какая корневая система у пшеницы и кукурузы

Виды деятельности Растениеводство Хранение урожая Кормопроизводство Животноводство Птицеводство Звероводство Рыбоводство Сельхозтехника Удобрения Кондитерские изделия Ноу хау

13 Ноябрь 2012 г. 16:25

Зерновые культуры строение и развитие

ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ

По морфологическим признакам (по строению и форме) и биологическим особенностям зерновые культуры дёлят следующим образом:

Строение и развитие зерновых культур

Строение важнейших органов (корни, стебли, листья, соцветия) у хлебных злаков очень сходно.

Листья злаков линейные (у пшеницы, ржи, овса, тритикале и риса), средние (у ячменя) или широкие кукурузы, сорго, проса). Различают зародышевые, прикорневые (розеточные) и стеблевые листья.

Лист состоит из листовой пластинки и влагалища, охватывающего стебель (рис. 35). В месте перехода влагалища в листовую пластинку находится пленчатое образование – язычок.

Колос состоит из стержня, на уступах которого поочередно с обеих сторон формируются колоски. Метелка имеет ветви первого, второго и третьего порядка, на концах, которых также расположены колоски.

Под семенной оболочкой, в нижнем левом углу зерновки расположены почечка зародыша и зародышевый корешок.

Фазы вегетации злаков. Период от начала появления всходов до созревания семян называют вегетационным. За это время растения проходят определенные фазы роста и развития, выражающиеся во внешних морфологических изменениях.

Фаза колошения (у растений с соцветием колосков) или выметывания (у растений с соцветием метелок) наступает с появлением соцветий на верхушках стеблей.

Фаза цветения отмечается выбрасыванием пыльцы из пыльников.

У овса и ячменя цветение может происходить до полного появления соцветия. В период цветения пыльца попадает на рыльца пестиков и оплодотворяет находящиеся в завязях семяпочки, из которых образуются семена.

У ячменя, овса, пшеницы, проса, риса цветение протекает таким образом, что пыльца всегда или в большинстве случаев попадает на рыльце пестика в том же цветке, поэтому эти культуры относят к самоопыляющимся. Перекрестное опыление, характеризующееся переносом пыльцы с цветков одного растения на цветке другого, происходит у ржи, кукурузы и сорго.

В фазе молочной спелости (формирование зерна) зерно еще зеленое. Имеет влажность 50. 65 %. На растении в это время начинают желтеть и отмирать нижние листья.

Фаза полной (твердой) спелости наступает при подсыхании зерна, которое становится твердым и приобретает свойственную ему окраску. В зависимости от зоны возделывания влажность спелого зерна составляет 8. 10 %. В начале фазы полной спелости желательно начинать уборку зерновых комбайнами. В фазу полной спелости зерно легко высыпается из цветочных чешуек.

По сезонным особенностям роста и развития зерновые делятся на озимые и яровые.

Озимые культуры проходят полный цикл развития после перезимовки в почве. При весеннем посеве они не образуют вегетативных органов и, следовательно, не могут дать урожая зерна.

Яровые культуры не могут перезимовывать и проходят полный цикл развития при весеннем или летнем посеве.

У некоторых зерновых культур есть сорта, обладающие свойствами озимых и яровых растений. Их можно возделывать как осенью, так и весной. Такие сорта зерновых культур называют двуручками.

Источник

Тип корневой системы пшеницы и как формируется, особенности строения

Растения благодаря корням закрепляются в земле, поглощают воду и минеральные элементы из почвенного слоя. Корневая система, образованная совокупностью корней, бывает двух типов. Корневую систему пшеницы относят к мочковатому типу. Такой вид, занимающий вширь значительную площадь земли, характерен для злаковых однодольных растительных культур (ячмень, рожь).

Какая корневая система формируется у пшеницы

Типы корней, образующих мочковатую корневую систему, делятся на придаточные и главные:

В случае благоприятных погодных условий первичные корневые отростки не отмирают, а обеспечивают питание главного побега пшеничного кустика. Но основную функцию по добыче влаги и питательных элементов из грунта выполняют именно многочисленные вторичные корни. Поэтому урожайность пшеницы зависит, прежде всего, от мощности узловых отростков.

Основные особенности

Развитие корней пшеницы значительно зависит от внешних факторов. Основные показатели:

Как растет и развивается корень

Сорта пшеницы подразделяются на яровые и озимые. Поскольку культуры высевают при разных погодных условиях, то можно отметить некоторые особенности формирования корней.

Рекомендуемый период сева озимых сортов пшеницы – конец сентября-первые числа октября. Растения успевают образовать корневую систему, пустить побеги, формируется устойчивость к низким температурам. Как правило, к началу зимы первичные корни углубляются на 90-95 см, а стеблевые разрастаются в почвенном слое толщиной 35-60 см. Как только повышается температура весенними днями, развитие подземной части растения возобновляется, преимущественно за счет вторичных корневых отростков.

