Гусеницы бабочки, зимующие под корой, в верхних слоях почвы после зимовки окукливаются и после цветения плодовых растений вылетают. Через 10 дней после вылета бабочка откладывает по одному яйцу на листья около завязи и на сами завязи. Гусеницы проделывают в мякоти плода ходы, поедают семена, в результате повреждённые завязи опадают. Плодожорка один из опаснейших вредителей, так как может уничтожить более половины всего урожая. Для борьбы используют физикомеханические, биологические и химические методы. Такие вредители как яблонная моль поражает листья, окутывая их паутиной, гусеницы златогузки поедают листья, яблонный цветоед или жук-цветоед питается почками во время их набухания. Одним из распространённых заболеваний яблони и груши является парша. Эта болезнь вызывается грибом. Гриб поражает листья, цветки, плоды, побеги. При сильном поражении плоды
Биологические основы сельского хозяйства 331 покрываются пятнами и растрескиваются. Для борьбы с болезнью необходимо собирать опавшие листья, плоды и уничтожать, так как зимует гриб на опавших листьях, также необходима перекопка почвы. Грибное заболевание плодовая гниль повреждает плоды во время хранения. Для борьбы с этим заболеванием необходимо удалять загнившие плоды, перекапывать осенью почву, предохранять плоды от различных повреждений. 3.5. Ягодные культуры Среди плодовых растений ягодные культуры занимают особое место: они скороплодны, ежегодно дают высокие урожаи, относительно просто и легко размножаются, рано начинают плодоносить. Основными ягодными культурами в России являются: черная смородина, земляника, крыжовник, малина, арония, облепиха. 3.5.1. Ягодные кустарники Чёрная смородина (Ribus nigrum L.) в России среди ягодных культур занимает первое место. В Сибири это самая распространённая ягодная культура. Латинское название «ribus» произошло от арабского и означает «кислый». Родиной смородины считают Америку и Евразию. Ягоды чёрной смородины богаты витамином С. Его содержание составляет до 300–400 мг%, это больше в 4–5 раз, чем в плодах земляники и цитрусовых, крыжовника и малины – в 8–10 раз, яблок, вишни и сливы – в 15–20 раз, груши, абрикоса и винограда – в 30–50 раз. В ягодах витамин С сохраняется при хранении, так как отсутствует фермент, разрушающий этот витамин. Плоды черной смородины также содержат витамины Р, В1, В2, В3, В6, В9, К1, РР, Е, каротин, антибиотики (кумарины и фурокумарины), минеральные соли К, Mg, Fe, Ca, P, B, Zn, сахара, органические кислоты, пектиновые, дубильные вещества. В листьях чёрной смородины содержится витамин С, каротин, фитонциды, эфирные масла.
332 И. Б. Минич Плоды смородины применяют для повышения иммунитета, используют как жаропонижающее, противовоспалительное, сахаропонижающее, а также средства, тонизирующего сердечнососудистую систему. Пектины смородины связывают холестерин и токсические вещества. В народной медицине свежие ягоды рекомендуют при гипертонии, склерозе, заболеваниях сердца, печени, желудка. Свежие ягоды и сок используют в косметологии. Морфологические особенности. Смородина относится к семейству Крыжовниковые (Grossulariaceae). Это многолетний листопадный кустарник высотой 1,5–2 м. Продолжительность жизни составляет 15–20 лет. Кусты формируются из ветвей различного возраста – побегов от нулевого до третьего порядков (рис. 136). Рис. 136. Строение куста смородины (Черненко, 1993) Побеги нулевого порядка (замещения) развиваются из почек прикорневых побегов, находящихся у основания заглубленных при посадке ветвей. Ветви следующих порядков ветвления образуются на ветвях нулевого порядка и на волчковых ветвях, которые вырастают из спящих или придаточных почек на многолетней древесине. Это сильные побеги, вертикально растущие с длинными междоузлиями и слаборазвитыми почками. Чёрная смородина плодоносит на смешанных, плодовых побегах и на кольчатке. Смешанные побеги достигаю 15–35 см. верхушечная почка у них ростовая, а боковые – как цветковые, так и ростовые. Корневая система проникает на глубину 1,5–2 м, но основная
Биологические основы сельского хозяйства 333 масса корней расположена в верхних слоях почвы на глубине 10–40 см в горизонтальном направлении. Корневая система кустов чёрной смородины не выходит за пределы диаметра куста. Особенностью чёрной смородины является отсутствие почек на корнях, поэтому корневых отпрысков она не образует. Листья у смородины пятилопастные. Цветки правильной формы, обоеполые. Соцветием у смородины является кисть, состоящая из 3–15 и более цветков. Цветение происходит в мае, начале июня и длится 7–11 дней. Плод многосемянная ягода. Созревание плодов происходит в июле-августе. Сорта смородины делятся на самоплодные, дающие плоды от опыления собственной пыльцой и самобесплодные, неспособные образовывать полноценные плоды при опылении собственной пыльцой. Для этих растений необходимо перекрёстное опыление, пыльцой другого сорта (рис. 137). Рис. 137. Смородина чёрная (Игнатьева и др., 1990): 1 – однолетний побег, 2 – двулетний побег, 3 – соцветие, 4 – цветок в разрезе, 5 – продольный и поперечный разрезы плодов
334 И. Б. Минич Биологические особенности. Смородина светолюбивое (но легко переносит небольшое затенение), влаголюбивое, морозостойкое растение. Эту культуру выращивают на плодородных почвах, со слабой кислотностью, так как на кислых почвах она поражается грибковыми заболеваниями. На одном месте растение может расти более 10 лет. Не рекомендуется высаживать рядом с вишней, так как это может привести к гибели смородины. Агротехника. Высаживают смородину весной (высаживают до распускания почек) или осенью (за 10–15 дней до устойчивого похолодания). Для посадки используют 1–2-летние саженцы, которые должны иметь развитые скелетные корни длиной 15–20 см, и надземные побеги длиной 30–40 см. Высаживают кусты смородины на расстоянии 1–1,5 м друг от друга в ряду и с междурядьями 2 м. Площадь питания каждого куста должна составлять 2,5–3 м2. Яму выкапывают глубиной 40–50 см, шириной 50–60 см. При посадке саженец располагают наклонно. После посадки вокруг ямы делают валик, чтобы вода не растекалась и обильно поливают. Затем саженец обрезают, оставляя 2–4 хорошо развитые почки. На следующий год из всех прикорневых побегов оставляют 3–4 наиболее развитых, остальные удаляют. Основной уход заключается в поверхностном рыхлении. Почва вокруг кустов должна быть чистая от сорняков (пырей сильно иссушает почву). Перед цветением и в период налива ягод необходим полив. Поливать необходимо редко, но обильно. Особенно поливы необходимы во второй половине мая. В это время интенсивно растут корни и побеги. После сбора урожая также необходимы поливы, так как в этот период закладываются цветочные почки под урожай следующего года. Начиная с третьего года, растение подкармливают ежегодно азотными удобрениями, а фосфорные и калийные удобрения вносят 1 раз в 2–3 года. Жидкие подкормки органическими удобрениями необходимы после цветения и сбора урожая. Если почва кислая, то один раз в 5 лет необходимо проводить известкование. Для получения высоких и стабильных урожаев обязательно проводят обрезку и формирование кустов. Ежегодно в кусте
