7.1. родина складноцвІтих (айстрових, asteraceae)

До родини Складноцвітих відноситься декілька видів рослин, здатних накопичувати олію. Найбільшого значення серед олійних набув соняшник (Helianthus annus) та сафлор (Carthamus tinctorius). Сафлор у нашій країні не має промислового значення, хоча в деяких країнах цю культуру широко використовують, як олійну.

Жирно-кислотний склад олії цих рослин дуже подібний, груповий склад фосфоліпідів, стеролів, фенольних речовин (основний компонент хлорогенова кислота) також близький.

Соняшник (Helianthus annus)

Україна займає одне з провідних місць у світі за обсягом вирощування цієї культури.

Батьківщиною соняшнику є сухий степ Північної Америки. Соняшник — однорічна рослина, квітки зібрані у суцвіття кошик, що містить до 1000 квіток. Плід - сім'янка, яка не розкривається під час дозрівання. В плодовій оболонці соняшника накопичуються фіто-меланіни, що створюють панцирність оболонки. Коренева система соняшника проникає до 3 м і навіть більше в ґрунт. За сухої погоди корінь проникає глибше, рослини більш стійкі до вітрової засухи, за вологої - навпаки — він розташовується ближче до поверхні, що призводить до полягання посівів та великих втрат, ускладнючи збір врожаю. Висота рослин до 2,5 м, у силосних сортів перевищує 3 м (середньодобовий приріст в період від сходів до утворення кошику до 4 см), форма кошику може бути ввігнута, плоска і випукла. Спостерігається суттєва різноякісність абсолютної маси сім'янок в межах кошика. В периферійній частині кошика сім'янки важкі, мають вищу олійність, ніж у центральній.

До Європи соняшник потрапив у 1510 році, де його висівали в Мадрідському ботанічному саду. В зв'язку з тим, що декоративні форми соняшника були завезені з різної місцевості культуру називали «американською хризантемою», «індійською золотою квіткою», «мексиканською квіткою сонця».

До України соняшник завезли з Голландії на початку XVIII століття і майже 100 років висівали як декоративну культуру. У 1841 р. селянин з Воронізького повіту Д. С. Бокарьов, зібравши насіння, одержав першу в світі соняшникову олію. Односельці Д. С. Бокарьо-ва також стали висівати соняшник, посіви якого швидко розповсюдились за межі Воронізького повіту на Кавказ, Дон, Україну.

Врожайність соняшника в дореволюційній Росії була низькою, у 1913 р. з одного гектара в Україні збирали 4-6 ц насіння, олії близько 250 кг (нині - 1500 кг олії з га).

Соняшник - перехреснозапильна рослина (Рис. 7.1). Самозапилення (попадання пилку квітки на її приймочку) майже виключається в природних умовах, бо пиляки й приймочка з'являються в різний час (часова ізоляція). Соняшник запилюється головним чином бджолами. Найбільш ефективне бджолозапилення в загущених посівах.

Цвітіння кошика починається з розкриття язичкових квіток, потім починається цвітіння трубчастих квіток. Бутони трубчастих квіток розкриваються до сходу сонця. Цьому передує їх посилений ріст у момент розкривання віночка пилкова трубка та приймочка знаходяться на рівні його верхнього краю. У подальшому ріст пилкових ниток різко посилюється, і через 1.5...2 години пилкова трубка повністю виходить із віночка. У цей час пиляки пружні, заповнені зрілим пилком. Ріст стовбчика в період виходу пиляків майже припиняється, приймочка залишається на попередньому рівні. Незабаром після виходу пиляків з'являється пилок на верхівці пилкової трубки. Це пилкова фаза розвитку трубчастої квітки.

Згодом уздовж пиляків утворюються тріщини, пилок вільно висипається і розноситься комахами і вітром. Ріст стовбчика посилюється після виходу пилку, приймочка виходить повністю, лопаті її розкриваються і займають горизонтальне положення - починається приймочкова фаза розвитку трубчастої квітки. Після запліднення лопаті приймочки завертаються до низу, спірально закручуються і стовбчик разом з пилковою трубкою втягується в трубку віночка. Якщо запліднення не відбулося, стовбчик продовжує рости, піднімає приймочку високо над віночком.