При севе яровой пшеницы важным фактором, влияющим на развитие корневой системы, является влажность грунта. Так как узловые корни отрастают позже, то при засушливой весне наблюдается снижение урожайности культуры.

Влияние удобрений

Естественно, что минеральный состав почвы оказывает влияние на развитие, рост растения и является залогом урожайности.

Азотные добавки в большей степени способствуют росту надземной зеленой части растения, чем подземной. Однако отмечается значительный рост корней у пшеницы, выращиваемой на черноземах.

Фосфорные добавки способствуют росту корневой системы. Эту особенность учитывают при севе зерна на площадях с недостаточным уровнем увлажнения. Поскольку развитые корни обеспечивает растения влагой с более глубоких слоев земли. Важно обеспечить питание растений фосфором на ранней стадии развития.

Источник

Благоприятные факторы формирования корневой системы пшеницы

Издавна, пшеница занимает важное место в хозяйстве человека. Посев пшеницы — это время, когда закладывается фундамент будущей зерновой культуры — формируется корневая система. От нее зависит продуктивность растения, сопротивляемость внешним факторам, а следовательно и урожай.

Корневая система пшеницы не только обеспечивает поступление в растение воды и питательных веществ, она синтезирует фитогормоны, нуклеопротеиды, аминокислоты и другие вещества, а также управляют процессами роста и функционирования растения. На данный момент, существует множество способов благоприятного влияния на развитие корневой системы пшеницы, а значит и на количество и качество урожая. Но чтобы понять как это делается, желательно разобраться в физиологии этого растения.

Особенности строения корней

Корневая система у пшеницы эффективно выполняет свои функции, но поглощает воду она не всей поверхностью. На концах ответвлений корней имеется зона всасывания, которая состоит их тоненьких волосков, толщиной 0,1 мм и длиной 1-10 мм. Эти волоски покрыты слизью, что существенно повышает эффективность поглощения воды и питательных веществ. Рядом расположена зона деления, которая обеспечивает прорастание корневой системы. Длина корня пшеницы может достигать двух метров, но наиболее эффективное всасывание воды и питательных веществ происходит на глубине до 30 см.

Строение корневой системы пшеницы также характеризуется высочайшей плотностью. Один гектар поля, засеянный озимой пшеницей, содержит около 300000 км корней в своей почве.

Тип корневой системы

Пшеница имеет мочковатый тип корневой системы, характерный для однодольных растений. Мочковатая корневая система представляет собой несколько первичных корней, выходящих из семени и придаточные, выходящие из стебля. Имеет очень ветвистую структуру.

Кущение пшеницы

Когда пшеница находится на стадии роста, при которой над почвой уже видны 3-4 листочка, под землей имеется утолщение стебля, называемое узлом кущения. Во время этапа накопления, в нем образуются питательные элементы и зачатки будущих частей растения. Из узла кущения обычно произрастает основной и несколько стеблей второго порядка. По всей длине стебля формируются утолщения — узлы. Длина участков между ними — междоузлий увеличивается к верхней части стебля. Каждый побег образует пару корешков, которые разрастаются в почву и питают всё растение. Дополнительные стебли при кущении могут образовывать колосья, тем самым повышая урожай. Кущение может положительно влиять на сопротивляемость растения внешним неблагоприятным факторам и обеспечивает ему выживание. Искусственно усилить интенсивность кущения можно применением морфорегуляторов и ранней азотной подпиткой.

Развитие и рост корневой системы пшеницы

Незадолго после посадки семян в почву, начинается их прорастание. Развитие корневой системы озимой пшеницы начинается с появления главного зародышевого корешка, а далее, с интервалами в 2-3 дня прорастает по одному первичному корешку, пока их число не достигнет пяти. При благоприятных условиях выращивания, возможно появление шестого и седьмого корешков, они прорастают перпендикулярно первым пяти. При засухе, не подходящей температуре или бедной почве, первичных корешков прорастает всего три. Это сигнал о том, что не стоит ждать большого урожая.

После формирования узла кущения развиваются вторичные корни пшеницы. Они прорастают из почек, расположенных возле соединения листьев и стебля. Узловые корни отличаются от первичных наличием более жесткой структуры.

Скорость прорастания корней во время трубкования и колошения может достигать 2-3 см в сутки.

Наиболее интенсивный их рост отмечается в верхних слоях почвы. При проникновении в более глубокие слои, скорость роста корней замедляется из-за более низкой температуры в тех местах.

Факторы, влияющие на развитие корневой системы

Чтобы получать воду и питательные вещества, корневой системе требуется прорастать в глубь почвы. Скорость прорастания зависит от влажности почвы, наличия в ней удобрений и температуры окружающей среды.

