Фазы роста и развития зерновых культур

 

Через 10-14 дней после появления  всходов у растений образуется несколько  листьев (чаще 3, реже 4). Одновременно с  их ростом развивается корневая система. Ко времени образования 3-4 листьев  зародышевые корни разветвляются  и проникают в почву на глубину  – 30-35см, рост стебля и листьев временно приостанавливается, начинается новая  фаза развития растений – кущение.

 

Кущение – это образование  побегов из подземных стеблевых  узлов. Сначала из них развиваются  узловые корни, затем – боковые  побеги, которые выходят на поверхность  почвы и растут так же, как и  главный стебель. Верхний узел главного стебля, который расположен на глубине  – 1-3см от поверхности почвы, где  происходит этот процесс, называют узлом  кущения. Узел кущения – важный орган, его повреждение приводит к ослаблению роста или гибели растения. Одновременно с образованием боковых побегов  формируется вторичная (узловая) корневая система.

 

Интенсивность кущения зависит  от условий произрастания, видовых  и сортовых особенностей зерновых культур. При благоприятных условиях (оптимальной  температуре и влажности почвы) период кущения растягивается, а  число побегов увеличивается. В  обычных условиях озимые культуры образуют 3-6 побегов, яровые – 2-3.

 

Различают общую и продуктивную кустистость. Под общей кустистостью понимают среднее число стеблей, которое приходится на одно растение, независимо от степени их развития. Продуктивная кустистость – среднее  число плодоносящих стеблей, приходящееся на одно растение. Продуктивная кустистость  имеет большое практическое значение, от нее в значительной степени  зависит урожайность.

 

Стеблевые побеги, образовавшиеся соцветия, но не успевшие к уборке сформировать семена, называют подгоном, а побеги без соцветий – подседом.

 

Динамика формирования побегов  кущения и узловых корней у  зерновых культур неодинакова. У  ржи и овса кущение и укоренение протекают одновременно в период появления 3-4 листа. У ячменя и пшеницы побеги кущения появляются раньше начала укоренения, кущение происходит в период появления 3 листа, а укоренение – 4-5 листа. У проса побеги кущения образуются в период появления 5-6 листа, у кукурузы – 6-7 и у сорго – 7-8 листа. Узловые корни у этих культур начинают развиваться при образовании 3-4 листа. Этим в значительной степени объясняется способность хлебов второй группы лучше переносить недостаток влаги в начальный и (кроме кукурузы) в последующие периоды роста и развития.

 

В узле кущения размещаются  все части будущего растения, и  одновременно он служит вместилищем  запасных питательных веществ. Отмирание  узла кущения всегда приводит к гибели растения. Узел кущения залегает на глубине 2-3см; при более глубоком залегании повышается устойчивость зерновых культур к полеганию, озимые меньше страдают от зимне-весенних пониженных температур.

 

На глубину залегания  узла кущения сильно влияют глубина  заделки семян, обработка семян  ретардантами, температура, свет, тип  почвы и сорт. При недостатке света  узел кущения залегает ближе к  поверхности почвы, при пониженной температуре, при более глубокой заделке семян и при их обработке  ретардантами увеличивается глубина  залегания узла кущения. Сорта твердой  пшеницы закладывают узел кущения  глубже, чем сорта мягкой пшеницы.

 

Кущение растений зависит  от температуры, наличия влаги, питательных  веществ, сроков посева, вида и сорта  растений. Кущение хлебов первой группы может происходить при температуре  около 5°С, но в этих случаях энергия  кущения бывает слабой. Наиболее дружное  кущение бывает при температуре  – 10-15 с. При более высокой температуре  период кущения заканчивается быстро и побегов образует меньше.

 

У своевременно посеянной  озимой ржи при оптимальной температуре  и влажности почвы кущение  в основном происходит осенью, у  озимой пшеницы и тритикале –  осенью и весной. Каждое растение может  образовывать от одного до нескольких продуктивных стеблей, у озимых хлебов их обычно бывает 3-6, у ячменя и овса – 2-3, а у яровой пшеницы – 1, редко 2. Чем выше продуктивная кустистость, тем больше выход зерна с растения, но наибольший урожай с единицы площади  получается при небольшой кустистости  и оптимальной густоте растений.

 

О значении кущения зерновых хлебов в литературе нет единого  мнения. П. Н. Константинов, А. И. Носатовский, П. П. Лукьяненко и другие исследователи  рассматривают кущение как нежелательное  явление, особенно в засушливых районах. Они считают, что на образование  вторичных стеблей затрачивается  много воды и питательных веществ, из-за чего ухудшается снабжение ими  главных стеблей При этом урожай со вторичных стеблей недостаточен, чтобы возместить недобор зерна  главных стеблей. Лучшим типом яровых культур для засушливых районов  эти ученые считают 1-2-стебельные растения.