Биологические основы сельского хозяйства 335 необходимо оставлять только 3–4 наиболее сильных однолетних побегов. Наивысший урожай дают 2–4-летние ветви. Ветви старше 5–6 лет необходимо удалять. При формировании куста проводят прореживание загущённых растений, что способствует лучшей освещённости внутри кроны, уменьшается влажность внутри куста. Повышенная влажность воздуха внутри кроны способствует развитию грибных заболеваний. Необходимо проводить санитарную обрезку, удалять усыхающие, поломанные, подмёрзшие, больные побеги. При обрезке нельзя оставлять пеньки, в которых накапливаются вредители. Обрезают и формируют куст рано весной до распускания почек. Через 4–5 лет заканчивают формирование куста смородины. У хорошо сформированного растения должно быть 10–15 сильных развитых побегов. Во время созревания ягод ветви большинства сортов опускаются и ложатся на землю. Чтобы этого не происходило необходимо весной ставить их на опоры (рис. 138). Размножают смородину вегетативно: отводками (горизонтальными, дуговидными, вертикальными), черенками (одревесневшими, зелеными). Рис. 138. Поставка на опоры куста смородины (Христо и др., 1984)
336 И. Б. Минич Одними из лучших сортов чёрной смородины успешно растущих в Сибири являются Голубка, Аргут, Диковинка, Бурая сладкая, Чёрная Лисавенко. Новыми сортами современной селекции в России являются Несравненная, Сокровище, Экзотика, Дачница, Ядрёная (самый крупноплодный сорт, масса плодов достигает 7,8 г). Кроме чёрной смородины на территории России известны смородина белая, красная, розовая, золотистая. Смородина золотистая – высокий многолетний кустарник, с листьями похожими на крыжовник, цветки жёлтого цвета с очень ароматным запахом. В плодах содержится много сахаров, каротин, витамин Е, минеральные соли K, P, Na, Mg. Культура это зимостойкая, морозостойкая и жаростойкая – выдерживает температуру от минус 40°С до плюс 40°С. . У чёрной смородины имеются вредители. Смородиновый почковый клещ – мелкое насекомое длинной 0,2 мм (рис. 139). Рис. 139. Смородинный почковый клещ (Черненко, 1993): 1 – ветка с почками повреждённая клещом, 2 – клещи в почке, 3 – взрослый клещ
Биологические основы сельского хозяйства 337 Самки зимуют внутри почек. В одной почке может быть более 3 тыс. клешей. Весной самки покидают старые почки и внедряются в здоровые, где откладывают яйца. Повреждённые почки становятся похожими на кочанчики капусты. Такие почки не развиваются, а следующей весной высыхают. Для борьбы с почковым клещом ранней весной до начала вегетации удаляют (выщипывают) поврежденные почки, а при сильном повреждении вырезают ветви до основания. Большая смородиновая тля повреждает листья чёрной смородины. Личинки высасывают сок листьев, что приводит к их скручиванию и появлению бугристости. Они появляются весной, а колонии личинок образуется с распусканием первых листочков на нижней стороне листьев. Для борьбы со смородиновой тлёй применяют мыльный раствор, отвары лука, чеснока или табачной пыли, которыми регулярно опрыскивают кусты. Возможно применение препарата «Кинмикс». Крыжовник (Groccularia Mill). Большинство видов крыжовника произрастает в Северной Америке, а на территории России встречаются только три: европейский, алтайский и дальневосточный. Крыжовник стали выращивать на Руси в XI веке. Плоды крыжовника содержат витамины С, E, B1, B2, B6, B9, K1, PP, каротин, сахара (глюкозу, фруктозу), органические кислоты (яблочную, лимонную), пектиновые и дубильные вещества, микро- и макроэлементы (Ca, P, K, Mg, Fe, Cu, Zn). В народной медицине плоды крыжовника рекомендуют использовать при заболеваниях сердца, малокровии, гипертонии, заболевании печени, почек, нарушении обмена веществ, сахарном диабете, для повышения иммунитета. Морфологические особенности. Крыжовник многолетний листопадный кустарник высотой от 0,7 до 1,5 м. Надземная часть состоит из побегов различных возрастов. Стебли покрыты шипами или голые (рис. 140). Листья очередные, простые, черешковые. Листовая пластинка 3–5-лопастная с сердцевидным основанием. Цветки собраны в соцветие «малоцветковую кисть» (2–5 цветков), которым заканчивается годичный прирост. Цветки
338 И. Б. Минич – обоеполые, правильные. Крыжовник является самоопыляющимся растением, но при перекрёстном опылении урожайность повышается. Плод – ягода, шаровидная или широкоэлипсовидная. Экзокарп плода волосистый, железисто-щетинистый или голый. Мякоть формируется мезо- и эндокарпом, а также ариллоидами (выростами наружного интегумента семязачатка), окутывающими семена. При созревании плода клетки ариллоидов сильно разбухают, клеточный сок густеет и превращается в слизь. У зрелых плодов также происходит ослезнение стенок клеток ариллоидов, и они превращаются в тяжи слизи. Ариллоиды составляют примерно 1/6 часть мякоти плода. Плоды созревают через 1,5–2 месяца после начала цветения. Корневая система мощная, уходит на глубину 1–2 м, но основная масса корней залегает на глубине 10–40 см. Корни у крыжовника не выходят за проекцию кроны. Растение не образует прикорневой поросли, побеги замещения образуются из почек основания ветвей заглублённых в почву. Биологические особенности. Крыжовник является культурой теплолюбивой, менее зимостойкой, чем смородина. При отсутствии снега зимой корни растения подмерзают при температуре минус 3–4°С. Это светолюбивая и влаголюбивая культура. При недостаточном количестве влаги растение сбрасывает листья и не образует прироста побегов. Агротехника. Высаживают крыжовник осенью. При посадке в ряд кусты размещают на расстоянии 1,5 м друг от друга. Посадочные ямы делают размером 50х40 см. При посадке в почву необходимо внести перегной, суперфосфат, сернокислый калий. Саженцы высаживают с заглублением на 4–7 см, так как такая посадка способствует образованию дополнительных корней и развитию более сильного растения. После посадки удаляют сухие и поломанные ветки, остальные укорачивают, оставляя на ветвях 5–6 сильных почек. Слабые ветви вырезают до основания. Почву после посадки уплотняют, поливают и мульчируют.
Биологические основы сельского хозяйства 339 Рис. 140. Крыжовник европейский (Игнатьева и др., 1990): 1 – побеги в фазе цветения, 2 – побег в фазе плодоношения Основной уход заключается в рыхлении, пропалывании от сорняков, внесении удобрений и в обрезке. Кусты крыжовника формируют в течение 7–8 лет, оставляя 15–25 разновозрастных ветвей. Необходимо вырезать ветви, лежащие на земле, растущие внутрь куста, поломанные, сухие, поражённые вредителями и болезнями. Без обрезки растение сильно зарастает и менее продуктивно. После цветения, в период образования завязей, роста побегов, налива ягод необходимы подкормки жидкими органическими удобрениями. У крыжовника закладка цветочных
340 И. Б. Минич почек происходит сразу после сбора ягод, поэтому через несколько дней после сбора урожая необходимо подкормить кусты органическими удобрениями. Размножают крыжовник горизонтальными, вертикальными и дуговидными отводками (рис. 141). Рис. 141. Размножение крыжовника горизонтальными отводками (Ващенко и др., 1991) В Томской области выращивают такие сорта как Малахит, Хаутон, Леденец, Северянин, Красный крупный, Финик. В современной секции выведены сорта бесшипного крыжовника (Арлекин, Сенатор, Командор), а также сорта со слабой шиповатостью побегов (Уральский виноград, Финский, Колобок, Черносливный). Вредителями крыжовника являются крыжовниковая тля, крыжовниковый пилильщик и др. Личинки крыжовниковой побеговой тли высасывают сок из черешков листьев. Повреждённые побеги прекращают рост, листья на их вершине скручиваются. Мерами борьбы является срезание и уничтожение повреждённых побегов и обработка химическими препаратами. Самки жёлтого крыжовникового пилильщика откладывают яйца на листья растения, через 6 дней из них выходят личинки, которые поедают листья (рис. 142). Для борьбы с вредителем необходимо перекапывать почву, так как зимует в почве, механическое уничтожение (сбор, стряхивание), обработка химическими препаратами.