Экспериментально выявлено, что масса корней может увеличиваться даже при температуре таянья льда. Конечно такая низкая температура препятствует зарождению первичных корешков, наиболее благоприятная температура для развития корневой системы пшеницы — 15-20 градусов.

Еще один важный фактор — влажность почвы. При не достаточном увлажнении есть высокая вероятность пересыхания верхних слоев почвы, где находится узел кущения. Это препятствует формированию вторичных корней до тех пор, пока дожди не исправят ситуацию. В свою очередь, замедление роста корней негативно влияет на кущение, в плоть до его полной остановки в условиях сильной засухи.

Избыточная влажность тоже вредит развитию корневой системы. Это происходит из-за нарушения газообмена в земле. Оптимальная влажность — 60-70%.

Экспериментально выявлено, что идеальные условия для формирования корневища, достигаются при постепенном небольшом понижении влажности субстрата по мере развития растения.

Скорость и глубина разрастания корней зависит также от рыхлости земли. Если в ней есть трещинки, туннели, вырытые червями, корешки успешно прорастают через них. Они также способны образовывать свои туннели через влажную почву. Столкновение с плотной, сухой почвой приводит к утолщению кончика корня и увеличению его разветвленности.

Повышенная кислотность среды, в которой прорастает корневая система, может негативно влиять на количество и качество урожая. Она поражает поглощающую часть корня, уменьшая проницаемость протоплазмы его клеток. Тем самым, кислотность препятствует полноценному поступлению питательных веществ, а следовательно и развитию растения.

Опытным путем было выявлено оптимальное время посева — первая половина сентября.

Растения, посеянные в такой срок, имеют высокую физиологическую активность и успевают к зимовке сформировать достаточную корневую систему. Более ранний посев обеспечивает несколько большее накопление массы корневища, но конечный урожай получается меньший. Более поздний посев не позволяет корневой системе в достаточной мере разрастись к концу осеннего вегетативного периода.

По мере роста, поглотительная способность корней меняется. В начале вегетации, она максимальна. В конце — имеет отрицательную величину, то есть происходит выброс в почву минеральных веществ корневой системой.

В таблице представлены измерения показателей корневой системы в разные периоды роста.

Источник

Строение, рост и развитие зерновых культур

Ботаническое описание

Зерновые культуры относятся к семейству Мятликовые (Роасеае), или Злаковые (Gramineae), за исключением гречихи, которая относится к семейству Гречишные (Polygonaceae). В строении важнейших органов и развитии растений они имеют много общего. По морфологическим и биологическим особенностям и характеру возделывания зерновые культуры делят на две группы. К зерновым хлебам первой группы относят пшеницу, рожь, ячмень озимый, овес, тритикале (среди них имеются озимые и яровые формы), ко второй группе — кукурузу, просо, сорго, рис и гречиху.

Корневая система

Корневая система у зерновых культур мочковатая, состоит из отдельных корешков и множества корневых волосков, отходящих пучками (мочками) от подземных узлов. При прорастании зерна сначала образуются зародышевые (первичные) корни. Число их у разных зерновых культур неодинаково: у озимой пшеницы чаще 3, у яровой — 5, у овса 3…4, у ячменя 5…8, у проса, кукурузы, сорго, риса 1. Эти корни не отмирают, а в засушливые годы только они подают воду и питательные вещества растениям. Зародышевые корни у яровой пшеницы в фазе кущения достигают длины 20…30 см, в фазе выхода в трубку — 40…50 и в фазе колошения — более 100 см. Из подземных стеблевых узлов образуются узловые (вторичные) корни, которые при достаточном увлажнении начинают быстро расти, составляют основную массу корневой системы зерновых культур и играют важную роль в жизни растений. Узловые корни у зерновых культур появляются через 12… 18 дней после всходов. При пересыхании верхнего слоя почвы узловые корни растут слабо или могут не появиться совсем. При развитии яровой пшеницы только с зародышевой (первичной) корневой системой урожайность снижается на 30…35 % по сравнению с урожайностью при хорошо развитой зародышевой и узловой корневой системе. Как зародышевые (первичные), так и узловые (вторичные) корни имеют большое значение для роста и развития растений.

У высокостебельных зерновых культур (кукуруза, сорго) корни часто развиваются из расположенных близко к поверхности почвы стеблевых узлов. Это так называемые опорные, или воздушные, корни. Они способствуют обеспечению растений элементами питания в начале роста и повышают устойчивость к полеганию.

По мере роста и развития растений корни удлиняются и проникают в почву на глубину 100… 120 см и более, разветвляются и пронизывают почву во всех направлениях, однако основная масса их (75…90 %) размещается в пахотном слое почвы на глубине 20…25 см, где более активно протекают аэробные процессы. Масса корневой системы у зерновых культур составляет 20…25 % общей массы сухого вещества растений. Наиболее мощно корневая система развита у кукурузы, из озимых культур — у ржи, тритикале, из яровых — у овса.

