Агроконсалтинг

 

Агроконсалтинг. Технический аудит агробизнеса. Агропроекты и фермы под ключ.  Консультирование по агробизнесу. Повышение прибыльности аграрного бизнеса, получение дополнительной прибыли

for friendly farming

 

         

   

Home       Контакты     О нас     Презентация   Реализованные проекты агроконсалтинг

 

География наших проектов    Наши конкурентные преимущества   Курсы агрономов

Агропроекты и фермы под ключ     Политика конфиденциальности

Технический, операционный и управленческий аудит агробизнеса

 

Почему выгодно инвестировать в аграрный бизнес и сельское хозяйство

 

   Наши публикации в ведущих мировых изданиях

 

 
 

 

Last updated: 2019, Август 25

 

 

Подсолнечник Биологические и физиологические особенности

 

 

Канд. с/х наук, Алексей Орлов

 

 

 

 

 

 

Подсолнечник однолетний (Helianthus annuus) - это травянистое растение, которое по ботанической классификации относится к роду Подсолнечник из семейства астровых (Asteraceae) или сложноцветных (Compositae).

 

 

Поле с цветущим подсолнечником (фото ©Dr. Oleksii Orlov)

 

 

Научная классификация подсолнечника

Домен: Эукариоты

Царство: Растения

Отдел: Цветковые

Класс: Двудольные

Надпорядок: Asteranae

Порядок: Астроцветные

Семейство: Астровые

Вид: подсолнечник однолетний (Heliánthus ánnuus)

 

Важный признак качественного, высокопродуктивного, а следовательно и прибыльного посева подсолнечника - это равномерность развития всех растений, одновременное прохождение всеми растениями всех фаз развития, одинаковые размеры растений и выравненность поля (фото ©Dr. Oleksii Orlov)

 

Корневая система подсолнечника стержневая, которая может проникать на глубину 3 м и более. Уровень развития корневой системы очень сильно зависит от генетических особенностей того или иного гибрида подсолнечника и от системы обработки почвы. Подсолнечник имеет стержневую корневую систему. Длина корневой системы намного превышает высоту надземной части растений (по некоторым данным в 3-10 раз). Корни растений подсолнечника, растут довольно быстро, и уже в стадии 4-5 листьев у растений, длина их корня достигает 60-100 см. Растения подсолнечника очень чувствительны к различным уплотнениям почвы и подпочвенного слоя. Растение образует мощную корневую систему, основная масса которых расположена на глубине 10-45 см. Наиболее интенсивный рост корней происходит в период роста растения, а основная масса корней формируется в период от образования корзинки до момента цветения.

В хороших условиях диаметр корневой системы одного растения, может достигать 1,5-3,0 м. Благодаря наличию хорошо развитого и проникающего на большую глубину главного корня, подсолнечник может выдерживать засуху и хорошо усваивать питательные вещества и почвенную влагу. Но это в том случае, если почва не уплотнена и росту корня ничего не мешает (например, препятствием может быть плотная плужная подошва). При влажных условиях, корни подсолнечника развиваются ближе к поверхности почвы, а в сухом климате они проникают глубже. В случае, если растения подсолнечника, из-за наличия плужной подошвы формируют поверхностную корневую систему, то они будут менее устойчивы к ветру и будут полегать.

Благодаря мощной корневой системе подсолнечник наиболее хорошо, в сравнению с другими культурами, использует почвенную влагу из глубоких слоев. Это его свойство обеспечивает то, что эта культура - одна из наиболее засухоустойчивых.  также подсолнечник, может аккумулировать влагу из росы, даже когда очень сухо.

 

Стебель у современных сортов и гибридов подсолнечника, используемых в культуре, не ветвиться. Ветвление стебля, встречающееся иногда в посевах, считается плохим признаком, снижающим урожайность. Его высота от 0,6 до 4 м (у культурных форм обычно - 0,8-2,0 м). У растений подсолнечника в посевах, диаметр стебля в месте корневой шейки 2-7 см. Стебель покрыт опушением, в нижней части одревесневающий. Стебель заканчивается одиночным соцветием - корзинкой. Когда семена созревают, верхняя часть стебля, прилегающая к соцветию, сгибается под весом семян.

 

Листья у подсолнечника расположены на стебле спирально, только первые четыре листа расположены супротивно - друг на против друга. Обычно листья имеют сердцевидную форму, покрыты опушением (редкие мелкие жесткие волоски). Край листа обычно зазубренный. Длина листьев среднего яруса от 10 до 50 см. На размер листьев влияют генетические особенности, густота посева и уровень минерального питания. Наиболее крупные листья находятся в средней части стебля растения. Листья сохраняют свою ассимиляционную способность и фотосинтетическую активность на продолжении длительного времени после цветения. Листья растений, вместе с соцветиями (особенно хорошо это заметно до начала цветения), поворачиваются в течение дня вслед за солнцем - по ходу солнца от востока на запад. Утром они направлены к востоку и в течение всего дня, они поворачиваются с востока, через юг на запад. Это свойство способствует лучшему восприятию листьями солнечного света, что очень важно для эффективности фотосинтеза. Больные, находящиеся в состоянии стресса и уже созревшие растения, теряют эту способность.

