Большое количество корней, разветвляясь, сосредоточивается в верхнем слое почвы. При пересыхании этого слоя они малоактивны, частично отмирают, а при выпадении дождей возобновляют рост, образуют новую сеть мелких белых корешков, которые активно функционируют. Эти корни играют важную роль в жизни подсолнечника, особенно если учесть, что даже при сравнительно небольших осадках влага, скатываясь с листьев по стеблю, существенно увлажняет слой почвы вблизи растения.
К фазе образования корзинки корни подсолнечника проникают на глубину до 1,5 м, к фазе цветения - до 2 м, тем самым подсолнечник в отличии от обычных злаковых культур способен использовать питательные вещества и влагу из более глубоких слоев почвы. Затем их рост замедляется, но не приостанавливается до конца вегетации.
Характер распространения корневой системы в глубину зависит от многих факторов, но особенно от увлажненности почвы. В сухие годы по сравнению с влажными в пахотном слое корней образуется меньше, во влажные годы -- больше по отношению к их общей массе. К концу вегетации главный корень растений сортов среднеспелой группы проникает обычно на глубину 3 м и более, а при благоприятных условиях - до 4,5 метров.
Кроме стержневого корня и его разветвлений, подсолнечник образует стеблевые корешки, которые отрастают от подсемядольного колена во влажном слое почвы. Стеблевые корни очень разветвляются и активно впитывают воду и питательные вещества.
Стебель культурных форм подсолнечника имеет прямостоячий, крепко одревесневший в нижней части, неразветвленный, округлый или ребристый, покрытый жесткими волосками вид. Середина его наполнена губчатой тканью. На поверхности стебля под листьями выступают ниспускающиеся из черешков жилки, образующиеся характерную угловатость стебля, которая выражена чем сильнее, тем благоприятнее условия питания и водоснабжения растений.
Высота стебля в зависимости от сорта гибрида, погодных условий, обеспеченности влагой и питательными веществами может колебаться от 0,4 до 3 м, а сорта силосного типа даже до 3,5 - 4,5 м . Диаметр стебля у поверхности почвы может достигать 5-8 см, с высотой постепенно уменьшается. Во время созревания верхняя часть стебля вместе с корзиной наклоняется.
Листья у подсолнечника простые, черешковые без прилистников, овально-сердцевидной, продолговатой, клинообразной, треугольной или круглой формы с заостренной верхушкой и зубчатыми ( пильчатыми или рубчатыми) краями, покрыты короткими жесткими волосками. Устьица в эпидермисе листа расположены беспорядочно, их щели направлены в разные стороны. Расположены на стебле первые настоящие листья (две пары) - супротивно, остальные - спирально. Листовые пластинки меняются по размеру не только от сорта и условий выращивания, но и от места их расположения на стебле. Черешки листьев длинные, равные или превышают по длине листовую пластинку.
У некоторых форм подсолнечника (типа фуксинов) края листьев имеют фиолетовую окраску различной интенсивности, что является важным сортовым признаком. Число листьев даже в пределах одного сорта не постоянно это зависит от многих факторов, в том числе и от агротехники возделывания. Число листьев у среднеспелых сортов колеблется от 28 до 32, раннеспелых и скороспелых - 24 - 28.
Однако в условиях сильной засухи подсолнечник способен адаптироваться формированием мелких ксероморфных листьев верхних и частично средних ярусов, сокращением транспирирующей поверхности за счет ускоренного отмирания нижних, а затем вышерасположенных листьев.
Соцветие подсолнечника - многоцветковая корзинка, состоящая из крупного цветоложа, в котором располагаются цветки, по краям окруженные оберткой из нескольких рядов листочков. Языковые цветки бесполые состоят из яркого желтого венчика и нижней завязи. Трубчатые цветки имеют чашечку, венчик пятерного типа, сростнолепестной, желтой окраски, пять тычинок, один пестик с нижней одногнездной завязью и двулопастными рыльцами. Диаметр корзинки 10 - 20 см у масличных и до 50 см у грызовых форм. Корзинка имеет вид плоского, выступающего или вогнутого диска, окруженного оберткой из нескольких рядов зеленых листочков.
Плод семянка - яйцевидной формы, с четырьмя не резко выраженными гранями. Окраска светлая, черно-угольная, бурая, полосатая или бесполосная, светло или темно - серая. Состоит семянка из плодовой оболочки (околоплодника, лузги) и семени (ядра). От соотношения ядра и лузги (по массе) зависит ценность сорта. В плодовой оболочке заключен фитомелановый (панцирный) слой, защищающий семянку от повреждений вредителями. Эта особенность была использована в селекции при создании панцирных сортов, что разрешило острейшую проблему защиты культуры от опаснейшего вредителя - подсолнечниковой моли.
