Подсолнечник — основная масличная культура в нашей стране.
Производство подсолнечника сосредоточено на юге России. Здесь собирается и перерабатывается большая часть урожая подсолнечника, на долю которого приходится около 85% масличного сырья. Один гектар его посевов при урожае семян 25 ц/га дает 1200 кг масла, 280-320 кг белка и около 30-35 кг меда. Учитывая актуальность повышения урожайности подсолнечника и улучшения качества семян, первостепенное значение имеет оптимизация минерального питания растений за счет внесения удобрений при разных почвенных и агротехнических условиях. Однако подсолнечник, обладая мощной корневой системой, часто слабо реагирует на минеральные удобрения, что является довольно серьезным препятствием дальнейшего повышения урожайности.
Для основных районов его возделывания, решающим фактором получения высоких урожаев является влагообеспеченность. По данным Агафонова Е. В. (2003) коэффициент водопотребления подсолнечника (и других культур) существенно зависит от содержания продуктивной влаги в почве в течение вегетации и погодных условий. В среднем за 20 лет наблюдений при относительно хорошей влагообеспеченности он составлял 18 мм/ц, а при засушливой погоде 12 мм/ц.
Подсолнечник является однолетним растением семейства астровых (сложноцветных). Он обладает мощной быстро растущей стержневой корневой системой, проникающей на глубину 1,5-2 м и до 1,2 м в ширину, а при хороших почвенных условиях проникает на глубину 3-4 м. Растение отличается также хорошо развитой системой боковых корней с густой сетью мельчайших корешков, часть которых расположена в верхнем слое (5-30 см) почвы, а часть идет параллельно главному корню на расстоянии 20-45 см и глубоко уходит в подпахотные слои почвы. После всходов корень растет очень быстро и заметно превышает рост стебля. В фазе 5-6 листьев длина корня достигает 70 см. Наиболее интенсивный рост корней наблюдается в период формирования корзинки и цветения.
На долю корней в фазе 6 листьев приходится 25-30% от сухой массы подсолнечника, а в период уборки снижается до 12 -14%. Благодаря мощной, хорошо разветвленной системе боковых корней и корешков, на которые приходится около 60-70% массы корня, подсолнечник может использовать почвенную влагу и элементы питания из глубоких слоев почвы и относительно хорошо переносить засуху. Подсолнечник наиболее полно, по сравнению с другими однолетними растениями (кроме сахарной свеклы), использует влагу и питательные вещества из глубоких слоев почвы. Несмотря на то, что эта культура считается засухоустойчивой, получения высоких устойчивых урожаев возможно лишь при достаточном запасе влаги в почве. В районах недостаточного увлажнения при высоких урожаях предшествующих культур (люцерны, суданской травы, свеклы) используется практически вся доступная влага до глубины 1,5-2 м и более. Осенние, зимние и ранневесенние осадки полностью не восполняют запасы влаги.
При влажных погодных условиях основная масса корней подсолнечника располагается в пахотном слое почвы, при сухой погоде, напротив, глубоко проникают в подпахотные горизонты.
Стебель подсолнечника не разветвлен, высокий (от 0,6 до 4 м, у современных сортов и гибридов — 2-2,5 м), деревянистый, покрыт жёсткими волосками, заканчивается соцветием, диаметр нижней части стебля 2,5-4 см. Листья крупные (15-35 см), сердцевидные. Наиболее крупные листья расположены в средней части стебля и на их долю приходится около 80% ассимиляционной поверхности всего растения. Листья и корзинки (соцветия) до конца цветения совершают суточное гелиотропическое движение, то есть поворачиваются в течение дня вслед за солнцем с востока на запад. Утром они направлены к востоку, днем на юг, вечером на запад, повышая тем самым продуктивность фотосинтеза примерно на 10-15%.
Соцветие подсолнечника — многоцветковая корзинка (диаметр у масличных форм в среднем около 20-25 см; у отдельно растущих растений достигают 35-40 см) с плоским или выпуклым диском. В начале созревания верхняя часть стебля сгибаются под весом корзинки. В силу морфологического строения корзинки и расположения сосудистых пучков, ее центральная часть из-за меньшего количества сосудистых пучков хуже снабжается элементами питания, поэтому при недостатке питания определенная часть центральных цветов не оплодотворяется и семена остаются пустыми. Семена на периферии корзинки всегда более крупные и содержат больше масла, чем расположенные ближе к центру. В центре корзинки обычно находятся щуплые семена или их нет вовсе при плохих условиях питания.
Количество семян в одной корзинке может варьировать от 400 до 5 тыс. Подсолнечник является хорошим медоносом. Плод — семянка, состоит из оболочки и ядра, включающего зародыш и семядоли, в которых содержится масло и белки в качестве запасных питательных веществ.
