Тема лекции: Биологические особенности и технология выращивания бахчевых культур
Введение
Из бахчевых культур наиболее распространены арбуз, дыня и тыква, выращиваемые ради плодов со зрелыми семенами. Скороспелые разновидности твердокорой тыквы, в частности кабачок и патиссон, выделяют в отдельную группу под названием летние, или овощные, тыквы. К техническим тыквам относят горлянку (посудную, или бутылочную, тыкву) и люффу, используемую в зрелом виде для изготовления мочалок. У летних и технических тыкв в отличие от бахчевых в пищу используют 7 - 12-дневные плоды с незрелыми семенами. Бахчевые культуры отличаются высокой теплотребовательностью.
Арбуз и дыня -- растения знойного юга. Родина арбуза -- Африка, дыни -- Средняя и Малая Азия. Это определило основные зоны распространения их: прежде всего южные области России, Украина, Казахстан, Средняя Азия, Закавказье и Молдавия.
1. Питательная ценность и химический состав плодов
Плоды арбуза и дыни употребляют преимущественно в свежем виде и в консервной промышленности для приготовления арбузного и дынного меда (нардек и бекмес), различных кондитерских изделий, цукатов, мармелада, джема, пастилы и других продуктов. В Средней Азии мякоть плодов дыни сушат и в таком виде едят или делают из нее компоты. Нестандартные молодые плоды арбуза пригодны для соления. В семенах бахчевых накапливается много высококачественного масла, которое используют в кондитерской промышленности и для других целей.
В сухих семенах арбуза содержится 14 - 19% масла, в семенах дыни -- 19 - 35 %, в семенах тыквы -- 23 - 41 %. Семена тыквы и арбуза перерабатывают на масло, а жмых, получаемый при этом, является ценным кормом для свиней, молочного и откормочного скота. Плоды бахчевых, особенно тыквы, широко используют как ценный сочный корм для различных животных.
По содержанию сахара выделяются плоды дыни, а затем арбуза, но по степени сладости арбузы превосходят дыню. Сахара арбуза представлены преимущественно фруктозой. В плодах дыни преобладает сахароза, а моносахариды, фруктоза и глюкоза содержатся примерно в одинаковых количествах.
Высоким содержанием сахара отличаются плоды отдельных сортов из группы летних дынь среднеазиатского подвида. В плодах тыквы углеводов накапливается несколько меньше; углеводный комплекс ее имеет особенности. В составе сухого вещества преобладают полисахариды, прежде всего крахмал.
Содержание сахара -- сортовой признак, но он сильно зависит от освещенности, температуры и увлажнения. По занимаемой площади первое место принадлежит арбузу, второе --дыне, и только 10% приходится на долю тыквы. Она, хотя и не относится к таким сахароносам, как арбуз и дыня, отличается более высокой урожайностью -- при выращивании по интенсивной технологии свыше 100 т/га. Основные биологические особенности тыквы (отношение к теплу, влаге, минеральному питанию) сформировались под влиянием субтропического и умеренного климата Южной и Центральной Америки, территорию которой считают базой ее формообразования.
Тыква благодаря высокой экологической устойчивости к неблагоприятным условиям выращивания отличается высокой урожайностью как в южных районах, так и в зоне умеренного климата. Плоды тыквы употребляют преимущественно в вареном, тушеном и жареном виде. Отдельные сорта ее (Витаминная, Мускатная) служат источником каротина; их используют для приготовления продуктов детского питания, различных консервов.
При оценке пищевой ценности всех бахчевых необходимо учитывать относительно большую долю несъедобной части товарного урожая(кору). У арбуза на кору приходится до 40 % массы плода, у дыни -- 36 % и у тыквы -- 30 %. Значительная доля несъедобной части может быть использована на корм скоту.
2. Ботаническое описание бахчевых культур
Арбуз, дыня и тыква принадлежат к семейству Тыквенные (Cucurbitaceae), объединяющему более 100 родов и около 400 видов. Плод ягодовидный (тыквина), достигает массы 20 - 40 кг и более. Плоды различают по форме, окраске и рисунку коры, окраске и строению мякоти, форме семян и другим признакам. Различные виды семейства Тыквенные различаются по анатомическому строению, но общее строение плода сохраняется для всех бахчевых культур. Плод состоит из коры, мякоти, плаценты (семенных нитей или мест завязи, от которых отходят семязачатки) и семян. Плаценты у тыквы сухие, у дыни -- сухие или влажные, у арбуза разрастаются и срастаются со стенками плода.
