Загальна ботанічна характеристика зернобобових культур

До групи зернових бобових культур відносяться сільськогосподарські рослини, які широко використовують у продовольчих, кормових та технічних цілях.

Зерно бобових культур містить у 2-3 рази більше білку, ніж зерно хлібних злаків, що підкреслює їх цінність як продукту харчування людини та корму для тварин, багатого на білок. Крім того, в зерні бобових часто міститься багато жиру - соя - 17-26%, люпин - 5,5-20%. Зернобобові містять значну кількість вітамінів групи B, C, а також вітаміну A.

Велике агротехнічне значення зернобобові мають у сівозмінах, так як вони збагачують ґрунт азотом.

Загальна ботанічна характеристика. Всі зернобобові культури належать до родини бобових (Fabaceae): горох посівний, горох польовий, квасоля звичайна, люпин вузьколистий, люпин жовтий, люпин білий, соя культурна, боби, чина посівна, нут звичайний та ін.

Коренева система зернобобових культур стрижневого типу, гілкувата, здатна використовувати важкодоступні мінеральні речовини, особливо фосфати, глибоко проникає у ґрунт - до 180 см.

У люпинів бокові корені розміщені у нижній, а в кормових бобів - у верхній частині стрижневого кореня у шарі ґрунту 0-30 см. Тому люпини виносять елементи живлення із нижнього шару підорного горизонту, а кормові боби вимагають високородючих, удобрених ґрунтів.

Зернобобові культури володіють унікальною здатністю вступати у симбіотичні взаємовідносини з бульбочковими бактеріями і створювати цілісну систему з фіксації атмосферного азоту. Рослини забезпечують ці організми продуктами фотосинтезу, а бактерії рослину - зв'язаним азотом до 80% потреби.

Стебла у зернобобових бувають різних типів і здатні до галуження. Прямостоячі стебла характерні для люпинів, сої, нуту, бобів, сланкі - гороху, чини, виткі - деяких форм квасолі.

За будовою листків та особливостями проростання насіння зернобобові культури поділяють на три групи.

1. Для сої та квасолі характерні трійчасті листки і сім'ядолі, які виносяться на поверхню ґрунту.

2. Люпини мають пальчасті листки і під час проростання також виносять сім'ядолі на поверхню.

3. Рослини з пірчастими листками і сім'ядолями, які не виносяться на поверхню ґрунту, представлені горохом, бобами, сочевицею, нутом, чиною.

Тому насіння першої і другої групи рослин потребує неглибокого загортання, а третьої - більш глибокого.

У початковий період бобові рослини ростуть повільно і слабо конкурують з бур'янами.

Квітка зернобобових п'ятичленна, неправильної форми. Оцвітина складається з п'яти чашолистків та п'яти пелюсток - верхньої - парусу, двох бічних - крил та двох нижніх, що зрослись і утворили човник. Квітка містить одну маточку та 10 тичинок, 9 з яких у більшості видів зростаються.

Забарвлення пелюсток різноманітне - біле, рожеве, червоне, жовте, синє та ін.

Квітки можуть бути одинокими (нут), зібраними по 2-3 у пазухах листків (горох, соя), або утворювати верхівкове гроно (люпини).

Більшість зернобобових культур є самозапильними (горох, соя, квасоля та ін.), але є і перехреснозапильні (вика озима, вика яра).

Плід - біб, який може мати різну величину та форму. Однонасінний біб утворює нут, всім іншим зернобобовим характерні багатонасінні плоди.

Насіння зернобобових має також різноманітну форму і величину. Наприклад, сочевиці характерне округле стиснуте насіння розміром 3-5 мм, квасолі звичайній - округле, еліптичне, ниркоподібне, валькувате розміром 8-15 мм.

Фази росту зернобобових. За вегетаційний період зернові бобові культури проходять шість фаз росту й розвитку (за Ф.М.Куперман, Е.І.Ржановою).

I. Фаза проростання насіння розпочинається після висіву культури. Проростанню насіння зернобобових культур, як і інших рослин, передує набухання. Часто серед бобових, особливо у вики, люпинів, бобів і ін., спостерігається "твердокам'яність" насіння, що характеризується його нездатностю поглинати вологу та тривалий час не проростати. Причиною твердокам'яності насіння бобових є зміни у структурі їх оболонок, що відбуваються під впливом сильного висушування і можуть носити зворотний і незворотний характер.

