Biologia si ecologia florii soarelui

BIOLOGIA SI ECOLOGIA FLORII SOARELUI

1.1. SISTEMATICA. ORIGINE. SOIURI SI HIBRIZI

Floarea-soarelui este originara din America de Nord si apartine ordinului Compositales (Asterales), familia Compositae (Asteraceae), subfamilia Tubuliflorae, genul Helianthus
(de la grec. Helios = soare, anthos = floare).

Clasificarile moderne ale genului Helianthus admit existenta a 68 de specii, divizate in doua grupe mari: 50 specii nord-americane (Mexic, SUA, Canada), dintre care 14 apartin sectiunii annui (din care fac parte specia Helianthus annus - floarea-soarelui) si 36 specii apartin sectiunii divaricari (din care face parte specia Helianthus tuberosus - topinamburul);
18 specii sud-americane cuprinse in sectiunea ciliares, majoritatea fiind arbusti tropicali.

Formele cultivate pentru seminte apartin speciei Helinathus annus L. var. macrocarpus si se caracterizeaza prin: plante anuale, monocefalice (cu o singura inflorescenta), cu foliole involucrale mai late de 8,5 mm, cu flori galbene-portocalii si cu fructe (achene) mari (Al.V. Vranceanu, 2000).

In prezent sortimentul din lista oficiala cuprinde 28 forme, in principal creatii ale amelioratorilor romani de floarea-soarelui (soiul Record si 19 hibrizi, simpli sau triliniari).

In etapa actuala, obiectivele ameliorarii florii-soarelui pe plan mondial sunt: imbunatatirea omogenitatii, in special pentru a facilita recoltarea mecanizata; cresterea productiei de seminte la hectar si a continutului in ulei; cresterea rezistentei la boli; cresterea rezistentei la cadere si la decorticarea achenelor la manipulari mecanice.

1.2. PARTICULARITATI BIOLOGICE

Floarea-soarelui este o planta anuala, cu o mare dezvoltare vegetativa, cu tulpini de 1,5-4m inaltime si frunze mari.

Sistemul radicular este de tip pivotant, care atunci cand conditiile de sol permit (fara 'hardpan') poate explora orizonturile profunde, mai bine ca alte culturi; ajunge in sol pana la 2 m adancime si formeaza numeroase ramificatii laterale active, pe o raza de 75-150 cm de pivot. Masa principala a radacinilor se gaseste, in general pana la 50-70 cm adancime.

Pivotul radacinii de floarea-soarelui se caracterizeaza printr-o slaba putere de penetrare in sol, cresterea sa fiind impiedicata de cel mai mic obstacol (straturi compacte). De aceea trebuie acordata o atentie speciala lucrarilor solului evitandu-se mai ales formarea hardpanului, care poate limita dezvoltarea sistemului radicular, cu consecinte daunatoare asupra culturii.

La inceputul vegetatiei, radacina creste intr-un ritm mult mai pronuntat decat tulpina, mai ales pana in faza de 10-12 frunze. Ritmul de crestere a radacinii este influentat favorabil de fertilizare, indeosebi de ingrasarea cu fosfor (efect favorabil asupra masei radacinilor si asupra suprafetei de absorbtie), precum si de executarea afanarilor adanci, pentru distrugerea hardpanului.

Planta de floarea-soarelui are capacitatea de a se adapta, prin cresterea sistemului radicular, la rezervele de apa din sol: inradacinarea mai superficiala, cand straturile superioare sunt bogate in apa si radacinare mai adanca in caz de seceta, valorficand astfel rezervele de umiditate din straturile profunde ale solului si rezistand la seceta; printr-o inradacinare mai buna se amelioreaza rezistenta la cadere si sporeste capacitatea de absorbtie a substantelor nutritive din rezervele solului.

Tulpina de floarea-soarelui creste foarte incet la inceputul vegetatiei, apoi
intr-un ritm intens pana la inflorit, dupa care cresterea practic inceteaza. Tuplina este acoperita cu peri scurti si aspri, iar in interior are un tesut medular, in care poate inmagazina apa. Ambele caracteristici confera plantei rezistenta la seceta.

