Семейство злаковых, или Мятликовые, можно смело отнести к самым многочисленным из известных семейств. В него входит множество востребованных в сельскохозяйственном производстве культур, без которых многие просто не представляют жизнь: это пшеница, рис, кукуруза, сахарный тростник, бамбук и много других широко распространенных растений.
Злаковые распространены на всех без исключения континентах – и даже на Антарктиде не так давно были обнаружены злаковые (мятлик обыкновенный). Ну а в саваннах и степных зонах именно злаковые являются подавляющей основой всей фитомассы. Всего же в это семейство входит около шести тысяч видов.
Описание злаков
Все семейство злаковых можно отнести к обширному классу однодольных. И среди этого семейства есть и травянистые, и кустарники, и деревья: как однолетние, так и многолетние растения.
Среди огромного количества всех злаковых не отыскать ни эпифитов, ни сапрофитов. Нет среди них и паразитов. Разнообразие злаковых можно разделить по их строению на:
Эти группы, в свою очередь, распределяются на подгруппы, которые различаются между собой самыми разными деталями строения побегов (как его надземных частей, так и подземных).
К примеру, обширная группа злаковых – дерновидные – принято разделять в зависимости от процесса возобновления побегов (а он бывает вневлагалищный и внутривлагалищный) на рыхлодерновинные и плотнодерновинные подгруппы.
Обычно побеги у этих растений как генеративные, так и вегетативные, с очередными пластинами узких листьев, расположенными в два ряда и снабженными параллельными жилками.
Виды злаковых растений
Зерновые злаковые растения
К зерновым злаковым растениям обычно относят самые привычные почти каждому растения:
Пшеница
Рожь
Кукуруза
Овес
Ячмень
Просо
Декоративные злаковые растения
Среди декоративных злаковых можно выделить:
Амарант – широкораспространенная культура, получившая название бархатник, лисий хвост, аксамитник.
Бамбук
Тростник
Мискантус
Амарант
Ковыль
Канареечник
Сорные
К сорным злаковым обычно относят:
Ползучий пырей
Просо куриное
Ржаной костёр
Гумай
Мятлик однолетний
Травы
Помимо привычных и хорошо знакомых всем культурных растений, у семейства злаковых имеются и сорняки, которые приносят вред сельскому хозяйству, и многолетние травы – абсолютно безвредные. К травяным растениям семейства злаковых относят:
Трясунка
Перловник
Ковыль
Колосняк
Молиния
Признаки и особенности злаковых
Злаковые растения отличаются разнообразными жизненными формами – здесь и кустарники с полукустарниками, и деревья, и травы (и многолетние и однолетние). В целом все хлебные злаки имеют общие биологические особенности как в корневой системе, так и в других моментах.
К примеру, большинство из них отличается мочковатой корневой системой, которая обладает и первичными, и вторичными корнями. Злаковые соцветия – это метелки или колосья, кисти либо початки. Плоды злаков – это псевдомонокарпии, или, проще говоря, зерновки, особенностью которых является прилегающий к семени околоплодник пленчатой формы, иногда даже срастающийся со спермодермой.
Выращивание злаковых тоже требует осторожности: здесь нужно соблюдать сроки посева и порядок севооборота. Следует учитывать, что озимые злаки достигают спелости к окончанию лета, пытаясь уложиться к наступлению заморозков. И что бы начать расти, таким видам зерновых требуется как раз низкая температура – начиная от 0С градусов. А яровые сорта, наоборот, развиваются при достаточно высоких температурах – от 10 до 20 градусов, и сеять их нужно теплой весной. Озимые сорта при этом являются более продуктивными – ведь у них лучше получается использовать все ресурсные возможности земли: и элементы питания, и запасы влаги.
Время посева озимых – после раноубираемых культур (бобовых, к примеру), а вот яровые высеивают сразу за пропашными культурами и травами.
Удобрение для злаков вносятся обычно осенью в виде под зяблевые обработки – так, при посеве в ряды культуры вносят гранулы удобрений (азотных и фосфорных). Такую же подкормку осуществляют и весной.
Строение злаковых
Соцветия злаковых состоят из большого количества элементарных колосковых соцветий, и обычно выделяют несколько их видов:
Цветы у злаков обычно мелкие и бледно окрашенные: в их состав, как правило, входят три тычинки, плодник вместе с укороченным столбиком и пара перистых рыльцев. Плод почти всех злаков – это зерновка, т.е. плотно сросшееся с тонкой оболочкой семя.
В свою очередь, побеги большинства из злаковых культур можно разделить на вегетативные и генеративные – при этом каждый из таких побегов спокойно может относиться и к многолетнему растению, и к однолетним.
