Обоснование и разработка адаптивной ресурсосберегающей технологии выращивания озимой тритикале

Плод у тритикале - зерновка. Семенная оболочка у зерновки срастается со стенками плода или околоплодника. В колосе рас­тений имеется от 30 до 40 колосков, что предполагает формиро­вание на один колос более 100 зерен. Однако в условиях сельскохозяйственного производства лишь в небольших случаях фертильными оказываются более по­ловины цветков и фактическая продуктивность значительно ниже потенциально возможной. Размеры зерна, в зависимости от вида и сорта тритикале, а также от условий выращивания, сильно из­меняются. У всех районированных сортов тритикале зерно значи­тельно длиннее, чем у пшеницы. Длина его в среднем 10-14 мм, ширина - до 3-4 мм и более. Главным компонентом зерна является зародыш. По общей морфологии и строению зерно тритикале имеет большое сходство с зерновками других хлебных злаков (пшеницы, ржи, ячменя и др.). Продольная бороздка, проходящая по всей длине брюшной стороны зерновки, у разных сортов три­тикале характеризуется неодинаковой глубиной. Очень часто у сортов с щуплыми зернами в начале бороздки имеется большое пространство, где клетки эндосперма не формируются. Для ис­правления этого недостатка в отборы необходимо брать растения с хорошо выполненной зерновкой.

Зерна тритикале обычно желтовато-коричневые, но это час­то маскируется складками и чешуйками наружной продольной оболочки, которые значительно отвлекают внимание от внешнего вида самого зерна.

Плодовая оболочка зерновки тритикале имеет развитую по­верхность со множеством морщин радиусом 2-10 мкм, углубле­ний 2-4 мкм конусообразной и сферической формы диаметром 4-10 мкм, которые значительно увеличивают поверхность тритика­ле по сравнению с пшеницей и рожью. При рассмотрении про­дольных и поперечных срезов плодовой и семенной оболочек и алейронового слоя выявлено наличие множества полостей разме­ром 2-10 мкм. Плодовая оболочка неплотно прилегает к семен­ной. Между ними имеются поры шириной 0,2-4 мкм. Клетки алейронового слоя на поперечном срезе имеют неправильную, а в продольном срезе - правильную геометрическую форму. Внутри клеток содержатся в большом количестве алейроновые зерна, между которыми имеются поры шириной 0,5-1,5 мкм. При рас­смотрении центральной части эндосперма зерна тритикале уста­новлено, что крахмальные зерна, как вдавленные, лежат в белко­вой матрице. Однако между белковой матрицей и крахмальными зернами имеются поры шириной 0,5-2 мкм. В связи с этим плод тритикале характеризуется, как правило, значительной щупло­стью и морщинистостью поверхности эндосперма.

Зародыш тритикале весьма напоминает зародыш пшеницы и состоит из зародышевой оси и щитка, который функционирует как запасающий, пищеварительный и поглощающий орган.

Тритикале отличается более низкими значениями натуры зерна по сравнению с пшеницей и рожью - в среднем 650-750 г/л, что является следствием сморщивания и характерной длинной и тонкой формы зерновок. В зависимости от ге­нотипа и условий выращивания масса 1000 зерен тритикале ко­леблется в пределах от 29 до 67 г. У образцов кормового направ­ления зерно более выполненное и мелкое, а у тритикале зерново­го направления - более крупное, но хуже выполнено. Стекловидность зерна тритикале ниже, чем у пшеницы, и изменяется в широких пределах - от 20 до 70 %.

По засухоустойчивости тритикале занимает промежуточное положение между рожью и пшеницей. Влажность почвы не менее 70-80 % полевой влагоемкости создает наиболее благопри­ятные условия для роста и развития растений тритикале. Транспирационный коэффициент тритикале составляет в среднем 420-550. В процессе онтогенеза у растений озимой тритикале имеются критические по отношению к влаге периоды. Один из них совпадает со временем формирования генеративных органов в межфазный период от выхода в трубку до цветения. Недостаток влаги в этот период приводит к большому недобору урожая зер­на. Дефицит влаги при формировании зерна после цветения и до конца молочного состояния ведет к снижению количества зерен в колосе, череззернице и пустоколосости. При нехватке влаги в конце молочного состояния и начале восковой спелости происхо­дит снижение массы 1000 зерен.