Sunt considerate mai valoroase formele care au tulpina de inaltimea mijlocie (140-160 cm) si groasa (pana la 2,5 cm in diametru la 1 m inaltime), pentru a rezista mai bine la frangere si cadere.

Frunzele in numar de 25-40 (corelate cu tardivitatea hibrizilor), dispuse altern, sunt cordiforme. Cu marginea dintata, acoperite cu perisori, bine dezvoltate, asigurand o buna asimilatie clorofiliana. Aparatul foliar se formeaza pana la aparitia inflorescentei (38-50 zile de la semanat), dar cresterea intensa continua pana la inflorit. Indicele foliar la densitatea normala a culturii, este de 3,2, in conditiile de irigare putand fi de 3,8-4,0. Cresterea suprafetei foliare totale este foarte rapida, incepand de la 30 zile dupa rasarit. Suprafata foliara maxima este 4.000 - 7.000 cm³/ planta.

Actualmente se mentioneaza crearea de hibrizi cu 25-30 frunze, cu limbul mare si grofat, pentru a obtine un indice al suprafetei foliare de peste 4,0, cu petiolul diferentiat ca lungime pe verticala plantei, realizandu-se astfel o arhitectonica a aparatului foliar cu o suprafata activa mult mai mare.

Inflorescenta este un calatidiu foarte lat (diametru 12-40 cm), specific compositelor, protejat de frunze modificate, involucrale, cuprinde la exterior un rand de flori ligulate, galbene-aurii (asexuate sau unisexuate de tip femel) si numeroase flori tubuloase hermafrodite fertile (de regula, 1.200 - 2.000 la o inflorescenta), ce infloresc succesiv, in 6-8 zone concentrice a cate 2 randuri. Diametrul calatidiului, foarte variabil genetic, depinde in mare masura de conditiile de cultura (in primul rand de densitate).

Sunt valoroase formele fara seminte seci in mijlocul calatidiului, cu peduncul strans curbat (corelare cu rezistenta la frangere), cu inflorescenta plata sau usor convexa, cu 1.800-2.000 seminte bine formate.

Infloritul debuteaza dupa 65-70 zile de la rasarit (Cr. Hera si colab., 1989) si este centripet: organele mascule (saminele) apar inaintea celor femele (stigmatele). Inflorirea dureaza pana la 21 zile (sfarsit de iunie-mijlocul lunii iulie, mai mult in cazul soiurilor si mai putin, chiar 7-8 zile, in cazul hibrizilor (Gh. V. Roman si C. Olteanu, 1980) si reprezinta perioada cea mai sensibila la factorii de mediu, in special la asigurarea apei.

Planta este autofertila, tipic alogama si entomofila; o fecundare buna se realizeaza daca in apropierea lanului sunt adusi stupi de albine.

Fructul este o pseudoachena de culori diferite (de la alba pana la neagra, adesea striata), de 7,5 - 17 mm lungime, 3,5 - 9 mm latime si 2,5 - 5 mm grosime. Achena atinge lungimea normala la circa 9 zile dupa fecundare, iar grosimea la 14 zile. Pericarpul se dezvolta si fara fecundare (de aceea se pot gasi adeseori 'seminte seci'). Samanta propriu-zisa (miezul) reprezinta, la hibrizii din tara noastra, circa 75% din greutatea fructului si isi atinge marimea si consistenta caracteristice in 14 - 18 zile.

Dupa fecundare, faza de umplere a achenelor se caracterizeaza, in principal, prin procese de sinteza a lipidelor si de redistribuire a proteinelor.

Uleiurile se acumuleaza in samanta in ritm sustinut in primele 20 - 25 zile de formare a semintei, in timp ce proteinele se acumuleaza mai tarziu. Dupa ingalbenirea receptaculelor, depunerea de substanta uscata, practic, inceteaza constatandu-se doar schimbari ale raportului intre acizi oleic si linoleic.

Acumularea uleiului este favorizata de temperaturile moderate o buna aprovizionare cu apa si un raport de nutritie echilibrat (excesul de azot favorizeaza acumularea de proteine).