Кора состоит из нескольких слоев. Верхний, граничащий с внешней средой, -- однослойный, покрытый кутикулой эпидермис. Назначение его -- защита плода от усыхания, испарения, других неблагоприятных внешних воздействий, ограничение транспирации. Под слоем эпидермиса расположена хлорофиллоносная паренхима из 8 - 10 клеток. Окраска плодов, а также рисунок коры зависят от концентрации хлорофилла и хромопластов в клетках паренхимы. Ниже этого слоя у арбуза и тыквы находится механический панцирный слой, который облекает плод со всех сторон и обусловливает его прочность. Ниже панцирного слоя следует многослойная коровая паренхима (съедобная часть плода), переходящая в паренхиму мякоти плода различной окраски в зависимости от сорта.
Ткани плода у бахчевых растут сначала за счет деления клеток, затем за счет их растяжения. У арбуза рост плода и созревание происходят одновременно; у дыни и тыквы плод зреет после завершения формирования его и даже в процессе хранения.
3. Особенности биологии бахчевых культур
Арбуз, дыня, тыква -- однолетние травянистые растения, стелющиеся лианы. Верхушечный конус нарастания не заканчивается цветоносом и остается деятельным в течение всего (или значительной части) вегетационного периода, а побеги, соцветия и цветки развиваются из конусов нарастания пазушных почек.
Этим и объясняются интенсивное нарастание листьев и увеличение листовой поверхности. Среди культурных овощных растений бахчевые выделяются по интенсивности ростовых процессов.
В. И. Эдельштейн отмечал, что за период 90 - 120 дней от посева одно бахчевое растение развивает листовую поверхность площадью до 32 м2, а капуста, отличающаяся относительно интенсивным ростом, за тот же период формирует листовую поверхность площадью 1 - 1,5 м2, или в 20 - 30 раз меньше, чем тыква.
У бахчевых растений в результате ветвления развивается система побегов. У арбуза, дыни и тыквы распространено моноподиальное ветвление, когда главный стебель (ось первого порядка) весь сезон сохраняет точку роста, за счет которой и нарастает ось растения.
В процессе онтогенеза увеличивается порядковый номер боковых побегов; на главной оси (ось первого порядка) развиваются оси второго порядка, их ветвление приводит к образованию осей последующих порядков. С возрастом ветвление ослабевает, так как ростовые процессы при старении замедляются, а затем и приостанавливаются. У растений семейства Тыквенные отчетливо выделяются низовые листья, для которых характерны небольшая длина и простое очертание, срединные и верховые листья, роль которых заключается в защите цветков.
Верховые, как и низовые, недоразвиты и слабо рассечены.
У арбуза листья серо-зеленые, длинночерешковые, обычно разрезные, с 3 - 5 лопастями, в молодом возрасте густоопушенные, что является признаком ксерофитности растений. Имеются сорта и с нерассеченными листьями (Цельнолистный 215).
У дыни листья нерассеченные, длинночерешковые, без прилистников.
У тыквы наиболее крупные, длинночерешковые, неопушенные листья, без прилистников; они различаются по форме, окраске. Наиболее длинные черешки у листьев кустовых форм, особенно у цуккини. Длинночерешковые листья размещены на коротком стебле, и растения при таком размещении листьев имеют форму компактного куста.
Побегопроизводительная способность бахчевых культур очень велика. Наряду с мощной надземной системой они развивают не менее мощную корневую.
Корневая система бахчевых стержневого типа. Она состоит из главного корня, возникающего из зародышевого корешка семени. От главного корня отходят боковые корни второго и последующих порядков. Благодаря мощному развитию корневой системы, проникающей на глубину 2 м и более и в стороны на 4 - 5 м, она охватывает значительный (до 7 - 10 м3) объем почвы, что обеспечивает достаточное поступление воды в растение.
По мощности развития корневой системы первое место занимает тыква, затем -- арбуз и дыня. Исследования В. И. Эдельштейна показали, что тыква выделяется среди культурных растений не только громадными размерами листовой поверхности, но и мощной корневой системой. Общая длина только основных корней у взрослого растения арбуза достигает 57,5 м, у дыни -- 32 м, у тыквы -- 171,5 м.
Арбуз, дыня и тыква зацветают через 40...70 дней после появления всходов. У большинства сортов дыни преимущественно мужские и функционально женские, обоеполые (гермафродитные) цветки.
У арбуза встречается три типа цветков: мужской, женский и обоеполый (гермафродитный), у тыквы -- обычно раздельнополые цветки. У арбуза цветки одиночные, у дыни женские цветки одиночные, мужские собраны в соцветия. У тыквы цветки одиночные. У дыни женские цветки расположены преимущественно на боковых побегах; для арбуза характерно формирование женских цветков в пазухах листьев основного побега. Бахчевые культуры имеют примерно одинаковый ритм цветения: мужские цветки цветут один день, женские в 5 - 6 ч утра открываются, а к вечеру закрываются, их цветение продолжается 2 - 3 дня.
