Биологические основы получения высоких урожаев овощных культур

Для овощеводов удобнее группировать растения по тому, какой продуктовый орган (овощ) растение формирует — луковицу, корнеплод, плод, кочан и т. д.

Группируя овощные растения по формируемым органам, можно разрабатывать для них общие агротехнические мероприятия, хотя они и принадлежат к различным ботаническим семействам.

По характеру формирования продуктовых органов можно выделить несколько групп овощных растений.

1. Плодовые овощные культуры (в пищу используются молодые завязи): огурец, кабачок, патиссон, крукнек, лагенария, чайот, овощной горох, овощная фасоль, овощные бобы, бамия, кукуруза сахарная, а также плоды биологической зрелости: арбуз, дыня, тыква, томат, перец, баклажан, физалис.

2. Листовые (в пищу используются листья): капуста белокочанная, краснокочанная, савойская, брюссельская, шпинат, салат листовой, щавель, капуста пекинская, капуста китайская, горчица салатная, кресс салат, листья лука репчатого, петрушка листовая, сельдерей листовой, лук-батун, шнитт-лук, лук-слизун, многоярусный лук, черемша, цикорий салатный.

3. Листостебельные (в пищу используются листья и стебли): салат кочанный, лук порей, укроп, фенхель, чеснок на зелень.

4. Черешковые (в пищу используются черешки листьев): ревень, сельдерей черешковый, мангольд, кардон.

5. Цветковые (в пищу используются цветки или соцветия): капуста цветная, брокколи, артишок.

6. Луковичные (в пищу используются луковицы): лук репчатый, чеснок, лук шалот.

7. Клубнеплодные: картофель, батат, топинамбур, стахис, якон.

8. Корнеплодные: редис, столовая свекла, морковь, редька, репа, брюква.

9. Корневищные: хрен, катран, лопух съедобный.

10. Ростковые: спаржа.

11. Грибы: шампиньон, вешенка, кольцевик. Вышеприведенная классификация удобна для работников перерабатывающей промышленности, но не учитывает биологические и технологические особенности овощных культур, связанные с их возделыванием.

В. И. Эдельштейн предложил классификацию, учитывающую совокупность биологических и производственных особенностей растений, а отчасти и свойств их продуктовых органов, которая удовлетворяла бы и агрономов технологов, и потребителей продукции.

1. Капустные: капуста белокочанная, краснокочанная, савойская, брюссельская, цветная, брокколи, кольраби, пекинская, китайская.

2. Корнеплодные: столовая свекла, пастернак, корневая петрушка, корневой сельдерей, редис, редька, репа, брюква, цикорий салатный, скорцонера, овсяный корень.

3. Клубнеплодные: картофель, топинамбур, батат, стахис, якон.

4. Луковичные: лук репчатый, лук шалот, чеснок.

5. Плодовые: огурец, кабачок, патиссон, дыня, тыква, арбуз, чайот, томат, перец, баклажан, физалис, овощной горох, овощные бобы, овощная фасоль, кукуруза сахарная, бамия.

6. Листовые однолетние: укроп, салат, шпинат.

7. Многолетние овощные культуры: щавель, ревень, спаржа, хрен, эстрагон, любисток, мята перечная, мелисса, иссоп, шнитт лук, душистый лук, лук слизун.

8. Грибы: шампиньон, вешенка, кольцевик.

Группа плодовых овощных растений характеризуется тем, что у этих растений овощем является плод. У одних растений плод употребляют в пищу в состоянии полной ботанической спелости (арбуз, дыня, томат, баклажан), у других — в фазе зеленца или технической спелости (огурец, кабачок, патиссон, сахарная кукуруза, боб, фасоль, горох). Независимо от степени спелости плодов мы должны для этой группы растений создавать такие условия, при которых растения быстрее переходят к цветению и формированию плодов.

У соцветных растений в пищу употребляют сильно разросшееся, но не распустившееся соцветие. При этом овощевод должен обеспечить получение крупного цветоложа, которое достигает технической спелости до распускания соцветия (артишок).

Луковичные растения формируют настоящую (репчатый лук, шалот, чеснок) или ложную луковицу (порей, батун и т. д.). Наряду с луковицами в пищу используют и молодые листья. При выращивании луковичных растений необходимо предотвратить появление цветоносных стрелок за исключением тех случаев, когда выращивают семена. Это не относится к стрелкующимся формам чеснока и многоярусному луку.

У клубнеплодных овощных растений формируются видоизмененные подземные стеблевые образования — клубни. Клубнеобразование обычно совпадает с цветением (картофель, батат).

У листостебельных овощных растений в пищу употребляют листья и молодые побеги. Хороший урожай листостебельные растения дают в случае, если переход к цветению будет задержан (укроп).

