SHPORA.net :: PDA

[ Back ]

Зерновые бобовые культуры принадлежат к ботаническому семейству Бобовые (Fabaceae) и имеют много общего в биологии растений, приемах возделывания и качестве получаемой продукции.
Преимущества зерновых бобовых перед культурами семейства Мятликовые заключается в том, что бобовые производят на единице площади больше белка, качество и усвояемость его выше. Они дают самый дешевый белок, включая в биологический круговорот азот воздуха, недоступный для других растений. Фиксация азота воздуха происходит в процессе симбиоза бобовых с клубеньковыми бактериями рода Rhizobium за счет световой энергии, аккумулированной растением.
Зерновые бобовые культуры возделывают для получения семян с высоким содержанием белка. Эти культуры делят на пищевые, кормовые, технические и универсальные. Фасоль и чечевица от¬личаются высокими вкусовыми и кулинарными качествами, их используют только в питании людей. Чину, нут, кормовые бобы, люпин белый и желтый применяют главным образом в комбикор¬мовой промышленности, хотя в некоторых странах семена нута и люпина белого употребляют в пищу. Соя до недавнего времени была известна как техническая культура. В последнее время ее все шире используют как пищевую и кормовую культуру. По универсальности использования соя не имеет себе равных среди полевых растений. Горох также отличается универсальным использовании его широко применяют в питании человека и в качестве корма ДЛЯ животных.
По зоотехническим нормам в 1 энергетической кормовой единице (ЭКЕ) должно содержаться 105...115 г сырого белка. Фактически же средняя белковистость заготовляемых в России кормов составляет 75...80 г, или 80...85 % нормы. Дефицит белка вызывает перерасход кормов на единицу животноводческой продукции на 20….30 % и служит одним из главных препятствий для повышения продуктивности животных.
В решении проблемы растительного белка весьма важная, если не решающая, роль принадлежит бобовым культурам. Зерновые бобовые не только сами обладают высокой кормовой ценностью, но и улучшают использование животными кормов других низкобелковых культур. Данные о кормовой и пищевой ценности семян зерновых бобовых культур приведены в таблице 39.
Как видно из таблицы, у всех зерновых бобовых культур обеспеченность ЭКЕ белком в 1,5...3,0 раза превосходит норму.
Содержание белка в семенах зерновых бобовых культур определяется не столько генотипом сорта и районом выращивания,
сколько условиями для симбиотической фиксации азота воздуха — агрохимическими показателями почвы, влагообеспеченностью растений. На кислых, бедных питательными веществами почвах симбиотическая фиксация азота воздуха малоактивна или не происходит совсем, растения испытывают азотное голодание, в результате содержание сырого белка в зеленой массе и семенах бывает минимальным, а урожай — низким. Аналогично влияет на содержание белка недостаток влаги на бедных азотом почвах, когда фиксации азота воздуха не происходит, а доступных форм минерального азота мало. В связи с этим колебание содержания белка у одной и той же культуры в одном районе достигает 10... 15 % и более (табл. 40).
Среднее же содержание белка в семенах и зеленой массе одной культуры по почвенно-климатическим зонам остается близким.
Семена зерновых бобовых культур отличаются высоким содержанием незаменимых аминокислот (табл. 41). Содержание основных незаменимых аминокислот в белке зерновых бобовых культур в 1,5...3,0 раза больше, чем в белке мятликовых культур. Например, в 1 кг семян сои лизина содержится в 6 раз больше, чем в 1 кг пшеницы.
Кроме того, в семенах некоторых зерновых бобовых культур содержится значительное количество жира, например у сои
16.. .27 %, у нута около 5, у люпина белого до 10 %, что повышает кормовую ценность этих растений.
Семена зерновых бобовых культур используют для приготовления круп и муки, кондитерских изделий, консервов, пищевых и кормовых концентратов. Из недозрелых семян и плодов многих бобовых изготавливают овощные консервы. Масло из семян сои имеет пищевое и техническое значение, а фермент уреазу, как и белок фасоли, применяют в медицине. Семена некоторых зерновых бобовых (сои, чины) служат сырьем для получения казеина, клея и пластмасс.