Биологические основы сельского хозяйства 341 Среди болезней распространены мучнистая роса, бокальчатая ржавчина, белая пятнистость. Рис. 142. Жёлтый крыжовниковый пилильщик (Черненко, 1993): 1 – взрослое насекомое, 2 – личинка, 3 – повреждённые листья крыжовника Мучнистая роса – грибное заболевание, поражающее все надземные части куста и плоды. На листьях с двух сторон развивается белый налёт. Поражённые листья прекращают рост. При развитии мучнистой росы во время цветения не происходит нормального опыления и оплодотворения, в результате ягоды формируются уродливые. Основными мерами защиты от этого заболевания является использование здорового посадочного материала и сортов, устойчивых к этой болезни, а также опрыскивание плантации раствором кальцинированной соды с хозяйственным мылом или мыльно-медной эмульсией. Бокальчатая ржавчина – грибное заболевание, которая поражает листья и ягоды растения. На листьях и плодах появляются красновато-жёлтые пятна со спорами гриба, что приводит к гибели листьев и плодов. Для борьбы с ржавчиной проводят опрыскивание кустов 1 %-м раствором бордоской жидкости во время распускания почек и в период бутонизации. Белая пятнистость (септориоз) – грибное заболевание, развитию которого способствует высокая влажность воздуха и загущённые
342 И. Б. Минич посадки. При заболевании на листьях появляются небольшие пятна с бурой каймой, которые затем белеют. При сильном поражении заболеванием пятна сливаются, в результате листья засыхают и осыпаются. Для борьбы с этим заболеванием необходимо собирать и сжигать больные листья, обрабатывать растения до и после цветения бордоской жидкостью. Йошта – это межвидовой гибрид чёрной смородины и крыжовника. Опыты по скрещиванию этих культур длились более ста лет. Гибриды обильно цвели, но плоды не завязывались. В конце 70-х годов XX века немецким селекционером Р. Бауэром был получен первый плодоносящий гибрид. Подобные плодоносящие гибриды получены селекционерами США, Швеции, Венгрии, Англии и России. В Швеции получен гибрид Крома от двойного скрещивания – скрещивания гибрида черной смородины с крыжовником и гибрида чёрной смородины с белой смородиной. Кусты йошты – мощные, раскидистые, обладают большой силой роста и образуют побеги высотой 1,5 м и более. На стеблях этой культуры полностью отсутствуют шипы. Листья тёмнозелёные, большие, блестящие, но без аромата чёрной смородины. Цветки крупные и яркие. Кисти короткие по 3–5 ягод. Ягоды чёрные с фиолетовым налётом, имеют плотную, очень прочную кожицу. Ягоды богаты витаминами С, Р и антоцианами. Витамина С в плодах йошты в 4 раза больше, чем в ягодах чёрной смородины. Йошта начинает плодоносить на второй год после посадки на постоянное место. Растение устойчиво к болезням и вредителям. Жимолость съедобная (Lonicera edulis). Известно более 200 видов жимолости распространённых в лесах Евразии и Северной Америки. Но только пять видов из всех имеют съедобные ягоды – жимолость съедобная, камчатская, алтайская, Турчанинова и Регеля. Наиболее высокими вкусовыми качествами отличаются ягоды жимолости камчатской. Ягоды жимолости содержат витамины С, В1, В2, В9, Р, каротин, сахара (глюкоза, фруктоза), органические кислоты (яблочная, лимонная), антоцианы, макро- и микроэлемены (Fe, Ca, P, Mg, K, Mn, Cu, Al, Si, I, Ba, Se). В народной медицине ягоды
Биологические основы сельского хозяйства 343 жимолости используют при сердечно-сосудистых заболеваниях, атеросклерозе, гипертонии, расстройствах желудочно-кишечного тракта. Ягода и сок применяют как жаропонижающее и потогонное средство при простудных заболеваниях. Сок жимолости принимают при малокровии, авитаминозах. Морфологические особенности. Жимолость относится к семейству Жимолостные (Caprifoliaceae). Это кустарник высотой до 1,5–2 м. На одном месте растения растут и плодоносят до 35–40 лет. Куст растет компактно, образуя плотную, густую крону. Бурая кора с желтоватым или сероватым оттенком, шелушится и отслаивается, что является биологической особенностью вида. Жимолость отличается от других ягодных культур медленным ростом. Сеянцы достигают высоты 40–50 см только на третьем году жизни. Корневая система у жимолости поверхностная, густоразветвлённая. Основная масса корней находится на глубине 40–50 см. Листья жимолости мелкие, овальные, узкие, цельнокрайние, тёмно-зелёные. На вегетативных побегах образуются прилистники. Цветки обоеполые, бледно-зеленые и располагаются попарно. Каждая пара образует одну сросшуюся завязь-соплодие. Цветение начинается в начале мая. Плоды образуются через месяц после цветения. Жимолость относится к самобесплодным растениям (пыльники созревают раньше, чем пестики). Поэтому для получения урожая ягод необходимо высаживать рядом саженцы нескольких сортов, так как завязываются плоды при самоопылении очень плохо. Плод у жимолости – ложная ягода. При вегетативном размножении эта культура начинает плодоносить на 3–4 год после посадки. Биологические особенности. Жимолость одна из ранних ягодных культур. Зацветает в начале мая при температуре 10–12°С, в середине июне уже созревают плоды. Это светолюбивое (может нормально расти и плодоносить в полутени), влаголюбивое, зимостойкое растение. Ранней весной цветки способны выдерживать заморозки до минус 7°С. Агротехника. Участок для выращивания жимолости должен быть хорошо освещён, выровнен и защищён от ветров. Высаживают жимолость осенью в конце сентября, начале октября
344 И. Б. Минич и весной до распускания почек. Растения высаживают в ямы размером 40х40 см. После посадки обильно поливают, а почву вокруг муличируют торфом. Уход за культурой заключается в прополке, своевременных поливах, рыхлении, подкормках. Подкармливать растения начинают с 3-го года жизни минеральными и органическими удобрениями. В первые 3–5 лет после посадки растения не формируют. В дальнейшем необходимо удалять поломанные, больные и загущённые ветви, а на старых кустах проводить омолаживающую обрезку. Размножают жимолость семенами, отводками и зелёными черенками. Одревесневшими черенками жимолость почти не размножается (очень низкая приживаемость). В Томской области выращивают такие сорта как Томичка, Голубое веретено, Роксана, Золушка, Лазурная, Нарымская, Бакчарская, Васюганская, Икса. В современной селекции выведены сорта Амфора, Морена, Фиалка, Изюминка Нимфа, который считается одним из лучших сортов. Арония черноплодная (Aronia melanocarpa). Род Aronia содержит около 15 видов, обитающих в восточной части Северной Америки. В России интродуцировано 3 вида, из них самой распространённой является арония (рябина) черноплодная. Плоды аронии содержат витамины C, PP, E, P, В9, В2, каротин, сахара (глюкозу, фруктозу, сахарозу), органические кислоты, пектиновые и дубильные вещества, микроэлементы (Mo, Mg, Cu, B). Плоды употребляют в свежем виде, но в основном используют в кондитерской промышленности, для приготовления соков и используют как пищевой краситель. В народной медицине применяют при гипертонии, атеросклерозе и для профилактики Р-витаминной недостаточности. Морфологические особенности. Арония относится к семейству Rosaceae. Это многолетний кустарник высотой 2–2,5 метра имеет мощную корневую систему. Стебли молодых побегов красноватые. Листья очередные, простые, с плёнчатыми быстро опадающими прилистниками. Листовая пластинка эллиптическая с заострённой верхушкой и мелко пильчатым краем. Цветки
Биологические основы сельского хозяйства 345 обоеполые, на длинных цветоножках, собраны в соцветие щиток. В соцветии от 10 до 35 цветков (рис. 143). Арония самоплодное растение. Цветение начинается с середины мая. Плоды созревают к концу августа. Плод – яблоко, обратнояйцевидное с усечённой верхушкой. Мякоть плода представляет разросшиеся ткани цветочной трубки и перикарпа (экзо- и мезокарпа). Эндокарп кожистый. Биологические особенности. Арония светолюбивая, влаголюбивая культура, обладает низкой морозоустойчивостью. Рис. 143. Арония черноплодная (Игнатьева и др., 1990): 1 – соцветие, 2 – плодоносящий побег Продолжительность жизни растения составляет около 30 лет. Плодоношение начинается через 1–2 года после посадки.
