Фазы роста и развития зерновых культур

  zernovye cultury

 

Среди полевых культур  наибольшее значение имеют зерновые культуры, основной продукт которых  – зерно. К ним относятся пшеница, рожь, ячмень, овес, тритикале, рис, просо, кукуруза, сорго и гречиха.

 

В мировом земледелии зерновые культуры занимают ведущее место  и имеют важнейшее значение для  населения земного шара, что связано  с их большой ценностью и разнообразным  применением. Зерно содержит необходимые  питательные вещества – белки, углеводы, жиры, витамины, минеральные вещества. Его широко используют в хлебопечении. Зерно служит сырьем для кондитерской, крахмало-паточной, декстриновой, спиртовой  и пивоваренной промышленности. Зерновые культуры используют в животноводстве в качестве концентрированного корма, комбикормов и отрубей (отходы переработки  зерна). Солому и мякину (полову) также  применяют для кормления животных.

 

Увеличивая производство зерна, можно успешно решить зерновую проблему, обеспечить население разнообразными продуктами питания, повысить продуктивность животноводства, создать необходимый  государственный резерв зерна и  обеспечить продовольственную безопасность страны.

 

Доля РФ в мировом растениеводстве  велика. Посевная площадь зерновых культур в РФ в 2003г составила  – 42,05млн га. Она включает 12,3% мировой  площади посевов пшеницы, 33,9% –  озимой ржи, 16% ячменя, 25,1% – овса. К  сожалению, за последние годы площади  посевов зерновых культур сократились.

 

В течение длительного  времени валовый сбор зерна в  РФ повышался в основном за счет расширения посевных площадей. Внедрение  достижений с/х науки, новых высокопродуктивных сортов зерновых культур, использование  высокопроизводительной техники, минеральных  удобрений, химических средств защиты растений дали возможность несколько  увеличить валовой сбор и урожайность, но она все еще остается на низком уровне.

 

На современном этапе  в повышении урожайности и  валовых сборов зерна важная роль принадлежит интенсификации производства продукции растениеводства. Это  особенно важно потому, что площадь  земли, используемая для с/х нужд, в расчете на душу населения постепенно уменьшается, а продуктов с/х требуется  все больше. В связи с этим первостепенное значение приобретает эффективное  использование факторов интенсификации, связанных с основными направлениями  научно-технического прогресса в  с/х. В первую очередь это комплексная  механизация и электрификация производства, химизация – широкое применение минеральных удобрений, средств защиты растений, мелиорация земель, использование достижений науки, мирового опыта.

 

Важный показатель развития зернового хозяйства – производство зерна в расчете на душу населения. В РФ производство зерна на душу населения составило в среднем  за 1986-1990гг. – 719кг, в 2003г – сократилось  до 463,3кг. В связи с этим особо  важное значение в современных условиях приобретает проблема увеличения производства зерна. От ее решения зависит обеспечение  населения не только хлебом, но и  молоком и другими продуктами животноводства, поэтому повышение  производства зерна остается ключевой проблемой растениеводства.

 

Ботаническое описание

 

Зерновые культуры относят  к семейству мятликовые (Poaceae), 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 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 – 20-30см, в фазе выхода в трубку – 40-50 и в фазе колошения – более 100см. 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 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 – 100-120см и  более, разветвляются и пронизывают  почву во всех направлениях, однако основная масса их (75-90%) размещается  в пахотном слое почвы на глубине  – 20-25см, 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 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 – последующее, 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 нижние междоузлие, тем выше устойчивость зерновых культур к  полеганию. Стебель зерновых культур  способен кустится, 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 (auricular), 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 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 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 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 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. п. порядка. 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 двухгнездным 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  – 2-2,5%, у овса – 3-3,5%, 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). Состав зерна может  в зависимости 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:

 

1. Химически связанная  вода входит в состав молекул  веществ в строго определенных  соотношениях. Выделить такую воду  можно только прокаливанием или  химическим воздействием, при этом  происходит разрушение структуры  веществ, входящих в зерно;

 

2. Физико-химически связанная  вода входит в состав зерна  в различных, не строго определенных  соотношениях, к этой форме относится  адсорбционно-связанная, осмотически  поглощенная и структурная вода. Молекулы воды, сорбированные гидрофильными коллоидами, теряют свойства растворителя, не могут легко перемещаться и участвовать в химических реакциях, поэтому физиологические процессы сведены к минимуму;

 

3. Механически связанная  вода размещена в микро –  и макрокапиллярах зерна. Она  имеет все свойства обычной  воды и называется свободной,  легко удаляется при сушке.

 

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 – 10-12 – 25-30% и  более. Зерно с повышенной влажностью сушат, доводя его до воздушно-сухого состояния (влажность – 14-15%).

 

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 корма. Повысить содержание белка в зерне можно, применяя соответствующую технологию возделывания. Наибольшему накоплению его в зерне способствуют размещение по лучшим предшественникам (черный пар, зернобобовые, 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 содержание белка в зерне выше, чем при  полной спелости.