Агротехническое значение бобовых состоит в том, что они, обеспечивая большой сбор растительного белка, меньше истощают почву азотом, чем другие культуры. Весь симбиотически фиксированный азот воздуха отчуждается с урожаем зерновых бобовых, но с их органическими остатками в поле остается больше азота, чем с органическими остатками небобовых культур. Поэтому в качестве предшественника они обеспечивают больший урожай последующей культуры, чем мятликовые предшественники.
При благоприятных условиях симбиоза (рНС0Л 6...7, достаточной обеспеченности фосфором, калием, магнием, бором, молибденом, наличии специфичных вирулентных активных штаммов клубеньковых бактерий, оптимальной влажности почвы) горох посевной может усвоить за вегетацию до 150 кг/га, бобы кормовые и соя — до 250 кг/га азота воздуха, при этом урожайность составляет 3...4 т семян с 1 га и более (без затрат на азотные удобрения).
Однако на практике чаще всего параметры каких-либо факторов среды бывают неблагоприятны, активность симбиоза ослаблена, фиксируется всего 20...60 кг азота воздуха на 1 га, урожайность низкая (1,2... 1,5 т/га). Нередко из-за повышенной кислотности почвы, недостатка влаги или элементов питания фиксации азота воздуха не происходит, растения дают низкие урожаи с минимальным содержанием белка.
Алкалоидные сорта люпина желтого возделывают на сидеральное удобрение на песчаных почвах, а люпина узколистного—на суглинистых. При этом они формируют до 30 т зеленой массы на I га, что по действию на урожай последующей культуры эквивалентно внесению такого же количества органических удобрений.
В мировом земледелии зерновые бобовые занимают около 135 млн га, или около 14 % посева зерновых хлебов. На террито¬рии России среднегодовая площадь под зерновыми бобовыми культурами составляет около 5 млн га, из них около 4 млн га зани¬мает горох. По посевным площадям гороха Россия занимает первое место в мире, далее идут соя и люпин. Фасоль, чечевицу, чину, нут и кормовые бобы возделывают на небольших площадях.
В сухих районах степной зоны большое значение приобретают засухоустойчивые нут и чина; на плодородных глинистых и суглинистых землях центральной части лесной зоны и Предуралья — высокоурожайные кормовые бобы, а на песчаных почвах — желтый кормовой люпин.
На Дальнем Востоке, в некоторых районах Северного Кавказа, Центрального и Нижнего Поволжья наиболее ценная культура из зерновых бобовых — соя.
Ботаническое описание. Корневая система зерновых бобовых имеет главный стержневой корень, проникающий на глубину до
1..2 м, и многочисленные боковые корни второго, третьего и последующих порядков, размещенные в основном в пахотном слое почвы. На черноземах и других плодородных почвах с большим гумусовым горизонтом 70...75 % корневой системы размещается в пахотном слое почвы. На дерново-подзолистых почвах доля корней в этом слое составляет 85...95 %, а на почвах с мощным подзолистым слоем все корни размещены в пахотном слое. Оптимальная плотность почвы для нормального развития корневой системы 1,0...1,3 г/см3. Особые требования зерновых бобовых культур к объемной массе почвы обусловлены необходимостью повышенной аэрации корневой системы. Дело в том, что для биологической фиксации 1 мл азота воздуха в энергетических центрах клубеньков расходуется 3 мл кислорода, поступающего через поверхность клубеньков и доставляемого в энергетические центры леггемоглобином. На связных почвах с повышенной плотностью симбиотическая система испытывает кислородное голодание и активность биологической азотфиксации снижается.
Эти особенности развития корневой системы на почвах различных типов определяют дифференциацию технологических приемов.
Стебель у зерновых бобовых имеет различное строение. У гороха, вики, чечевицы, чины и некоторых форм фасоли стебли полегающие. Верхушечные листочки перистых листьев редуцированы в усики, с помощью которых растения цепляются друг задруга. До полного налива семян стебли поддерживаются в вертикальном положении, к созреванию стебли полегают. У сои, люпина, бобов, нута, кустовых форм фасоли стебли прочные и сохраняют вертикальное положение в течение всей вегетации.
Листья различаются по строению. По этому признаку зерновые бобовые делят на три группы: растения с перистыми листьями (горох, чечевица, чина, нут, бобы); с тройчатыми листьями (фасоль, соя); с пальчатыми листьями (люпины).