По сравнению с рожью тритикале более требовательна к на­личию питательных веществ в усвояемой форме. На формирова­ние 1 ц зерна и соответствующего количества соломы растения тритикале затрачивают 4-5 кг азота, 1,3-1,6 кг фосфора и до 4 кг калия. Сорта тритикале обладают комплексным иммунитетом к грибным заболеваниям, свойственным хлебам. Культура в целом характеризуется более высокой устойчивостью к мучнистой росе, бурой, желтой и стеблевой ржавчине по сравнению с пшеницей. Однако тритикале оказалась восприимчивой к фузариозным за­болеваниям, снежной плесени и спорынье [12].

2.2.Биологические требования, фазы роста, этапы органогенеза

Всходы. Сначала трогаются в рост зародышевые кореш­ки, а затем на поверхность почвы начинает пробиваться стебле­вой побег. Когда стебелек выйдет на поверхность почвы, рост колеоптиле приостанавливается, оно разрывается, и появляется первый настоящий лист тритикале.

Наступает фаза всходов. При наличии влаги в верхнем слое почвы и температуре 15-17°С всходы тритикале появляются на 7-9-й день после посева. При недостатке влаги в верхнем гори­зонте почвы, что в условиях Центрально-Черноземной зоны бы­вает довольно часто, появление всходов тритикале задержива­ется до 12-16-го дня и более. Продолжительность периода по­сев-всходы у тритикале во многом зависит от сроков посева, глубины заделки семян, относительной влажности воздуха и других факторов. В условиях Цент­рально-Черноземной зоны дружные и равномерные всходы три­тикале всегда можно получать, если посев производить не по­зднее 5 сентября. В эти сроки для прорастания семян и появле­ния всходов еще вполне достаточно тепла и продуктивной вла­ги.

Кущение. Растения тритикале через несколько дней после появления всходов формируют три-четыре листа. С этого вре­мени рост стебля и листьев значительно замедляется и у расте­ний начинается новая фаза развития, которая называется куще­нием. Она характеризуется образованием побегов из подземных стеблевых узлов. Сущность фазы кущения заключается в том, что из подземных узлов стебля растений тритикале сначала форми­руются узловые корни, а затем появляются боковые побеги, ко­торые выходят на поверхность почвы и растут точно так же, как и главный стебель. Боковые побеги могут развиваться из узло­вых корней, которые располагаются ближе к поверхности по­чвы. Верхний узел главного стебля растения, который размеща­ется на 1-3 см глубже поверхности почвы и от которого отходят боковые побеги, называется узлом кущения.

Узел кущения считается важнейшим органом растений три­тикале, и повреждение его приводит к резкому ослабле­нию их роста и даже к гибели.

По характеру кущения у растений тритикале различают общую и продуктивную кустистость. Под общей кустистостью понимают среднее количество развитых и недоразвитых побе­гов, приходящихся на один куст.

Среднее количество плодоносящих стеблей, приходящихся на одно растение, называют продуктивной кустистостью. Общая кустистость, как правило, бывает всегда значительно больше, чем продуктивная. Объясняется это тем, что не все образовавшиеся побеги дают нормально развитые продуктивные колосья. По­этому большое практическое значение в условиях производства имеет продуктивная кустистость, которая определяет в значи­тельной степени уровень урожайности сорта. Следует отметить, что в засушливые годы очень высокая кустистость растений часто оказывает отрицательное влияние на урожайность и качество зерна. У яровых форм тритикале в такие годы фаза кущения может отсутствовать, и тогда невысо­кий уровень урожая зерна (5-7 ц/га) формируется у растений на первичных зародышевых корешках.

