Управление онтогенезом и фазами развития овощных культур

Управление онтогенезом: как регулировать жизненный цикл овощных культур

Жизненный цикл (онтогенез) овощных культур длится от прорастания семян до полного отмирания растения. Традиционно культуры делят на однолетние, двулетние и многолетние. Однолетники и двулетники дают урожай один раз в жизни (монокарпические виды), а многолетники плодоносят многократно, начиная со второго года вегетации (поликарпические). Однако для агронома эти границы условны, так как внешние условия могут сдвигать сроки развития растений.

Например, теплолюбивые томат и перец у себя на родине в тропиках вегетируют несколько лет, но в условиях умеренного климата их выращивают строго как однолетники. Напротив, резкие колебания температуры могут заставить двулетние культуры, такие как лук или капуста, зацвести уже в первый год жизни. Своевременное регулирование условий выращивания позволяет как ускорять прохождение фаз развития, так и сдерживать нежелательный переход к цветению.

Независимо от продолжительности жизни, все высшие растения проходят четыре основных возрастных этапа. Первый этап — эмбриональный, протекающий на материнском растении от оплодотворения до созревания семени или вегетативного органа размножения. Второй — ювенильный (молодость), охватывающий период от прорастания до готовности к закладке генеративных органов. Третий этап — репродуктивный (зрелость), во время которого происходят цветение и формирование семян. Четвертый этап — старость, завершающийся прекращением плодоношения и отмиранием.

Периоды и фазы развития: контроль роста в поле и при хранении

Для практической работы удобнее использовать детальное деление онтогенеза на периоды и фазы развития. Каждый период характеризуется специфическими изменениями в обмене веществ и внешнем виде растений. Семенной период начинается с образования зиготы и длится до появления всходов. Он включает эмбриональную фазу, фазу покоя семян и фазу прорастания, когда за счет запасных веществ семени формируются первичный корешок и стебелек.

Период вегетативного роста продолжается от появления всходов до образования бутонов и цветоносов. В этот период растения проходят три ключевые фазы. Первая — нарастание ассимиляционной и корневой поверхности, которая у плодовых и листовых овощей (редис, салат кочанный, цветная капуста, брокколи) является единственной до начала цветения. Вторая — накопление запасных веществ в продуктивных органах, что характерно для корнеплодов, кочанов капусты и головок брокколи. Третья фаза — покой вегетативных органов, выраженный у двулетников и многолетников.

Репродуктивный период завершает жизненный цикл товарных посевов или семенников. Он состоит из фаз бутонизации, цветения и плодоношения. В фазу цветения вегетативный рост растений замедляется, так как основные ресурсы направляются на формирование завязи. Для оценки состояния семенных посевов агрономы ориентируются на процент раскрытия цветков.

Расчет вегетационного периода: от чего зависят сроки уборки

В практическом овощеводстве планирование уборочной кампании строится вокруг двух ключевых показателей: общей продолжительности вегетационного периода (количество дней от всходов до уборки) и длительности плодоношения для многосборовых культур. Эти сроки не являются постоянными для конкретной культуры — они зависят от сорта и условий выращивания. На практике сорт подбирают по группе скороспелости (ранне-, средне-, позднеспелые и озимые). Однако заявленные характеристики скороспелости всегда нужно оценивать применительно к конкретному региону и технологии выращивания.

Весь вегетационный период делят на три последовательных этапа:

1. От появления всходов до начала формирования продуктового органа.
2. Формирование продуктового органа.
3. Созревание урожая.

Особенности жизненного цикла растений определяют стратегию ухода на финальных этапах выращивания:

• Однолетние и двулетние культуры после созревания плодов и семян отмирают. Накопление вегетативной массы на финальных этапах у них минимально, так как все ресурсы перенаправляются на рост плодов.
• Ремонтантно цветущие культуры (томат, огурец, перец, баклажан, физалис, тыква, арбуз, дыня) продолжают вегетировать после появления первых цветков. Они плодоносят длительно и отмирают только с наступлением заморозков или других неблагоприятных условий.
• Многолетники проходят семенной период один раз в жизни, а фазы вегетативного роста и репродукции повторяются у них многократно. Осенью у них отмирает надземная часть, но остаются живыми корневища и часть корней.

Надземная масса и корневая система: влияние габитуса на технологию

Строение надземной части овощных культур определяет их способность конкурировать с сорной растительностью, а также диктует выбор схемы посадки и опорных приспособлений. Листовая фотосинтезирующая поверхность достигает максимальной площади к моменту технической спелости. Форма куста и длина стеблей сильно различаются в зависимости от генетики сорта и условий внешней среды.