 

Подсолнечник имеет характерную особенность - его соцветия поворачиваются вслед за солнцем. На нижеследующем видео показано, как это происходит.

 

 

Как подсолнечник движется за солнцем. Загадку - почему подсолнечник движется за солнцем, пытались разгадать многие ведущие ученые и  физиологи растений, но до сих пор очень многое в этом процессе остается тайной (видео - muviag)

 

 

Соцветие подсолнечника - это та часть растения, где формируются семена, благодаря которым и выращивают это культурное растение. Соцветие имеет короткую ось и представляет собой корзинку. На крае корзинки расположены в 2-3 ряда прицветники. Наружные цветы — язычковые цветки с желтыми лепестками, которые размещаются в двух рядах. Их число не зависит от размера корзинки (обычно их не более 100 шт. на одну корзинку). Большинство цветков внутри корзинки - это трубчатые цветки, которые и формируют впоследствии семена. В зависимости от размера корзинки их число может колебаться в пределах от 1000 до 2000 и более.

 

В центре корзинки обычно формируются более мелкие семена, а в плохих условиях или у растений с плохой генетикой - в центральной части корзинки часть цветков может не оплодотворяться и оставаться стерильными. Так, как цветение начинается с края корзинки - и происходит по направлению к центру корзинки, то семена в центре корзинки снабжаются питательными веществами в последнюю очередь и в случае засухи, они хуже снабжаются питательными веществами и поэтому обычно более мелкие. У гибридов с хорошей генетикой, семена во внутренней части корзинки более крупные. Продолжительность цветения отдельной корзинки от 5 до 12 дней. Во время цветения корзинки прекращают движение за солнцем и фиксируются в направлении юго-востока, что способствует формированию семян.

 

Опыление у подсолнечника перекрестное.  Опыление  происходит при помощи насекомых (бабочки, пчелы, шмели, и другие насекомые-опылители). На отдельно взятом цветке пыльники выделяют фертильную пыльцу раньше, чем созревают рыльца - это своеобразный природный механизм для перекрестного опыления, предотвращающий опыление цветка соей же пыльцой.

 

Подсолнечник только что отцвел. В такую фазу можно работать фунгицидами и инсектицидами, так как пчелы уже не опыляют растения. Но следует принимать во внимание, что подсолнечник цветет неравномерно и часть растений на поле будут цвести. Поэтому при любых опрыскиваниях, следует закрывать на день пчел, применять препараты, безопасные для пчел и опрыскивать только в вечерние сумерки и ночью, когда пчел на посевах уже нет

 

Подсолнечник это растение, нейтральное по отношению к фотопериоду.  Цветение подсолнечника не зависит от длины дня и наступает при любой продолжительности освещения, кроме очень короткой, ведущей к голоданию растений. Но количество цветков и урожай семян у подсолнечника, все же зависит от соотношения длины дня и ночи. Различные гибриды подсолнечника, различаются по этому показателю, это происходит из за генетических отличий между ними. Многие исследования показывают, что есть сорта подсолнечника, являющиеся растениями короткого дня.  Также существуют разные генотипы подсолнечника, у которых наблюдается и амби фотопериодический ответ на продолжительность светового дня (ambi-photoperiodic response), с лучшим цветением или в короткие, или в длинные дни, но не в дни с промежуточной (нейтральной) продолжительностью.  Т.е., такой подсолнечник может хорошо реагировать на короткий (<12 часов) или на длинный (>12 часов) световой день. Обычно у большинства генотипов подсолнечника, при длине дня в 11-14 часов, создаются условия для перехода в генеративную фазу развития растений. На формирование урожайности, также влияет интенсивность солнечного света и наличие тепла. Подсолнечник не выносит затенения. При высоком уровне солнечной инсоляции и наличии теплой погоды, переход к формированию генеративных органов, как и цветение, происходят раньше, а интенсивность фотосинтеза будет более высокой.

 

На интенсивность фотосинтеза подсолнечника очень сильно влияет также уровень азотного питания растений (и вообще уровень минерального питания растений). При низком уровне азотного питания, листья растений подсолнечника становятся желтыми, зеленый пигмент (хлорофилл)  формируется в недостаточном количестве для роста, развития растений и формирования высокого урожая.