Стебель

Стебель у зерновых культур — соломина цилиндрической формы, полая или заполненная паренхимой, состоит из 5…7 междоузлий, разделенных узлами (перегородками). У позднеспелых сортов кукурузы число междоузлий достигает 23…25. Рост стебля происходит в результате удлинения всех междоузлий. Первым трогается в рост нижнее междоузлие, затем — последующие, которые обгоняют в росте нижние междоузлия. Такой рост называется интеркалярным или вставочным.

Интенсивнее всего стебель растет в фазы выхода в трубку и колошения и достигает наибольшей длины в фазе цветения, после чего рост стебля резко замедляется или полностью приостанавливается.

Наибольшую толщину имеют междоузлия в средней части стебля и наименьшую —в нижней и верхней. Прочность стебля зависит от состава механической ткани, чем толще и прочнее нижнее междоузлие, тем выше устойчивость зерновых культур к полеганию. Стебель зерновых культур способен куститься, образуя из нижних подземных узлов вторичные корни и боковые стеблевые побеги.

Лист состоит из влагалища и листовой пластинки. Влагалище прикреплено к стеблю в нижней части междоузлия и охватывает его в виде трубки. В месте перехода влагалища в листовую пластинку имеется тонкая полупрозрачная пленка, называемая язычком (ligula). Язычок плотно прилегает к стеблю и предохраняет от проникновения внутрь листового влагалища воды и различных вредителей. По обеим сторонам язычка располагаются два полулунных ушка (auricula), охватывающих стебель и закрепляющих влагалище на стебле. Величина и форма язычка и ушек различны у разных зерновых культур и являются систематическими признаками при определении хлебов первой группы в фазы кущения и выхода в трубку.

У пшеницы, ржи и ячменя язычок короткий; у овса сильно развит; у пшеницы ушки небольшие, ясно выраженные, с ресничками; у ржи они короткие, без ресничек, рано опадают; у ячменя сильно развитые, без ресничек, полулунной формы; у овса отсутствуют.

Размеры и число листьев довольно сильно колеблются в зависимости от культуры, сорта и условий возделывания.

Соцветие

Соцветие у зерновых культур двух типов: сложный колос — у пшеницы, ржи, ячменя, тритикале и метелка — у овса, проса, риса и сорго. У кукурузы на одном растении образуются два соцветия: в верхней части стебля — метелка с мужскими цветками, в пазухах листьев — початки с женскими цветками.

Колос

Колос состоит из членистого колосового стержня (продолжение стебля) и колосков, расположенных на его уступах. Широкая сторона стержня называется лицевой, узкая — боковой. На каждом уступе колосового стержня у пшеницы, ржи, тритикале находится один колосок, состоящий из двух колосковых чешуи и двух или нескольких цветков. У ячменя на каждом уступе колосового стержня сидят три одноцветковых колоска. У многорядных ячменей в каждом из трех колосков образуется зерно, у двурядных — только в среднем колоске, два боковых колоска редуцированы (недоразвиты).

Колосковые чешуи могут иметь различную степень развития. У пшеницы они широкие, многонервные, с продольным килем; у ржи очень узкие, однонервные; у ячменя узкие, почти линейные; у овса широкие, со многими выпуклыми продольными нервами; у тритикале более узкие, чем у пшеницы, многонервные, с килем.

Метелка

Метелка имеет центральную ось с узлами и междоузлиями. В узлах образуются боковые разветвления, которые, в свою очередь, могут ветвиться и создавать таким образом ветви первого, второго, третьего и т. д. порядка. На концах каждой веточки сидит один одно- или многоцветковый колосок. У овса колоски многоцветковые, у проса, риса и сорго — одноцветковые.

Цветок

Цветок состоит из двух цветковых чешуи: нижней, или наружной, и внутренней (верхней). У остистых форм наружная цветковая чешуя заканчивается остью. Между цветковыми чешуями расположены генеративные органы: женские — пестик с завязью и двухлопастным рыльцем и мужские — тычинки (у риса 6, у остальных культур 3) с двугнездным пыльником. У основания каждого цветка между цветковыми чешуями и завязью находятся две нежные пленки (lodicula), при набухании которых цветок раскрывается.

Плод зерновых культур представляет собой односемянную зерновку, обычно называемую зерном, в которой единственное семя покрыто семенной оболочкой, развившейся из двух оболочек семяпочки, и плодовой, образовавшейся из тканей завязи. Зерновка состоит из зародыша, эндосперма и сросшихся с ними семенной и плодовой оболочек.