Продолжительность периода от всходов до кущения у раз­ных сортов тритикале и в разные годы бывает неодинаковой и во многом определяется влажностью почвы, температурой, ка­чеством предшественников и другими факторами. При недостат­ке продуктивной влаги в почве в осенний период растения три­тикале способны дополнительно куститься рано весной. В усло­виях Центрально-Черноземной зоны продолжительность пери­ода от всходов до начала кущения тритикале составляет по чер­ному пару от 11 до 25 дней, а по занятому гороховому пару на зерно - от 14 до 29 дней. Установлено, что при опоздании с посе­вом тритикале, а также при недостаточным количестве влаги в почве и пониженной температуре воздуха период от всходов до кущения сильно растягивается. Кратковременные понижения температуры воздуха, а также повышенная облачность задержи­вают развитие растений, но при этом способствуют более ин­тенсивному их кущению. Считается, что оптимальная влажность почвы, при которой наиболее интенсивно происходит фаза кущения, должна составлять 60-75% полевой влагоёмкости. При благоприятных условиях выращивания тритикале фор­мируют в среднем от трех до шести стеблей на одно растение.

Выход в трубку. У тритикале, как и у других зерновых культур, формирование стебля с узлами, междоузлиями и зача­точным колосом начинается еще в фазе кущения. При наступле­нии в весенний период температуры воздуха 5°С растения начи­нают отрастать и дополнительно куститься (особенно если они не успели раскуститься осенью). Чаще всего примерно через 28-35 дней после начала весенней вегетации (в конце фазы куще­ния) междоузлия стебля удлиняются и над поверхностью почвы появляется стебель. Эта фаза развития растений тритикале на­зывается выходом в трубку.

Началом фазы трубкования принято считать такое состоя­ние растений, когда внутри листового влагалища основного стеб­ля легко прощупываются бугорки, называемые стеблевыми уз­лами. Фаза выхода растений тритикале в трубку в Центрально-Черноземной зоне наступает в первой декаде мая. Продолжи­тельность периода от начала весенней вегетации до выхода в трубку зависит от сроков посева и складывающихся на это вре­мя метеорологических условий. Самый продолжительный период от начала ранневесенней вегетации растений тритикале до фазы трубкования оказался при посеве в поздние сроки - 34 дня (с колебаниями от 25 до 46 дней), а самый короткий - 28 дней при посеве в более ранние сроки (20 августа). При этом колебания периода находились в пределах 22-35 дней.

Колошение. После отрастания весной стебель растений тритикале постепенно начинает разрастаться и через непродол­жительный промежуток времени выходит из листовой трубки. Фаза колошения у тритикале наступает со времени появления колоса из верхних листовых влагалищ. Существует прямая кор­релятивная связь - чем раньше растения вступают в фазу коло­шения, тем в более короткие сроки наступает у них фаза созре­вания. На формирование колоса у растений тритикале большое влияние оказывает длина дня и температура воздуха. С их уве­личением сокращается время образования колоса. В связи с тем, что в Центрально-Черноземной зоне нарастание дневной темпе­ратуры воздуха идет интенсивней, чем в северной зоне России, длительность весеннего периода у тритикале снижается до 67 дней. Поэтому фаза колошения у тритикале приходится на пер­вую декаду июня (в исключительно засушливые годы она насту­пает в третьей декаде мая). Продолжительная и холодная весна удлиняет период начало весенней вегетации - колошение на 10-15 дней. Такие данные были получены нами в 1994 г.

Цветение. Наиболее благоприятные условия для наступ­ления этой фазы у растений тритикале - это температура воздуха 23-25°C и относительная влажность воздуха более 35%. При таких условиях цветение наступает вслед за выколашиванием. Пыльца, попадая на рыльце пестика, набухает и начинает про­растать в завязь цветка. Проникнув в завязь, одна из мужских
гамет сливается с яйцеклеткой и образует зародыш, а вторая со­единяется с центральным ядром зародышевого мешка и дает на­чало эндосперму. Такое оплодотворение у растений называется
двойным. После двойного оплодотворения рост вегетативных органов (стебля, листьев, корневой системы) практически пре­кращается и все питательные вещества направляются на форми­рование зерновки.             