Пилок соняшнику зберігає життєздатність протягом 6...12 діб, але уже через 6 діб вірогідність запліднення різко знижується. Масове проростання пилку на приймочці маточки спостерігається через 5...10 хвилин після запилення, а через 1...1.5 годин відбувається запліднення яйцеклітини. У зародковий мішок проникають декілька пилкових трубок, проте спермії тільки однієї з них беруть участь у заплідненні, вміст інших трубок використовується як поживний матеріал.

Цвітіння трубчастих квіток у межах кошика відбувається в певній послідовності - від периферії до центру. Одночасно розкривається кілька рядів бутонів, що утворюють зону цвітіння, тобто кожного дня зацвітає певна кількість квіток однієї зони. Кошик цвіте в середньому 10 днів, найбільше бутонів розкривається протягом першої половини періоду цвітіння Табл. 7.1). У межах лану соняшник цвіте 10...20 днів.

Тривалість вегетаційного періоду соняшнику коливається в межах від 95 до 130 днів. Залежно від тривалості вегетаційного періоду розрізняють скоро, середньо- та пізньостиглі сорти.

Таблиця 7.1.

Динаміка цвітіння трубчастих квіток соняшника

Сучасні сорти та гібриди соняшнику мають високу потенційну (до 35...45 ц/га) врожайность та олійність насіння (до 50...55 \%). Характеристика основних сортів і гібридів соняшнику, які внесено до Реєстру сортів рослин України наведена в Додатку 1.

Соняшникова олія містить в середньому 90 \% ненасичених жирних кислот (лінолевої, олеїнової) і до 10 \% насичених (пальмітинової, стеаринової). Найвищу цінність для організму має поліненасичена лінолева кислота, вміст якої складає 55...70 \%, масова частка олеїнової ЗО...31 \% від суми всіх жирних кислот.

За жирно-кислотним складом олії соняшник поділяється на лі-нолевий і олеїновий типи. Сорти соняшника лінолевого типу: Лідер, Фаворит, Ювілейний-60. В олії цих сортів міститься до 70 \% (від суми всіх жирних кислот) лінолевої кислоти. Всеросійським інститутом олійних культур ім. В. С. Пустовойта виведено сорт соняшника «Первенец» - в олії якого міститься 75...80 \% олеїнової і 12...17 \% лінолевої кислоти. Така високоолеїнова олія не поступається за багатьма показниками знаменитій оливковій (прованській) олії. За стійкістю до окиснення в процесі зберігання вона значно переважає звичайну соняшникову олію. До олеїнового типу крім середньостиглого сорту «Первенець» відносяться також ранній сорт Круїз та гібрид Кубанський 341.

Фізико-хімічні властивості соняшникової олії промислових сортів наведені в Таблиці 7.2.

Таблиця 7.2.

Фізико-хімічні властивості соняшникової олії промислових сортів

У народному господарстві використовується кондитерський тип соняшнику СПК, насіння якого містить значну кількість білків, плодова оболонка легко відокремлюється від ядра. Маса 1000 штук насіння складає 180 г (в два рази більше ніж у інших сортів і гібридів) олійність кондитерського типу 45...48 \%, врожайність до 2,2 т/га.

Соняшникова олія містить значну кількість вітаміну Е (токоферолу), який надає олії антиоксидантноих властивостей. Олія високо-олійних сортів соняшнику містить більше лінолевої кислоти і вітаміну Е порівняно з низькоолійними.

Соняшникова олія містить фосфоліпіди і жиророзчинні вітаміни А, Е, Д, К. Виділені з олії вищих сортів, фосфоліпіди використовуються як емульгатори.

Під час переробки насіння із вилученням олії одержують макуху або шрот, вихід яких 33...35 \% від маси насіння. Макуха і шрот - висо-кобілковий корм для тварин. У шроті міститься 39...40 \% сирого протеїну, 1 \% жиру (в макусі до 7 \%), 20 \% вуглеводів, ЗО...35 \% фітину, 13...14 \% пектинів, вітаміни групи В, макроелементи. Висока кормова цінність зумовлена вмістом незамінних амінокислот, таких як триптофан, метионін, лізин.