4. Отношение к факторам внешней среды
Экологические условия территорий, с которыми связано происхождение арбуза, дыни и тыквы, определили их высокую требовательность к свету и теплу. В связи с высокой теплотребовательностью арбуз и дыня широко распространены в районах, отличающихся большим приходом солнечной радиации и суммой активных температур (выше 10 °С) более 4000 °С.
Тыква более устойчива к понижениям температуры. Ее можно выращивать не только на юге, но и в центральных районах Нечерноземной зоны, где сумма активных температур за вегетационный период составляет не более 970 - 1000 °С.
Однако тыква мускатная тропического происхождения и распространена примерно в тех границах, в которых выращивают арбуз.
В пределах каждой культуры имеются сорта с различными требованиями к теплу.
У арбуза относительно малотребователен к теплу сорт Огонек;
у дыни -- Алтайская, Колхозница 749/753 и другие, относящиеся к европейскому подвиду;
у тыквы -- в основном сорта твердокорой тыквы: Алтайская 47, Мозолеевская 49, Грибовская кустовая 189.
Для получения дружных всходов необходима повышенная температура: для арбуза она находится в пределах 30 - 35 °С, для дыни и тыквы -- 25 - .30 °С. Оптимальная температура для формирования плодов арбуза и дыни 25- 35 °С, тыквы 22 - 30 °С.
Характерная особенность бахчевых культур -- способность интенсивно ассимилировать даже при температуре 40 °С. В листьях столового арбуза при выращивании в условиях орошения белки свертываются при температуре 45 °С, на богаре -- 50 - 54 °С, в листьях дыни -- при температуре около 64 °С. У некоторых видов тыквы белки свертываются при температуре, превышающей 60 °С.
Арбуз, дыня и тыква, приспособленные к высоким температурам, получили название жаростойких культур.
Арбуз, дыня и тыква -- растения жаростойкие и засухоустойчивые. Засухоустойчивость их обусловлена в первую очередь сильно развитой корневой системой, обеспечивающей большой расход воды на транспирацию. Процессу транспирации сопутствует связанный с ним процесс поглощения воды из почвы. Чем больше отдача живыми клетками воды, тем значительнее их сосущая сила. Высокая жаростойкость арбуза и дыни также способствует повышению засухоустойчивости, так как при высокой жаростойкости происходит обезвоживание цитоплазмы, что дает возможность растениям перенести засуху.
Листья арбуза имеют ксероморфное строение. В условиях напряженного водного режима устьичный аппарат можно рассматривать как механизм регулирования водного баланса и повышения засухоустойчивости. Оптимальная влажность почвы для бахчевых в период всходы -- цветение 65 % ПВ, в период цветение -- первый сбор 70 % ПВ и во время плодоношения 75 % ПВ.
Обильное орошение повышает урожайность арбуза, но несколько снижает сахаристость плодов и обусловливает повышение содержания в них нитратов.
4.1 Морфологические особенности Арбуза
Все сорта арбуза относятся к виду Cytrullus lanatus (Thunb.) Matsum et Nakai, к одной ботанической разновидности -- арбуз обыкновенный, столовый (var. vulgaris). У столового арбуза пластинка листа удлиненная, глубокоразрезная, 3...5-лопастная. Мякоть спелого плода нежная, сладкая, у большинства сортов -- красная, хотя есть сорта с желтой и белой мякотью. Семена у разных сортов неодинаковы по размеру и окраске (всех цветов радуги, кроме голубого). Форма плода шаровидная или удлиненная, поверхность гладкая или слегка сегментированная. Сорта с удлиненными плодами отличаются позднеспелостью, хорошей лежкостью и крупными размерами.
Основная окраска (рубашка) плода (от белой до темно-зеленой) и легко соскабливаемый рисунок (в виде сетки, полос, пятен) разнообразны и характеризуют сортовые признаки.
По продолжительности вегетационного периода сорта арбуза делят на скороспелые (70 - 90 дней), среднеспелые (90 - 100 дней) и позднеспелые (110 - 140 дней). Скороспелые распространены во всех зонах, но преимущественно в районах северной границы товарного бахчеводства, среднеспелые и позднеспелые -- в южных районах.
Скороспелые сорта: Роза юго-востока, Огонек, Цельнолистный 215. Среднеспелые: Быковский 2 2 (наиболее урожайный, транспортабельный), Волжский 7 (сахаристость до 12 %).