Созревание. В результате оплодотворения яйцеклетки воз­никает зигота. В ней сосредоточены все признаки и свойства взрослого растения тритикале. Однако новые признаки появля­ются постепенно, по мере развития растения. Зигота - это еще не зародыш семени. Процесс образования зародыша единый и бес­прерывный. Зародыш семени возникает только с момента нача­ла деления зиготы. После ряда последовательных делений появ­ляются многоклеточные образования, у которых на определен­ном этапе начинается дифференциация клеток и развиваются ткани и органы растения.

У однодольных (пшеница, рожь, тритикале и др.) и дву­дольных (горох, вика и др.) растений первый этап образования зародыша идет одинаково, а затем появляются отличия. У од­нодольных образуется одна семядоля и точка роста стебля зак­ладывается сбоку. У гороха и других двудольных культур разви­ваются две боковые семядоли и точка роста располагается меж­ду ними.

Весь период формирования зародыша тритикале можно разделить на три фазы. Первая фаза - накопление массы - про­должается от седьмого дня жизни зерновки до пятого дня фор­мирования зародыша. Эта фаза характеризуется тем, что проис­ходит интенсивное клеточное деление при отсутствии дифферен­циации органов. Вторая фаза - это период большого роста и на­копления . Он продолжается до 15-17-го дня жизни зародыша. В конце второй фазы зародыш увеличивается в размерах и приоб­ретает сложное строение. Появляется точка роста в виде бугор­ка, формируется щиток, первая пара листочков, колеоптиле и корешок. В третьей фазе формирования зародыша происходят вторичные морфологические изменения, которые продолжают­ся до конца созревания зерновок. Зародыш в это время незначи­тельно увеличивается в размере и мало чем отличается по мор­фологии от предыдущей фазы, но продолжается дальнейшая дифференциация органов вторичного происхождения ( прово­дящая система и др.) и изменяется цвет от белого до желтовато­го. Как правило, зародыш у тритикале полностью формируется через 25-30 дней. Генетическая природа зародыша и условия внешней среды могут удлинять или сокращать продолжитель­ность развития зародыша тритикале. Для определения оптимальных сроков механизированной уборки тритикале необходимо точно установить фазы созрева­ния растений. У зерновых культур принято выделять следующие основные фазы спелости: молочную, восковую и полную. В ос­нову такого деления на фазы приняты влажность и консистенция зерна. Самым надежным признаком спелости зерна считает­ся его влажность. Объясняется это тем, что вода выполняет в растении огромную роль в обмене веществ. Будучи основным растворителем в растительном организме, вода является средой для непрерывно происходящих в растении процессов передви­жения продуктов обмена из одних тканей и органов в другие. Фаза молочной спелости зерна тритикале характеризуется интенсивным ростом зерновки в длину, быстрым накоплением в ней воды и незначительным количеством сухого вещества. Если в начале молочной спелости содержание воды достигает 75-80%, то в конце фазы количество ее снижается до 65% (в засушливые годы до 50%) . Затем наступает период налива зерна. Он отлича­ется заметным увеличением ширины и толщины зерновки, изме­нением ее окраски. В это время количество воды изменяется не­значительно, однако прирост сухого вещества происходит очень быстро. Содержание воды к концу налива зерна снижается до 45% и менее. Восковая спелость характеризуется пожелтением зерновки тритикале. Зерно становится мягким и легко режется ногтем. Содержание воды в зерне к началу восковой спелости уменьшается до 40-35% . В это время стебли растений постепен но начинают желтеть, большинство листьев нижнего яруса так­же желтеет и отмирает. В областях ЦЧЗ восковая спелость у три­тикале наступает, как правило, во второй середине третьей де­кады июля. На продолжительность фаз спелости зерна сильное влияние оказывают сортовые особенности тритикале и метео­рологические условия. Период от посева озимых тритикале до восковой спелости в ЦЧЗ характеризуется следующими пример­ными метеорологическими данными (табл. 7).