In procesul de ameliorare se sconteaza pe obtinerea de hibrizi cu seminte mari (MMB = 80 - 85 g) si uniforme, insusiri corelate pozitiv cu rezistenta la sistavire, al caror procent de ulei sa creasca pana la 56.

Ciclul de vegetatie. Din punct de vedere agronomic, ciclul de vegetatie al florii-soarelui poate fi descompus in cinci subperioade si poate fi codificat prin stadiile reper:

- perioada semanat-rasarit (stadiile reper A1-A2) dureaza 7-20 zile mai frecvent (10-15 zile). Germinarea semintei poate avea loc incepand de la 4⁰C la nivelul patului germinativ, dar procesul se desfasoara normal incepand de la 8⁰C. Aceasta faza este esentiala pentru dezvoltarea viitoare a culturi, deoarece, in acest interval, se stabileste populatia de plante din lan (densitatea culturii); durata perioadei este foarte variabila, fiind conditionata, in principal, de temperatura si umiditate;

- perioada rasarit - 4/5 perechi de frunze (B3-B4) este faza in care este decisa vigoarea plantei, in principal, prin dezvoltarea sistemului radicular. Ritmul de formare a biomasei aeriene este inca scazut (10 kg/ha/zi substanta uscata), iar radicula reprezinta deja, la sfarsitul acestei perioade, 12 - 17% din substanta uscata totala. Este perioada de definitivare a sistemului radicular, care conditioneaza, in continuare, alimentarea cu apa si substante nutritive a plantei. Este si perioada de formare a primordiilor foliare, apoi a celor florale (Gh. Bilteanu, V. Barnaure, 1989), proces care poate fi afectat de unii factori de stress (in primul rand temperaturile mai scazute). Perioada de initiere a aparatului reproducator de buteaza foarte devreme (la circa 18 zile dupa rasarit) si dureaza circa 7 zile;

- perioada 4/5 perechi de frunze-inceput de inflorire (F1). Este faza de crestere cea mai activa, cand ritmul formarii substantei uscate poate atinge 200 kg/ha/zi. Avand o durata de 40-50 zile, este de asemenea, perioada de absorbtie maxima a elementelor nutritive.

Aparitia stadiului 'buton floral', de 3 cm diametru, marcheaza inceputul perioadei sensibile a florii-soarelui la stress-ul hidric:

- perioada inflorire-formarea achenelor (F3, ce dureaza 3 saptamani). In aceasta perioada se remarca o crestere importanta a masei calatidiului, catre care se indreapta cea mai mare parte din substantele asimilate;

La nivelul unei inflorescente, infloritul dureaza 8 - 10 zile, iar pentru plantele de pe o parcela 15 - 21 zile. De-a lungul intregii acestei faze, planta este foarte sensibila la deficitul de umiditate, in final, planta are acumulate 70-85% din substanta uscata totala;

- perioada de maturare (M0 - M4). Se inregistreaza putine cresteri ale substantei uscate in aceasta perioada, caracterizata, in principal, prin procese de translocare a substantelor de rezerva si de sinteza a lipidelor. Are loc, mai ales, o redistribuire a asimilatelor si o migrare a rezervelor catre seminte. Maturitatea fiziologica este atinsa atunci cand boabele au 28% umiditate, acestea fiind stadiul M2 (partea dorsala a calatidiului este galbena, bractele sunt pe 3/4 brune). UN recoltat in conditii bune se poate realiza cu un continut de apa al bobului de 15% (stadiul M3).

Cantitatea totala de substanta uscata elaborata pe intreaga perioada de vegetatie a florii-soarelui variaza intre 8 si 11 tone, pentru productii de boabe ce oscileaza intre 2.000 si 3.000 kg/ha. Ea poate atinge 15 - 20 tone, pentru productii mai mari (sau la formele mai tardive).

1.3. CERINTE FATA DE CLIMA SI SOL

Floarea-soarelui este o planta la care principalele caractere morfologice si fiziologice cum ar fi talia, diametrul calatidiului, marimea semintelor, durata ciclului de vegetatie etc. Sunt foarte sensibile la conditiile pedoclimatice de cultivare: temperatura, fotoperioada, disponibilitatea apei, compozitia chimica a solului etc.