346 И. Б. Минич Агротехника. Высаживать эту культуру лучше осенью. Для размножения используют 2–3 летние сеянцы, корневые отпрыски, горизонтальные отводки. Посадочный материал должен иметь хорошо развитую корневую и надземную системы. Для посадки используют яму 40х50 см. Техника посадки такая же, как и у всех ягодных культур. Основной уход состоит в рыхлении почвы, внесении удобрений и обрезке. Обрезку проводят весной, формируя кусты из 30–40 ветвей разного возраста. Эта культура слабо подвержена заболеваниям и вредителям. 3.5.2. Древесно-кустарниковые культуры Облепиха крушиновидная (Hippophae rhamnoides L.). Род Hippophae включает 3 вида обитающих в Европе и в умеренной зоне Азии. В России произрастает облепиха крушиновидная. Это растение относится к семейству Лоховые – (Elaeaganaceae). Плоды облепихи содержат до 8 % масла в мякоти (в семенах – до 12 %), витамины C, B1, B2, B6, B9, E, K1, F, P, каротин, органические кислоты, минеральные соли Fe, Mg, K, Mn, Al, Si, B, S, фитонциды, алкалоид сератонин, повышающий радиационнозащитные функции организма и обладающий противоопухолевым действием, пектины, которые способствуют выведению из организма солей радиоактивных и тяжёлых металлов, холестерина. Ягоды облепихи являются естественным поливитаминным средством. Из плодов получают облепиховое масло, которое используется для лечения ожогов, обморожений, язвенной болезни желудка, онкологических заболеваний. Облепиховое масло добавляют в косметические крема и маски. Морфологические особенности. Облепиха крушиновидная представляет собой ветвистый кустарник или деревце высотой от 2 до 5 м. Стебли молодых побегов имеют серебристый цвет, а у более старых они буровато-серые. Стебли растения покрыты колючками. У ряда побегов верхушка отмирает, образуя колючку (рис. 144).
Биологические основы сельского хозяйства 347 Рис. 144. Облепиха крушиновидная (Игнатьева и др., 1990): 1 – побеги мужского растения, 2 – побеги женского растения Листья очередные, цельные, линейно-ланцетные, с коротким черешком. Верхняя сторона имеет тёмно-зелёный цвет, а нижняя – серебристо-белый. Корневая система поверхностная. Основная масса корней залегает в верхнем слое на глубине 30–40 см, радиус распространения корней облепихи в 2–3 раза превышает радиус её кроны. На корнях расположены клубеньковые бактерии. Облепиха является растением двудомным, ветроопыляемым.
348 И. Б. Минич У саженцев семенного происхождения на 3–4-й год проявляются половые признаки – цветочные почки. У мужских растений цветочные почки в 2–3 раза крупнее, чем женские и имеют 5–10 кроющих чешуй. Женские почки мелкие, прижатые, удлинённые с 2–3 кроющими чешуями. Цветки у облепихи безлепестные, мелкие, зацветают в середине мая. Мужские цветки с двураздельным околоцветником, с 4 тычинками, собраны по 10–14 цветков в колос. Женские цветки развиваются по 2–5 в виде коротких кистей в пазухах почечных чешуй. Они имеют короткую цветоножку. Пыльца мужских растений на женские переносится ветром (до 100 м), одно мужское растение способно опылить 10–12 женских. Плод облепихи – шаровидная или овальная, жёлтая или оранжевая костянка (зкзо- и мезокарп пленчатые, сросшиеся, эндокарп – кожистый, толстый тёмно-коричневый) полностью закрытая снаружи сочными тканями разросшейся цветочной трубки чашечковидного околоцветника. Плоды имеют короткие плодоножки, располагаясь на побегах очень густо, как бы облепляя их – отсюда и название растения. Биологические особенности. Облепиха растение светолюбивое, морозостойкое, влаголюбивое. На участке где выращивается облепиха для нормального опыления на 5–6 женских растений необходимо одно мужское растение. Агротехника. Для посадки облепихи выбирают освещённые места. Растения высаживают на расстоянии 2–3 м друг от друга. Мужские растения высаживают со стороны господствующих ветров. Для посадки используют одно- или двулетние саженцы с 1–2 побегами высотой 35–40 см и 3–5 основными корнями длиной 20 см. Лучшим сроком посадки считается ранняя весна, до распускания почек. Размер посадочной ямы – 50х50 см. Саженец при посадке заглубляю на 10–12 см, чтобы создать условия для образования второго яруса корней. После посадки саженец поливают. Плодоносить облепиха начинает через 2–3 года после посадки. Уход за облепихой состоит в своевременных поливах, подкормках, уничтожению лишней поросли и в обрезке. Корневая система у облепихи поверхностная, поэтому перекапывать почву
Биологические основы сельского хозяйства 349 и рыхлить возле растений не нужно, чтобы не повредить корни которые затем плохо восстанавливаются. Формируют облепиху в виде куста в 3-4 стебля или в виде деревца с высотой штамба 30 см. Обрезку проводят ранней весной, до начала роста новых побегов. Обрезать однолетние побеги нельзя, так как на них образуется будущий урожай. При проведении обрезки нельзя оставлять пеньки, так как это может привести к усыханию всего ствола. Ветви вырезают на кольцо, а срез обязательно замазывают. Размножается облепиха семенами, корневыми отпрысками, одревесневшими и зелеными черенками. Основными вредителями облепихи является облепиховая муха, личинки которой питаются мякотью плодов, облепиховая тля личинки которой высасывают сок из молодых листьев. Для борьбы с вредителями необходимо использовать химические средства защиты. Из болезней самым опасным является грибное заболевание вертициллёзное увядание. Возбудитель этой болезни приводит к закупорке проводящей системы облепихи, что приводит к гибели растения. Распространёнными в Томской области сортами облепихи являются Чуйская, Пантилеевская, Елизавета, Золотой початок, Обильная, Витаминная и некоторые др. 3.5.3. Полукустарники Малина (Rubus idaeus L.). Дикая малина распространена во всех лесах Европы, использовалась человеком с древнейших времен. Дикие виды малины встречаются в Западной Европе, в Европейской части России, в Сибири, на Кавказе, в Средней Азии, на Дальнем Востоке, в Северной Америке. Учёные предполагают, что американский и европейский виды послужили основой для выведения культурных разновидностей малины. Первые сорта малины появились в XVI веке, а в России – в XIX веке. В настоящее время промышленными плантациями малины заняты территории США, Германии, Англии, Польши. Плоды малины содержат органические кислоты (яблочную, лимонную, винную, салициловую), сахара (глюкозу, фруктозу,
350 И. Б. Минич сахарозу), клетчатку, пектиновые вещества, минеральные соли K, Fe, I и др., витамины С, Е, Д, К, В6, В2, В1, В9, В12, Р, Н, каротин. Плоды малины используют для лечения гриппа, бронхита, ларингита, гипертонии, при гипо- и авитаминозах. Ягоды используют в косметике, так как очищают и питают кожу. Витамин Н (биотин) косметологи считают витамином красоты. Этот витамин относится к водорастворимым витаминам. Он является источником серы, благодаря которой кожа сохраняет эластичность. Морфологические особенности. Малина относится к семейству Розовые (Rosaceae). Это многолетний листопадный полукустарник. Надземная часть двулетняя и состоит из однолетних и двулетних побегов. Подземные части побегов многолетние и состоят из корневища и придаточных корней. Корневая система залегает в слое почвы на глубине 10–40 см, но отдельные корни проникают на глубину 90–150 см. Корни малины распространяются в горизонтальном направлении на 2–3 м от куста. Корневище располагается на глубине 20–30 см. Основная масса корней располагается в слое почвы 10–20 см. Весной из почек на корневище или на корнях вырастают неразветвлённые, хорошо облиственные побеги. Если побеги возникают из почек на корневище, их называют побегами замещения, а если из почек на придаточных корнях – корневыми отпрысками. Побеги замещения служат для восстановления посаженного куста, корневые отпрыски – для размножения. Летом куст малины состоит из двулетних плодоносящих побегов и из молодых однолетних побегов (рис. 145–146). Отплодоносившие побеги малины осенью засыхают и отмирают. Взамен их ежегодно вырастают новые однолетние побеги. Таким образом, происходит возобновление кустов. Высота побегов достигает 1,5–2,5 м. Листья у малины очередные, сложные на длинных черешках, состоят из 3–5 листочков, вверху гладкие, с нижней стороны опушённые.