У пленчатых хлебов (ячмень, овес, просо, рис, сорго) зерновка покрыта цветковыми чешуями, причем у ячменя они срастаются с зерновкой, а у остальных культур плотно облегают зерновку, не срастаясь с ней.

У основания зерна с выпуклой (спинной) стороны находится зародыш, а в верхней части — хохолок (у пшеницы, ржи, овса, тритикале). Зародыш с внутренней стороны прикрыт щитком, который соединяет его с эндоспермом. Зародыш состоит из почечки, покрытой зачаточными листьями, первичного стебля и корешка, т. е. в нем находятся зачатки будущего растения. На долю зародыша приходится у пшеницы, ржи, ячменя и тритикале 2,0…2,5 %, у овса 3,0…3,5, у кукурузы до 12 % массы зерновки. Остальная часть зерновки (70…85 %) представлена эндоспермом — запасными питательными веществами. Слой эндосперма, расположенный под оболочкой и состоящий из одного ряда клеток (у ячменя 3…5), называется алейроновым. Клетки его не содержат крахмала, но очень богаты белковыми веществами и ферментами, способствующими прорастанию зерна. Под алейроновым слоем находится основная часть эндосперма, состоящая из клеток с зернами крахмала. Промежутки между ними заполнены белковыми веществами. Плодовая и семенная оболочки защищают зерно от воздействия внешних условий и от различных возбудителей грибных болезней и составляют 5…7 % массы зерновки.

Химический состав зерна

В состав зерна зерновых культур входят вода, органические и минеральные вещества, а также ферменты и витамины (среднее содержание белка, жира, углеводов и других веществ см. в табл. 27). Состав зерна может изменяться в зависимости от условий произрастания, уровня агротехники и сорта.

Вода всегда присутствует в зерне в том или ином количестве. Содержание воды зависит от культуры, ее анатомических особенностей, количества гидрофильных коллоидов, степени спелости, условий уборки и хранения. Вода в зерне может быть в следующих видах:

Вода, удаленная из зерна при высушивании, называется гигроскопической, включает свободную воду и физически связанную.

Влажность зерна во время уборки разных культур в зависимости от климатических условий колеблется в больших пределах — от 10… 12 до 25…30 % и более. Зерно с повышенной влажностью сушат, доводя его до воздушно-сухого состояния (влажность 14…15 %).

Азотистые вещества

Азотистые вещества — важнейшая составная часть зерна хлебных злаков. Основную массу азотистых веществ в зерне составляют белки. Содержание небелковых азотистых веществ в созревшем зерне не превышает 2…3 % общего количества азотистых веществ, которые в основном представлены свободными аминокислотами и амидами.

По содержанию энергии белки превосходят крахмал, сахар и уступают только растительным маслам. Наиболее богата белками твердая пшеница. Содержание белка в зерне всех хлебов увеличивается при продвижении их посевов с севера на юг и с запада на восток. Сухость климата и повышенное содержание азота в почве влияют на качество зерна. Повысить содержание белка в зерне можно, применяя соответствующую технологию возделывания. Наибольшему накоплению его в зерне способствуют размещение по лучшим предшественникам (черный пар, зерновые бобовые, многолетние бобовые травы), применение органических и минеральных удобрений, защита посевов от вредителей и болезней, своевременная уборка. При уборке пшеницы в фазе восковой спелости содержание белка в зерне выше, чем при полной спелости.

Белки

Белки — основной материал при построении клеток и тканей у человека и животных. Они делятся на простые и сложные: нуклеопротеиды, липопротеиды, отличающиеся более сложным химическим составом. Простые белки в основном включают следующие фракции: альбумины (водорастворимые белки), глобулины (белки, растворимые в слабых растворах нейтральных солей), глиадины (белки, растворимые в 70…80%-ном этиловом спирте), глютенины (белки, растворимые в слабых растворах кислот и щелочей). Наибольшую ценность представляют глиадины и глютенины. Для хлебопечения лучшее их соотношение 1:1.

Качество белка определяют по составу аминокислот: чем больше незаменимых и лимитирующих кислот (валина, лизина, триптофана и др.), тем выше продовольственное и кормовое достоинство культур.

Белки, нерастворимые в воде, называют клейковинными или клейковиной. Клейковина представляет собой сгусток белковых веществ, остающихся после отмывания теста от крахмала и других составных частей. Кроме белков в клейковине содержатся в небольшом количестве крахмал, жир и другие вещества. От качества и количества клейковины зависят вкусовые и хлебопекарные свойства муки. Содержание сырой клейковины колеблется у пшеницы в пределах 16…52 %, у ржи — 8…26, у ячменя — 6…20, у тритикале — 28…44 %. Хорошая клейковина способна растягиваться в длину и, не разрываясь, оказывать сопротивление растяжению. Пшеничная клейковина отличается более высокими хлебопекарными качествами по сравнению с ржаной, благодаря чему пшеничный хлеб характеризуется высокой пористостью и переваримостью. На содержание и качество клейковины сильно влияют внешние условия, уровень агротехники и используемые сорта. Содержание клейковины повышается при Применении органических и минеральных удобрений, соблюдении технологии возделывания, а также при жаркой погоде во время налива зерна. При повреждении зерна пшеницы клопами-черепашками значительно снижается его качество.

