Комплексная оценка сортообразцов пшеницы селекции сибниирс в условиях Томской области

В нижней части  зерна расположен зародыш, в котором  имеются зачаточные органы будущего растения: первичные корешки, почечка, первичный стебелек и зачаточные листочки. Зародыш с внутренней стороны  зерна прикрыт щитком; в щитке  расположены всасывающие клетки, через которые во время прорастания зерна из эндосперма к зародышу поступают питательные вещества. Внешний слой эндосперма, богатый белками, называется алейроновым слоем. Эндосперм пшеничного зерна составляет 86%, оболочка — 12,5%, зародыш — 1,5% общего его веса. В зерне пленчатых хлебных злаков значительное место занимают цветковые чешуи (пленки) [32].

Рисунок 5 - Строение зерна пшеницы. 1 — зародыш; 2 — зачаточные корешки;           3 — почечка; 4 — щиток; 5 и 6 — плодовые оболочки; 7 и 8 — семенные оболочки;               9 — алейроновый слой; 10 — эндосперм; 11 — хохолок [38]

1.2 Особенности биологии яровой  пшеницы

Яровая пшеница — самоопыляющееся  растение длинного дня. После всходов (I и II этапы) яровая пшеница развивается  медленно и сильнее угнетается сорняками, чем озимая. Корневая система характеризуется более слабым развитием и пониженной усвояющей способностью. Средняя продуктивная кустистость колеблется от 1,22 до 2,0. Зерно сравнительно крупное, масса 1000 зерен у мягкой пшеницы 35-45 г [33].

1.2.1 Требования к теплу.

Яровая пшеница — растение холодостойкое, жизнеспособные всходы появляются при 5-7°С, наиболее благоприятная температура для прорастания 12-15°С. Всходы переносят непродолжительные заморозки до -10°С. Мягкая яровая пшеница более устойчива к низким температурам, чем твердая. Во время цветения и налива зерна растения повреждаются при температуре -1 -2°С. В период созревания зерно может быть повреждено даже слабыми заморозками. Морозобойное зерно имеет низкие посевные качества и технологические свойства [33].

При температуре почвы на глубине  заделки семян 5°С всходы появляются на 20-й день, при 8°С — на 13-й, при 10°С— на 9-й, при 15°С— на 7-й день. Сумма активных температур за период посев – всходы составляет 100-130°С. Кущение яровой пшеницы лучше проходит при температуре 10-12°С. Пониженная температура почвы в этот период положительно влияет на образование и развитие узловых корней, а тем самым и на высоту урожая пшеницы. В фазе колошения и молочного состояния зерна наиболее благоприятна температура 16-23°С [34]. По данным Боме А. Я. при пониженной температуре отмечено резкое снижение энергии прорастания семян [7].

К действию высоких  температур яровая пшеница довольно устойчива, особенно при наличии  в почве влаги. Однако температура 35-40°С и сухие ветры неблагоприятно сказываются на растениях и ведут к снижению урожайности и качества зерна [8]. Сумма активных температур за период всходы-колошение составляет 800-900°С, а колошение-созревание — 650-700°С [34].

1.2.2 Требования к влаге

Яровая пшеница требовательна  к почвенной влаге. При прорастании  семена мягкой яровой пшеницы поглощают 50-60 % воды от массы сухого зерна [34]. Мягкая пшеница хуже переносит воздушную засуху, чем твердая. Корневая система твердой пшеницы менее развита, поэтому она плохо переносит почвенную засуху, но воздушную переносит лучше, чем мягкая пшеница [33]. Транспирационный коэффициент мягкой пшеницы равен 415, а твердой – 406 [38].

Потребление воды яровой пшеницей в течение вегетационного периода неравномерно и распределяется следующим образом: в период всходов — 5-7 % общего потребления воды за вегетационный период, в фазе кущения — 15-20, в фазах выхода в трубку и колошения — 50-60, молочного спелости зерна — 20-30 и восковой спелости — 3-5 %. Критические периоды по отношению к влаге — выход в трубку-колошение, т. е. периоды образования репродуктивных органов (IV-VII этапы). Из-за недостатка влаги в этот период увеличивается бесплодность колосков, а при формировании и наливе зерна снижается выполненность и крупность зерна, что приводит к значительному снижению урожайности. При весенних запасах продуктивной влаги в метровом слое почвы менее 100 мм создаются неблагоприятные условия для роста и развития яровой пшеницы, а при наличии менее 60 мм невозможно получить даже удовлетворительный урожай зерна. Последующие обильные осадки не могут исправить положение. В таких условиях растения пшеницы ускоренно переходят от одной фазы развития к другой, и урожай резко снижается [33].

При наличии достаточного количества влаги на глубине узла кущения хорошо развиваются зародышевые и узловые корни. В основных районах возделывания яровой пшеницы ранневесенние засухи иссушают верхний слой почвы, в результате слабо развиваются не только узловые, но и зародышевые корни, что ведет к резкому снижению урожайности [33]. Наиболее благоприятна для растений влажность почвы в пределах 70—75% наименьшей влагоемкости [8].

1.2.3 Требования к почве.