Обычно у злаковых отсутствует механизм вторичного утолщения в зоне стебля, а система ветвления организована в зоне кущения, либо на прямую связана с областью соцветия.
Стебли злаковых можно отнести к цилиндрическим. Все они в своей массе членистые, а в междоузлиях обычно полые, как соломины. Из этого правила есть и исключение – несколько видов и семейств (к примеру, бамбуковые, кукуруза и тростник).
Соцветия злаковых обычно состоят их нескольких элементарных частей, колосков, в которых, как правило, находится несколько цветков – ветро-и самоопыляемых. В типичных случаях такие цветки имеют несколько цветковых чешуек – верхнюю и нижнюю. При этом срединная жилка чешуи формирует острое ребро, получившее характерное название «киль». Верхняя чушуя образует несколько таких килей, которые, скорее всего, образуется именно от срастания нескольких чешуек. Внутри основных чешуек цветка находятся три маленькие поликулы – их принято считать элементами, относящимися к внутреннему кругу околоцветника.
Подобная структура дает все основания относить околоцветник злаковых к трехчленным, или трехмерным. Обычно в каждом цветке три тычинки, а при завязи образуется несколько перистых рыльцев.
Значение злаков
Значение всех злаковых сложно недооценить, ведь большинство из них составляют основной пищевой рацион человечества по всей Земле. Хлеб, каши и другие блюда из злаковых делают уже несколько тысяч лет.
Хотя не все злаковые были оценены по достоинству с самого начала – так, мятликовым не всегда уделяли должное внимание. Ровно до того момента, как человечество не изобрело способ перемалывать плоды этих растений в муку. А из муки уже стали делать тесто, которое стало лепешками и другими видами хлеба.
Однако злаковые – это не только основа пищевого рациона. Они обладают и медицинским значением, потому что в их состав входит огромное количество полезных веществ.
Семейство злаковых – видеоурок по биологии
Заключение
Семейство злаковых разнообразно и очень многочисленно – они насчитывают более 750 родов. Обычно растения этого вида принято относить к классу однодольных. Огромное количество злаковых обладают незаменимыми достоинствами – не только в пищевой сфере, но и, к примеру, как декоративные культуры, которые активно используются в ландшафтном дизайне.
Злаковые обитают на всех континентах в качестве трав и деревьев, а их плоды содержат огромное количество полезных веществ, эфирных масел, протеинов и тому подобное. Помимо этого, именно злаковые – важный элемент кормовой и пищевой культуры.
Информационно-аналитический портал для крестьянских фермерских хозяйств
Главная
Доска объявлений
Новости
Аграрные форумы
Зерно-Weekly
Каталог организаций
Подписка
Контакты
Виды деятельности
Растениеводство
Хранение урожая
Кормопроизводство
Животноводство
Птицеводство
Звероводство
Рыбоводство
Сельхозтехника
Удобрения
Кондитерские изделия
Ноу хау
Авторизация
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.
Колоссостоит 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.
Среди полевых культур в мировом земледелии наибольшее значение имеют зерновые культуры, основным продуктом которых является зерно. По морфологическим особенностям и приемам возделывания зерновые культуры делятся на 3 группы:
1) хлебные злаки первой группы (типичные хлеба) – пшеница, рожь, тритикале, ячмень и овес из подсемейства Мятликовидные (Pooideae) семейства Мятликовые, или Злаки (Poacea). Зерно (зерновка) имеет бороздку и хохолок (кроме твердой пшеницы и ячменя), прорастает несколькими корешками (у овса – 3, ржи – 4, пшеницы – 3 – 5, ячменя – 5 – 8). Соцветие – сложный колос (пшеница) или метелка (овес), верхние цветки обычно редуцированы, соломина внутри обычно полая. Растения длинного дня, представлены озимыми и яровыми формами, менее требовательны к теплу и свету, более требовательны к влаге, чем просовидные хлеба (кроме риса);
2) хлебные злаки второй группы (просовидные хлеба) – просо, чумиза, сорго, рис, кукуруза из подсемейства Просовидные (Panicoideae) семейства Мятликовые, или Злаки (Poacea), гречиха из семейства Гречишные (Polygonaceae). Соцветие – метелка (у кукурузы женское соцветие – початок), верхние цветки развиты сильнее нижних, которые обычно редуцированы и бесплодны. Зерно у злаков без хохолка и бороздки, прорастает одним корешком, соломина обычно с сердцевиной. Узлы кущения расположены близко к поверхности почвы. Растения короткого дня, представлены только яровыми формами, теплолюбивые и светолюбивые, имеют высокую засухоустойчивость (кроме риса) и менее требовательны к плодородию почвы, чем хлеба первой группы. Отличаются также замедленными темпами роста в начальный период от всходов до кущения по сравнению с первой группой;
3) зерновые бобовые – соя, горох, фасоль, чечевица, нут, кормовые бобы, вика, чина, люпин из семейства Бобовые (Fabaceae) (см. главу 6).