Отримання харчових білків з насіння соняшнику має промислове значення, але ускладнюється наявністю хлорогенової кислоти та інших фенольних сполук, які спричиняють потемніння білків під час теплової обробки. Хлорогенова кислота в насінні та продуктах його переробки розподілена таким чином (\% від маси): насіння соняшника - 1,5 ...5, олія - 0,005...0,008, плодова оболонка - 0,114 та шрот - 4,17.

Обмолочені кошики соняшнику добре поїдає худоба. Вихід сухих кошиків становить - 56...60 \% від маси насіння і 19...20 \% маси наземної частини рослини. В сухих кошиках міститься до 5,5 \% жиру, 6,8 \% сирого білку, 44...52 \% безазотистих екстрактивних речовин, 14...16 \% клітковини, 20...27 \% пектинових речовин. Вони легко переробляються на борошно. 1 ц борошна з обмолочених кошиків за кормовою цінністю відповідає 80...90 кг вівса або 70...80 кг ячменю.

Вміст лушпиння в насінні соняшника становить 16...20 \% маси в залежності від сорту. Ботанічна олійність лушпиння становить 1,5... З \%, в лушпинні міститься також 3,4 \% сирого протеїну 61,1 \% клітковини, 2,8 \% золи. Лушпиння використовують в гідролізній промисловості для виробництва етилового спирту і фурфуролу для виготовлення пластмаси.

Урожай зеленої маси соняшнику складає 600 ц/га, його використовують як силосну культуру, він легко силосується.

Соняшник - добрий медонос. Особливу цінність представляє в степовій зоні України, де цвіте серед літа, коли інші рослини відцвіли. З 1 гапосівуможназібрати 70...100кгмеду.

З 1 та посівів одержують 1,2..1,5 т олії при урожайності насіння 25 ц/га, 0,8 т шроту, 0,5 т лушпиння.

Насіння соняшника, що надходить на промислову переробку, повинно бути без ознак самозігрівання, без запаху, мати колір характерний для нормального насіння. Вологість насіння повинна бути не менше 6 і не більше 8 \%, вміст сміттєвих домішок — не більше 3 \%, олійних - не більше 7 \%. Кислотне число олії не більше 5 мг КОН/г. Не допускається наявність насіння рицини та зараженість кліщем вище II ступеня.

Насіння, яке надходить на заготівельні пункти, повинно відповідати двом рівням якості - базисним та обмежувальним (Таблиця 7.3).

Таблиця 73.

Значення базисних та обмежувальних норм для насіння соняшнику, яке надходить на заготівельні пункти

Насіння соняшника за величиною кислотного числа олії поділяється на три класи відповідно до Таблиці 7.4.

Таблиця 7.4.

Класифікація насіння соняшнику відповідно до значення кислотного числа олії в насінні

Під час зберіганні, транспортуванні насіння соняшника враховують стан засміченості відповідно до якого насіння поділяють на:

чисте: вміст сміттєвих домішок не більше 1,0 \%, олійних - не більше 3,0 \%;

середньої чистоти: вміст сміттєвих домішок 1,1...5,0 \%, олійних -3,1...7,0\%;

засмічене: вміст сміттєвих домішок 5,1 \% і більше, олійних -7,1\%і більше.

За вологістю на:

сухе, вологість якого не більше 7,0 \%;

середньоїсухості-7,1...8,0\%;

вологе - 8,1...9,0 \%;

мокре - від 9,1\%і більше.

Особливості агротехніки вирощування соняшнику.

Вибір попередника. Кращі попередники соняшнику — озимі та ярі злакові, задовільні — кукурудза на силос і зерно, небажані — гречка, цукрові буряки, овочеві культури. Не рекомендується сіяти соняшник після сої, гороху, квасолі, тому що ці попередники можуть накопичувати сіру і білу гниль, а також після кукурудзи, якщо під час її вирощування застосовували триазинові гербіциди. Повторне вирощування соняшнику на попередньому місці рекомендують через 6 ...8років.

Дотримання сівозміни дає змогу без додаткових витрат запобігати накопиченню в ґрунті інфекцій, хвороб та шкідників.