Оболочка (лузга) у высокомасличных сортов составляет 15-25% (в среднем 20%) от веса семянки, у грызовых (лузговых) форм обычно 30-40%. В зависимости от условий выращивания содержание масла в семянках подсолнечника составляет 40-50%, ядрах — 60-70%. Современные сорта и гибриды масличного подсолнечника подразделяются на обычные (нормальные, линолевые) типы, у которых содержание олеиновой кислоты составляет 15-30%, линолевой кислоты — 60-70% и богатые олеиновой кислотой (олеиновые) типы, содержащие 70-85% олеиновой кислоты и 10-20% линолевой. При переработке семян на масло побочно получают 35% шрота или жмыха, содержащих 32-35% протеина, 1% жира (в жмыхе 5-7%), около 20% углеводов, 1314% пектина, 3-3,5% фитина.
Родиной подсолнечника является южные сухостепные районы Северной Америки. В 1569 г. он был завезен в Европу, а в начале XVIII века в Россию как декоративное растение, где в результате народной селекции увеличился размер и масличность семян и подсолнечник стали разводить на огородах на семена употреблять их как лакомство. Возделывание подсолнечника как масличной полевой культуры связано с именем крепостного крестьянина А. Бокарева из с. Алексеевка Бирючинского уезда Воронежской губернии, который впервые в 1835 г. организовал у себя маслобойку и начал вырабатывать из семян масло на продажу. В результате дальнейшей народной селекции, подсолнечник получил широкое распространение вначале в Саратовской и Воронежской губерниях, затем в районах Северного Кавказа, Украины, а также в других странах. Он является типичным растением степной и лесостепной зоны. В России сосредоточено около 50% всех мировых посевов подсолнечника. В нашей стране он является основной масличной культурой, возделываемой на семена, из которых получают пищевое и техническое масло, а остающиеся после извлечения масла жмыхи используются в корм животным. Высокорослые сорта подсолнечника (до 3-4 м), дающие большую зелёную массу, возделывают как силосную культуру.
Основные площади посевов подсолнечника в РФ находятся на Северном Кавказе, в центрально-чернозёмных областях, районах Поволжья, Южного Урала и Западной Сибири. Из зарубежных стран, наибольшие площади подсолнечника имеют: Аргентина (950 тыс. га), Украина (180 тыс. га), Казахстан (180 тыс. га), Уругвай (180 тыс. га), Турция (110 тыс. га), Чили (40 тыс. га). Небольшую площадь (по 3-8 тыс. га) занимают его посевы во Франции, Италии, Канаде и США.
Лучшими почвами для подсолнечника являются легко и среднесуглинистые чернозёмы, богатые питательными веществами. Песчаные почвы непригодны для его возделывания из-за низкой влагоемкости. Высевают его одновременно с ранними зерновыми культурами широкорядным способом с междурядьями в 50-70 см. При этом на прежнем месте его следует высевать не ранее чем через 6-8 лет.
Средняя урожайность семян подсолнечника в хозяйствах основных районов его возделывания 18-22 ц/га, в передовых хозяйствах — 25-30 ц/га. Урожайность зелёной массы при возделывании на силос в Нечернозёмной зоне РФ составляет 500-700 ц/га и более.
В степных, засушливых условиях подсолнечник почти полностью использует всю доступную влагу до глубины 1,5-2 м и более. При недостатке влаги в почве в период цветения и налива зерна формируются мелкие корзинки с большой пустозерностью и щуплыми семенами. От обеспеченности влагой подсолнечника зависит не только урожайность, но и масличность семян. В увлажненных лесостепных районах формируются семена с более высоким содержанием масла, нежели в степных районах. Масличность семян подсолнечника обычно выше в орошаемых условия по сравнению с богарными, что обусловливается более продолжительной высокой фотосинтетической деятельностью листьев. После уборки подсолнечника осенние и ранневесенние осадки не восполняют полностью запасы влаги в почве, поэтому он является плохим предшественником.
Несмотря на то, что по типу ассимиляции подсолнечник относится к С3— растениям, его фотосинтетическая способность исключительно высока, и сопоставима с фотосинтетической активностью кукурузы (С4-растение). Неттофотосинтез листьев подсолнечника при оптимальной температуре (25°С) составляет 35-60 мг СО2/дм2/час, что примерно в 2 раз выше, чем у пшеницы (20-30 мг СО2/дм2/час).
В отличие от других сельскохозяйственных культур, подсолнечник при хорошей влагообеспеченности потребляют на транспирацию расточительно много воды. При росте в условиях 70% полевой влагоемкости почвы транспирационный коэффициент у подсолнечника составляет около 620-640 л/кг сухой массы, у ячменя он равняется 410-430, а у кукурузы — 240-260 л/кг.
При влажности почвы близкий к точке завядания, транспирационный коэффициент у подсолнечника составляет 440, ячменя — 360, кукурузы -180 л/кг сухой массы. Большой расход воды подсолнечника на транспирацию объясняется низким внутренним сопротивлением току воды в крупных сосудистых пуках стебля при транспорте воды через растение, а также низким устьичным сопротивлением парам воды.
При разработке системы агротехнических мероприятий важно учитывать динамику нарастания сухой массы и потребления элементов питания подсолнечником. Продолжительность периода вегетации у подсолнечника составляет 120-140 дней.
