1.2.2.3. КОРЕНЕВА СИСТЕМА ПОЛЬОВИХ КУЛЬТУР

Загальні питання росту і морфології кореневих систем. Корені є вегетативними органами рослин, за допомогою яких вони вбирають основні елементи мінерального живлення з ґрунту, а також виво­дять з рослин різні сполуки. Так відбувається обмін речовин у сис­темі ґрунт — рослина. При добре розвиненій кореневій системі рос­лини ефективно використовують вологу і поживні речовини ґрунту. Дослідження кафедр землеробства і рослинництва Уманської сіль­ськогосподарської академії свідчать, що не лише в орному й підор­ному шарах, а й глибше (до 3 — 5 м і більше) в ґрунті є достатньо ру­хомих сполук азоту, калію, кальцію, фосфору та інших макро- й мік­роелементів. Тому створенням умов для глибокого проникнення ко­реневої системи польових культур можна значно зменшити дози внесення добрив без зниження врожаю, що сприяє не лише економії матеріальних засобів, а й, що не менш важливо, отриманню еколо­гічно більш чистої продукції. Корінь, який росте, має так званий кореневий чохлик, під ним безпосередньо розміщується зона клі­тинного поділу, за нею — зона росту (розтягу) кореня. Клітини в ній витягуються. У них з'являються вакуолі (лат. vacuus — пустий) — порожнини в цитоплазмі клітин, які заповнюються клітинним со­ком. Завдяки цьому корінь заглиблюється в землю. Якщо цю зону кореня видалити, ріст його донизу припиняється, утворюються бічні корінці. Іноді це роблять штучно з агротехнічною метою на площах насінників люцерни, при пересаджуванні розсади кормових коре­неплодів та ін. Вище зони росту розміщена всмоктувальна зона 0,5 — 2 см завдовжки. Вона густо обросла кореневими волосками — тонкими виростками клітин епідермісу 0,2 — 1 см завдовжки. Їх по­над 100 штук у всисній зоні. Через них в рослину надходять (всмок­туються) поживні речовини разом з вологою. Це найактивніша (всмоктувальна) зона кореневої системи. Кореневі волоски відмира­ють через кожні 15 — 20 днів і знову утворюються на ростучих коре­нях. Ці тонкі корінці — коренева ризосфера — проникають між ґрунтовими частинками і міцно утримують рослину в ґрунті.

Основна маса коренів (65 — 80 %) польових культур на суглинко­вих ґрунтах Лісостепу й Степу розміщена в шарі ґрунту до 40 см, а з урахуванням довжини коренів найбільше їх (80 - 85 %) у шарі 20 - 60 см.

У процесі вегетації рослини ростуть нерівномірно. Залежно від їх біологічних особливостей, а також від умов середовища темпи росту коренів різні, вони неоднаково заглиблюються у ґрунт або майже перестають рости. Під час вегетації польових культур може бути кілька періодів посиленого приросту коренів. Це можна проілюстру­вати на прикладі динаміки росту коренів різних гібридів кукурудзи (рис. 10). Спостерігається також загальна закономірність вегетації рослин — спочатку посилено ростуть корені, а потім — надземна маса. Початковий ріст коренів сильніший у ранніх ярих — ячменю, вівса, гороху; повільніший — у пізніх ярих (кукурудзи, суданської трави) (рис. 11). Це спостерігається також у проса, сорго та інших просоподібних. Ще повільніше на початку вегетації росте надземна маса цих рослин. Тому ранні ярі досить швидко вкривають площу і стають менш уразливими до бур'янів, ніж пізні ярі, які висівають на 10 — 15 днів пізніше. Пізні ярі засмічуються не лише ранніми бур'янами, а й пізніми та післяжнивними, зокрема мишієм, щири­цею, курячим просом (плоскухою) та іншими і потребують старанно­го догляду на початку вегетації.

Однією з основних умов посиленого початкового росту коренів є достатнє зволоження орного шару ґрунту. Вміст вологи у суглинко­вих ґрунтах на початку вегетації має становити 22 — 24 %, супіща­них та піщаних 18 — 20 %. Недостатня зволоженість ґрунту негатив­но позначається на рості кореневої системи і надземної маси рослин. Існує пряма залежність між зволоженістю ґрунту в період появи сходів і врожайністю культури. За даними О. І. Зінченка, коефі­цієнт кореляції (r) цього зв'язку становить для післяукісних 84, для весняних посівів вівса і ячменю 77 — 82, для кукурудзи 67 — 73, піс­ляукісних посівів проса і гречки 84 — 92.

