Биологические основы получения высоких урожаев овощных культур: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

5. Как устроен стебель у луковицы, капусты, корнеплода в первый год жизни?

7 Рост и развитие овощных растений

В процессе исторического развития (филогенеза) растения, попадая в различные экологические условия, претерпевали изменения, которые в последующем закреплялись, и приобретенные признаки передавали по наследству из поколения в поколение.

Рост и развитие растений в онтогенезе происходит в результате взаимодействия организма с условиями среды. Следует иметь в виду, что явления эти не являются тождественными.

В агрономической практике рост понимают как увеличение размеров и массы растения в процессе новообразования элементов структуры отдельных составных частей, тканей и органов. Рост в известной мере отражает сложные процессы синтеза и распада элементов структуры живого организма, и, когда первые преобладают над вторыми, растение увеличивается в массе, давая возможность прогнозировать получение определенного урожая. Рост сопровождается увеличением высоты, толщины, массы, площади листьев, числа клеток.

В отличие от роста развитие не поддается непрерывному учету и в морфологическом отношении характеризуется возникновением в точках роста растения новых органов: листьев, побегов, цветков и соцветий. Материальной основой органообразовательных процессов является обмен веществ, протекающий в растительном организме под генетическим контролем.

Вслед за биохимическими изменениями в растении следуют процессы формирования в точках роста новых морфологических структур, по образованию которых судят о темпах развития. Основными показателями скорости развития являются время появления (число дней от всходов) цветоносных стеблей (стрелкование), цветения, созревания семян, жизненный цикл или онтогенез растения осуществляется в тесном взаимоотношении с внешней средой, представляющей комплекс почвенных и околоземных условий. Рост и развитие невозможно оценить влиянием какого либо одного фактора, но каждый из них, в зависимости от его количества, интенсивности и продолжительности воздействия способен ускорять или замедлять процессы онтогенеза. Так, продолжительное воздействие пониженной температурой от 2 до 5 °C значительно ускоряет развитие кочанной капусты, свеклы, моркови, репы, сельдерея, редьки и многих других растений. Причины их быстрого развития в прохладную влажную погоду или в период хранения зависят от географического происхождения этих культур. Родиной кочанной капусты, петрушки, свеклы и других многочисленных растений является побережье Средиземного моря, климат которого характеризуется обильными осенне-зимними осадками и сухой погодой весной и летом. Температура летом достигает 26 °C, а осенью 18 °C, зимой 10 °C и весной около 16 °C. В таких условиях наблюдается зимний период замедленной вегетации. При пониженных температурах в зимний период ростовые процессы ослаблены, но растения успевают завершить переход к репродуктивному развитию. Весной они цветут и в течение лета заканчивают свой жизненный цикл. В связи с этим, в условиях средиземноморского климата сформировались холодостойкие растения, нуждающиеся в переходе к плодоношению в продолжительном периоде пониженных температур.

Из тропической зоны произошли требовательные к теплу растения, ускоряющие свое развитие при коротком дне и повышенных температурах. Эта приспособленность выработалась в ходе многовекового формообразовательного процесса при незначительных колебаниях в течение года световых условий и температуры.

Если в начале жизни зародыша рост и развитие можно представить как единое целое, то на последующих этапах скорость роста и развития под влиянием складывающихся условий изменяется неодинаково. По времени появления репродуктивных органов и по количеству образовавшихся за этот период листьев, вегетативных побегов и по их размерам могут быть определенные соотношения между ростом и развитием.

Зная биологическую сущность процессов, протекающих в растениях, агроном может управлять ростом и развитием по своему усмотрению.

Соотношение между ростом и развитием проявляется по-разному (Е. С. Каратаев).

1. Быстрый рост и быстрое развитие протекает обычно при возделывании однолетних овощных растений, а также двулетних на второй год при выращивании семенников, когда необходимо иметь хорошую степень развития.

2. Быстрый рост и медленное развитие можно наблюдать у овощных двулетних растений, формирующих овощ вегетативного характера (кочан, корнеплод, луковица и т. д.).

3. Медленный рост и ускоренное развитие наблюдаются при неблагоприятных условиях среды, например, ранней весной, когда температура бывает низкой, рост растений задерживается, в то же время условия для прохождения температурной стадии бывают вполне благоприятными. Этим можно объяснить преждевременное образование цветоносных побегов у редьки, редиса, шпината при ранневесеннем посеве.

4. Медленный рост и медленное развитие бывают при условии, если один или несколько факторов среды будут представлены в недостаточном количестве. Такие условия обычно создают при применении метода консервации рассады, когда рост и развитие растений в рассадной фазе искусственно задерживают путем ограничения водоснабжения и снижения температуры до уровня агротехнического минимума. Аналогичная картина наблюдается в полевых условиях при засухе или недостатке тепла.

Для характеристики роста, развития и способов управления этими процессами необходимо учитывать возрастной период растения.

В онтогенезе принято выделять четыре этапа развития: эмбриональный, проходящий на материнском растении от образования зиготы до созревания семени; ювенильный (молодость) — от прорастания семени или вегетативной почки до наступления способности к образованию репродуктивных органов; этап зрелости (репродуктивный) — заложение зачатков репродуктивных органов, формирование цветков и гамет, цветение, формирование семян и органов вегетативного размножения; старость — период от прекращения плодоношения до отмирания особи.