Проростання насіння бобових культур розпочинається з росту корінчика, який розриває оболонку насінини, проникає у ґрунт і укорінюється в ньому. Разом з ростом корінця відбувається подовження стебельця. У культур, які виносять сім'ядолі, стебельце росте в основному за рахунок росту підсім'ядольного коліна (гіпокотилю), чого не спостерігається у рослин, які не виносять сім'ядолі.

II. Фаза сходів характеризується появою на поверхні ґрунту перших листків. Спочатку на поверхні ґрунту у рослин, які виносять сім'ядолі, за рахунок росту і вирівнювання дугоподібного підсім'ядольного коліна, з'являються сім'ядольні листки. Подальший ріст сходів проявляється у розвертанні перших справжніх листків, які у таких видів, як квасоля, є простими. Слідом за першим простим у квасолі появляються справжні трійчасті листки. У люпинів перші справжні листки є складними пальчастими.

У рослин, які мають пірчасті листки, проростання також розпочинається з росту корінчика, але сім'ядолі не виносяться на поверхню ґрунту. Ззовні зразу ж появляються перші справжні листки, які мають подібну будову до типових листків, але складаються з меншої кількості листкових пластинок. Крім цих листків у вики, бобів і гороху формуються так звані низові слабо розвинуті листки.

III. Фаза інтенсивного росту відзначається швидким ростом рослин. Разом із збільшенням довжини стебла, інтенсивно появляються нові листки, формуються квітки.

Визначальним фактором у формуванні високого врожаю зернобобових культур є площа листкової поверхні у генеративних фазах росту.

В онтогенезі бобових зернових рослин чітко виражена ярусна мінливість листків, яка у різних культур має свої особливості. У рослин, які мають пірчасті листки, мінливість проявляється в зміні кількості листкових пластинок у складному листку. З кожним новим ярусом проходить збільшення кількості пластинок на одну, дві і більше пар, що спостерігається до моменту закладання на одному з верхніх ярусів зародкової квітки. З цього моменту в наступних ярусах кількість листкових пластинок не збільшується, а залишається на певному для даного виду і сорту рівні або дещо зменшується. Така ж закономірність у зміні листків спостерігається і у люпину, який має складні пальчасті листки.

У онтогенезі ряду бобових добре виражена морфологічна різноякісність бокових пагонів: чим ближче до основи материнського пагона формується дочірній боковий пагін, тим більше на ньому утворюється листків і тим довше він перебуває у вегетативному стані (не утворює генеративних органів).

Паралельно з інтенсивним розвитком листків і стебел проходить формування і ріст кореневої системи.

Часто в межах фази інтенсивного росту виділяють ще фази третього-четвертого листка і галуження стебла.

IV і V. Фази бутонізації та цвітіння характеризуються появою бутонів квітів та їх розкриванням. Проходить запилення і запліднення. Ця фаза є критичним періодом для формування врожаю зернобобових культур. За оптимальних умов зволоження і температури цвітіння триває 15-20 днів, а за несприятливих - 3-5 днів і зав'язується у три рази менше бобів. У суху погоду і за високої температури спостерігається абортивність насіння (10-40%), зменшується кількість насінин у бобах.

VI. Під час фази формування і достигання насіння відбувається посилений ріст у довжину плодів, які досягають розмірів, властивих культурі. Остаточно визначається озерненість бобів та їх кількість на рослині.

Інтенсивно росте насіння і формуються зародки. Продукти асиміляції концентруються в навколопліднику і поступово переходять у сім'ядолі. Стулки бобів стають тонкими і менш соковитими. На цьому етапі формується вирівняність і вагомість насіння.

Пізніше відбувається остаточний відтік у сім'ядолі речовин із вегетативних органів, які відмирають та висихають. Цей процес триває навіть після відділення стебел від коріння. Під час достигання насіння остаточно формуються посівні й урожайні якості культури.

У достиганні насіння зернобобових культур, як і зернових, виділяють молочну, воскову і повну стиглість.