У корнеплодных растений должны сформироваться хорошо развитые не разветвленные утолщенные корни. Корнеплодные растения не должны переходить к преждевременному образованию цветоносных побегов, и в первый период агротехнические мероприятия должны быть направлены на усиление роста корневой системы и ассимиляционной поверхности (морковь, свекла, редис).

У листовых овощных растений в пищу употребляют листья или их части (черешки). Образование цветоносных побегов у этой группы растений — неизбежное явление. Для получения высоких урожаев у многолетних растений применяют удаление цветоносных побегов (щавель, ревень).

Стеблеплодные растения формируют овощ в виде утолщенного стебля реповидной формы. Для формирования стеблеплода необходимо создавать условия, при которых процессы роста корней и листьев проходили бы быстрее, а образование цветоносных стеблей задерживалось (кольраби).

Корневищные растения образуют мощное корневище, которое может продолжать свой рост в течение не скольких лет. Корневищные растения, начиная со второго года жизни, ежегодно образуют стебли. Однако появление их не отражается на качестве овоща. Поэтому никаких мероприятий по борьбе со стеблеванием не применяют (хрен).

Овощные растения характеризуются широким разнообразием форм, что выражается в их различиях по габитусу, продолжительности жизни. Существуют классификации, в которых, с одной стороны, объединяются близкие по названным признакам культуры, принадлежащие к разным семействам, с другой — внутри культур выделяются жизненные формы (морфобиотипы), значительно различающиеся между собой.

У овощных культур с жизненной формой тесно связаны биологические и хозяйственно ценные признаки — продолжительность жизни, размеры и пространственная ориентация надземных органов и корневой системы, ритмы роста и плодоношения, урожайность и качество продукции, устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды, болезням и вредителям.

Проявление новых жизненных форм часто обусловливает более высокий уровень технологии. Так, появление детерминантных форм томата, перца, огурца, гороха позволило создать сорта высокой скороспелости и механизировать уборку. Появление кустовых форм тыквы, кабачка, патиссона значительно упростило механизацию их возделывания.

В отличие от представителей дикой флоры, где жизненные формы являются результатом приспособления к условиям местообитания, жизненные формы культурных растений создаются в процессе селекции и удерживаются в дальнейшем напряженным отбором.

Жизненные формы многолетних поликарпических растений представлены одноглавыми (скорцонера, овсяный корень), стержнекорневыми и многоглавыми (ревень, щавель), короткокорневищными (спаржа, лук-батун, лук-шнитт), корнеотпрысковыми (хрен) растениями. К этой группе относятся также растения, образующие клубни стеблевого (картофель) и корневого (батат) происхождения, луковицы (лук репчатый, чеснок, лук многоярусный).

Двулетние и однолетние культуры (монокарпические) включают растения с наземными (кочанная капуста, салат, кольраби) и подземными запасающими органами (корнеплоды), однолетние полурозеточные (салат, шпинат, горчица) и безрозеточные (томат, перец, баклажан, кустовые сорта тыквы, кабачка, фасоли), стелющиеся (бахчевые, грунтовые сорта огурца), лазающие (горох, тепличные сорта огурца) и вьющиеся (фасоль) лианы.

Общеизвестно также деление растений по продолжительности жизни на однолетние, двулетние и многолетние.

Однолетние (монокарпические растения) — наиболее четко определенная группа овощных растений (горох, боб, фасоль, огурец, дыня, тыква, арбуз, томат, перец, баклажан, салат, укроп, редис, шпинат). У всех однолетних жизненный цикл от посева семян до созревания новых семян заканчивается в один вегетационный период. Наибольшее значение у них имеет длина периода от появления всходов до появления продуктовых органов — овощей.

У раннеспелых культур — редиса, салата, шпината, листовых сортов капусты — от появления всходов до уборки урожая проходит от 25 до 40 дней, у других растений — таких, как томат, огурец — до начала сбора плодов проходит 70–100 дней.

Набор скороспелых и поздносозревающих однолетних растений в значительной мере обеспечивает конвейерное поступление продукции на протяжении весенне-летнего и осеннего периодов времени.

Период созревания семян для большинства однолетних культур увеличивается на 40–60 дней. У таких растений, как редис, салат, укроп техническая спелость наступает намного раньше биологической. А у плодовых растений: арбуз, дыня, тыква, томат, физалис, техническая спелость плодов совпадает с биологической спелостью, когда семена полностью сформировались и переходят в состояние послеуборочного дозревания.

Двулетние — тоже монокарпические растения, завершают свой жизненный цикл за два вегетационных периода. К ним относятся: морковь, свекла, петрушка, сельдерей, капуста (кроме цветной и брокколи), редька, брюква, репа, репчатый лук.

В первый год жизни они формируют продуктовые органы — кочаны, корнеплоды, луковицы, а на второй год, после зимнего хранения, завершают свой жизненный цикл, они цветут и образуют семена.