Temperatura. Sub aspectul cerintelor fata de caldura, floarea-soarelui este o planta mezoterma. Suma temperaturilor medii la formele semitardive (cultivate in Romania) este de 1.450 - 1.600⁰C temperaturi mai mari de 7⁰C (considerat pragul biologic pentru floarea-soarelui) sau 2.350⁰C temperaturi mai mari de 0⁰C.

Semintele de floarea-soarelui incep sa germineze, izolat, la 4⁰C, dar semanatul se face numai la temperaturi de minimum 7⁰C in sol, pentru a obtine o rasarire rapida, viguroasa, uniforma si o inradacinare puternica. La plantele tinere afectate de temperaturi sub 0⁰C (-2⁰C), varful de crestere este distrus; ca urmare, planta ramifica si formeaza mai multe inflorescente mici, cu seminte seci in proportie foarte mare.

In intervalul de la rasarire la aparitia inflorescentei, planta creste mai bine la
15 - 17⁰C. S-a determinat ca initierea florala este mai putin afectata de deficitul hidric si mai mult de factorul termic; cel mai bine se petrece la temperaturi de 18⁰C ziua si 8 - 9⁰C noaptea. In perioada de inflorire si formare a fructelor, temperaturi optime sunt cele de
22 - 24⁰C. La inflorire plantele de floarea-soarelui rezista la temperaturi mai mari de 30⁰C, fara sa se produca avortarea unui numar semnificatic de flori. In perioada de umplere a semintelor, temperatura ridicata influenteaza negativ acumularea acidului linoleic, in favoarea acidului oleic, contribuind direct la deprecierea calitatii uleiului (Elena Andrei, 2000).

La caldura excesiva (mai ales asociata cu seceta) sunt afectate polenizarea si fecundarea, scade procentul de ulei (in special continutul in acid linoleic), creste consumul specific si global de apa (prin intensificarea respiratiei), scade rata fotosintezei nete, este incetinit transferul de substante asimilate spre fructe.

Umiditatea Floarea-soarelui consuma multa apa (650 mm sau chiar mai mult), pe intreaga perioada de vegetatie.

Pentru a-si satisface nevoile de apa, floarea-soarelui poate utiliza intensiv rezervele de apa acumulate in sol in sezonul rece, gratie ritmului de dezvoltare a sistemului radicular. De altfel (O. Berbecel, 1967), in conditiile de stepa (Baragan, Dobrogea, sud-estul Moldovei), productia de floarea-soarelui se coreleaza cu precipitatiile din sezonul rece. Devine, deci, imperios necesar sa se ia masuri de a avea rezervele de apa din sol in primavara, la nivelul capacitatii de camp.

Consumul specific inregistrat in diferite conditii de cultura pe glob este variabil (de la 360 la 765), dar productii mari se obtin mai ales la valorile 400 - 450, ceea ce inseamna ca floarea-soarelui are cerinte medii fata de umiditate. Suporta seceta mai bine decat alte plante cultivate, fapt explicabil prin sistemul radicular activ si profund, prin reducerea transpiratiei, prin revenirea rapida la starea de turgescenta a frunzelor ofilite, dar productia scade in functie de intensitatea si durata secetelor.

Floarea-soarelui prezinta o faza de sensibilitate la seceta care dureaza in jur de 40 de zile, inainte si dupa inflorire. Consecintele stress-ului hidric asupra productiei de seminte si asupra continutului in ulei depinde de stadiul fiziologic in care este surprinsa planta: perioada de maxima sensibilitate pentru masa semintelor este situata in stadiul de buton floral de 3 cm si pana la sfarsitul infloritului; perioada de sensibilitate maxima pentru continutul in ulei se situeaza de la faza de inflorire deplina si pana la inceputul maturitatii boabelor(I. Burzo si colab., 1999).

In prezent, se considera ca, indiferent de perioada cand survine stress-ul hidric, numarul total de achene format pe m² afecteaza mai mult marimea productiei, decat valorile MMB.