Зерновые хлеба наиболее распространены благодаря высокой питательной ценности и усвояемостью зерна. Затраты на производство значительно меньше, чем на другие культуры. Зерновые имеют высокую экологическую амплитуду и пластичность, у них наиболее высокий коэффициент размножения (отношение убранных семян к посеянным). Экологические особенности разных культур определяют зоны их возделывания. Хлеба первой группы возделывают преимущественно в умеренном поясе, второй группы – в основном в субтропиках и тропиках.
У зерновых культур различают следующие биологические формы (условно): озимые, яровые и двуручки. Озимые – это хлеба, которым для прохождения стадии яровизации в начальный период развития необходимы невысокие температуры – от –1 до +10 °С в течение 20 – 50 дней. Поэтому их высевают осенью 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 имеется ряд сортов, которые нормально растут и развиваются, дают урожай при весеннем и осеннем посевах.
Морфологические и биологические особенности зерновых культур.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. Эти корни не отмирают, а в засушливые годы только они подают воду и питательные веществарастениям. Из подземных стеблевых узлов образуются узловые корни, которые при достаточном увлажнении начинают быстро расти, составляют основную массу корневой системы зерновых культур и играют важную роль в жизни растении.
По мере роста и развития растений корни удлиняются и проникают в почву на глубину 100 – 120 см и более, но основная масса 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, из яровых – у овса.
Стебель у зерновых культур – соломина цилиндрической формы, полая или заполненная паренхимой, состоит из 5 – 7 междоузлий, разделенных узлами. Число листьев соответствует числу междоузлий. Рост стебля происходит в результате удлинения всех междоузлий. Первым трогается в рост нижнее междоузлие, затем – последующие, которые обгоняют в росте нижние междоузлия. Стебель зерновых культур способен куститься, образуя из нижних надземных узлов вторичные корни и боковые стеблевые побеги. Интенсивнее всего стебель растет в фазы выхода в трубку и колошения и достигает наибольшей длины в фазе цветения, после чего рост стебля резко замедляется.
Лист состоит из влагалища и листовой пластинки. Влагалище (видоизмененное основание листа) 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. Язычок плотно прилегает к стеблю и предохраняет от проникновения воды и различных вредителей внутрь листового влагалища. По обеим сторонам язычка располагаются два полулунных ушка, охватывающих стебель и закрепляющих влагалище на стебле. Величина и форма язычка и ушек различны у разных зерновых культур и являются диагностическими признаками при определении хлебов первой группы в фазе 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.
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 типа соцветий: в верхней части стебли – метелка с мужскими цветками, в пазухах листьев – початки с женскими цветками.
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 чешуй и двух или более цветков. У ячменя на каждом уступе колосового стержня сидят три одноцветковых колоска.
Метелка имеет центральную ось с узлами и междоузлиями. В узлах образуются боковые разветвления, которые в свою очередь могут ветвиться и создавать ветви первого, второго, третьего порядка и т.д. На концах каждой веточки сидит один одно- или многоцветковый колосок. У овса колоски многоцветковые, у проса, риса и сорго – одноцветковые.
Цветок состоит из двух цветковых чешуй: 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.
Плод зерновых культур – односемянная зерновка (зерно), в которой единственное семя покрыто семенной оболочкой, развившейся из интегумента семяпочки, и плодовой, образовавшейся из тканей завязи.
§2. Зерно и его химический состав
Зерновка (зерно) состоит из зародыша спорофита, триплоидного эндосперма и сросшихся с ними семенной и плодовой оболочек. У пленчатых хлебов (ячмень, овес, просо, рис, сорго) зерновка покрыта цветковыми чешуями (у ячменя они срастаются с зерновкой, а у остальных плотно облегают зерновку, не срастаясь с ней). У основания зерна в верхней части находится хохолок (у пшеницы, ржи, овса, тритикале).
Зародыш состоит из почки, покрытой зачаточными листьями, первичного стебля и корешка, на его долю приходится у пшеницы, ржи, ячменя, тритикале 2,1 – 2,5 %, у овса 3,0 – 3,5, у кукурузы – до 12 % массы зерновки. Остальная часть зерновки (70 – 85 %) представлена эндоспермом, расположенным под оболочкой и состоящим из одного ряда клеток, который называется алейроновым. Он не содержат крахмала, но очень богат белковыми веществами и ферментами, способствующими прорастанию зерна. Под алейроновым слоем находится основная часть эндосперма, состоящая из клеток с зернами крахмала.