Биологические основы сельского хозяйства 351 Рис. 145. Строение куста малины (Черненко, 1993): 1 – двулетний плодоносящий побег, 2 – однолетние побеги, оставленные на замещения, 3 – однолетние побеги, используемые для размножения, 4 – слаборазвитые побеги, 5 – молодые подземные побеги Цветки малины обоеполые, самоопыляющиеся, мелкие, белые, собраны в соцветие кисть. Продолжительность цветения одного цветка 3–5 дней. Плод малины – сборная костянка. Костянки соединены между собой и прикреплены к разросшемуся цветоложе). Биологические особенности. Надземные побеги малины недостаточно морозоустойчивы в Сибири. При температуре минус 30–35°С они вымерзают или теряют плодовые почки. Это светолюбивая культура (в тени молодые побеги вытягиваются), относительно засухоустойчивая (неспособна переносить как недостаток, так и избыток влаги в почве).
352 И. Б. Минич Рис. 146. Малина (Игнатьева и др., 1990): 1 – плодоносящий побег, 2 – цветущий побег Агротехника. Малину высаживают ранней весной (до распускания почек) или осенью (за 20 дней до наступления морозов). Участок для выращивания малины должен быть хорошо освещенный, защищённый от ветров. Нельзя высаживать рядом с малиной землянику садовую, паслёновые, так как эти растения имеют общих вредителей и болезни. Малину высаживают рядами, расстояние между которыми 1,8–2 м, в ряду 0,5–0,7 м. Разреженное размещение растений обеспечивает хорошее освещение, проветривание, снижает заболеваемость грибными заболеваниями, повышает качество и размер ягод. Основной уход заключается в рыхлении почвы, удалении сорняков, полив в период роста побегов и созревания ягод, внесении минеральных удобрений. Органические удобрения можно
Биологические основы сельского хозяйства 353 вносить весной и осенью из расчёта 4–5 кг/м2. Важное место при уходе за малиной принадлежит мульчированию, особенно в первые годы после посадки, так как способствует росту разветвлённой корневой системе. В течение лета необходимо удалять корневые отпрыски, этот приём способствует развитию более мощных кустов и получению более крупных ягод. После сбора урожая необходима обрезка. Отплодоносившие побеги вырезают до уровня почвы, не оставляя пеньков, удаляют повреждённые и слабые молодые побеги. Осенью однолетние молодые побеги после плодоношения укорачивают на 10–15 см и пригибают к земле на высоте 30–40 см. Пригнутые на зиму к земле стебли должны находиться под снегом всю зиму, а весной на каждом кусте оставляют около 7 стеблей (рис. 147). Рис. 147. Пригибание малины на зиму (Христо и др., 1984): а – прикопка концов побегов, б – пригибание с использованием кольев Размножают малину одревесневшими или зелёными отпрысками, которые удаляют от материнского растения. При посадке саженцев на постоянное место надземную часть укорачивают до 20–30 см. Зелёными корневыми отпрысками размножают во второй половине лета. Распространёнными в Томской области сорта малины являются Вислуха, Полянка, Огонёк, Алтайская, Солнышко, Алый
354 И. Б. Минич парус. В России выведены сорта ремонтантной малины (Бриллиантовая, Осеняя красавица, Геракл, Надёжная и др.). Основными вредителями является малинная тля, малинный комарик, малинная стеблевая муха, малинный жук, малинная стеклянница. Малинная тля повреждает побеги и листья, вызывая их недоразвития и искривление. Личинки малинного комарика повреждают молодые побеги, которые чернеют, усыхают и их рост приостанавливается. Малинная стеблевая муха повреждает молодые побеги. Самки вредителя откладывают яйца в пазухах листьев на верхушках побегов, через неделю появляются личинки, которые прогрызают побеги от верхушки к их основаниям. Верхушки повреждённых побегов чернеют и усыхают, их рост приостанавливается. Малинный жук наиболее опасный и распространённый вредитель. Жуки выедают бутоны и цветки, частично выгрызают листья. Личинки вредителя также наносят вред, питаясь плодами-костянками и цветоложем. Малинная стеклянница повреждает стебли малины. Бабочка откладывает яйца на землю рядом со стеблями малины. Вышедшие гусеницы вбуравливаются в стебель, проделывая в нём ходы, и остаются там на зимовку. После перезимовки гусеница прогрызает выходное отверстие для вылета бабочки, затем окукливается. Повреждённые стебли малины подсыхают, плохо плодоносят и обламываются на местах внутренних ходов. Опасными грибными заболеваниями малины являются ржавчина, антрактоз. Ржавчина повреждает стебли и листья. Листья покрываются коричневыми пятнами и перестают функционировать, стебли надламываются и погибают. Антрактоз поражает все надземные органы. Курчавость листьев вызывается вирусом, поражающим надземные органы. Листья покрываются пятнами, края их загибаются, поверхность становятся морщинистой, бронзового цвета. Через несколько лет кусты малины погибают.