 

Фотосинтетическая способность растений подсолнечника очень высокая. Не смотря на то, что подсолнечник по типу фотосинтеза, это СЗ - растение, его фотосинтетическая активность приблизительно равняется уровню фотосинтетической активности кукурузы, которая является С4 - растением. Эффективность фотосинтеза подсолнечника составляет 40-50 мг СO2/дм²/час, а у пшеницы (20…25 мг СO2/дм²/час). Таким образом интенсивность фотосинтеза у подсолнечника более высокая, чем у пшеницы. Температуры, необходимые для осуществления фотосинтеза у подсолнечника: обычно фотосинтез начинается при температурах несколько ниже 20°С и заканчивается при температуре немного выше 30°С, оптимум приходится на 25-28°С. Но эти показатели условные, в холодную погоду или при более высоких температурах фотосинтез и другие физиологические процессы тоже происходят в растениях подсолнечника, хотя их интенсивность значительно ниже.

 

---------------------------

 

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

 

С3-фотосинтез — один из трёх основных метаболических путей для фиксации углерода наряду с С4- и CAM-фотосинтезом. В ходе этого процесса углекислый газ и рибулозобисфосфат (пятиуглеродный сахар) превращаются в две молекулы 3-фосфоглицерата (трёхуглеродного соединения) посредством следующей реакции:

 

СО2 + H2O + РуБФ → (2) 3-фосфоглицерат

 

Эта реакция является первым шагом цикла Кальвина и происходит у всех растений. У С3-растений углекислый газ фиксируется напрямую из воздуха, а у С4- и CAM-растений — после высвобождения из малата.

 

С3-растения, как правило, процветают в районах с обилием подземных вод, умеренной интенсивностью солнечного света, умеренной температурой и концентрацией углекислого газа около 200 ppm или выше[1]. Эти растения зародились в мезозое и палеозое, задолго до появления С4-растений, и по-прежнему составляют около 95 % растительной биомассы Земли. В качестве примера, также можно привести рис и ячмень[2].

 

С3-растения теряют при транспирации до 97 % воды, закачанной через корни. По этой причине они не могут расти в жарких местах: главный фермент С3-фотосинтеза, рибулозобисфосфаткарбоксилаза, с повышением температуры начинает активнее катализировать побочную реакцию РуБФ с кислородом. Утилизация побочных продуктов этой реакции происходит в ходе фотодыхания, что приводит к потере растением углерода и энергии и, следовательно, может ограничивать его рост. В засушливых районах С3-растения закрывают устьица, чтобы уменьшить потери воды, но это не даёт CО2 попадать в листья и снижает его концентрацию в листьях. В результате падает соотношение СО22, что также усиливает фотодыхание. С4- и CAM-растения имеют приспособления, позволяющие им выживать в засушливых и жарких районах, и поэтому они могут вытеснить С3-растения в этих областях.

 

  1. C. Michael Hogan. 2011. «Respiration». Encyclopedia of Earth. Eds. Mark McGinley and C. J. Cleveland. National Council for Science and the Environment. Washington, D.C.

  2. Raven, J. A., Edwards, D. (2001). «Roots: evolutionary origins and biogeochemical significance». Journal of Experimental Botany 52 (90001): 381–401

 

C4-фотосинтез, или цикл Хэтча — Слэка, — путь связывания углерода, характерный для высших растений, первым продуктом которого является четырёхуглеродная щавелевоуксусная кислота, а не трёхуглеродная 3-фосфоглицериновая кислота, как у большинства растений с обычным C3-фотосинтезом.

 

Благодаря более эффективному способу фиксации CO2 отпадает необходимость всё время держать устьица открытыми для обеспечения активного газообмена, а значит снижаются потери воды в ходе транспирации. По этой причине C4-растения способны расти в более засушливых местообитаниях, при высоких температурах, в условиях засоления и недостатка CO2. Тем не менее дополнительные шаги по фиксации углерода в C4-пути требуют дополнительных затрат энергии в форме АТФ.

 

Среди культурных растений С4-виды (кукуруза, сорго, некоторые виды проса, сахарный тростник, мискантус) имеют большее значение, чем среди дикорастущих, их продуктивность составляет от 33 % (с учётом остатков, не используемых по прямому назначению, как, например, солома злаков, стебли и листья корнеплодов) до 38 % суммарной продуктивности основных сельскохозяйственных культур[70]. Также у этих растений наблюдаются более высокие скорости роста. В оптимальных условиях орошения и удобрения посевы кукурузы и сахарного тростника являются самыми продуктивными из известных агроценозов[71]. К C4-растениям также относятся и наиболее устойчивые сорняки, включая 8 из 10 самых злостных сорняков, например, свинорой пальчатый и куриное просо[72].