По характеру формирования надземной массы овощные культуры делятся на группы:

• Кустовые с коротким ветвистым стеблем: томат, перец, баклажан, бобы, кустовая фасоль. Из тыквенных кустовую форму образуют кабачок, патиссон и некоторые сорта огурца.
• Длинностебельные лианообразные: большинство тыквенных, вьющиеся сорта фасоли, горох. Они требуют шпалерных опор или большой площади питания.
• Розеточные: листовые однолетники и двулетники в первый год жизни. Большинство формируют мелкую розетку, но капуста (белокочанная и др.) дает крупную розетку листьев и массивный продуктовый орган.
• Стеблевые без ветвления: цветная капуста и брокколи образуют выраженный стебель, но не дают боковых вегетативных разветвлений.
• Многолетники в первый год вегетации формируют небольшую розетку, а мощную вегетативную массу наращивают только в последующие годы.

Корневая система овощных культур имеет поглощающую поверхность, которая всегда превышает площадь листьев. Особенно сильно это опережение выражено у многолетников и позднеспелых сортов. У большинства культур корневая система мочковатая — это связано с ранним отмиранием главного корня и активным развитием боковых разветвлений, чему дополнительно способствует рассадный способ выращивания. Придаточные корни играют важнейшую роль в питании и водоснабжении пасленовых и тыквенных культур. При вегетативном размножении (картофель, батат, репчатый лук, многоярусный лук, чеснок, топинамбур) растения формируют исключительно придаточные корни. Основная масса корней сосредоточена в пахотном горизонте, однако глубина их проникновения сильно различается по культурам.

• Сдвиг вегетации из-за дефицита тепла — до 2–3 месяцев
• Глубина залегания корней чеснока и лука — 40–70 см
• Глубина залегания корней моркови и свеклы — 70–120 см
• Глубина залегания корней томата и тыквы — более 120 см

Влияние температуры и света на переход к репродуктивной фазе

Переход овощных культур к цветению зависит от генетики, но регулируется температурой и длиной светового дня. Если не учитывать эти требования, можно получить преждевременное стеблевание или, наоборот, не дождаться семенных стрелок. Холодостойким видам для запуска репродуктивной фазы требуется воздействие низких положительных температур, тогда как теплолюбивым культурам тропического происхождения охлаждение не нужно.

У растений умеренных широт процессы роста и развития разобщены по температурным режимам. Зеленая масса у них нарастает быстрее всего в тепле, а подготовка к цветению идет исключительно в прохладе. Теплолюбивые же культуры (томат, огурец, перец, фасоль и другие) цветут и растут при одной и той же температуре.

• Температура активного роста холодостойких культур — +18...+20 °С
• Температура для перехода к цветению — +1...+5 °С
• Период охлаждения поздней капусты, моркови и сельдерея — 100–120 суток
• Период охлаждения редиса, салата, шпината и кресс-салата — 12–14 суток

Реакция на длину дня также зависит от происхождения культуры. Выходцы из тропиков быстрее развиваются в условиях короткого дня. Растения умеренного и субтропического поясов требуют длинного светового дня или даже круглосуточного освещения при достаточной интенсивности света.

Активность корней, период покоя и отбор маточников

Всасывающая поверхность корней достигает максимума к началу плодоношения у плодовых овощей и к моменту технической спелости у остальных культур. После этого начинается естественное отмирание части корней. Однако при улучшении условий вегетации этот спад может смениться новой волной корнеобразования.

Для двухлетних овощных культур характерно четкое разделение жизненного цикла. В первый год все ресурсы уходят на рост вегетативных органов, а развитие конуса нарастания практически останавливается. Во время зимнего хранения при низких положительных температурах активно идет подготовка к цветению, а после высадки маточников в грунт растение быстро развивает цветоносные побеги. У однолетних же плодовых овощей рост и развитие протекают одинаково активно в течение всего периода вегетации.

В семеноводстве необходимо учитывать явление биологической неоднородности частей растения. Опыты показывают, что почки в верхней части капустной кочерыги развиты значительно лучше, чем у ее основания. Эту закономерность используют при отборе и формировании цветоносов на маточных растениях многих овощных культур.

Периоды активного роста у овощных культур чередуются с фазами покоя, помогающими переносить неблагоприятные условия. У однолетников в состоянии относительного покоя находятся только семена. У двулетних и многолетних видов в это состояние также переходят органы, приспособленные переносить зиму, причем у многолетников фаза покоя повторяется многократно.

Глубокий покой у большинства овощей непродолжителен и быстро сменяется вынужденным, который длится до наступления благоприятных условий. Исключение составляют артишок и катран, семена которых требуют искусственного нарушения оболочки для прорастания. У томата, перца и тыквенных культур глубокий покой семян практически отсутствует, из-за чего они могут прорастать прямо внутри спелых плодов.

Управление развитием многолетних культур и покоем семян

Многолетние овощные культуры в первый год жизни направляют все ресурсы на накопление вегетативной массы. Процессы генеративного развития в этот период у них практически не проявляются. Переход к активному развитию запускается только после перезимовки приспособленных к этому органов и с началом весенней вегетации.

Неодинаковое соотношение темпов роста и развития растений — это закономерный биологический процесс. Данное соотношение не остается постоянным и меняется по мере старения культуры. Кроме того, этот баланс напрямую зависит от факторов внешней среды в поле. Зная эти особенности, агроном может подбирать точечные методы воздействия для управления ростом и развитием растений в естественных условиях.