Эти группы растений отличаются по характеру начального роста, а в связи с этим и по особенностям агротехники. Растения первой группы прорастают за счет эпикотиля и поэтому не выносят семядоли на поверхность. Они допускают более глубокую заделку семян, боронование до появления всходов и после.
Растения второй и третьей групп растут вначале благодаря растяжению подсемядольного колена (гипокотиля) и выносят на поверхность почвы семядоли. Они требуют более мелкой заделки семян, их нельзя бороновать до всходов.
Цветки неправильные, околоцветник двойной. Венчик состоит из лепестков неодинаковой величины и формы (лодочка, парус и крылья). В цветке 10 тычинок и один пестик с одногнездной завязью и несколькими семяпочками. Окраска венчика от белой до ярко- красной и фиолетовой. У большинства зерновых бобовых цветки собраны в соцветия на верхушке главного стебля и боковых побегов.
Плод — боб различной величины и формы. Раскрывается он двумя створками и содержит несколько семян. После созревания у большинства видов бобы растрескиваются по продольным швам, створки боба скручиваются и семена разбрасываются. У нута и некоторых видов и сортов люпина бобы не растрескиваются. Селекционерам удалось создать сорта сои, чины и фасоли со слабой растрескиваемостью бобов.
Семена имеют разнообразную форму, величину и окраску. Семя состоит из семенной оболочки и зародыша. На месте прикрепления семени к плоду сохраняется семенной рубчик, а у фасоли — бугорки халазы и микропиле. Зародыш состоит из двух мясистых семядолей и заключенных между ними зародышевого корешка и почечки, из которых формируется надземная часть растения. Семядоли представляют собой зародышевые листья, в них откладываются запасные питательные вещества, используемые при прорастании.
У зерновых бобовых отмечают следующие фазы роста: I — всходы, 2 — ветвление стебля, 3 — бутонизация, 4 — цветение, 5 — образование бобов, 6 —налив семян, 7 —полный налив семян (начало созревания), 8 — полная спелость.
Особенности биологии. Требования к теплу. Зерновые бобовые делят на три группы: наиболее холодостойкие, холодостойкие и теплолюбивые. В разные периоды роста они предъявляют неодинаковые требования к температуре (табл. 42).
Наиболее холодостойкие культуры (нут) переносят в фазе всходов заморозки до —8 °С, люпин и кормовые бобы — до —8, а соя — до —3 °С. Наиболее чувствительна к заморозкам фасоль, всходы ее погибают при температуре —1 °С.
Для зерновых бобовых растений особенно важны повышенные температуры в фазы налива и созревания семян, поэтому посев нельзя проводить в более поздние сроки, что ограничивает продвижение некоторых из них в более северные районы.
Требования к влаге. Зерновые бобовые культуры предъявляют повышенные требования к влагообеспеченности в течение вегетации. Это связано с тем, что даже при непродолжительном дефиците влаги клубеньки отмирают из-за недостатка углеводов. Ассимиляты листьев направляются на рост мелких корней, которые должны обеспечить растение водой. Прекращение симбиотической азотфиксации вызывает азотное голодание растений и снижение продуктивности. При восстановлении оптимальной влажности почвы на периферии корневой системы образуются новые клубеньки, однако азотный стресс отрицательно сказывается на урожайности культур.
. Оптимальная влажность почвы для всех культур, обеспечивающая самую активную азотфиксацию и наибольший урожай лучшего качества— это влажность в диапазоне от 100 % ППВ до влажности разрыва капилляров (около 60 % ППВ).
Требования к свету. По требованию к свету зерновые бобовые могут быть разделены на три группы: 1 — растения длинного дня (горох, чечевица, чина, люпин и бобы), у них период вегетации укорачивается с удлинением светового дня; 2 — растения короткого дня (соя и некоторые виды фасоли), у них период вегетации сокращается с уменьшением светового дня; 3 — группа нейтральных растений (большинство сортов фасоли обыкновенной и нута). Однако почти каждая культура имеет сорта, которые к продолжительности дня относятся нейтрально. У короткодневных растений период вегетации увеличивается с продвижением на север.