Прохождение онтогенеза связано с качественными изменениями в обменных процессах, на основе которых происходит переход к образованию репродуктивных органов и морфологических структур.

Жизнь растительного индивидуума начинается с момента оплодотворения семяпочки и образования зиготы. В первый период индивидуум формируется в лоне материнского растения. Конечным этапом этого периода является образование семян (эмбриональный этап). Хромосомы клеточных ядер несут наследственную информацию будущих растений с теми признаками, которые свойственны данному виду и сорту. В результате взаимодействия индивидуума с условиями окружающей среды из семян формируются растения по типу своих родителей.

В практическом овощеводстве выращивают растения в большинстве случаев из семян. У многих овощных растений посевным материалом являются плоды (морковь, салат, свекла, шпинат и т. д.), поэтому индивидуальную жизнь растений целесообразнее рассматривать не с эмбрионального этапа, с которым производственнику в большинстве случаев не приходится сталкиваться, а с посевного материала.

В практике овощеводства для обозначения возрастного состояния растений чаще пользуются термином «фаза развития», обозначающим определенное морфологическое состояние растения. Для прохождения каждой фазы роста и развития различные растения требуют специфический комплекс экологических условий. Задача овощевода состоит в том, чтобы создать оптимальные условия с целью получения высокого урожая. По нашему мнению, наиболее точно обосновал фазы роста и развития П. П. Кюз. В этой работе мы приводим его деление цикла развития растений.

Фаза покоящегося семени характеризуется замедленными темпами жизнедеятельности растений, что обусловливается наличием в семенах небольшого количества влаги. В этой фазе растения могут успешно переносить неблагоприятные условия среды. Семена огурца, например, могут сохранять всхожесть при прогревании их до 78 °C или охлаждении до — 273 °C.

В фазе набухания растения поглощают большое количество воды, благодаря чему семена увеличиваются в объеме. В семенах начинается активная деятельность ферментов, которые гидролизуют (расщепляют) сложные органические соединения в более простые. Под влиянием ферментов белки распадаются до аминокислот, жиры — до липоидов, полисахара до моносахаров. Для активной деятельности окислительных ферментов необходимо обеспечить хороший доступ кислорода.

Наличие удобоусвояемых питательных веществ для зародыша семени способствует его пробуждению.

Фаза прорастания характеризуется активным ростом зародыша, образуется корешок, который быстро увеличивается в размере. Эта фаза является начальным этапом формирования растений. Прорастание семени может проходить при определенной температуре. Семена салата, редиса, моркови, брюквы и других холодостойких растений прорастают при низкой положительной температуре (2–5 °C), семена кукурузы и овощной фасоли, клубни картофеля — при 8–10 °C, семена огурца, кабачка, тыквы, томата — при 12–15 °C, дыни, арбуза, баклажана — при 16–17 °C. Недостаток тепла в течение продолжительного времени затормозит прорастание семян и они погибнут. Такое явление часто наблюдается при посеве семян теплолюбивых культур в непрогретую почву.

В период водопоглощения и набухания семена могут подсохнуть и вернуться в состояние покоя, что и используется при некоторых способах предпосевной подготовки семян. На более поздних этапах прорастания потеря влаги ведет к гибели проростка.

Фаза появления всходов характеризуется выходом на поверхность семядольных листочков. К этому времени запасные питательные вещества семени истощаются и растения переходят к самостоятельному (автотрофному) питанию: начинают усваивать углекислый газ листьями и поглощать корнями минеральные соли из почвы. Задача агротехники в этот период состоит в создании комплекса условий для успешной жизнедеятельности растений: наличие влаги, кислорода, питательных веществ и света. Особое внимание должно быть уделено хорошей освещенности, так как при недостатке света растения сильно вытягиваются, что отражается на их продуктивности.

Темпы прорастания и начального роста в значительной степени зависят и от размера семян. Относительно крупносемянные культуры обеспечивают не только быстрое появление всходов, но и более сильный начальный рост. Наиболее сильным начальным ростом обладают лианы (семейства тыквенные, бобовые), имеющие крупные семена. Огурец через месяц после появления всходов использует до 17 % отведенной ему площади, а морковь, по данным В. И. Эдельштейна, — около 1 %. Слабый начальный рост растений из семейств сельдерейные и луковые не позволяет достаточно полно в ранние сроки использовать солнечную энергию, что значительно повышает затраты на защиту культур от сорных растений.

Фаза роста стеблей и боковых ответвлений. Рост овощных растений связан с ветвлением, которое у культур, относящихся к различным жизненным формам, может быть моноподиальным, когда верхушечная почка в процессе онтогенеза остается все время деятельной (тыквенные), симподиальным, когда ось первого порядка оканчивается соцветием (пасленовые), и смешанным, сочетающим оба типа ветвления.

Ветвление — очень важный признак, связанный с темпами формирования урожая, продуктивностью растений, с затратами труда на пасынкование и прищипку.