Биологические основы сельского хозяйства 355 3.5.4. Многолетние травянистые ягодные культуры Земляника садовая (Fragaria ananassa Duch., sin Fr. Grandiflora Ehrh.). Род Fragaria L. возник в третичном периоде, относится к семейству Розовые (Rosaceae). Он представлен культурным видом Fragaria ananassa и дикими видами. Центром происхождения земляники и первоначального развития рода считается Восточная и ЮгоВосточная Азия. Здесь возникли самые древние виды культуры. Земляника садовая или ананасная (Fragaria ananassa Duch.), возникла в Голландии (в начале XVIII века) в результате естественного скрещивания привезённых из Чили капитаном Фрезье женских растений земляники чилийской (Fragaria chiloensis) и росших рядом растений земляники вергинской или луговой (Fragaria virginiana), привезённых ранее с Атлантического побережья Америки. Гибриды от этого скрещивания легли в основу всех существующих сортов земляники садовой (сейчас более 2000 сортов). В ягодах земляники содержится 88–90 % воды, 2,5 % глюкозы, от 3–4 % фруктозы, витамин С, В9, К, Р, органические кислоты, пектиновые вещества, клетчатка, белок, минеральные соли Cu, I, Mg. Содержится оптимальное соотношение натрия и калия, достаточно высокое содержание железа. Ягоды применяются как противоцинготные, мочегонные средства, усиливают амплитуду сердечных сокращений, для лечения болезней печени, селезёнки, атеросклероза, способствуют сокращению гладкой мускулатуре кишечника. Морфологические особенности. Земляника садовая относится к многолетним травянистым растениям. Растение имеет розеточную форму. Надземная часть состоит из укороченных побегов – рожков, усов и листьев (рис. 148). «Рожками» называют однолетние приросты длиной 1–1,5 см. Каждый сформированный рожок имеет верхушечную почку, розетку из трёх-семи листьев, боковые пазушные почки и у основания прироста придаточные корни. Усы формируются из пазушных почек нижних листьев рожка. Они представляют специализированные органы вегетативного размножения.
356 И. Б. Минич Рис. 148. Строение куста земляники садовой (Черненко, 1993): 1 – центральная ось стебля, 2 – рожки, 3 – корневище, 4 – основные корни, 5 – придаточные корни, 6 – лист, 7 – цветонос, 8 – ус Усы или столоны состоят из двух метамеров, длина междоузлий которых может быть более 20 см. Усы заканчиваются прикорневой розеткой. В пазухах нижних листьев розеток первого порядка формируются розетки второго порядка и т. д. К концу лета у основания розеток образуются корни, и они становятся самостоятельными растениями, которые используют в качестве посадочного материала (рис. 105). Из верхушечной почки рожка формируется цветонос, который после плодоношения отмирает. У высокопродуктивных сортов цветоносы дополнительно образуются из пазушных почек верхних листьев. Нижние почки вегетативные, из них образуются усы. После плодоношения рост рожка заканчивается, и из пазушных почек средних листьев образуются новые, у основания которых вырастают придаточные корни, а прошлогодний рожок становится частью корневища. Молодая укоренившаяся розетка имеет один рожок, но у некоторых сортов уже в первый год
Биологические основы сельского хозяйства 357 может сформироваться 2–3 рожка. По годам рожки образуются неравномерно. Если в первый год растение, как правило, формирует один рожок, то на следующий год их становится 2–3, а на третий – 8–16. Чем больше на растении формируется сильных рожков, тем выше урожай. Это связано с тем, что у основания новых рожков формируются новые корни, то есть корневище нарастает в верхней части, и корневая система перемещается в верхние слои почвы. Таким образом, корневая система представлена многочисленными придаточными корнями, которые отходят от корневища и рожков располагается в верхнем слое почвы на глубине 25–30 см. Развитие растений, рост корней, образование новых и отмирание старых листьев происходит в течение всего вегетационного периода. Однако для земляники характерно два основных этапа, во время которых возрастает потребность растений в питательных элементах и влаге. Первый этап начинается ранней весной, когда длина светового дня составляет 10–12 часов, а почва прогревается до температуры 7–8°С и продолжается до начала активного роста ягод. Второй этап начинается после уборки урожая до начала формирования цветковых почек. Рост корней весной начинается на 8–10 дней раньше, чем рост листьев и происходит в основном за счёт запасных веществ, отложенных в рожках прошлого года. Ко времени начала роста листьев, цветоносов и обособления бутонов начинается интенсивное образование корней с большим количеством корневых волосков. Листья у земляники очередные, длинночерешковые, тройчатые. Листочки овальные или яйцевидные. Верхний листочек правильный с коротким черешком, два боковых листочка ассиметричные, сидячие. Продолжительность жизни листьев земляники 30–90 дней. Листья, образованные весной, активно отмирают после сбора ягод. Им на смену вырастают «осенние» листья, которые уходят под зиму и растут весной следующего года. Продолжительность жизни этих листьев 210 дней (рис. 149).
358 И. Б. Минич Рис. 149. Земляника садовая (Игнатьева и др., 1990): 1 – розетка в фазе начала плодоношения, 2 – плоды, 3 – основание листа с прилистником Цветки у земляники обоеполые (некоторые сорта имеют только женские цветки), собраны в щитковидное соцветие, ветвящееся до 3–4 порядков. Цветки самоопыляющиеся, но при перекрёстном опылении урожай выше. Плоды созревают через месяц после начала цветения. Плоды земляники – ложные ягоды, образованные разросшимся, мясистым, сладким цветоложем, на поверхности которого в углублениях, расположены настоящие плодики – орешки длиной около 2 мм, образовавшиеся из завязей пестиков. Продолжительность жизни растений до 20 лет, но на промышленных плантациях через 4–8 лет их заменяют новыми, так как плоды мельчают и урожайность снижается.
Биологические основы сельского хозяйства 359 Биологические особенности. Земляника – влаголюбивая (но избыток влаги вызывает гибель растений), светолюбивая культура. При затенении растения плохо растут, чаще болеют, слабо плодоносят и ягоды приобретают кислый вкус. Растение является неморозостойким, поэтому в холодную малоснежную зиму вымерзает. При снежном покрове толщиной 20 см и более земляника хорошо выдерживает кратковременные морозы до минус 25–30°С. Молодые растения перезимовывают лучше, чем старые, поскольку у последних придаточные и рожковые корни находятся ближе к поверхности земли. При снижении температуры в позднеосенний период до минус 10°С и отсутствии снежного покрова растения подмерзают, а при понижении до минут 15°С – гибнут. Высаживать землянику можно в течение всего периода вегетации. Но лучшие сроки в Сибири середина мая, конец июня, середина августа. При своевременной посадке растения нормально приживаются, в сентябре начале октября закладываются плодовые почки. Агротехника. Высаживают землянику рядами. При однострочной посадке между рядами оставляют 70 см, а между растениями 30 см. При двустрочной посадке расстояние между рядами составляет 100 см. При трёхстрчоной посадке расстояние между рядами составляет 140 см, а растения в каждом ряду высаживают в шахматном порядке на расстоянии 15–20 см друг от друга (рис. 150). Норма высадки составляет 5–7 растений на 1 м2. Перед посадкой растений почву выравнивают и рыхлят на глубину 6–8 см. Затем по выбранной схеме делают бороздки и поливают их. При посадке верхушечная почка «сердечко» должна находиться на уровне почвы (рис. 151). Её заглубление угнетает и замедляет рост растений. Корни при посадке должны заглубляться вертикально, так как только при таком положении образуются обрастающие корешки по всей их длине. Если корни загибаются, то они практически все отмирают. После посадки почву вокруг растения уплотняют, поливают и мульчируют. В качестве мульчи используют сухую солому, хвою, опилки.