Азотистые вещества являются важнейшей составной частью зерна хлебных злаков, их основную массу составляют белки (наиболее богата белками твердая пшеница). Чем больше в белке зерна незаменимых аминокислот, тем выше его качество.
Белки, нерастворимые в воде, называются 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 %.
В зерне углеводы представлены главным образом полисахаридами, среди которых большую часть составляет крахмал. Наибольшее количество его содержится в эндосперме. Остальное количество приходится на долю растворимых углеводов – сахаров (2 – 3 %), находящихся в зародыше. 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 – запасное высокоэнергетическое вещество (липиды), используемое при дыхании и при прорастании зародыша. Содержание жира в зерне хлебных культур составляет 2 – 6 %, больше всего его в зародыше и алейроновом слое (в зародыше у пшеницы до 14, у ржи и ячменя до 12,5, кукурузы до 40, овса до 26, проса до 20 %). Для улучшения качества муки у кукурузы перед помолом удаляют зародыш, из него получают масло, используемое в продовольственных и лечебных целях.
В состав зерна входят минеральные вещества: фосфор, калий, магний, кальций, натрий, железо, кремний, сера и хлор, в малых количествах имеются марганец, цинк, никель, кобальт и др. Эти элементы находятся в семени виде солей и кислот.
Основную часть из минеральных веществ составляют фосфор, калий и магний. 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 очищена, тем меньше в ней золы.
Клетчатка является основной частью оболочек зерна. Основные ферменты зерна – амилаза, липаза, пероксидаза, протеолитические ферменты. Из витаминов в зерне хлебных злаков содержатся в основном витамины группы В, А, РР, Е и др.
§3. Жизненный цикл зерновых хлебов
В процессе роста и развития зерновые хлеба проходят ряд фенологических фаз и этапов органогенеза, каждый из которых характеризуется образованием новых органов или их изменениями. Выделяют (Ф.М.Куперман, 1962) следующие фазы роста и этапы органогенеза (табл. 15).
Началом фазы считают день, когда в нее вступают не менее 10 % растений, полная фаза – признаки наблюдаются не менее чем у 75 % растений. У озимых культур первые два этапа органогенеза протекают при благоприятных условиях осенью, остальные – весной после возобновления вегетации.
Первой фазе роста предшествует прорастание семян, для которого необходимо поглощение определенного количества воды для начала деятельности ферментов, превращающих сложные органические вещества в простые, которые перемещаются в зародыш семени. В этот период наиболее благоприятна температура 10 – 21 о С. Получив питание, зародыш переходит к активной жизнедеятельности, и семена начинают прорастать. В период прорастания им необходимы влага, кислород и определенная температура. Минимальные температуры в это время для хлебов первой группы – 1 – 2 о С (оптимальная 15 – 20 о С), хлебов второй группы – 8 – 12 о С (оптимальная 25 – 27 о С).
Фазы роста и этапы органогенеза зерновых культур
1.Дифференциация и рост зародышевых органов.
2. Дифференциация конуса нарастания стебля на зачаточные узлы и междоузлия, листья.
3. Дифференциация главной оси зачаточного соцветия
Начало выхода в трубку
4. Закладка и формирование колосковых бугорков (колосов нарастания второго порядка).
5. Образование и дифференциация цветочных бугорков.
6. Формирование соцветия и цветка (микро- и макроспорогенез)
7. Усиленный рост в длину всех органов колоса
8. Гаметофитогенез, завершение формирования колоса и цветка.
9. Оплодотворение и образование зиготы.
10. Рост и формирование зерновки.
Налив семени, молочная спелость
11. Накопление питательных веществ в зерновке до фазы высокой спелости
Восковая и полная спелость
12. Превращение питательных веществ в запасные в зерновке, создание семени.
Глубокая заделка семян и недостаток воздуха и влаги, образование почвенной корки замедляют прорастание семян.