Углеводы

Углеводы в зерне мятликовых культур представлены главным образом полисахаридами, среди которых большую часть составляет крахмал. Наибольшее количество его содержится в эндосперме (около 80 % всех углеводов). Остальное количество приходится на долю растворимых углеводов — Сахаров (2…3%), находящихся преимущественно в зародыше. Больше всего углеводов находится в центральной части зерновки, меньше — по периферии. В зависимости от характера расположения крахмальных зерен в клетках эндосперма зерно хлебных культур может быть мучнистым или стекловидным. В зерне с мучнистым эндоспермом промежутки между крупными крахмальными зернами заполнены множеством мелких крахмальных зерен, прослойки белка тонкие. В стекловидном зерне мелких крахмальных зерен почти нет, а промежутки заполнены белками. Содержание крахмала в зерне увеличивается по мере продвижения посевов на запад и на север, т. е. изменяется в обратном направлении по сравнению с изменением количества белка.

Жир — это запасное высокоэнергетическое вещество, используемое при дыхании и при прорастании зародыша. Содержание жира в зерне хлебных культур составляет 2…6 %. Распределение его в зерновке неравномерно, больше всего его в зародыше и алейроновом слое (в зародыше пшеницы до 14 %, ржи и ячменя до 12,5, кукурузы до 40, овса до 26, проса до 20 %). При наличии в муке большого количества жира она может прогоркнуть. Для улучшения качества муки у кукурузы перед помолом удаляют зародыш-; из него получают масло, используемое на продовольственные и лечебные цели. Жиры растительного происхождения по консистенции жидкие, так как содтоят главным образом из непредельных кислот жирного ряда — олеиновой, линолевой и линоленовой с одной, двумя или тремя двойными связями.

Зола входит в состав зерна в виде минеральных, или зольных, веществ (фосфор, калий, магний, кальций, натрий, железо, кремний, сера и хлор). В очень малых количествах присутствуют марганец, цинк, никель, кобальт и др. Эти элементы входят в состав различных органических соединений и находятся в виде солей и кислот.

Соотношение между элементами в составе золы зерна у разных культур различно. Например, в зерне овса и проса кремния значительно больше, чем в зерне пшеницы. Основную часть из минеральных веществ составляют фосфор, калий и магний. В золе зерна пшеницы больше содержится фосфорной кислоты (около 50 % массы золы), окиси калия (около 30 %), несколько меньше — магния (около 12 %) и очень мало — кальция (около 2,8 %).

Зерно и вырабатываемые из него продукты — важнейший источник минеральных веществ для человека. При сложном помоле преобладающая часть золы отходит в отруби, поэтому чем лучше мука отделена от отрубей, тем меньше в ней золы.

Клетчатка

Клетчатка — основная часть оболочек, более высокое содержание ее отмечено в зерне пленчатых культур, имеющих цветковые чешуи, а у голозерных — в плодовой оболочке. Содержание клетчатки зависит от крупности зерна. В крупном зерне клетчатки меньше, чем в мелком.

Пигменты

Пигменты (порфирины, каротиноиды, антоцианы и др.) также присутствуют в зерне хлебных злаков, они придают ему ту или иную окраску.

Ферменты

Ферменты — органические соединения, которые играют важную роль в переводе запасных питательных веществ семени в усвояемую для прорастающего зародыша форму, например амилаза, расщепляющая крахмал, липаза — жиры и др.

Витамины

Витамины сложного и разнообразного химического состава необходимы для нормальной жизнедеятельности человека и животных. В зерне хлебных злаков содержатся главным образом витамины А₁, В₁, В₂, С, D, РР, Е и др. При отсутствии или недостатке их в организме нарушается обмен веществ, может развиться заболевание — авитаминоз.

Отличительные признаки зерновых культур первой и второй групп

Зерновые культуры по морфологическим признакам и биологическим особенностям делят на две группы.

Хлеба первой группы относятся к семейству Мятликовые (Роасеае), сюда входят пшеница, рожь, ячмень, овес, тритикале. Растения этой группы характеризуются следующими признаками: соцветие — колос (у овса — метелка), плод — зерновка с продольной бороздкой, стебель — соломина, обычно полая, корневая система мочковатая, зерно прорастает несколькими корешками. Растения озимые и яровые, менее требовательны к теплу, но более требовательны к влаге, относятся к культурам длинного дня.