При повторному вирощуванні соняшнику на тому ж самому полі його врожайність у Запорізькій області знижувалась у середньому на 6,9 ц/га, а олійність насіння — на 1,1...3,2\%.

Для сівби використовують насіння, яке відповідає нормам Держстандарту.

Для обробки насіння перед сівбою використовують ровраль, апрон, Тиган С, аклеллік та ін.

Сіють соняшник сівалками при стійкому прогріванні 10-сантиметрового шару ґрунту до 8...10 °С. Глибина загортання насіння у вологий ґрунт — 5...6 см, при пересиханні верхнього шару ґрунту — 7...8 см, оптимальна норма висіву й густота рослин залежать від призначення посіву. В посівах, призначених для вирощування насіння, має бути на гектарі 50...60 тис. рослин гібридів, 40...45 тис. — сортів.

Догляд посівів передбачає розпушування грунту й знищення бур'янів, а також боротьбу з хворобами та шкідниками.

Температурний режим. Температура — головний фактор навколишнього середовища, який впливає на швидкість росту та розвитку рослин.

Для появи сходів і росту паростка у соняшнику найсприятливішою є температура 10...15 °С.

Вегетація соняшнику відбувається за постійного підвищення температури. Максимальна середньодобова температура в період цвітіння соняшнику — 23...25 °С. Температура понад 28 °С пригнічує рослину, а понад 30°С — згубна для пилку.

Найбільш значний вплив має температура періоду сівба — сходи. Чим нижча температура в цей період, тим більші сім'янки. Існує прямий зв'язок між температурою і якістю олії (співвідношенням в ній лінолевої й олеїнової кислот). За невисоких температур повітря в період наливання (16...18 °С) частка лінолевої кислоти в олії збільшується, а олеїнової — зменшується. Високі температури (35...37°С) гальмують процес олієутворення, зростає частка олеїнової кислоти в олії.

Водний режим. Соняшник задовольняє себе водою на 44...53 \% за рахунок ґрунтових запасів і на 56...47 \% — за рахунок опадів.

Період, протягом якого рослини особливо чутливі до певного фактора життя, називається критичним. Поняття про критичний щодо вологи період у розвитку соняшнику введено Броуновим у 1897 р. (за Іконніковим, 1971). Тривалість цього періоду становить 40 днів: 20 днів до цвітіння й стільки ж — після цвітіння рослин. У критичний період нестача води навіть протягом 10 днів може зменшити врожай на ЗО...35\%, а олійність насіння — на 10...20 \%. На врожайність соняшнику найбільш значно впливають опади осінньо-зимового періоду та в період сходи — поява кошика. Опади під час достигання знижують врожайність в основному внаслідок розвитку хвороб.

Посуха зменшує не тільки висоту, масу рослин, а й кількість повноцінного пилку. Як наслідок — кількість нормальних сім'янок і врожайність соняшнику знижуються.

Режим мінерального живлення. Потреби соняшнику в елементах мінерального живлення визначаються хімічним складом рослин (Таблиця 7.6) і врожаю вегетативної маси та насіння. Соняшник нагромаджує у вегетативній масі, особливо надземній, більше калію, у насінні — азоту.

Таблиця 7.5.

Масова частка деяких важливих сполук в різних органах соняшнику, \%

Соняшник — рослинакалієфіл (споживає багато калію). Для утворення 1 ц насіння та відповідної кількості вегетативної маси він споживає від 8 до 19 кг калію, тоді як фосфору — 2...З, азоту — 4...7кг.

Урожай сухої маси наземних органів соняшнику досягає 80... 100 ц/га, у тому числі 20...28 ц/га — насіння. Маса коріння становить приблизно 20 ц/га за врожаю насіння 21,5 ц/га й вегетативна надземна маса — 67,5 ц/га. Соняшник утворює майже в 2 рази більше коріння, ніж ярі зернові, і в ньому нагромаджується в 1.5...2 рази більше, ніж у них, фосфору та азоту, в 5 разів — калію.

Брак азоту у фазу утворення кошика має найбільший негативний вплив на врожайність соняшнику. Соняшник виносить із ґрунту більше азоту, ніж його надходить у ґрунт з добривами. Це перешкоджає проникненню нітратного азоту до ґрунтових вод.