Важливе значення для отримання стабільних урожаїв польових культур має глибина проникнення кореневої системи в ґрунт Польові культури досить відрізняються за цим показником. Корені ячменю, вівса, гороху, сої та інших культур проникають у ґрунт на глибину від 125 - 150 до 200 см; кукурудзи, суданської трави, соня­шнику, цукрових буряків, сорго — 250 - 350 до 400 см.

Навіть у періоди несприятливого зволоження в Лісостепу і Степу ґрунт на глибині 1,5 — 2,5 м має достатньо вологи. Це прошарок по­стійного зволоження, де вологи в материнській породі 22 — 24 %. Корені культур з могутньою кореневою системою (кукурудза, соня­шник, люцерна та ін.) досягають цього вологого шару і задовольня­ють потреби рослин у волозі, якщо її недостатньо в орному і підор­ному шарах. Тому краще вирощувати культури та їх сорти, які ма­ють добре розвинену кореневу систему.

Глибина проникнення кореневої системи залежить також від ґрунтово-кліматичних умов. За даними Уманської сільськогосподар­ської академії (Г. І. Мусатов, О. І. Зінченко, В. Ф. Кропивко), в Лісо­степу навіть у середньоранніх гібридів кукурудзи коріння проникає на глибину понад 3 м, а в пізньостиглих сортів і гібридів —до 4 м, тоді як на Поліссі корені кукурудзи заглиблюються лише до 2,2 м (В. М. Лебедєв). У Лісостепу й Степу на таку глибину проникають корені пшениці, ячменю, вівса, а в західному Лісостепу, де достат­ньо вологи в шарі до 100 см, — лише на 1,2 м.

Глибина проникнення коренів у ґрунт залежить не тільки від умов зволоження, а й від механічного та хімічного складу орного й підорного шарів ґрунту. Якщо на глибині 100 — 120 см ґрунт надмі­рно зволожений, коренева система рослин формується в шарі до 100 см. За таких умов загальний обсяг кореневмісного шару мен­ший і для отримання високого врожаю треба збільшувати норми внесення добрив.

В орному шарі ґрунту розміщується основна маса коренів польо­вих культур. Внесення добрив на посівах злакових сприяє збіль­шенню маси коренів у верхньому шарі (рис. 12, а). На посівах бобо­вих (в даному разі сої) це не спостерігається, а навпаки, загальна маса коренів може зменшуватись (рис. 12, б). Основна кількість ко­ренів за довжиною (дрібні корінці, так звана ризосфера) розміщу­ється в підорному шарі (рис. 12, в ліворуч),

Важливе значення має коренева система як джерело поживних речовин для наступних культур. Після різних польових культур у ґрунті залишається від 35 — 45 до 70 — 100 ц/га і навіть більше коре­невих і стерньових решток. Так, на посівах багаторічних трав щоро­ку залишається в ґрунті 60 — 80 ц/га сухої маси коренів. За 3 — 4 роки використання люцерна залишає 25 — 30 т/га органічної маси, в якій міститься 450 - 500 кг/га азоту, 100 - 120 фосфору, 350 - 400 кг/га ка­лію. Кореневі рештки бобових трав (люцерни, конюшини, вики ози­мої і ярої, буркуну) містять у два—три рази більше азоту, значно біль­ше фосфору і кальцію, ніж кореневі рештки злакових культур. На­віть 30 — 40 ц/га сухої речовини бобових культур, зокрема вики ярої і мохнатої, залишають 60 — 100 кг/га азоту. Крім того, в процесі веге­тації значна його кількість надходить від мінералізації бульбочок та асоціативних азотфіксуючих бактерій, що містяться у ризосфері коренів. Останнє стосується не лише бобових, а й злакових та інших рослин — соняшнику, цукрових і кормових буряків та ін.

Особливості будови кореневої системи польових культур. У польових культур розрізняють два типи кореневої системи — мич­кувату (у злакових) і стрижневу (у бобових, хрестоцвітих та інших двосім'ядольних рослин). Є також культури з кореневищним типом кореневої системи, у яких корені є підземними стеблами з міжвуз­лями, з яких відростають стебла й корені. До них відносяться пере­важно багаторічні кормові трави — стоколос безостий, лисохвіст луч­ний, мітлиця. Є також проміжні форми між мичкуватими й корене­вищними рослинами (райграс пасовищний, вівсяниця (костриця) червона, тонконіг лучний).