Требования к почве. Наиболее благоприятны для зерновых бобовых среднесвязные, слабокислые или нейтральные суглинистые и супесчаные почвы, содержащие достаточно фосфора, калия и кальция. Они плохо удаются на кислых и песчаных почвах. Исключение составляет люпин желтый, который дает хорошие урожаи на песчаных почвах даже при рНС0Л 4,0...4,5. На песчаных слабокислых почвах неплохо удается горох полевой (пелюшка).
Бобовые культуры предъявляют неодинаковые требования к реакции почвенного раствора. По активности симбиоза в зависимости от pH почвы они разделены на 6 групп (см. табл. 7).
Требования к элементам питания. Поскольку зерновые бобовые культуры содержат больше питательных веществ в единице урожая, то и потребность их в элементах минерального питания выше, чем у мятликовых культур. Потребность в элементах питания достаточно полно характеризуется показателями выноса и максимального потребления (см. табл. 12).
Показатели выноса определяют в период уборки урожая. Максимальное накопление всех элементов минерального питания и накопление органического вещества у зерновых бобовых культур наблюдаются в фазе полного налива семян, когда нижние бобы начинают желтеть, верхние выполнены, но листья еще не опадают. Затем начинаются сбрасывание листьев, опад недоразвитых генеративных органов и отмирание мелких корней. Этот процесс продолжается до полного созревания семян, в результате чего часть элементов питания растения теряют. Разность между максимальным накоплением и отчуждением с урожаем равна количеству питательных веществ, которое оставляет после себя культура в поле с корневыми, пожнивными остатками и растительным опадом.
В среднем с 1 т семян и соответствующим количеством органической массы растения зерновых бобовых культур выносят азота, фосфора и калия 110 кг, что почти в 2 раза больше, чем с 1 т зерна мятликовых. Максимальное потребление азота на формирование 1 т семян бобовых составляет в среднем 69 кг, а на формирование 1 т зерна мятликовых — 34 кг, т. е. вдвое меньше. Поэтому при низкой активности симбиоза или при его отсутствии зерновые бобовые культуры дают урожай в 1,5...2,0 раза меньше, чем зерновые мятликовые.
В засушливое лето на формирование 1 т семян зерновые бобовые культуры используют фосфора меньше, чем во влажные, а калия — больше. При недостатке влаги вынос азота урожаем и содержание белка в семенах всегда меньше, чем в годы с нормальной влагообеспеченностью (из-за низкой активности симбиоза).
Динамикой потребления элементов питания определяются сроки уборки зерновых бобовых на зеленую массу. Если горох убирают в фазе цветения, то с урожаем его собирают лишь треть сырого белка от возможного. Рациональнее эту культуру убирать, когда средние бобы полностью выполнены и заканчивается налив семян в верхних бобах. В это время формируется наибольший уро¬жай зеленой массы и выше сбор сырого белка. Люпин в фазе цветения дает не более половины урожая. Убирать его на зеленую массу следует не ранее фазы блестящих бобов.
Элементы технологии возделывания зерновых бобовых культур. В возделывании зерновых бобовых есть много общих элементов, которые изложены в данном разделе. Технологические приемы, специфичные для отдельных культур, описаны в агротехнике соответствующей культуры.
Биологические особенности зерновых бобовых
Требования к теплу.
Зерновые бобовые делят на три группы: наиболее холодостойкие, холодо­стойкие и теплолюбивые. В разные периоды роста они предъявля­ют неодинаковые требования к температуре.
Наиболее холодостойкие культуры (нут) переносят в фазе всхо­дов заморозки до —8 °С, люпин и кормовые бобы — до —8, а соя — до —3 °С. Наиболее чувствительна к заморозкам фасоль, всходы ее погибают при температуре —1 °С.
Для зерновых бобовых растений особенно важны повышенные температуры в фазы налива и созревания семян, поэтому посев нельзя проводить в более поздние сроки, что ограничивает про­движение некоторых из них в более северные районы.
Требования к влаге.
Зерновые бобовые культуры предъявляют повышенные требования к влагообеспеченности в течение вегетации. Это связано с тем, что даже при непродолжи­тельном дефиците влаги клубеньки отмирают из-за недостатка уг­леводов. Ассимиляты листьев направляются на рост мелких кор­ней, которые должны обеспечить растение водой. Прекращение симбиотической азотфиксации вызывает азотное голодание расте­ний и снижение продуктивности. При восстановлении оптималь­ной влажности почвы на периферии корневой системы образуют­ся новые клубеньки, однако азотный стресс отрицательно сказы­вается на урожайности культур.