Як критичний щодо споживання фосфору розглядається початковий період розвитку рослин — від сходів до утворення кошика. Навіть короткочасне виключення фосфору з поживного розчину в цей час призводить до зниження врожаю. Фосфор підвищує осмотичний тиск клітинного соку, в'язкість протоплазми, жаростійкість рослин, посилює інтенсивність фотосинтезу і дихання. За цих умов розміри і маса насіння збільшується, а лушпинність — зменшується.

Соняшник виносить з ґрунту значну кількість хлору, натрію. У зв'язку з цим його рекомендують вирощувати на засолених ґрунтах з метою розсолення їх. Соняшник споживає багато бору (у 4 рази більше, ніж цукрові буряки). Доцільно разом з іншими елементами живлення вносити бор— 1,2...1,5 кг/га.

Світловий режим. Вважається, що основним фактором росту й розвитку соняшнику є довгий світловий день з підвищеною інтенсивністю світлового потоку, збагаченого короткохвильовою й ультрафіолетовою радіацією. Максимальне використання світла (95,6 \%) припадає на фазу наливання насіння: у цей час утворюється основна кількість органічної речовини, причому високоолійні сорти мають коротший період підвищеної чутливості до якості світла, ніж низькоолійні.

За короткого дня й високої температури (Африка) олійність соняшнику нижча, ніж в умовах довгого дня та низьких температур у Центральній Європі.

Соняшнику властивий фототропізм — зміна напрямку росту стебла у відповідь на однобічну дію світла. Верхівки рослин (а з появою кошиків — і кошики) повертаються за Сонцем. Після припинення росту рослини «завмирають», «дивлячись» на Схід. Явище фототропізму пояснюється різною швидкістю росту освітлених і неосвітле-них (менш освітлених) тканин внаслідок різної концентрації в них гормонів (ауксинів). В освітлених тканинах нагромаджується менше гормонів, ніж у неосвітлених. Тому ріст освітлених тканин гальмується, а неосвітлених — посилюється, що призводить до викривлення стебла в бік світла.

Властивість соняшнику орієнтувати кошики на Схід необхідно враховувати під час сівби. Вважається, що кращі наслідки дає розміщення рядків у напрямку північ-південь. При цьому кошики повертаються в міжряддя, краще освітлюються, швидше висихають, а під час збирання — менші втрати.

Селекція соняшнику

Основним напрямком виробництва насіння соняшника є впровадження у виробництво нових високоврожайних гібридів і інтенсивних технологій вирощування.

За врожайністю насіння гібридів переважає кращі сорти соняшника на 20...ЗО \%, за олійністю - на 15...20 \%. Науково-дослідні інститути проводять роботи по створенню гібридів з високою стійкістю до хвороб, шкідників, підвищення врожайності, придатності до індустріальних методів обробки та вирощування.

Для гібридів характерна висока вирівнюваність за висотою стебла, за розміром суцвіття, а також за фазами розвитку (цвітіння рослин і дозрівання проходить практично одночасно). Кошики у гібридів тонші, швидше висихають. Через незначне зараження рослин білою і сірою гниллю насіння гібридів краще зберігається.

Селекція соняшника ведеться за такою схемою: відбір родоначальних рослин, розсадник першого року вивчення, ділянки другого року вивчення, ділянки направленого перезапилення.

Родоначальні рослини відбирають з добре вивчених міжсортових гібридів. Насіння висівають в розсадник першого року вивчення. Тут же висівається контрольний сорт. На основі польових і лабораторних досліджень виявляють рослини, які переважають за якістю сорт-контроль. Насіння цих рослин висівають в розсадник другого року вивчення, де також виявляють кращі рослини, потім насіння кращих рослин висівається у розсадник направленого перезапилення «краще з кращим». Тут перенесення пилку з рослини на рослину проводиться в ручну з метою створення сорту з заданими властивостями. Протягом вегетаційного періоду 4-5 разів відбраковують всі рослини, що мають небажані ознаки (високорослі з нещільним розташуванням насіння в кошику, гіллясті, вражені хворобами тощо). Рослини, що залишилися, збирають в ручну, насіння кожного кошику вимолочують окремо. Таке насіння використовують в попередньому і конкурсному сортовипробуванні, мета якого - виявлення кращих новостворених рослин.