В начале вегетации до образования корзинки подсолнечник медленно развивается и мало потребляет питательных веществ. В этом период — от всходов до образования 9-10-го листа, (примерно 35-40 дней) в большей мере развивается корневая система. Продуцирование сухой массы в этот период составляет в среднем достигает 10-15 кг/га/день. В дальнейшем, когда большая часть корневой системы будет сформирована, от образования корзинки до конца цветения наблюдается интенсивный рост и поглощение растениями элементов питания, а к созреванию этот процесс снова замедляется или совсем прекращается (Пустовойт, 1975). Необходимо учитывать, что от фазы 8-9 листьев до массового цветения, происходит основной прирост сухой массы растений, и наибольшее интенсивное поглощение элементов питания и воды из почвы.
Основная часть ассимилятов в это время используется на формирование вегетативных органов. Прирост сухой массы в этом период составляет 160-200 кг/га в день. Длительность этой фазы в зависимости от погодных условий около 35-40 дней. В период цветения и налива семян направление потока ассимилятов изменяется и корзинка с формирующимися семенами становится центром их притяжения. Прирост сухой массы уменьшатся до 90-130 кг/га/день. После завершения цветения образование сухой массы резко снижается до 30-40 кг/га за день. Во время налива семян потребление подсолнечником элементов питания из почвы прекращается и фотосинтез заметно ослабевает. Увеличение массы (налив) семян происходит за счет притока ассимилятов из еще фотосинтезирующих верхних листьев и продуктов гидролиза органических азотсодержащих веществ отмирающих нижних листьев и стебля. Погодные условия в этот период оказывают существенное влияние на содержание масла и состав жирных кислот. При высоких температурах в период налива семян содержание в них масла заметно (на 3-6%) снижается, ухудшается также его качество: повышается доля олеиновой кислоты и снижается линолевой кислоты.
Требования подсолнечника к плодородию почвы, температуре и влаге довольно высокие. Особенно высоки требования к теплу в периоды интенсивного роста и цветения. Оптимальная температура для фотосинтеза 25°С. Похолодание в период образования цветков заметно снижает урожайность подсолнечника. Для выращивания подсолнечника малопригодны регионы с частыми весенними заморозками, и осадками в период вегетации, особенно в период созревания семян и уборки. Непригодны для выращивания подсолнечника также районы с высокой влажностью воздуха, особенно в период цветения и созревания растений, из-за опасности поражения корзинок и стеблей белой и серой гнилью.
Подсолнечник очень требователен к влаге, поэтому урожайность и эффективность удобрений часто лимитируются недостатком влаги в почве. Особенно требователен подсолнечник к влаге в начальный период образования корзинок и цветения. При средней урожайности подсолнечник за период вегетации потребляет 500-600 мм воды, а при обеспеченности осадками менее 350 мм хорошая его продуктивность возможна лишь при размещении после паровых предшественников. Важно отметить, что большая потребность подсолнечника в воде обеспечивается благодаря его мощной, быстро адаптирующейся корневой системы, которая может использовать влагу из пахотного и глубоких подпахотных горизонтов даже при низком содержании воды и большой водоудерживающей силе почвы. При недостаточном количестве атмосферных осадков подсолнечник, например на черноземах, полностью использует накопившиеся в зимний период влагу в слое почвы до 1,5 м и благодаря этому переносит относительную засуху.
Место подсолнечника в севообороте ограничивается в основном грибными болезнями и вредителями. Особенно сильно поражается подсолнечник при частых посевах белой гнилью. К числу растений, которые поражаются этими же возбудителями болезней относятся капустные культуры и зернобобовые. Поэтому их доля в севообороте не должна превышать 20-25%. Размещать в севообороте подсолнечник после зернобобовых и капустных культур необходимо лишь через 3-5 лет. В традиционных засушливых районах возделывания подсолнечника факторами ограничивающими его доли в севообороте, кроме болезней и вредителей, являются сорняк-полупаразит — заразиха (волчок). В этих случаях подсолнечник следует высевать на прежнем месте севооборота только на восьмой год. В засушливых районах подсолнечник не следует также размещать после сахарной свеклы, люцерны и суданской травы, которые в этих условиях очень сильно иссушают почву до глубины 1 м и более. Хорошими предшественниками являются зерновые и кукуруза. Для других сельскохозяйственных культур подсолнечник в засушливых условиях является одним из худших предшественников из-за иссушения почвы и большого потребления элементов питания особенно азота. В условиях степи он иссушает почву настолько, что запасы влаги в корнеобитаемом слое почвы восстанавливаются лишь спустя 2-3 года.
После уборки подсолнечника на поле остается около 6-10 т/га сухой массы растительных остатков, которые необходимо тщательно измельчить дисковыми боронами и немедленно заделать в почву, чтобы они могли разложиться и не мешали севу последующей культур. Растительные остатки подсолнечника отличаются высоким содержанием калия и магния, поэтому следующие за ним яровые зерновые культуры, как правило, не нуждаются в калийных удобрениях.