Вегетативним центром у злакових культур є вузол кущення, у бобових, хрестоцвітих та інших — коренева шийка. Процес утворен­ня корінців і надземних пагонів у злакових називають кущенням, у бобових — пагоноутворенням. Кущення і пагоноутворення в однорі­чних польових культур, крім отавних (відростаючих) кормових трав, відбувається один раз, у багаторічних високоотавних культур —

протягом усього вегетаційного періоду майже безперервно 2 — 5 ро­ків і більше.

В однорічних злаків вузол кущення закладається на глибині 1 — 3 см. Між початком його утворення і самим кущенням минає певний час, за який над вузлом кущення закладається певна кіль­кість (4 — 6 і більше) дуже вкорочених міжвузлів і вузлів. Після цьо­го з кожного вузла розвивається один корінець. Коли корінці закрі­пляться у ґрунті, з кожного вузла розвивається надземний пагін. Пагони розвиваються під кутом до першого — центрального. На кожному з них закладається самостійний вузол кущення, який роз­вивається у такому порядку, як і головний. Верхня брунька пагона другого порідку під гострим кутом спрямовується догори і виходить на поверхню ґрунту. Період кущення пшениці, жита, ячменю, проса та інших культур досить короткий. Таке кущення називають сим-подіальним. Якби кущення хлібів тривало кілька тижнів, на посі­вах водночас були б напівстиглі і зелені рослини, тобто хліба з під­гоном. Це спостерігається, наприклад, при крайовому ефекті на по­сівах з широкими технологічними коліями.

Багаторічні злаки, як уже зазначалося, на відміну від однорічних, кущаться безперервно і протягом тривалого періоду. Таке кущення переривається взимку та в бездощові періоди. Кожний пагін багато­річних злаків після нагромадження певної кількості пластичних за­пасних речовин (білків, жирів, вуглеводів, цукрів) кущиться у свою чергу. Вся маса поживних речовин у результаті фотосинтезу викорис­товується для формування нових пагонів. При цьому зовнішні, більш освітлені, пагони є генеративними, а менш освітлені — вегетативни­ми. Тому травостій багаторічних злаків завжди складається з вегета­тивних і генеративних пагонів. Для використання на корм більш цінний травостій з більшою кількістю вегетативних пагонів.

На потенційно генеративних пагонах утворюються стебла, і за­паси поживних речовин у них використовуються для росту стебла і утворення суцвіть. Після утворення суцвіть та їх цвітіння частину пластичних речовин (яких у пагоні більше, ніж потрібно для нали­вання і дозрівання зерна) рослина використовує для утворення до­чірніх стебел, серед яких також будуть генеративні й вегетативні.

В озимих трав пагони, що утворилися після цвітіння генератив­них стебел, виходять у трубку і плодоносять наступної весни. У них цей процес відбувається лише раз протягом року. В ярих високоотав-них злаків він може повторюватись 2 — 3 рази за вегетаційний період.

Головні (генеративні) стебла багаторічних злаків після повного дозрівання насіння видовжуються у нижніх міжвузлях за рахунок інтеркалярного (вставного) росту і вилягають. Зелена маса їх не відмирає до настання морозів. Після цього відмирають плодоносні стебла разом з кореневою системою, листя вегетативних пагонів та вегетативні пагони, у яких накопичилося мало поживних речовин.

Злакові багаторічні трави розвиваються повільніше за бобові. Досить густий травостій їх при звичайних нормах висіву (8 — 10 млн шт. схожих насінин на 1 га) формується лише наступного року після другого скошування, коли після цвітіння почнуть кущитися генера­тивні пагони.

За достатнього зволоження і посиленого живлення пагоноутво-рення можна посилити і в рік висівання трав. Стимулюють кущен­ня в літньо-осінній період підкошуванням і випасанням худоби на травостоях.