В продовольственном отношении у двулетних растений наибольший интерес представляет первый год жизни, когда формируется собственно овощ. Но для познания природы растения большое значение приобретает изучение причин, определяющих переход развития двулетних растений от вегетативного состояния к репродуктивному.

Одной из главных причин, определяющих развитие двулетних растений, является воздействие на них в период зимнего хранения пониженных температур.

Многолетние — относятся к поликарпическим растениям и способны к многократному плодоношению в своей жизни. Сюда относятся многолетний лук, ревень, щавель, эстрагон, спаржа, артишок, любисток и др. Они выделяются в особую группу не по продолжительности жизненного цикла (от семени до семени), а по продолжительности выращивания на одном месте.

У многолетних растений с окончанием лета вся надземная часть отмирает, а органами возобновления являются почки, которые зимуют в почве за счет запасов пластических веществ в корневищах, корнях, луковицах. Перезимовавшие почки весной пробуждаются, трогаются в рост, образуют новые побеги, листья, корневища.

Формирование продуктовых органов и семян у них происходит начиная со второго или третьего года жизни и продолжается в течение нескольких лет.

Мы рассмотрели группировку овощных растений по различным признакам. Деление овощных растений на однолетние, двулетние и многолетние носит условный характер. Если на родине томат, перец, базилик, майоран — многолетние растения, то у нас они являются типичными однолетниками.

Продолжительность жизни для некоторых видов является сортовым признаком. Например, большинство сортов редьки относится к двулетним, а сорта Ремо, Штутгартская, Одесская 5 и другие летние формы образуют семена в первый год жизни.

Таблица 2. Классификация овощных растений по биологическим и хозяйственным признакам

Место каждого овощного растения с учетом принадлежности к соответствующему ботаническому семейству, продолжительности жизни и формируемого им продуктового органа приведено в табл. 2.

Контрольные вопросы

1. Чем различаются биологическая и хозяйственная классификации овощных растений?

2. К каким ботаническим семействам относятся овощные растения? Приведите примеры.

3. На какие группы делятся растения по органам, употребляемым в пищу?

4. Как подразделяются растения по продолжительности жизни?

6 Морфологическое строение растений

Растение начинает свой жизненный путь с прорастания семени, из которого образуются основные органы: корень, стебель, лист, цветки, плоды и семена (см. рис. 2).

Рис. 2. Строение растения

При прорастании семени вначале появляется зародышевый корешок, превращающийся позже в развитую корневую систему.

Корень — основной подземный вегетативный орган растения.

Корень прикрепляет растение к почве и обеспечивает противостояние растения ветру; поглощает и доставляет растениям воду с растворенными в ней минеральными веществами почвы; служит нередко вместилищем запасных питательных веществ; служит органом размножения при наличии придаточных почек.

Различают три типа корней. Главный корень развивается из зародышевого корешка прорастающего семени, имеет в почве вертикальное положение, углубляясь своим концом в нижние грунтовые слои.

По сторонам главного корня из него появляются боковые корни первого порядка, от них корни второго, затем третьего порядка и т. д.

Придаточные корни возникают не из главного или боковых корней, а из частей побега, т. е. стебля (томат, огурец, тыква и др.), листьев или на видоизмененных стеблях: корневищах (спаржа, хрен, ревень), клубнях (картофель), луковицах (лук, чеснок). Успешному появлению придаточных корней способствует соприкосновение частей стебля и листьев с увлажненной почвой.

Корневая система бывает стержневая, где главный корень достигает мощного развития и резко выделяется по толщине и длине в массе боковых и придаточных (томат, щавель); мочковатая, состоящая из массы придаточных корней (луковые, огурец, салат) и разновидности корня — конусовидные, веретенообразные, репчатые — встречаются у свеклы, моркови, брюквы, репы и т. д. — на корнях бобовых растений образуются мелкие округлые выросты — клубеньки. Клубеньковые бактерии усваивают свободный азот воздуха и превращают его в доступные растениям соединения.

Корни многих овощных растений используют в пищу (все корнеплоды).

Надземная часть стебля растения с развивающимися на нем листьями называется побегом. Вместе с боковыми побегами он составляет остов растения. Стебель выполняет опорную (механическую) и проводящую функции. По стеблю осуществляется двухстороннее перемещение питательных веществ от корней к листьям и от листьев к другим органам.

Стебель состоит из узлов (место прикрепления листьев к стеблю) и междоузлий (участки стебля между узлами), несет на себе почки, листья, цветки и плоды. Угол между стеблем и листом в месте его отхода называется листовой пазухой. Всякий побег развивается из почки, следовательно, почка является зачаточным побегом. Место перехода стебля в корень называется корневой шейкой. Длина междоузлий бывает очень короткой. Примером укороченного побега является почка, а для взрослых побегов — кочан капусты, розетка прикорневых листьев корнеплодов в первый год жизни.