По мере набухания семена начинают прорастать и вступают в фазу всходов: вначале трогаются в рост зародышевые корешки, а затем – стеблевой побег. Прорвав семенную оболочку, стебель появляется возле щитка или под цветковой чешуей и выходит у верхней части зерна, начиная пробиваться на поверхность почвы. Сверху он покрыт тонкой прозрачной пленкой в виде чехлика, называемого колеоптиле – это видоизмененный первичный влагалищный лист растения – предохраняет молодой стебель и первый лист от механических повреждений во время роста их в почве. После выхода на поверхность почвы, под действием солнечного света колеоптиле прекращает рост, разрывается под давлением растущего листа и наружу выходит первый настоящий лист. В момент выхода первого зеленого листа у зерновых культур отмечается фаза всходов. В фазе всходов при изреживании посевов (некачественные семена, неблагоприятныеусловия в период всходов) производят пересев. Более поздний пересев ведет к снижению урожая.
Через 10 – 14 дней после появления всходов у растений образуется несколько листьев (3 – 4). Всходы пшеницы обычно зеленые, ржи – фиолетово-коричневые, ячменя – сизовато-дымчатые, овса – светло-зеленые, хлебов второй группы – зелёные. Одновременно с ростом листьев развивается корневая система: 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 представляет собой процесс подземного ветвления стебля и образование новых побегов (второго, третьего порядка) 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, где происходит этот процесс, называется узлом кущения. Одновременно формируется вторичная корневая система, которая размещается в основном в поверхностном слое. Обычно озимые культуры образуют 3 – 6 побегов, яровые – 2 – 3.
Динамика формирования побегов кущения и узловых корней у зерновых культур неодинакова. У ржи и овса кущение и укоренение протекают одновременно с ростом листьев. У ячменя и пшеницы побеги кущения появляются раньше началаукоренения, 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. Вторичные 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, одновременно он служит вместилищем запасных питательных веществ. Отмирание узла кущения 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 высева семян, тип почвы, обработка семян, свет, температура 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. Наиболее дружное кущение хлебов первой группы идет при температуре 10 – 15 °С. При более высокой температуре период кущения заканчивается быстро, побегов образуется меньше. У своевременно посеянной озимой ржи при оптимальной температуре и влажности почвы кущение в основном происходит осенью, у озимой пшеницы – осенью и весной. В засушливых районах кущение рассматривают как нежелательное явление, поскольку на образование вторичных стеблей затрачивается много воды и питательных веществ, из-за чего ухудшается снабжение ими главных стеблей.
С началом роста стебля и формированием генеративных органов растения начинается фаза выхода в трубку. Началом выхода в трубку считают такое состояние растений, когда у поверхности почвы на высоте 3 – 5 см внутри листового влагалища главного стебля легко прощупываются стеблевые узлы. В этот период растению требуется хорошая обеспеченность влагой и элементами питания, так как закладываются генеративные органы и начинается усиленный рост. Эта фаза характеризуется интенсивным развитием корневой системы, к ее концу глубина проникновения корней может достигать 1,5 – 2,5 м.
Стебель растет нижней частью междоузлий (интеркалярный рост). При полегании хлебов они способны подняться за счет роста междоузлий. Заканчивается рост к концу цветения – началу налива зерна. У хлебов первой группы образуется 4 – 7 междоузлий, кукурузы и сорго – 16 – 20.
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 (или 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 или вскоре после колошения. Так, у ячменя цветение проходит еще до полного колошения, у пшеницы – через 2 – 3 дня, у ржи – через 8 – 10 дней после колошения.
По способу опыления зерновые хлеба делятся на самоопыляющиеся (пшеница, ячмень, 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. Перекрестноопыляющиеся – опыляются при открытых цветах ветром.
У колосовых культур (пшеница, рожь, ячмень) цветение начинается с колосков средней части колоса, у метельчатых (овес, просо, сорго) – с верхней части метелки.
Фаза спелости делится на три периода: формирование, налив и созревание. Формирование семян – период от образования 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. Продолжительность периода 5 – 8 дней, в зерне много воды и мало сухого вещества.
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: 1) фаза водянистого состояния – сухое вещество составляет 2 – 6 %, продолжительность 6 дней; 2) фаза предмолочная – сухого вещества до 10 %, продолжительность 6 – 7 дней; 3) фаза молочного состояния – зерно содержит белую молокообразную жидкость, содержание сухого вещества – 50 %, продолжительность 7 – 15 дней; 4) фаза тестообразного состояния – сухого вещества 85 – 90 %, продолжительность – 4 – 5 дней.
Созревание начинается с прекращения поступления пластических веществ. Влажность зерна снижается до 12 – 18 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:
1) восковой спелости – эндосперм 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 свойство семени – нормальная всхожесть.
Поэтому дополнительно выделяют еще два периода: послеуборочное дозревание (заканчивается синтез высокомолекулярных белковых соединений, углеводов) и полная спелость (начинается с момента, когда всхожесть семян достигает максимальной и они готовы начать новый цикл).