Хлеба второй группы также относятся к семейству Мятликовые (Роасеае), это кукуруза, сорго, просо, рис. Отличительные особенности растений этой группы: соцветие — метелка (у кукурузы женское соцветие — початок, мужское — метелка), стебель—соломина с выполненной сердцевиной, корневая система мочковатая, зерно прорастает одним корешком, плод — зерновка, бороздка отсутствует. Растения имеют только яровые формы, более требовательны к теплу и свету, отличаются засухоустойчивостью (кроме риса), относятся к растениям короткого дня.

По продолжительности вегетационного периода зерновые культуры делят на растения с коротким периодом вегетации — 60…80 дней (ячмень, просо и др.); со средним — 90… 100 (яровая пшеница, овес и др.) и длинным — 120… 140 дней (кукуруза, рис).

Возделываемые зерновые культуры значительно различаются по реакции на длину дня и типу развития. По реакции на длину дня зерновые культуры делятся на растения короткого и длинного дня. У растений короткого дня (хлеба второй группы) ускоренное цветение и созревание отмечаются при длине дня 10 ч, а у растений длинного дня (хлеба первой группы) — при длине дня 14… 16 ч.

Озимые — это хлеба, которым для прохождения стадии яровизации в начальный период развития требуются невысокие температуры — от —1 до +10 °С в течение 20…50 дней. Поэтому их высевают осенью, за 40…60 дней до наступления устойчивых морозов, а урожай получают в следующем году. При весеннем посеве растения, как правило, кустятся и не образуют стебля и колоса.

Яровые формы для прохождения стадии яровизации требуют более высоких температур — 5…20 °С в течение 7…20 дней, поэтому их высевают весной и урожай собирают в том же году.

Двуручки проходят стадию яровизации при температуре 3…15 “С. В южных районах страны имеются сорта, которые нормально растут и развиваются, дают урожай при весеннем и осеннем посевах.

Деление хлебов на озимые, яровые и двуручки условно, но использование этих форм имеет большое значение для производства и дает возможность уменьшить напряженность труда в весенний период и во время уборки.

Рост и развитие зерновых культур

В процессе индивидуального роста и развития зерновые культуры проходят ряд фенологических фаз и этапов органогенеза, каждый из которых характеризуется образованием новых органов и определенными внешними морфологическими признаками. В жизненном цикле растений Ф. М. Куперман установлено 12 этапов органогенеза (табл. 34).

34. Фазы роста, этапы органогенеза и формирование элементов продуктивности пшеницы

В течение вегетации у зерновых культур отмечают следующие фазы роста и развития: всходы, кущение, выход в трубку, колошение (или выметывание), цветение, налив и созревание. Началом фазы считают день, когда в нее вступает не менее 10 % растений; полная фаза отмечается при наличии соответствующих признаков у 75 % растений. У озимых культур первые два этапа органогенеза и две фазы при благоприятных условиях протекают осенью, остальные — весной и летом следующего года; у яровых — весной и летом в год посева.

Набухание и прорастание семян

Набухание и прорастание семян предшествуют фазе всходов. Для того чтобы семена проросли, они должны набухнуть, т. е. поглотить определенное количество воды, которое зависит от их крупности и химического состава. Например, семена ржи поглощают 55…65 % воды от их массы, пшеницы — 47…48, ячменя — 48…57, овса — 60…75, кукурузы — 37…44, проса и сорго — 25…38 %. Для набухания семян зерновых бобовых культур требуется 100… 125 % воды от их абсолютно сухой массы.

На поглощение воды оказывают влияние температура среды, концентрация почвенного раствора, структура и крупность зерна. Наиболее благоприятная температура в период набухания семян 10…21 °С. На почвах с повышенной концентрацией солей набухание, а затем и прорастание затягиваются. Мучнистое зерно пшеницы и мелкие семена поглощают воду быстрее, чем стекловидное и крупное зерно, поэтому для получения дружных всходов посевной материал должен быть выравненным. Пленчатое зерно набухает медленнее, чем голозерное. При набухании в семенах происходят биохимические и физиологические процессы. Под воздействием ферментов сложные химические соединения (крахмал, белки, жиры и др.) переходят в простые, растворимые соединения. Они становятся доступными для питания зародыша и через щиток перемещаются в него.

Д. Н. Прянишников установил, что находящийся в эндосперме белок расщепляется с образованием аминокислот и небольшого количества аспарагина и глютамина. Азотистые вещества, вступая в реакции с продуктами расщепления углеводов, служат для синтеза новых белков в растущем зародыше.

Получив питание, зародыш из состояния покоя переходит к активной жизнедеятельности. Семена начинают прорастать. В это время им необходимы влага, кислород и определенные температурные условия. Минимальные температуры, при которых могут прорастать семена зерновых культур, следующие: для хлебов первой группы 1…2 °С (оптимальная — 15…20 °С), для хлебов второй группы 8… 12 °С (оптимальная — 25…30 °С).