Семя подсолнечника (ядро) представляет собой покрытый тонкой семенной оболочкой зародыш, состоящий из двух семядолей, и находящихся между ними почки, гипокотиля и зародышевого корешка. Корешок зародыша расположен в узком конце семени.
Разрез цветочной корзинки подсолнечника.
т - трубчатые цветки; л - языковые листочки; об - листочки обертки.
Тип семянок подсолнечника с разрезом.
1- Масличный; 2 - грызовой; 3 - промежуточный.
1.4 Биологические особенности
Биологические особенности. По размерам семянок, масличности и лузжистости сорта подсолнечника делят на 3 группы:
1. Масличные - семянки мелкие длиной 8-14 мм, масса 1000 семянок - 35-80 г, лузжистость низкая 22-36%, ядро полностью заполняет полость семянки, содержание жира в ядре - 53-63%, что составляет - 40-56% масла в семянке. Стебель растения тонкий, листья мелкие, высота растения 1,5 - 2,5 м, диаметр корзинки 14 - 20 см.
2. Грызовые - семянки крупные длиной 15-25 мм, масса 1000 семянок - 100-170 г, лузжистость высокая 42-56%, ядро не полностью заполняет полость семянки, масличность низкая 20-35%. Грызовые сорта обычно представлены крупными растениями с толстым стеблем, высота которого 2 - 4 м, нередко их возделывают на силос. Диаметр корзинки 17 - 45 см.
3. Межеумки (промежуточные) - по размерам семянок и по другим признакам занимают промежуточное положение. Стебель растения обычно толстый высотой 2 - 3 м, листья крупные, а диаметр корзинки 15 - 30 см.
По наличию или отсутствию в кожуре семянки панцирного слоя сорта лузжистости делят на панцирные и беспанцирные. В России распространены селекционные панцирные сорта и гибриды масличного подсолнечника, в кожуре которых имеется особый панцирный слой черного цвета (фитомелан), содержащий до 76% углерода. Такие сорта не поражаются подсолнечной молью.
У подсолнечника выделено 12 фаз развития: прорастание семян, появление всходов, первая пара листьев, вторая пара листьев, 5 -- 13-й лист, образование корзинки (начало бутонизациии), интенсивный рост, начало цветения, рост семянки, налив семянки, созревание. Вегетационный период подсолнечника составляет от 70 до 140 дней.
Семена подсолнечника при набухании и прорастании поглощают воды до 70% их воздушно-сухой массы. Семена подсолнечника могут прорастать при сравнительно низкой температуре 4-5 градусов, но корешки при этом растут медленно, всходы появляются слабыми и с большим запозданием. Поэтому температура почвы менее 5 градусов для подсолнечника неблагоприятная. Оптимальная температура почвы на глубине заделки семян составляет от 8 до 14 градусов. Обычно при этой температуре семена начинают прорастать на 3 - 4 сутки. Всходы появляются на поверхности почвы на 10 - 12 день после посева, при температуре окружающей среды 15 - 20 градусов. В этот момент происходит образование корешков, рост гипокотиля и семядолей. После чего семядоли выходят на поверхность.
После появления всходов через 3 - 5 дней формируется первая пара настоящих листьев, а потом с интервалами в 2 - 3 дня последующие вторая и третья пара настоящих листьев.
Стебель в начале вегетации растет медленно. Во время второй и третьей пар настоящих листьев высота его составляет 8 - 10 см. Затем темп роста стебля возрастает, достигая небольшой величины (3 - 5 см в сутки) в период образования корзинки до цветения. К концу формирования корзинки высота стебля составляет 40%, к началу цветения -- 95% конечной величины. В конце цветения рост стебля в высоту прекращается.
Репродуктивные органы у подсолнечника начинают формироваться очень рано. В фазе третьей пары настоящих листьев, то есть через 18--20 дней после появления всходов, вытягивается конус нарастания. В фазе шестой-седьмой пары листьев образуются цветковые бугорки, определяется количество цветков в корзинке. В этот период растения испытывают повышенную потребность в освещении, минеральном питании, влаге. В неблагоприятных условиях корзинка формируется мелкой с небольшим количеством цветков.