По характеру роста стебель бывает прямостоячий (томат, перец), приподнимающийся, ползучий, стелющийся (плети огурца, тыквы), вьющийся (фасоль).

Рис. 3. Строение стебля у различных овощных растений

Все овощные растения имеют травянистый стебель (см. рис. 3).

Корневище — видоизмененная утолщенная подземная часть стебля, служит для вегетативного размножения и обеспечения запаса питательных веществ (хрен, спаржа).

Клубень — видоизмененный стебель, у которого есть несколько междоузлий (картофель).

Луковица — подземный сильно укороченный побег с коротким плоским стеблем — донцем и листьями — мясистыми чешуями.

Безлистый стебель, заканчивающийся соцветием, называется цветочной стрелкой (лук).

Лист — это орган ассимиляции, газообмена и испарения. Зеленый лист синтезирует органические вещества, которые участвуют в построении растения и во всех химических превращениях.

Лист со стеблем соединяется черешком. Простые листья имеют одну листовую пластинку, сложные — несколько пластинок, каждая со своим черешком. Черешок имеет продолжение в виде центральной жилки листа с многочисленными разветвлениями. Жилки являются сосудами листа. Черешок листа служит органом ориентировки листа по отношению к свету и способствует ослаблению ударов по листовой пластине от дождя, града, ветра и пр. Усик — видоизмененный лист (огурец, тыква), он тоже участвует в фотосинтезе.

Листья некоторых растений имеют опушение, выполняющее различные функции. Оно уменьшает контакт листа с воздушным потоком, препятствуя чрезмерному испарению, отпугивает травоядных животных или отражает солнечный свет, предотвращая перегрев.

Зеленый цвет лист приобретает благодаря большому количеству хлорофилла, содержащегося в хлоропластах.

Листья очень разнообразны по форме пластинки (округлая, сердцевидная, яйцевидная, ланцетная и др.), краю листа (зубчатые, пильчатые, дольчатые и т. д.), типу жилкования (перистые, пальчатые, параллельные), типу крепления к побегу (черешковые, сидячие, объемлющие). На стебле листья размещаются спирально, или очередно (от каждого узла стебля отходит один лист), супротивно (на каждом узле прикреплено два листа напротив друг друга), мутовчато (на каждом узле расположено три и более листьев).

Цветок — орган размножения растений. Цветки бывают обоеполые — с пестиком и тычинками, и раздельно полые — только с пестиком (женские) или только с тычинками (мужские). Цветки могут быть одиночными или собраны в укороченные либо в разветвленные соцветия.

Однодомное растение имеет обоеполые (сем. пасленовые) или раздельнополые (сем. тыквенные) цветки. Если мужские цветки располагаются на одном растении, а женские на другом, то такие растения называются двудомными (спаржа, шпинат, некоторые сорта и гибриды огурца). Различают два биологических типа опыления: самоопыление и перекрестное. Самоопыление происходит в обоеполых цветках, когда пыльца из пыльников высыпается на рыльце своего же цветка (сем. пасленовые). Перекрестное опыление совершается при помощи насекомых (сем. тыквенные, сем. луковые) или ветра. У ветроопыляемых растений кукурузы метелки мужских цветков образуют много пыльцы, разносимой ветром на большие расстояния. Насекомоопыляемые цветки имеют жидкие сахаристые выделения, которые привлекают насекомых. В то же время пыльца многих растений служит пищей для насекомых.

Плод — это развившаяся после опыления и оплодотворения цветка нижняя или верхняя завязь, внутри которой находятся семена. Партенокарпия — свойство некоторых растений формировать плод без опыления. Обычно это плоды бессемянные или с недоразвитыми семенами. Это свойство растений широко используют в селекции.

Сочные плоды сем. тыквенные, пасленовые, бобовые используют в пищу в технической зрелости (огурец, кабачок, баклажан, горох, молодая фасоль, сахарная кукуруза) и биологической зрелости (томат, перец, физалис, тыква, арбуз, дыня). Незрелые плоды, кроме баклажана и кукурузы, богаты хлоропластами. Окраска сочных зрелых плодов связана с антоцианом и хромопластами.

Семя — прекрасное средство защиты молодого растения на первых этапах жизни. С одной стороны плотная наружная оболочка защищает нежный эмбрион от паразитов, высыхания, от механического и химического повреждения, с другой стороны в начале роста новое растение питается внутренней питательной тканью семени — эндоспермом до тех пор, пока не сможет жить самостоятельно.

Семена овощных культур очень разнообразны по форме, размеру, окраске, характеру поверхности.

Корень, стебель, листья — вегетативные, а цветок, плоды и семена — репродуктивные органы растений.

Контрольные вопросы

1. Какие части растения называются вегетативными, а какие репродуктивными?