360 И. Б. Минич Для получения высоких урожаев земляники под плантацию отводят хорошо освещённые участки, защищённые от ветров с плодородной землёй. На солёных и щелочных почвах земляника не растёт. На одном месте землянику выращивают 5–6 лет, но оптимальный срок 3–4 года. Рис. 150. Схема посадки земляники садовой
Биологические основы сельского хозяйства 361 Постоянное выращивание земляники на одном месте приводит к накоплению на плантациях вредителей, возбудителей болезней, к истощению почвы, поэтому при возделывании земляники необходимо вести чередование культур. Хорошими предшественниками под эту культуру являются салат, укроп, шпинат, петрушка, редис сельдерей, лук, чеснок, морковь, свёкла столовая. Не рекомендуется высаживать после бобовых культур, так как они служат промежуточным хозяином опасного вредителя земляники – земляничной нематоды. Нельзя высаживать землянику после картофеля, баклажана, перца, капусты, огурцов, так как после них земляника поражается фузариозным увяданием и вирусными болезнями. Нежелательно сажать после малины, смородины, косточковых культур, способствующих развитию корневых гнилей. Рис. 151. Схема посадки земляники (Христо и др., 1984): 1 – неправильная (глубокая), 2 – неправильная (высокая), 3 – правильная, а – сердечко Уход за плодоносящей плантацией заключается в поддержании почвы в рыхлом и чистом от сорняков состоянии, в подкормках и в борьбе с вредителями и болезнями. Для получения высоких урожаев земляники очень важно обеспечение растений влагой. За вегетационный период необходимо 4–6 поливов – перед цветением, между сборами урожая, после скашивания листьев и в конце августа, когда формируются цветковые почки. Поливать землянику водой с температурой ниже 16°С нельзя,
362 И. Б. Минич так как возможно заражение заболеванием серой гнилью. Оптимальная температура для полива 20–26°С. Поливать лучше утром, чтобы листья могли обсохнуть до вечера. После каждого полива необходимо рыхление. После сбора урожая листья у растений земляники срезают на высоте 5–7 см от поверхности почвы. После срезки листьев почву в междурядьях перекапывают, а между растениями рыхлят. Перед перекопкой и рыхлением растения подкармливают органическими удобрениями. Размножают растения усами, делением кустов, семенами в селекционных целях при выведении новых сортов и при размножении ремонтантной земляники. Земляника подвержена многочисленным инфекционным заболеваниям. Главные среди них – грибные болезни. У земляники известно 76 грибных заболеваний различных органов, 19 заболеваний листьев, 24 – корней, 33 – плодов. Наибольший вред приносят болезни увядания, серая гниль и мучнистая роса. Фузариозное увядание вызывают патогенные виды рода Fusarium. В растение споры гриба проникают из заражённой почвы через корни, и, развиваясь внутри, выделяют большое количество токсических веществ, приводящих к отмиранию сосудов. Первыми признаками увядания является появление по краям листьев некрозов. Черешки и листья становятся бурыми, затем тёмнокоричневыми и отмирают. Через 1,5 месяца после появления первых признаков растения погибают. Для предохранения растений от этого заболевания необходимо использовать здоровый посадочный материал, соблюдать севооборот, известковать почву. Мучнистая роса грибное заболевание, поражающее все надземные части куста и плоды. На листьях с двух сторон развивается белый налёт. Поражённые листья прекращают рост. При развитии мучнистой росы во время цветения не происходит нормального опыления и оплодотворения, в результате ягоды формируются уродливые. Основными мерами защиты от этого заболевания является использование здорового посадочного материала и сортов, устойчивых к этой болезни, а также опрыскивание плантации раствором кальцинированной соды с хозяйственным мылом или мыльно-медной эмульсией.
Биологические основы сельского хозяйства 363 Возбудителем серой гнили является гриб Botrytis cinerea Pers. Заболевание поражает зрелые плоды, листья, бутоны, цветки, завязи. На ягодах появляются светло-коричневые пятна с серым пушистым бархатистым налётом спор и грибницей возбудителя, что приводит к загниванию ягод. Гриб вызывает гниль корневой шейки, что приводит к гибели растения. Мерами защиты от этого заболевания является своевременное удаление поражённых плодов и других частей растения, опрыскивание бордоской жидкостью до начала вегетации, использование устойчивых сортов. Основными вредителями земляники являются долгоносики, голые слизни, земляничный клещ, нематоды, медведка и др. (рис. 152). Малинно-земляничный долгоносик питается молодыми листьями, выгрызая в них дыры. Во время бутонизации самки откладывают от 50 до 100 яиц внутрь бутонов. Через 2–3 дня бутоны подламываются, а затем опадают. Личинки, появившиеся из яиц, остаются внутри бутонов, где и происходит их окукливание. В июне-июле появляются жуки, которые осенью уходят на зимовку под опавшие листья в почву. Для борьбы с долгоносиком необходимо убирать растительные остатки, ставить ловушки, обрабатывать химическими препаратами. Земляничная нематода (мелкие прозрачные черви длиной 0,65–1 мм) обитает внутри тканей растений, питаясь их соком. В результате чего у заражённых растений приостанавливается рост, плоды не формируются или становятся мелкими и уродливыми, на цветоносах, плетях усов, черешках, жилках листьев образуются бледно-зеленые вздутия – галлы. Черви поселяются внутри почек, листьев, усов, цветков, ягод. Для борьбы с нематодой необходимо соблюдать севооборот, использовать здоровый посадочный материал, а также перед посадкой прогревать растения земляники в горячей воде при температуре 47°С в течение 15 минут. Растения с признаками поражения необходимо удалять и уничтожать. Медведка подгрызает корни земляники, что в итоге приводит к гибели растения. Медведка крупное насекомое длиной до 5 см. Передние ноги расширены виде лопаточек для прокладывания ходов в почве и устройства нор. Уничтожают медведку отравленными приманками, которые раскладывают в почве на глубине 2–5 см.
364 И. Б. Минич Рис. 152. Вредители земляники (Говорова и др., 1983). А – Малинно-земляничный долгоносик: 1 – взрослое насекомое, 2 – жук, подгрызающий бутон, 3 – повреждённые бутоны, 4 – личинка, 5 – личинка в бутоне. Б – медведка обыкновенная: 1 – взрослое насекомое, гнездо с кладкой. В – слизни: 1 – полевой слизень, 2 – окаймлённый слизень. Г – земляничный клещ: 1 – самка, 2 – самец Наиболее популярными сортами в регионе Западной Сибири являются Фестивальная, Машенька, Лорд, Золушка и некоторые др.
Биологические основы сельского хозяйства 365 Литература 1. Андреева, И. И. Ботаника [Текст] : учеб. для студ. вузов / И. И. Андреева, Л. С. Родман. – М. : КолосС, 2003. – 528 с. 2. Артёмов, И. А. Происхождение земледелия. Культурные растения [Текст] / И. А. Артёмов // Сб. мат-лов по экологическому просвещению. – Новосибирск : ИСАР-Сибирь, 1999. – В 4 т. – С. 199–231. 3. Безуглова, О. С. Новый справочник по удобрениям и стимуляторам роста [Текст] : Серия «Справочники» / О. С. Безуглова. – Ростов-на-Дону : Феникс, 2003. – 384 с. 4. Бексеев, Ш. Г. Овощные культуры мира [Текст] : Энциклопедия огородничества / Ш. Г. Бекссев. – СПб. : Диля, 1998. – 512 с. 5. Бексеев, Ш. Г. Огород [Текст] / Ш. Г. Бексеев, Д. И. Алексеева. – Л. : Лениздат, 1987. – 240 с. 6. Биологические основы сельского хозяйства [Текст] : учеб. для студ. пед. вузов / Ващенко И. М. [ и др.]. – М. : Издательский центр «Академия», 2004. – 544 с. 7. Ботаника [Текст] : учеб. пос. для студ. пед. ин-тов / Васильев А. Е [и др.]. – М. : Просвещение, 1988. – 480 с. 8. Бугай, С. М. Растениеводство [Текст] : учеб. для сельск. хоз. вузов / С. М. Бугай. – Киев : Изд-во УССР, 1963. – 520 с. 9. Бышевский, А. Ш. Биохимия для врача [Текст] / А. Ш. Бышевский, О. А. Терсенов. – Екатеринбург : Изд-во «Уральский рабочий», 1994. – 384 с. 10. В Сибири – всегда с овощами [Текст] : практ. рук-во для огородников / Овсянникова И. А. [и др.]. – Новосибирск : Наука, 1995. – 316 с. 11. Гатаулина, Г. П. Практикум по растениеводству [Текст] / Г. П. Гатаулина. – М. : Колос, 2005. – 304 с. 12. Генеля, С. В. Полимерные пленки для выращивания и хранения плодов и овощей [Текст] / С. В. Генеля, В. Е. Гуля. – М. : Химия, 1985. – 232 с. 13. Говорова Г. Ф. Земляника [Текст] / Г. Ф. Говорова, Д. Н Говоров. – М. : Изд. дом МСП, 2007. – 160 с. 14. Джахангиров, А. Д. Энциклопедический словарь юного земледельца [Текст] / А. Д. Джахангиров, В. П. Кузьмищев. – М. : Педагогика, 1983. – 368 с.