Найбільш цінні сорти передаються на державне сортовипробування. Результати державного сортовипробування є основною вимогою для сортового районування олійних культур.

Схема покращення насінництва передбачає щорічне сортооновлення соняшника, що сприяє значному покращенню олійності товарного насіння.

В Україні спеціалісти Державної служби з охорони прав на сорти рослин приділяють велику увагу формуванню сортових ресурсів соняшнику. За останні роки державного сортовипробування рекомендовано у виробництво приблизно 100 нових гібридів соняшнику, з яких 40 \% становлять гібриди української селекції, та 60 \% - зарубіжної. Ці гібриди мають високий потенціал урожайності і збору олії з одиниці площі, орієнтовані на скоростиглість і стійкість до основних патогенів і шкідників. Дедалі більшим попитом користуються кондитерські сорти соняшнику: Ранок, Запорізький кондитерський, Еврика МЛ.

Сафлор красильний (Carthamus tinctorius L.)

Сафлор — одна із стародавніх олійних культур (Рис. 7.2). В давнину його вирощували переважно як джерело барвника-карміну (пелюстки віночка містять оранжево-червоний пігмент кармін), що використовується для виготовлення фарб для тканин і харчових продуктів. Посіви сафлору красильного в Україні трапляються спорадично. Його перспективно вирощувати в посушливих районах на богарних землях, де врожаї соняшника низькі.

Сім'янки сафлору містять від 14,8 до 40 \% олії, яка за якістю не поступається соняшниковій. Збирання зів'ялих пелюсток не шкодить розвитку насіння, тому з одного поля можна зібрати врожай пелюсток і насіння.

Сафлор — гілляста рослина, на якій утворюється від 5 до 60 суцвіть-кошиків, в яких від 80 до 120 плодів-сім'янок (білого чи сірого кольору) різного за ступенем стиглості насіння.

Абсолютна маса 1000 штук сім'янок 20...53 г. Плодові оболонки товсті (лушпинність становить 40...60 \%) важко розколюються і відділяються від ядра. Олія, одержана з обрушених сім'янок — харчова.

При переробці необрушених сім'янок в олію з плодової оболонки переходять речовини, які надають їй гіркого смаку. Олія напіввисиха-юча, використовується для виготовлення світлої оліфи, лінолеуму, в миловарінні.

Найбільш різноманітні форми сафлору зустрічаються в Індії. Висівають його там, де не росте жодна олійна культура.

Після вилучення олії шрот використовують для відгодівлі великої рогатої худоби, в птахівництві, в Індії ним удобрюють кавові плантації.

За морфологічними і біологічними ознаками сафлор поділяють на 6 типів. Мілютинський 114 - один із сортів, що вирощується в країнах СНД. Сім'янки цього сорту подовжені, білого кольору з явно вираженими ребрами. На відміну від інших сортів на його листі немає шипів, що полегшує збір врожаю.

Насіння сафлору, що надходить на олієпереробні підприємства повинно бути без ознак самозігрівання і сторонніх запахів, вологістю не більше 13 \%, з вмістом сміттєвих і олійних домішок не більше 15 \% (в т. ч. сміттєвих не більше 3 \%), не допускається наявність насіння рицини і зараженість кліщем вище II ступеню.

Насіння сафлору, яке заготовляється, повинно відповідати вимогам, наведеним в Таблиці 7.6.

Таблиця 7.6.

Базисні та обмежувальні норми на насіння сафлору, яке заготовляється

За вологістю насіння сафлору поділяється на: сухе - до 9,0 \%; середньої сухості - 9,1...11,0 \%; вологе - 11,1...13,0 \% та мокре- більше 13,0 \%, за засміченістю: чисте - сміттєвих домішок до 2,0 \%, олійних до 4,0 \%; середньої чистоти - сміттєвих 2,1...3,0 \%, олійних - 4,1...12 \%; засмічене- сміттєвих — 3,1\%і вище, олійних - більше 12,1 \%.

Фізико-хімічні властивості сафлорової олії

Фізико-хімічні властивості сафлорової олії наведені в Табл. 7.7.