 

Другие исследователи (В. Р. Вильямс, В. Е. Писарев, С. А. Муравьев, Я. В. Губанов и другие) считают, что  при хорошем кущении благодаря  нарастанию листовой поверхности накапливается  большее количество органического  вещества, которое используется для  формирования зерна. При благоприятных  условиях боковые стебли дают 30-50% урожая зерна, на изреженных посевах – до 60-70%. Однако сильное кущение может  привести к полеганию, особенно в  увлажненной зоне, к снижению урожайности  и качества продукции.

 

Загущенные посевы больше полегают, из-за чего снижается фотосинтетическая  деятельность растений, ухудшается налив  зерна и увеличиваются потери при уборке. Оптимальная густота  продуктивного стеблестоя для зерновых хлебов составляет – 500-600 растений/м2, что обеспечивает урожайность – 4-5т/га.

 

Выход в трубку характеризуется  началом роста стебля и формированием  генеративных органов растения. Началом  выхода в трубку считают такое  состояние растений, когда над  поверхностью почвы на высоте 3-5см внутри листового влагалища главного стебля легко прощупываются стеблевые  узлы – бугорки. В этот период растению требуется хорошая обеспеченность влагой и элементами питания, так  как закладываются генеративные органы и начинается усиленный рост.

 

Рост стебля начинается с  удлинения нижнего междоузлия, расположенного непосредственно над узлом кущения. Интенсивный рост первого междоузлия продолжается 5-7 дней, затем рост замедляется  и заканчивается на 10-15 день. Почти  одновременно начинает расти второе междоузлие. После приостановки его  роста удлиняются третье и последующие  междоузлия. Каждое междоузлие растет своей нижней частью. Заканчивается  рост междоузлий к концу цветения – началу налива зерна.

 

В фазе выхода в трубку интенсивно нарастает ассимилирующая поверхность. Площадь листьев увеличивается  на протяжении всей фазы выхода в трубку, достигая максимума в фазе колошения  или цветения. На нормально развитых посевах зерновых культур площадь  листьев в этой фазе достигает  – 30-40тыс м2/га, ФП – 2-2,5млн м2 х  дни/га, накапливается до 50-60% сухого вещества от общей массы за весь период вегетации. Это фаза характеризуется  интенсивным развитием корневой системы, к ее концу глубина проникновения  корней в почву может достигать  – 1,5-2,5м.

 

Колошение, или выметывание, характеризуется появлением соцветия из влагалища верхнего листа. Первыми  появляются соцветия на главных побегах, через 2-3 дня – на боковых. По сроку  наступления этой фазы надежнее всего  можно определить скороспелость  сортов.

 

В этой фазе усиленно растут листья, стебли и формируется колос (метелка). Растения предъявляют повышенные требования к условиям произрастания. Недостаток влаги в почве, сухая  и жаркая погода в этот период приводят к нарушению формирования генеративных органов и образованию в колосе большого числа недоразвитых и стерильных цветков.

 

Цветение у зерновых культур  наступает во время и вскоре после  колошения (выметывания). Так, у ячменя цветение проходит еще до полного  колошения, когда колос не вышел  из влагалища листа; у пшеницы  – через 2-3 дня, у ржи – через 8-10 дней, у тритикале – через 7-12 дней после колошения.

 

По способу опыления зерновые хлеба делят на самоопыляющиеся (пшеница, ячмень, тритикале, овес, просо, рис) и перекрестноопыляющиеся (рожь, гречиха, кукуруза, сорго). Растения-самоопылители  опыляются преимущественно при  закрытых цветках своей пыльцой. У пшеницы иногда (в жаркую погоду) цветки раскрываются, и может происходить  перекрестное (спонтанное) опыление. У  перекрестноопыляющихся растений во время  цветения с помощью набухших лодикул (от лат. lodicula – одеяльце, чешуйки  в цветке большинства злаков у  основания завязи) раздвигаются цветковые  чешуи и появляются созревшие  пыльники и рыльца пестиков. Пыльца переносится с помощью ветра  или насекомых, опыление лучше протекает  в теплую ясную погоду. При неблагоприятных  условиях в период цветения снижается  завязываемость семян; у такой культуры, как рожь, череззерница может достигать 25-30% и более, что вызывает снижение урожайности.

