Всходы
В первые дни жизни зерновых хлебов у них усиленно развиваются первичные, или зародышевые, корни. Затем начинает развиваться стебель. У голозерных хлебов стебель появляется возле щитка, а у пленчатых он проходит под цветковой чешуей и выходит у верхнего конца зерна.
Сначала на поверхности почвы в виде шильца появляется стеблевой побег. Он покрыт прозрачным листом, называемым чехликом, или колеоптилем (coleoptile). Чехлик предохраняет стебель и первый лист от механических повреждений во время роста его в почве. Как только лист достигнет нормального размера, колеоптиль отмирает.
Первый лист заканчивает рост через 6—14 дней после появления всходов. Примерно через неделю после развертывания первого листа из его пазухи появляется второй, а затем с такими же интервалами третий и четвертый листья. Одновременно с их ростом развивается корневая система. Ко времени образования 3—4-го листа зародышевые, хорошо разветвленные корни проникают на глубину 30—35 см, в фазе кущения они достигают 40—50 см, при стеблевании — 60—90 см. Рост их начинается при хорошем увлажнении почвы, и они продолжают углубляться в ее влажные слои.
Всходы пшеницы обычно бывают зелеными (яровой мягкой — сизовато-зелеными) , ржи — фиолетово-коричневыми, овса — светло-зелеными, ячменя — сизовато-дымчатыми. Окраска всходов хлебов второй группы зеленая.
Жизненный цикл зерновых хлебов
В процессе индивидуального развития зерновые культуры проходят ряд этапов органогенеза, каждый из которых характеризуется образованием новых органов, а также изменением в строении одних и тех же органов. В жизненном цикле этих растений Ф. М. Куперман установила 12 этапов органогенеза: 1-й — формирование первичного конуса нарастания стебля; второй — усиленная дифференциация конуса на зачаточные узлы и междоузлия стебля, а также зачатки стеблевых листьев; третий — вытягивание конуса нарастания с образованием сегментов колоса; четвертый — закладка и формирование колосковых бугорков; пятый — образование и дифференциация цветочных бугорков; шестой — формирование споро-генной ткани пыльцевых зерен и пестика, рост покровных органов цветка; седьмой — усиленный рост в длину всех органов колоса; восьмой — выколашивание, завершение формирования колоса и цветков; девятый — цветение, оплодотворение, образование зиготы; десятый — формирование и рост зерновки и органов семени; одиннадцатый — нако-пление питательных веществ в зерновке, начиная с фазы молочной спелости зерна до восковой; двенадцатый — превращение питательных веществ в запасные, созревание семени.
Первые два этапа органогенеза у озимых культур оптимальных сроков посева завершаются осенью, последующие этапы органогенеза начинаются весной и с возобновлением вегетации.
В течение вегетации зерновые культуры проходят ряд фенологических фаз, которые отличаются друг от друга появлением новых органов и рядом внешних морфологических признаков. У зерновых хлебов различают следующие фенологические фазы: прорастание семян, всходы, кущение, выход в трубку, колошение или выметывание, цветение и созревание.
Начальным периодом жизни зерновых хлебов считается переход семян из состояния покоя в активное состояние (набухание и прорастание семян). Затем наступают периоды роста зародышевого корня, стебля и образования листьев. В пазухах зародышевого стебля начинается образование боковых побегов и вторичных, или придаточных, корней.
Колошение
Колошение, или выметывание, у хлебов происходит одновременно с усиленным ростом стебля в результате резкого удлинения пятого и шестого, реже седьмого междоузлия и выхода соцветия из верхнего листового влагалища наружу.
По сроку наступления фазы колошения надежнее всего определять скороспелость сортов, так как нормальное созревание может быть рез-ко нарушено особенностями погоды. Началом колошения, или выметывания, считается момент появления из влагалища листа половины колоса или метелки.
Период от выхода в трубку до колошения очень важный в развитии зерновых хлебов. В это время усиленно растут листья и соломина, формируется колос, и поэтому растения испытывают повышенную потребность во влаге и питательных веществах.
На величину колоса сильно влияет соотношение элементов минерального питания. Если в период кущения в питании растений преобладает азот, то формирование конуса нарастания затягивается на несколько дней и образуется большое число колосков, если же преобладает фосфор, формирование колоса ускоряется и число колосков в нем бывает меньше. Поэтому надо добиваться правильного соотношения основных элементов питания в почве.
Питательная ценность зерна злаковых
Почему же так важны и широко применимы зерна представителей, образующих семейство Злаковые? Характеристика состава зерна поможет это понять.
Во-первых, все зерна Злаковых содержат белок, просто количество его у разных представителей варьируется. Самыми высокими по содержанию белка глютена считаются сорта пшеницы.
Во-вторых, зерна Злаковых содержат крахмал, а значит обладают достаточной питательной ценностью и способны образовывать муку.
В-третьих, такая культура, как рис, содержит массу витаминов разных групп, что делает его еще более полезным.
Очевидно, что полноценное употребление злаков снабжает организм набором всех ежедневно необходимых веществ. Поэтому они и пользуются такой популярностью во всех странах мира.