Бобові трави, хрестоцвіті та інші стрижнекореневі рослини роз­виваються майже так само, як і багаторічні злаки, але функцію ву­зла кущення в них виконує коренева шийка (підсім' ядольне колі­но). З неї розвивається головний корінь. На кореневій шийці з бру­ньок (у багаторічних рослин щороку із сплячих бруньок) розвива­ються пагони з додатковим корінням. Пагони багаторічних бобових та інших трав щороку відмирають разом з корінцями, поповнюючи запас органічної речовини в ґрунті.

Окрему групу становлять кореневищні рослини, у яких основна маса коріння складається з підземних стебел-кореневищ. Серед зе­рнових, зернобобових культур польової сівозміни їх практично не­має, але в кормових травах це досить цінна група рослин. До неї належать пирій повзучий, який за своїми якостями переважає інші злакові трави; стоколос безостий та перехідні форми від кореневищ­них до нещільнокущових — райграс пасовищний, вівсяниця червона, лисохвіст, мітлиця біла та ін., які мають характерну кореневу систе­му, що складається з кущів і коротких кореневищ. На них пророста­ють бруньки, з яких догори росте стебельце, а донизу — корінець. Процес такого кущення, або підземного пагоноутворення, так само, як і в нещільнокущових злаків, відбувається безперервно. Від мате­ринської рослини радіально відходять підземні стебла. Кущення зла­ків відбувається безперервно протягом кількох (іноді багатьох) років. Ці культури продуктивні, щороку накопичують багато органічної ма­си за рахунок кореневих і стерньових решток (40 — 60 ц/га і більше сухої речовини). З часом органічної маси накопичується ба­гато, внаслідок чого погіршується повітряний режим ґрунту, міне­ралізація нагромаджених запасів органічної речовини. Подовжують вегетацію кореневищних злаків поліпшенням повітряного режиму ґрунту за допомогою розпушування дисковим знаряддям, голчасти­ми боронами.

Аналогічний повзучий тип пагоноутворення характерний і для деяких бобових трав. Однак стебло у них розміщується на поверхні ґрунту, наприклад у конюшини білої. Такі рослини відростають до­бре після спасування.

Наливання і достигання зерна. Після закінчення цвітіння почи­нається утворення зерна. При наливанні зернівка наповнюється вуглеводами, цукрами, білками і спершу має рідку консистенцію, так звану молочну стиглість. У цю фазу стиглості уже практично повністю формується зародок, зерно в цій фазі стиглості вже може проростати. При достиганні в ендоспермі або в сім'ядолях бобових та інших двосім'ядольних рослин збільшується вміст сухих речовин, зерно набуває густої консистенції, настає молочно-воскова фаза до­стигання, яка змінюється восковою, після воскової — фаза повної стиглості зерна. На початку фази зерно має підвищену вологість (35 — 40 %), а після повного достигання зневоднюється до залишко­вої вологості 12 — 14 %. Таке зерно можна зберігати протягом трива­лого періоду. На кормові цілі можна використовувати зерно вологіс­тю 35 — 40 % у спеціальних герметичних місткостях. Таким способом зберігають вологе ціле і подрібнене зерно кукурудзи й сорго. На корм великій рогатій худобі зерно кукурудзи подрібнюють разом з качанами. Якщо подрібнених стрижнів качанів у заготовленій масі небагато, то її можна згодувати і свиням.

Зерно кукурудзи у фазі молочної стиглості також використо­вують для харчових цілей. Дуже цінним харчовим продуктом є заморожені качани. В такій фазі стиглості консервують і зерно го­роху.

Описані вище загальні екологічні та біологічні особливості польо­вих рослин взаємопов'язані. Сорти й гібриди культур розрізняються насамперед екологічними особливостями: висотою стеблостою, будо­вою листя, кущистістю, стійкістю проти ураження шкідниками і хво­робами, морозо- і зимостійкістю, посухостійкістю та ін. Отже, сорт — це екотип, який набуває певних екологічних ознак в результаті се­лекційної роботи, він же є біотипом, оскільки може відрізнятися від іншого тривалістю проходження фаз вегетації або міжфазними періо­дами, температурою проростання насіння, відношенням до умов про­ходження стадії яровизації, врожайністю, якістю врожаю тощо. Так, можуть бути біотипи озимих пшениці, жита, ячменю з тривалим пе­ріодом стадії яровизації і з коротким, що, в свою чергу, є важливим при визначенні строків осінньої сівби. Тому екологічні і біологічні особливості треба враховувати при розробці сортової технології виро­щування високих врожаїв польових культур.