 

C4-растения также могут быть использованы для производства биотоплива, как например кукуруза в США или сахарный тростник в Бразилии. В качестве альтернативы также рассматривается вариант выращивания холодостойких C4-злаков, таких как просо, для производства целлюлозного этанола. Например, урожайность холодоустойчивых злаков из рода Мискантус составляет 15—29 тонн сухого вещества на гектар в год[65].

 

Одной из проблем, связанных с ростом населения мира, является истощение запасов продовольствия, тем более, что количество доступных для обработки пахотных земель неуклонно снижается. Один из способов увеличения урожайности — использование С4-фотосинтеза. Простейший из возможных подходов заключается в изменении диких, не культивируемых С4-видов с целью создания на их основе новой сельскохозяйственной культуры. Например, методами селекции из куриного проса можно было бы вывести рисоподобное культурное растение[73].

 

65. Raghavendra, Sage, 2011, Chapter 19; Michael B. Jones: C4 species as energy crops., pp. 379–397.

71. Donat-Peter Häder: Photosynthese, 1. Auflage, Thieme Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 978-3-13-115021-9, S. 214.

72. Хелдт, 2011, с. 195.

73. Raghavendra, Sage, 2011, Chapter 18; James N. Burnell: Hurdles to Engineering Greater Photosynthetic Rates in Crop Plants: C4 Rice., p. 363.

---------------------------

 

Сосудистый пучок подсолнечника - изображение со сканирующего электронного микроскопа (x-сечение). По сосудам в растении подсолнечника транспортируется вода и питательные вещества

 

При хорошем снабжении влагой растения подсолнечника потребляют и испаряют довольно много воды. При росте в хороших условиях увлажнения почвы, транспирационный коэффициент подсолнечника (транспирационный коэффициент — количество воды (в граммах), расходуемое на образование 1 г сухого вещества растения. Он зависит от климатических и почвенных условий, а также от генетики и вида растений, может варьироваться от 200 до 1000 и более), составляет около 450-640 л/кг абсолютно сухой массы. В сравнением с другими растениями, у подсолнечника он выше: у пшеницы от равняется 400-570, а у кукурузы - 220-400 л/кг. В критических условиях, при засухе и недостатке влаги (при полевой влагоемкости почвы в условиях, близких к точке завядания), транспирационный коэффициент у подсолнечника снижается до 450 (а у других культур, в подобных условиях - у пшеницы до 400-530, у кукурузы — 170 л/кг). Высокое потребление влаги у растений подсолнечника, объясняется низким сопротивлением при транспорте воды через растение и низким сопротивлением при транспирации воды через устьица.

 

Но стоит принять во внимание, что все эти коэффициенты и показатели являются условными и очень сильно зависят от генетики растений, условий окружающей среды, минерального фона, наличия влаги, температуры, уровня освещения, последействия гербицидов, уровня развития биомассы и очень сильно от того, находятся ли растения под действием стрессов. В случае наличия стрессов, интенсивность этих процессов очень сильно снижается. В современном земледелии, расчетные нормы полива на основе транспирационных коэффициентов уже не используются, так как нормы полива, зависят от большого количества других факторов: влажности почвы, возможностей инфильтрации воды в подпочвенные горизонты, структуры и типа почв, метода орошения,  и т.д. В большинстве современных систем полива  используются датчики влажности почвы, которые дают команду на включение полива при снижении влажности почвы ниже оптимального уровня

 

 

Продолжение следует.....

 

 

 

Смотри также и другие наши публикации по подсолнечнику:

Севооборот для подсолнечника, современные севообороты с подсолнечником, предшественники подсолнечника

Современная технология выращивания подсолнечника

Удобрение подсолнечника, питание подсолнечника и особенности применения органических удобрений на подсолнечнике

Технология выращивания подсолнечника, базовые принципы

Технология выращивания подсолнечника по но тилл No-Till и Strip-Till

Технология выращивания подсолнечника под гранстар

Технология выращивания подсолнечника на юге

Технология выращивания подсолнечника под евролайтинг

 

 

А также можете ознакомиться с книгой "Подсолнечник", где изложены все основные аспекты современной технологии выращивания подсолнечника:

Орлов А. Подсолнечник. Биология, культивирование, болезни и вредители / - Киев: Издательский дом "Зерно". - 2013. - 624 с.

 

 

----------------------

 

 

 

 

 

 

Обращайтесь к нам для агрономического сопровождения, разработки самых современных технологий и вопросам агроконсалтинга!

 

Гарантируем качество услуг наивысшего международного уровня!

 

 

Контакты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дисклеймер

 

©Все права защищены. Защита авторских прав и правила сайта

©Agricultural Consulting Service - Агроконсалтинг. Технический аудит агробизнеса. Агропроекты и фермы под ключ.  Консультирование по агробизнесу. Повышение прибыльности аграрного бизнеса, получение дополнительной прибыли

www.farming.org.ua