Яровая пшеница по сравнению  с другими зерновыми культурами наиболее требовательна к гранулометрическому составу и плодородию почвы, что объясняется пониженной усвояющей способностью корневой системы [19]. Лучшими для нее считаются структурные черноземные и каштановые, а также плодородные дерново-подзолистые почвы [13]. На тяжелых глинистых и легких песчаных почвах без внесения высоких норм удобрений она растет плохо [33]. Яровая пшеница не выносит повышенной засоленности и кислотности почвы. Высокие урожаи она дает на почвах, имеющих нейтральную или слабощелочную реакцию (рН_С0Л 6,0-7,5) [19]. 

Из особенностей биологии яровой пшеницы  следует отметить недружность и  изреженность ее всходов. Причинами  этих явлений в южных и юго-восточных  районах могут быть недостаточная  влажность и быстрое высыхание  верхнего слоя почвы, повреждение проростков и всходов вредителями (проволочником, блошками, шведской и гессенской мухами), а в северных районах — повышенная кислотность почвы и поражение болезнями (фузариозом и др.). Яровая пшеница, особенно твердая, в фазе всходов развивается медленно, поэтому ее посевы часто угнетают сорняки [33].

1.3. Фазы роста и развития культуры

Формирование каждого органа, как и целостного растения пшеницы, проходит этапами. В процессе органогенеза наблюдается определенная последовательность прохождения этапов. По этапам органогенеза можно со сравнительно высокой степенью достоверности судить о том, в каком возрастном периоде и в какой фазе развития находится растение (табл. 1). В ходе онтогенеза у растений пшеницы одновременно протекают возрастные, этапные и органообразующие процессы. В то же время анализ взаимосвязей этих процессов показывает, что нормальный морфогенез органов — одно из важнейших внутренних условий для осуществления возрастных и стадийных процессов в онтогенезе растения. Без образования соответствующих морфоструктур с характерными для них физиологическими функциями и качественно новыми превращениями веществ нормальный ход онтогенетических процессов задерживается и, несмотря на наличие благоприятных условий, зачастую прекращается [42].

Таблица 1 - Фазы роста, этапы органогенеза и формирование продуктивности пшеницы [33]

В онтогенезе фенологические фазы роста и развития характеризуются появлением новых органов и рядом внешних морфологических признаков [16]. Для пшеницы приняты следующие фенофазы:

1) всходы – появление первых зеленых листьев [4]. Через 4-7 дней после посева в зависимости от условий температуры, влажности, качества семян появляются всходы [19]. Колеоптиль — видоизмененный первичный влагалищный лист растения — предохраняет молодой стебель и первый лист от механических повреждений во время их роста в почве [33].

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 % [33].

2) кущение – это образование надземных побегов (стеблей) и вторичных корней из подземных стеблевых узлов (узлов кущения). Оно начинается с появления у растений 3-4 настоящих листьев [19]. Наступает через 10-20 дней после появления всходов [4]. Количество образовавшихся в фазе кущения стеблевых побегов определяет энергию кущения, или кустистость, растений. Различают общую кустистость (общее количество стеблей на одно растение), продуктивную (количество продуктивных стеблей, дающих зерно, на одно растение) и непродуктивную (количество непродуктивных стеблей, которые не дают созревшего зерна или даже не образуют колоса). Стеблевые побеги, образовавшие колос, но не давшие зерна, называют подгоном, а стеблевые побеги, не образовавшие колоса,— подседом [32]. В фазу кущения побеги уже имеют стеблевые узлы и очень короткие междоузлия — длина их меньше поперечного среза стебля. В дальнейшем междоузлия вытягиваются, соцветие, формирующееся из точки роста стебля, начинает подниматься вверх.

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. Растение яровой пшеницы может образовать 1, редко 2 продуктивных стебля. 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 с вторичных стеблей недостаточен, чтобы возместить недобор зерна главных стеблей. Лучшим типом яровых культур для засушливых районов эти ученые считают 1-2-стебельные растения.

Другие исследователи (В. Р. Вильямс, В. Е. Писарев, С. А. Муравьев, Я. В. Губанов и 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 [33].

3) выход в трубку — рост нижних междоузлий или начало роста стеблей. С выхода в трубку начинается быстрый рост растений [4]. В эту фазу зерновые культуры очень требовательны ко всем условиям роста (теплу, свету, воздуху, питательным веществам и влаге) [19]. Выход в трубку яровых наблюдается примерно через 12-15 дней после начала кущения. В начале этой фазы в образовавшихся ранее колосках формируются генеративные органы [32]. 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. Эта фаза характеризуется интенсивным развитием корневой системы [19].

4) колошение – появление соцветий на верхушке стеблей [4]. Эта фаза в различных климатических условиях наступает в разные сроки, у яровых — чаще через 30-45 дней после фазы появления всходов [19].

5) цветение – фаза цветения у большинства злаков наступает после колошения. У пшеницы пыльники тычинок созревают одновременно с пестиками и вскрываются, как правило, еще в закрытом цветке. Поэтому на рыльце пестика самоопылителей попадает, прежде всего, своя пыльца [19]. У пшеницы иногда (в жаркую погоду) цветки раскрываются, и может происходить перекрестное (спонтанное) опыление. Цветение начинается со средней части колоса [33].

6) налив, и созревание. После оплодотворения начинается формирование и налив зерна. Под воздействием ферментов растворимые органические вещества переходят в не растворимые. Завязь разрастается, увеличивается ширина и толщина зерна, клетки эндосперма наполняются крахмальными зернами, зародыш обособляется. Формирование и налив зерна продолжаются около 14 дней [32].