In conditiile din Romania, in culturile neirigate, insuficienta precipitatiilor in a doua jumatate a lunii iulie si in luna august (deosebit de frecventa) duce la productii mici si la folosirea neeficienta a ingrasamintelor.

Lumina. Floarea-soarelui este pretentioasa fata de lumina, in special dupa formarea inflorescentei. S-a determinat ca heliotropismul frunzelor poate avea ca rezultat o crestere cu 10 - 23 % a activitatii fotosintetice. Nivelul de iluminare saturat pentru floarea-soarelui este foarte ridicat (>150.000 lucsi) prin comparatie cu alte culturi agricole (50 - 100.000 lucsi).

Solul. Floarea-soarelui prefera solurile profunde, fara hardpan, mediu aerat, cu textura lutoasa sau luto-nisipoasa, cu mare capacitate de inmagazinare a apei, fara exces de umiditate (un drenaj bun al solului este favorabil florii-soarelui), bogate in humus si elemente nutritive. Plantele de floarea-soarelui cresc si se dezvolta bine daca solurile au reactie neutra, slab acida sau slab alcalina (pH = 6,4 - 7,2).

Cele mai bune soluri sunt cernoziomurile, solurile brun-roscate, solurile aluviale (panza freatica sub 2,5 m), solurile brune negleizate. Se vor evita terenurile nisipoase, cele erodate, precum si solurile acide neamendate.

1.4. ZONE ECOLOGICE

Zona 1: terenurile irigate din Campia Romana, Podisul Dobrogei, precum si Campia Vestica, caracterizate prin prezenta cernoziomurilor ca soluri dominante, iar din punct de vedere climatic, temperatura, lumina si uneori precipitatiile (350 - 600 mm) corespund cerintelor unor productii ridicate. Factorii limitativi sunt: compactarea secundara si saraturarea solurilor, excesu de apa in ariile depresionare, unele perioade de arsita, care survin in fazele de inflorire si umplerea semintelor.

Zona 2: Lunca si Delta Dunarii. Insusirile solurilor aluviale si microclimatul specific ofera conditii favorabile pentru cresterea si dezvoltarea florii-soarelui. Factorii limitativi sunt reprezentati de deficitul de apa si arsitele din partea a doua a verii.

Zona 3 Terenurile neirigate din Campia Romana si Podisul Dobrogean. Arealele respective sunt situate in partea de nor a zonei irigate si sunt apreciate ca mijlociu de favorabil, indeosebi din cauza deficitului de apa si prezentei solurilor brun-roscate, in Campia Romana.

Zona 4: Campia Gavanu-Burdea, Campia Leu-Rotunda si Campia Pelinita. Conditiile au un grad mijlociu de favorabilitate pentru floarea-soarelui, datorita prezentei vertisolurilor, a solurilor brun-roscate si a precipitatiilor care depasesc 450 mm. Factorii limitativi sunt textura grea, eroziunea, aprovizionarea insuficienta cu humus, fosfor si potasiu si deficitul sau excesul temporar de umiditate.

Zona 5: Campia Jijiei si Campia Transilvaniei. Din punct de vedere al conditiilor naturale, aceste teritorii se afla la limita inferioara de favorabilitate pentru cultura florii-soarelui: nivelul foarte scazut de favorabilitate al solurilor, determinat de procesele de eroziune; deficitul de apa din perioada de vegetatie pentru arealele din Moldova; excesul temporar de umiditate, temperatura scazuta si, in anumite sole, aciditatea solului in Transilvania.

Zona 6: Podisul Moldovenesc, Piemonturile Vestice si Piemontul sudic. Ofera conditii putin propice culturilor de floarea-soarelui, potentialul natural fiind apreciat ca apropiat de favorabil. Solurile existente in aceste areale sunt brune, luvice, luvisoluri si erodisoluri, iar clima este destul de umeda si racoroasa. Cele mai frecvente fenomene negative sunt: aciditatea si aprovizionarea slaba a solului cu humus si elemente nutritive, eroziunea, excesul de apa, compactarea.