Представители злаковых
Как уже говорилось выше, всего насчитывается около 11000 растений, образующих семейство Злаковые. Представители их встречаются среди дикорастущих и культурных видов растений.
Дикорастущие представители:
- тимофеевка;
- ежа;
- костер;
- ковыль;
- пырей;
- бамбук;
- житняк;
- овсяница;
- овсюг;
- щетинник и другие.
Большинство представителей дикорастущих Злаковых – это обитатели степей, лугов, лесов, саванн.
Культурные растения, образующие семейство Злаковые, плод свой образуют под влиянием разных условий окружающей среды. Именно поэтому, чтобы получить зерно достойного качества, многие из представителей Злаковых превратили в домашние культуры, за которыми осуществляется должный уход. К ним относятся:
- рис;
- рожь;
- пшеница;
- сахарный тростник;
- овес;
- просо;
- ячмень;
- сорго;
- кукуруза и другие.
Культурные растения имеют большое хозяйственное значение для кормовой базы всей страны.
Прорастание семян
Для начала прорастания семян необходимы вода, тепло и кислород воздуха. Вода нужна для набухания зерна и деятельности ферментов. Зародыш поглощает воду быстрее, чем эндосперм; под влиянием неравномерного набухания частей зерна его оболочки при прорастании разрываются. Под воздействием ферментов сложные химические соединения (крахмал, жиры, белки) превращаются в простые, растворимые в воде соединения, которые через щиток перемещаются в зародыш.
Д. Н. Прянишников установил, что находящийся в эндосперме белок расщепляется с образованием аминокислот и небольших количеств аспарагина и глютамина. Азотистые вещества, вступая в реакции с продуктами расщепления углеводов, служат для синтеза новых белков в растущем зародыше.
Потребность в воде прорастающих зерен различных хлебов неодинакова. Для прорастания зерна требуется следующее количество воды (% к массе воздушно-сухих семян): пшеницы 47—48, ржи 58—65, ячменя 48—57, овса 60—76, кукурузы 37—44, проса и сорго 25—38. Для сравнения напомним, что для набухания семян бобовых культур требуется воды 100—125% их массы.
На быстроту поглощения воды оказывают влияние температура среды, концентрация почвенного раствора, структура и крупность зерна. В период набухания зерна хлебов наиболее благоприятна температура 10—21 °С. На почвах с повышенной концентрацией солей набухание, а затем и прорастание затягиваются. Структура зерна также оказывает большое влияние на быстроту поглощения воды.
В климатических условиях нашей страны оптимальная температура для появления всходов и начального роста при обычных сроках посева у хлебов первой группы находится между 6—12°С, второй группы •—15—22 °С, хотя физиологические оптимумы температуры выше (у хлебов первой группы около 20 °С, второй группы 25—27°С).
На дружность прорастания отрицательно влияет недостаток воздуха. При избытке влаги приток воздуха к семенам уменьшается, отчего резко снижается прорастание. По мере развития проростка потребность в кислороде увеличивается. Вот почему вредны чрезмерно глубокая заделка семян, особенно на тяжелых почвах, и образование почвенной корки на поверхности почвы, затрудняющей доступ воздуха к проросткам.
Спелость
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 7—9 дней и более.
Формирование семян — период от образования до установления окончательной длины зерна. В семени много свободной воды и мало сухого вещества. Масса 1000 семян 8—12 г.
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 — начало формирования клеток эндосперма. Сухое вещество составляет 2—3% максимального количества. Длительность фазы 6 дней.
2. Фаза предмолочная — содержимое семени водянистое с молочным оттенком. Сухого вещества накапливается 10%. Продолжительность фазы 6—7 дней.
3. Фаза молочного состояния — зерно содержит молокообразную белую жидкость. Сухого вещества накоплено 50% массы зрелого семени. Длительность фазы 7—15 дней.
4. Фаза тестообразного состояния — эндосперм имеет консистенцию теста. Сухого вещества накоплено 85—90% максимального количества. Продолжительность фазы 4—5 дней.
Созревание начинается с прекращения поступления пластических веществ. Влажность зерна снижается до 12% и даже до 8%. Зерно созрело и пригодно для технического использования, но развитие семени еще не закончено.
Период созревания делят на две фазы.
1. Фаза восковой спелости — эндосперм восковидный, упругий, легко режется ногтем, оболочки желтые. Влажность снижается до 30%. Длительность фазы 3—6 дней.
2. Фаза 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 и самое главное свойство семени — нормальная всхожесть. Поэтому дополнительно выделяют еще два периода: послеуборочное дозревание и полная спелость.
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 его колеблется от нескольких дней до нескольких месяцев, в зависимости от особенностей культуры и внешних условий.
Полная спелость начинается с момента, когда семена готовы начать новый цикл жизни растения, то есть всхожесть их достигает максимальной величины.
