Для характеристики роста, развития и способов управления этими процессами необходимо учитывать возрастной период растения.
В онтогенезе принято выделять четыре этапа развития: эмбриональный, проходящий на материнском растении от образования зиготы до созревания семени; ювенильный (молодость) — от прорастания семени или вегетативной почки до наступления способности к образованию репродуктивных органов; этап зрелости (репродуктивный) — заложение зачатков репродуктивных органов, формирование цветков и гамет, цветение, формирование семян и органов вегетативного размножения; старость — период от прекращения плодоношения до отмирания особи.
Прохождение онтогенеза связано с качественными изменениями в обменных процессах, на основе которых происходит переход к образованию репродуктивных органов и морфологических структур.
Жизнь растительного индивидуума начинается с момента оплодотворения семяпочки и образования зиготы. В первый период индивидуум формируется в лоне материнского растения. Конечным этапом этого периода является образование семян (эмбриональный этап). Хромосомы клеточных ядер несут наследственную информацию будущих растений с теми признаками, которые свойственны данному виду и сорту. В результате взаимодействия индивидуума с условиями окружающей среды из семян формируются растения по типу своих родителей.
В практическом овощеводстве выращивают растения в большинстве случаев из семян. У многих овощных растений посевным материалом являются плоды (морковь, салат, свекла, шпинат и т. д.), поэтому индивидуальную жизнь растений целесообразнее рассматривать не с эмбрионального этапа, с которым производственнику в большинстве случаев не приходится сталкиваться, а с посевного материала.
В практике овощеводства для обозначения возрастного состояния растений чаще пользуются термином «фаза развития», обозначающим определенное морфологическое состояние растения. Для прохождения каждой фазы роста и развития различные растения требуют специфический комплекс экологических условий. Задача овощевода состоит в том, чтобы создать оптимальные условия с целью получения высокого урожая. По нашему мнению, наиболее точно обосновал фазы роста и развития П. П. Кюз. В этой работе мы приводим его деление цикла развития растений.
Фаза покоящегося семени характеризуется замедленными темпами жизнедеятельности растений, что обусловливается наличием в семенах небольшого количества влаги. В этой фазе растения могут успешно переносить неблагоприятные условия среды. Семена огурца, например, могут сохранять всхожесть при прогревании их до 78 °C или охлаждении до — 273 °C.
В фазе набухания растения поглощают большое количество воды, благодаря чему семена увеличиваются в объеме. В семенах начинается активная деятельность ферментов, которые гидролизуют (расщепляют) сложные органические соединения в более простые. Под влиянием ферментов белки распадаются до аминокислот, жиры — до липоидов, полисахара до моносахаров. Для активной деятельности окислительных ферментов необходимо обеспечить хороший доступ кислорода.
Наличие удобоусвояемых питательных веществ для зародыша семени способствует его пробуждению.
Фаза прорастания характеризуется активным ростом зародыша, образуется корешок, который быстро увеличивается в размере. Эта фаза является начальным этапом формирования растений. Прорастание семени может проходить при определенной температуре. Семена салата, редиса, моркови, брюквы и других холодостойких растений прорастают при низкой положительной температуре (2–5 °C), семена кукурузы и овощной фасоли, клубни картофеля — при 8–10 °C, семена огурца, кабачка, тыквы, томата — при 12–15 °C, дыни, арбуза, баклажана — при 16–17 °C. Недостаток тепла в течение продолжительного времени затормозит прорастание семян и они погибнут. Такое явление часто наблюдается при посеве семян теплолюбивых культур в непрогретую почву.
В период водопоглощения и набухания семена могут подсохнуть и вернуться в состояние покоя, что и используется при некоторых способах предпосевной подготовки семян. На более поздних этапах прорастания потеря влаги ведет к гибели проростка.
Фаза появления всходов характеризуется выходом на поверхность семядольных листочков. К этому времени запасные питательные вещества семени истощаются и растения переходят к самостоятельному (автотрофному) питанию: начинают усваивать углекислый газ листьями и поглощать корнями минеральные соли из почвы. Задача агротехники в этот период состоит в создании комплекса условий для успешной жизнедеятельности растений: наличие влаги, кислорода, питательных веществ и света. Особое внимание должно быть уделено хорошей освещенности, так как при недостатке света растения сильно вытягиваются, что отражается на их продуктивности.
Темпы прорастания и начального роста в значительной степени зависят и от размера семян. Относительно крупносемянные культуры обеспечивают не только быстрое появление всходов, но и более сильный начальный рост. Наиболее сильным начальным ростом обладают лианы (семейства тыквенные, бобовые), имеющие крупные семена. Огурец через месяц после появления всходов использует до 17 % отведенной ему площади, а морковь, по данным В. И. Эдельштейна, — около 1 %. Слабый начальный рост растений из семейств сельдерейные и луковые не позволяет достаточно полно в ранние сроки использовать солнечную энергию, что значительно повышает затраты на защиту культур от сорных растений.
Фаза роста стеблей и боковых ответвлений. Рост овощных растений связан с ветвлением, которое у культур, относящихся к различным жизненным формам, может быть моноподиальным, когда верхушечная почка в процессе онтогенеза остается все время деятельной (тыквенные), симподиальным, когда ось первого порядка оканчивается соцветием (пасленовые), и смешанным, сочетающим оба типа ветвления.
Ветвление — очень важный признак, связанный с темпами формирования урожая, продуктивностью растений, с затратами труда на пасынкование и прищипку.
На рост побегов расходуется большое количество питательных веществ, которые поступают не только за счет ассимиляции из почвы и воздуха, но и из органов запаса. Переход к шестой фазе у двулетних и многолетних растений бывает на второй год жизни, а у однолетних он проходит в первый же год.
В практике имеют место случаи преждевременного образования стеблей еще до того, как сформируются органы запаса. Однако это явление вызывается чаще всего неблагоприятными условиями среды (недостаток влаги, высокая температура и т. д.) и его следует считать аномальным. Преждевременное образование цветоносных стеблей (стеблевание) называют «выскочками», и, если оно проявляется, например, у редиса, цветной капусты, лука, формирование продуктовых органов не происходит или они бывают нестандартными.
В фазу бутонизации продолжается активный рост основных стеблей и боковых ответвлений, а вместе с ними увеличивается и количество листьев.
Фаза цветения наступает после распускания бутонов. Происходит опыление цветков и оплодотворение семяпочек. В фазу цветения перекрестноопыляющимся растениям необходимо обеспечить хорошие условия для работы пчел. Конечным этапом этой фазы является отмирание и опадение (или усыхание) лепестков.
Фаза роста плодов характеризуется усиленным разрастанием и увеличением в объеме оплодотворенных завязей. По мере роста плодов в них происходит формирование семян и накопление питательных веществ. К концу фазы плоды достигают максимальных размеров.
В фазе созревания плодов, как правило, плоды не увеличиваются в размерах. В них происходят глубокие физиологические процессы — переход питательных веществ в сложные формы и потеря влаги. Семена приобретают характерную окраску в достигают полной спелости.
Прохождение фенологических фаз роста и развития у однолетних, двулетних и многолетних растений протекает по разному. Однолетние растения все десять фаз роста в развития проходят в течение одного года (см. вклейку, ил. 2). Двулетние овощные растения в первый год проходят первые пять фаз, т. е. у них происходит формирование продуктовых органов (овощей) корнеплодов, луковиц, клубней и т. д. После чего растения переходят в состояние покоя, и в таком виде они могут сохраняться при определенных условиях до будущего года. На второй год жизни растения проходят следующие пять фаз роста и развития (см. вклейку, ил. 3).