Оптимальная влажность почвы для всех культур, обеспечиваю­щая самую активную азотфиксацию и наибольший урожай лучше­го качества, — это влажность в диапазоне от 100 % ППВ до влаж­ности разрыва капилляров (около 60 % ППВ).
Требования к свету.
По требованию к свету зерновые бобовые могут быть разделены на три группы: 1 — растения длин­ного дня (горох, чечевица, чина, люпин и бобы), у них период ве­гетации укорачивается с удлинением светового дня; 2 — растения короткого дня (соя и некоторые виды фасоли), у них период ве­гетации сокращается с уменьшением светового дня; 3 —группа нейтральных растений (большинство сортов фасоли обыкновенной и нута). Однако почти каждая культура имеет сорта, которые к про­должительности дня относятся нейтрально. У короткодневных рас­тений период вегетации увеличивается с продвижением на север.
Требования к почве.
Наиболее благоприятны для зер­новых бобовых среднесвязные, слабокислые или нейтральные су­глинистые и супесчаные почвы, содержащие достаточно фосфора, калия и кальция. Они плохо удаются на кислых и песчаных поч­вах. Исключение составляет люпин желтый, который дает хоро­шие урожаи на песчаных почвах даже при рНсол 4,0...4,5. На пес­чаных слабокислых почвах неплохо удается горох полевой (пелюшка).
Бобовые культуры предъявляют неодинаковые требования к реакции почвенного раствора. По активности симбиоза в зависи­мости от рН почвы они разделены на 6 групп.
Требования к элементам питания.
Поскольку зер­новые бобовые культуры содержат больше питательных веществ в единице урожая, то и потребность их в элементах минерального питания выше, чем у мятликовых культур. Потребность в элемен­тах питания достаточно полно характеризуется показателями вы­носа и максимального потребления.
Показатели выноса определяют в период уборки урожая. Мак­симальное накопление всех элементов минерального питания и накопление органического вещества у зерновых бобовых культур наблюдаются в фазе полного налива семян, когда нижние бобы начинают желтеть, верхние выполнены, но листья еще не опада­ют. Затем начинаются сбрасывание листьев, опад недоразвитых генеративных органов и отмирание мелких корней. Этот процесс продолжается до полного созревания семян, в результате чего часть элементов питания растения теряют. Разность между мак­симальным накоплением и отчуждением с урожаем равна коли­честву питательных веществ, которое оставляет после себя куль­тура в поле с корневыми, пожнивными остатками и раститель­ным опадом.
В среднем с 1 т семян и соответствующим количеством орга­нической массы растения зерновых бобовых культур выносят азота, фосфора и калия 110 кг, что почти в 2 раза больше, чем с 1 т зерна мятликовых. Максимальнее потребление азота на фор­мирование 1 т семян бобовых составляет в среднем 69 кг, а на формирование 1 т зерна мятликовых — 34 кг, т. е. вдвое меньше. Поэтому при низкой активности симбиоза или при его отсутствии зерновые бобовые культуры дают урожай в 1,5...2,0 раза меньше, чем зерновые мятликовые.
В засушливое лето на формирование 1 т семян зерновые бобо­вые культуры используют фосфора меньше, чем во влажные, а ка­лия — больше. При недостатке влаги вынос азота урожаем и со­держание белка в семенах всегда меньше, чем в годы с нормаль­ной влагообеспеченностью (из-за низкой активности симбиоза).
Динамикой потребления элементов питания определяются сроки уборки зерновых бобовых на зеленую массу. Если горох убирают в фазе цветения, то с урожаем его собирают лишь треть сырого белка от возможного. Рациональнее эту культуру убирать, когда средние бобы полностью выполнены и заканчивается налив семян в верхних бобах. В это время формируется наибольший уро­жай зеленой массы и выше сбор сырого белка. Люпин в фазе цве­тения дает не более половины урожая. Убирать его на зеленую массу следует не ранее фазы блестящих бобов.