 

У колосовых культур (пшеница, рожь, тритикале, ячмень) цветение начинается со средней части колоса, у метельчатых (овес, просо, сорго) – с верхней  части метелки.

 

Спелость наступает вслед  за цветением. Процесс образования  зерна у хлебов Н. Н. Кулешов делит  на 3 периода: формирование, налив и  созревание. И. Г. Строна разделил первый период на два: образование и формирование семян. Образование семян – период от оплодотворения до появления точки  роста, семя способно дать слабый росток, масса 1000 – 1г, продолжительность периода  – 7-9 дней.

 

Формирование семян продолжается до достижения окончательной длины  зерна. К концу периода заканчивается  дифференциация зародыша, содержимое зерна из водянистого превращается в молочное, в эндосперме появляются крахмальные зерна, цвет оболочки из белого переходит в зеленый. Влажность  зерна – 65-80%, масса 1000 семян – 8-12г, продолжительность периода – 5-8 дней.

 

Налив – период от начала отложения крахмала в эндосперме до прекращения этого процесса. Влажность  зерна снижается до 37-40%, продолжительность  периода – 20-25 дней.

 

Период налива делят на 4 фазы:

 

1. Водянистого состояния  – начало формирования клеток  эндосперма; сухое вещество составляет  – 2-3% максимального количества; длительность фазы 6 дней;

 

2. Предмолочного состояния  – содержимое семени водянистое  с молочным оттенком; сухого вещества  накапливается 10%; продолжительность  фазы – 6-7 дней;

 

3. Молочного состояния  – зерно содержит мелкообразную  белую жидкость; содержание сухого  вещества – 50% массы зрелого  семени; длительность фазы – 7-15 дней;

 

4. Тестообразного состояния  – эндосперм имеет консистенцию  теста; содержание сухого вещества  – 85-90% максимального количества; продолжительность фазы – 4-5 дней.

 

Созревание начинается с  прекращением поступления пластических веществ. Влажность зерна снижается  до 18-12% и даже до 8%. Зерно созрело  и пригодно для посевных, технических  и хозяйственных целей, но развитие семени еще не закончено.

 

Период созревания делят  на 2 фазы:

 

1. Восковой спелости –  эндосперм восковидный, упругий,  оболочка зерна приобретает желтый  цвет. Влажность снижается до 30%. Длительность фазы – 3-6 дней. В  этой фазе приступают к двухфазной (раздельной) уборке;

 

2. Твердой спелости –  эндосперм твердый, на изломе  мучнистый или стекловидный, оболочка  плотная, кожистая, окраска типичная. Влажность в зависимости от  зоны – 8-22%. Продолжительность  фазы – 3-5 дней. В этой фазе  протекают сложные биохимические  процессы, после чего появляется  новое и самое главное свойство  семени – нормальная всхожесть.  Поэтому дополнительно выделяют  еще 2 периода: послеуборочное  дозревание и полная спелость.

 

Во время послеуборочного  дозревания заканчивается синтез высокомолекулярных белковых соединений, свободные жирные кислоты превращаются в жиры, укрупняются  молекулы углеводов, дыхание затухает. В начале периода всхожесть семян  низкая, в конце – нормальная. Продолжительность этого периода  колеблется от нескольких дней до нескольких месяцев в зависимости от особенностей культуры и внешних условий.

 

В южных и юго-восточных  районах страны посевы зерновых культур  в период налива подвергаются действию суховеев, возникающих в условиях высокой температуры и низкой влажности. Налив зерна в таких  условиях прекращается, происходит “запал” (повреждения растений, вызванные  чрезмерно высокой температурой воздуха: обнаруживаются в виде различно окрашенных некротических пятен  на листьях: у пшеницы жёлтых, у  овса красных) или “захват” (повреждения  растений, вызванные большой сухостью воздуха), зерно становится морщинистым, щуплым невыполненным, что приводит к резкому снижению урожая. Основные средства борьбы с суховеями –  расширение полевого лесонасаждения, применение агротехнических приемов, способствующих накоплению влаги в  почве.

 

В условиях дождливой и  теплой погодой в период налива и  созревания может происходить “стекание” (чаще наблюдается у пшеницы) из-за выщелачивания растворимых веществ  из зерна, в этом случае зерно теряет массу и его технологические  свойства ухудшаются.

 

В Западной и Восточной  Сибири в отдельные годы период созревания затягивается и посевы попадают под  заморозки, в результате снижается  урожайность, получают морозобойное зерно  с низким качеством. В этих районах  для получения более высоких  урожаев зерна хорошего качества применяют двухфазную уборку с первой половины восковой спелости, а также  используют скороспелые сорта.