В климатических условиях нашей страны при посеве в оптимальные сроки температура колеблется в интервале 6…12°С для хлебов первой группы и 15…22 “С для хлебов второй группы, хотя оптимальная температура значительно выше. Температура выше 30…35 °С отрицательно сказывается на прорастании семян и даже может вызвать их гибель.

Недостаток или избыток влаги, пониженные или повышенные температуры, слабый доступ воздуха в почву задерживают прорастание семян. Избыточное увлажнение почвы, глубокая заделка семян, особенно на тяжелых почвах, образование корки на поверхности почвы затрудняют доступ воздуха к проросткам, от чего резко снижаются прорастание семян и появление всходов.

Всходы

Всходы — первая фаза роста и развития. По мере набухания семена начинают прорастать. Вначале трогаются в рост зародышевые корешки, а затем — стеблевой побег. Прорвав семенную оболочку у голозерных хлебов, стебель появляется возле щитка, у пленчатых культур он проходит под цветковой чешуей и выходит у верхней части зерна, начиная пробиваться на поверхность почвы. Сверху он покрыт тонкой прозрачной пленкой в виде чехлика, называемого колеоптилем (coleoptile). Колеоптиль — видоизмененный первичный влагалищный лист растения — предохраняет молодой стебель и первый лист от механических повреждений во время их роста в почве. Как только стебелек выйдет на поверхность почвы, под действием солнечного света колеоптиль прекращает рост и под давлением растущего листа разрывается, наружу выходит первый настоящий лист. В момент выхода первого зеленого листа у зерновых культур отмечается фаза всходов.

Для выращивания высоких и устойчивых урожаев очень важно получить своевременные, дружные и полноценные всходы оптимальной густоты. Этого можно добиться путем установления правильной нормы высева, использования высококачественных семян, улучшения агротехники и условий произрастания. Густота растений зависит от полевой всхожести семян. Полевая всхожесть — количество появившихся всходов, выраженное в процентах к числу высеянных всхожих семян. Полевая всхожесть семян в хозяйствах различных зон Российской Федерации в среднем колеблется от 60 до 70 %. При соблюдении технологии возделывания зерновых культур полевая всхожесть значительно повышается и достигает 70…85 %. Установлено, что снижение полевой всхожести на 1 % приводит к уменьшению урожая зерновых на 1,5…2,0 %.

Агрономическое значение фазы всходов заключается в том, что при изреживании посевов (некачественные семена, неблагоприятные условия в период всходов) проводят пересев в этой фазе. Более поздний пересев ведет к снижению урожая. Нормальная густота всходов — основа хорошего урожая культуры.

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…35 см, рост стебля и листьев временно приостанавливается, начинается новая фаза развития растений — кущение.

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 (рис. 5). Узел кущения — важный орган, его повреждение приводит к ослаблению роста или гибели растения. Одновременно с образованием боковых побегов формируется вторичная (узловая) корневая система, которая размещается в основном в поверхностном слое.

Рис. 5. Кущение пшеницы: 1 — узел кущения; 2 — колеоптиль; 3 — подземное междоузлие (эпикотиль); 4 — зародышевые корни

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, образовавшие 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-го листа. У ячменя и пшеницы побеги кущения появляются раньше начала укоренения, кущение происходит в период появления 3-го листа, а укоренение — 4…5-го листа. У проса побеги кущения образуются в период появления 5…6-го листа, у кукурузы — 6…7-го и у сорго — 7…8-го листа. Узловые корни у этих культур начинают развиваться при образовании 3…4-го 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…3 см; 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 растения. 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 образуется 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 образовать 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. Вильяме, В. Е. Писарев, С. А. Муравьев, Я. В. Губанов и др.) 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 на 1 м2, что обеспечивает урожайность 4…5 т/га

Выход в трубку

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…5 см 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-й 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…40 тыс. м 2 /га, ФП — 2,0…2,5 млн м 2 • дни/га, накапливается до 50…60 % сухого вещества от общей массы за весь период вегетации. Эта фаза характеризуется интенсивным развитием корневой системы, к ее концу глубина проникновения корней в почву может достигать 1,5…2,5 м.

Колошение, или выметывание

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

Цветение у зерновых культур наступает во время или 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 1… 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 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

Спелость наступает вслед за цветением. Процесс образования зерна у хлебов Н. Н. Кулешов делит на три 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 семян 1 г, продолжительность периода 1…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… 12 г, 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 четыре фазы:

Созревание

Созревание начинается с прекращения 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 две фазы:

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» или «захват», 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 погоды 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.

Источник

• ← О чем говорит ттг в крови у женщин
• какая должна быть эндометрия матки в норме у женщин →