366 И. Б. Минич 15. Долгачёва, В. С. Растениеводство [Текст] : учеб. пос. для студ. высш. пед. учеб. заведений / В. С. Долгачёва. – М. : Издательский центр «Академия», 1999. – 368 с. 16. Жизнь растений [Текст] : в 6 т. Т. 5. – Ч. 1 : Цветковые растения ; под. ред. А. Л. Тахтаджяна. – М. : Просвещение, 1981. – 430 с. 17. Жизнь растений [Текст] : в 6 т. Т. 5. – Ч. 2 : Цветковые растения ; под. ред. А. Л. Тахтаджяна. – М. : Просвещение, 1981. – 512 с. 18. Жизнь растений [Текст] : в 6 т. Т. 6 : Цветковые, или покрытосеменные растения ; под. ред. А. Л. Тахтаджяна. – М. : Просвещение, 1981. – 543 с. 19. Жулева, В. М. Ягодные кустарники [Текст] / В. М. Жулева, Л. Г. Черенок. – М. : Изд. дом МСП, 2005. – 240 с. 20. Игнатьева, М. П. Плодовые и овощные культуры СССР [Изоматериал] : Альбом / И. П. Игнатьева, А. Н. Постников, Н. В. Борисов. – М. : Агропромиздат, 1990. – 183 с. 21. Камендровский, Е. М. Прививка и перепрививка плодовых деревьев [Текст] / Е. М. Камендровский. – М. : Россельхозиздат, 1985. – 72 с. 22. Керефов, К. Н. Биологические основы растениеводства [Текст] : учеб. пос. для инт-в и пед. ун-тов / К. Н. Керефов. – М. : Высшая школа, 1982. – 408 с. 23. Колесников, Е. В. Яблоня и груша [Текст] / Е. В. Колесников. – М. : Россельхозиздат, 1985. – 56 с. 24. Кудрявец, Р. П. Яблоня [Текст] / Р. П. Кудрявец. – М. : Агропромиздат, 1986. – 40 с. 25. Кузнецов Вл. В. Физиология растений [Текст] : учеб. для вузов / Вл. В. Кузнецов, Г. А. Дмитриева. – М. : Высшая школа, 2005. – 736 с. 26. Лапа В. В. Плодородие почв. Применение удобрений [Текст] / В. В. Лапа, В. М. Босак. – М. : Изд. дом МСП, 2005. – 128 с. 27. Лапин А. Г. Основы агрохимии [Текст] : учеб. для уч-ся техн. / А. Г. Лапин, М. А. Усов. – Л. : Гидрометеоиздат, 1990. – 488 с. 28. Мак-Миллан Броуз, Ф. Размножение растений [Текст] / Ф. Мак-Миллан Броуз. – М. : Мир, 1992. – 192 с. 29. Мамонов, Е. В. Сортовой каталог [Текст] : Овощные культуры / Е. В. Мамонов. – М. : ЭКСМО-пресс и Лик-пресс, 2001. – 496 с. 30. Марков, В. М. Руководство к лабораторным занятиям по овощеводству [Текст] / В. М. Марков, М. А. Борушко. – М. : Сельхозгиз, 1956. – 224 с.
Биологические основы сельского хозяйства 367 31. Минич, А. С. Физико-химические свойства систем полиэтилен : люминофор на основе аддуктов редкоземельных элементов [Текст] : дис. ... канд. хим. наук : 02.00.04 : защищена 06.06.95: утв. 06.10.95 / Минич Александр Сергеевич. – Томск, 1995. – 211 с. 32. Основы земледелия и растениеводства [Текст] : учеб. для высш. учеб. зав. / В. С. Косинский [и др.]. – М. : Агропромиздат, 1990. – 479 с. 33. Плодово-ягодные культуры и технология их возделывания [Текст] : учеб. для уч-ся техн. / В. И. Якушев [и др.]. – М. : Агропромиздат, 1998. – 543 с. 34. Практикум по основам сельского хозяйства [Текст] : учеб. пос. для студ. биол. спец. пед. ин-тов / И. М. Ващенко [и др.]. – М. : Просвещение, 1991. – 431 с. 35. Рейвн, П. Современная ботаника [Текст] : в 2 т. / Петер Х. Рейвн, Рей Ф. Эверт, Сьюзан Е. Айхорн ; перевод с англ. ; под. ред. А. Л. Тахтаджяна. – М. : Мир, 1990. – Т. 1–2. 36. Сад, огород, цветник [Текст] / А. А. Христо [и др.]. – Новосибирск : Западно-Сибирское книжное изд-во, 1984. – 320 с. 37. Тышкевич, Г. Л. Растения и проблемы Века [Текст] / Г. Л. Тышкевич. – Кишинев : Штиинца, 1990. – 248 с. 38. Тяжельников, А. Д. Сибирский плодово-ягодный сад и питомник [Текст] / А. Д. Тяжельников. – Томск : ТГУ, 1958. – 154 с. 39. Хабаров, А. В. Почвоведение [Текст] / А. В. Хабаров, А. А. Яскин. – М. : Колос, 2001. – 232 с. 40. Хржановский, В. Г. Практикум по курсу общей ботаники [Текст] : учеб. пос. / В. Г. Хржановский, С. Ф. Пономаренко. – М. : Высшая школа, 1979. – 422 с. 41. Цупак, В. Ф. Лабораторно-практические занятия по растениеводству [Текст] : учеб. пособие / В. Ф. Цупак, И. Ф. Кулева, Л. А. Синчякова. – М. : Госиздатсельхоз. лит-ры, 1957. – 256 с. 42. Черненко, Е. С. Школьный сад [Текст] : кн. для учителя / Е. С. Черненко. – М. : Просвещение, 1993. – 191 с. 43. Черныкаева, Е. А. Советы огородникам [Текст] / Е. А. Черныкаева, А. И. Спиридонова. – М. : Колос, 1993. – 256 с. 44. Якушев, В. И. Плодоводство с основами декоративного садоводства [Текст] : учеб. / В. И. Якушев, В. В. Шевченко. – М. : Агропромиздат, 1987. – 336 с.
368 И. Б. Минич Учебное издание Ирина Борисовна Минич БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА Учебное пособие Ответственный за выпуск: Л. В. Домбраускайте Технический редактор: М. Ф. Хисамутдинова Подписано к печати 08.12.2008 г. Формат 60х841/16 Печать офсетная. Бумага офсетная № 1. Усл. печ. л. 21,4 Уч.-изд. л. 13,7 Тираж 500 экз. Заказ № 693/У Издательство Томского государственного педагогического университета. Отпечатано в типографии ТГПУ 634041, г. Томск, ул. Герцена, 49. Тел. (3822) 52-12-93. 9 785894 283647