Фаза бутонизации (начало образования корзинки) наступает через 35--40 дней после всходов. В этот период масса листьев равна массе стебля. Во время цветения рост стебля в высоту прекращается и усиливается рост корзинки, масса которой к наступлению полной спелости составляет половину массы растения.
Цветение наступает через 55--70 дней после всходов или через 20--30 дней после начала образования корзинки. Первыми раскрываются язычковые цветки, которые служат для привлечения насекомых. Одновременно усиленно растут цветоложе и трубчатые цветки. На второй день начинают раскрываться трубчатые цветки, цветение которых в корзинке происходит ярусами -- от периферии к центру. Раскрываются цветки обычно утром и вечером. Продолжительность цветения каждого цветка 1--2 дня, корзинки--8--10 дней, а всего поля--15--20 дней. В корзинке образуется от 600 до 1200 цветков. Опыляется подсолнечник перекрестно посредством насекомых и ветра. Пыльца переносится ветром на расстояние до 200--250 м.
Оптимальные условия для цветения и оплодотворения подсолнечника создаются при температуре 20--25 градусов, солнечной погоде и умеренной относительной влажности воздуха.
От оплодотворения до полной спелости семянки проходит 35--42 дня. В первые 12--16 дней после оплодотворения идет формирование и рост семянки, к концу этого периода достигают нормальных размеров ядро и оболочка, заканчивается формирование зародыша и ткани, запасающей жир, от величины которой зависит накопление масла во время налива. Затем наступает период налива, который длится в зависимости от условий погоды и сорта 20--25 дней.
Накопление масла в ядре начинается в начале его формирования и продолжается до полной спелости семян. Более интенсивно данный процесс протекает в фазе налива семян, во второй-третьей декаде после оплодотворения. К концу этого периода свыше 60--70% ежесуточного прироста сухого вещества в ядре переводится в масло. К наступлению полной спелости интенсивность накопления масла значительно снижается. В этот период происходят качественные изменения жира: увеличивается содержание непредельных кислот, уменьшается количество свободных жирных кислот, в результате чего повышается йодное число и снижается кислотное число.
Продолжительность и интенсивность налива семян у подсолнечника зависят от условий погоды и в первую очередь от обеспеченности растений влагой.
Подсолнечник -- требовательная к теплу культура. Сумма эффективных температур за вегетацию составляет от 1600 до 1800 °С для раннеспелых сортов и от 2000 до 2300 °С -- для позднеспелых. В разные периоды вегетации потребность подсолнечника в тепле неодинакова.
Отношение растений к температуре определяется целым рядом факторов, прежде всего влажностью почвы и воздуха. При более высокой влажности почвы холодостойкость растений снижается.
Требования растений к теплу сразу после всходов возрастает. Для подсолнечника в фазе цветения и в последующий период наиболее благоприятна температура 25-27 градусов. Температура свыше 30 градусов оказывает на него угнетающее воздействие. В фазе цветения подсолнечник чувствителен к низким температурам. Заморозки 1-2 градуса вызывают в это время сильные повреждения, а затем полную гибель цветков.
Подсолнечник требователен к свету. При затенении и пасмурной погоде рост и развитие его угнетаются. Это растение короткого дня, при продвижении на север вегетационный период удлиняется.
Подсолнечник -- засухоустойчивое растение. Благодаря мощно развитой корневой системе и высокой сосущей силе корней он способен при засухе переносить значительное обезвоживание тканей, а после выпадения осадков быстро восстанавливать ассимиляционную деятельность листьев. Транспирационный коэффициент подсолнечника 450--570, может повышаться до 700. Суммарное водопотребление составляет 3200--5000 м3/га и более.
Засуха в период закладки соцветий (фаза трех -- шести пар листьев) приводит к уменьшению количества цветков в корзинке. Критическим по отношению к воде является период от образования корзинки до цветения, когда интенсивность транспирации достигает наибольшей величины (600--700 г/м2 в час).
При недостатке воды в этот период резко снижается урожайность, вследствие увеличения пустозерности, плохой выполненности семян и уменьшения озерненности корзинки. Оптимальная влажность почвы для роста подсолнечника не более 70%.
Подсолнечник отличается повышенными требованиями к пищевому режиму почвы по сравнению с другими полевыми культурами. На образование 1 т семян подсолнечник потребляет с одного гектара: азота - в 2,4, фосфора -- в 3,5, калия -- в 16,2 раза больше, чем озимая пшеница на 1 т зерна. По выносу калия подсолнечник не имеет себе равных среди полевых культур.