В ряде районов нашей страны (Северный Казахстан, Сибирь и др.) созревание зерновых культур в отдельные годы затягивается, хлеба повреждаются заморозками и дают морозобойное зерно. В результате снижается урожай и ухудшается его качество. В этих районах двухфазная уборка хлебов даже в первой половине фазы восковой спелости — надежное средство получения более высокого урожая.
На Юго-Востоке причиной преждевременной спелости зерна бывают суховеи, из-за чего раньше времени приостанавливаются его рост и накопление в нем пластических веществ. Зерно становится морщинистым, щуплым, что ухудшает его мукомольные и хлебопекарные качества. Кроме того, щуплость зерна приводит к резкому уменьшению урожая.
Следствием неблагоприятных условий может быть также полегание хлебов. Причины этого явления установил еще в конце прошлого столетия К. А. Тимирязев. Главной из них он считал вытягивание клеток из-за недостаточности освещения, что делает их стенки более тонкими. К этому приводят усиленное кущение и излишняя мощность вегетативной массы.
Опасность полегания зерновых хлебов особенно велика при орошении. Это связано с сильным развитием вегетативных органов, повышенной влажностью верхнего слоя почвы, неглубоким залеганием узла кущения.
Полегание хлебов значительно ослабевает при увеличении глубины посева семян (глубже залегает узел кущения) и внесении калийных и фосфорных удобрений. Эти элементы питания ускоряют развитие стеблей и усиливают развитие корневой системы. При опасности полегания фосфорно-калийные удобрения следует вносить возможно раньше до кущения. Раннее же внесение азотных удобрений вызывает усиленное кущение растений, задерживает их развитие и уменьшает устойчивость к полеганию.
При узкорядном и перекрестном посеве зерновые хлеба более устойчивы к полеганию, чем при обычном рядовом. Растения лучше противостоят полеганию при расположении рядков с севера на юг.
Важнейшая мера борьбы с полеганием — посев устойчивых к этому явлению сортов. Большое значение имеет также обработка посевов в период кущения регулятором роста растений — туром (хлорхолин-хлоридом). Этот препарат предотвращает перерастание и полегание растений.
По данным кафедры растениеводства ТСХА, при обработке им пшеницы (2—3 кг/га) высота растений уменьшалась на 18—20% и более, а урожайность зерна возрастала на 3—6 ц/га. При поздней весне и слабом развитии растений тур не оказывал на пшеницу положительного действия.
Вавилов П. П. Растениеводство / П. П. Вавилов, В. В. Гриценко, В. С. Кузнецов и др.; Под ред. П. П. Вавилова. – М.: Агропромиздат, 1986. – 512 с. С. 19-30.
Формула цветка
В период цветения растения данного семейства весьма непримечательны, так как склонны к самоопылению либо перекрестному опылению. Поэтому формировать огромные яркие и благоухающие цветки им смысла нет. Их цветочки мелкие, бледные, совершенно невзрачные. Собираются в соцветия разных типов:
- сложный колос (пшеница);
- початок (кукуруза);
- метелка (ковыль).
Цветки у всех одинаковы, формула цветка семейства Злаковых выглядит следующим образом: ЦЧ2 Пл2 Т3 П1. Где ЦЧ – цветочные чешуи, Пл – пленки, Т – тычинки, П – пестик.
Формула цветка семейства Злаковых дает ясное представление о невзрачности данных растений в период цветения, а значит использовании в декоративных целях не цветков, а листьев и стеблей.
Цветение
Цветение у большинства зерновых культур наступает вслед за колошением. Ячмень цветет еще до полного колошения, а рожь через 8—10 дней после него. По характеру цветения зерновые хлеба делят на самоопыляющиеся (ячмень, пшеница, овес, просо, рис) и перекрестноопыляющиеся (рожь, кукуруза, сорго). У самоопыляющихся хлебов пыльники в основном созревают еще в закрытом цветке, поэтому пыльца их обычно падает на рыльце того же цветка раньше, чем раскроются пленки и станет возможным проникновение в цветок пыльцы с других растений.
С наступлением цветения заканчивается развитие стебля, колоса и листьев. Наибольший прирост сырой массы наблюдается в фазе колошения, сухой массы — при восковой спелости зерна.
Пшеница в зависимости от внешних условий может цвести при закрытых и открытых цветковых чешуях. Первое наблюдается при неблагоприятной погоде (пасмурная и дождливая), и в этом случае возможно только самоопыление. Во время жаркой и сухой погоды пшеница может цвести при раскрытых цветковых чешуях, обычно в утренние часы.
Перекрестноопыляющиеся растения цветут при открытых цветковых чешуях. Опыление у ржи происходит следующим образом. Цветковые чешуи под давлением сильно набухших прицветковых пленок (лодикул) раздвигаются, и тычинки, разрастаясь, выходят наружу, свисая за край цветка. По мере созревания пыльники растрескиваются, освобождающаяся пыльца с одних растений переносится ветром на рыльце пестика других, и происходит оплодотворение.
У кукурузы опыление происходит иначе. Мужские и женские цветки у нее расположены в разных соцветиях: мужские — в верхушечной метелке, женские — в початке. Обычно метелка зацветает на 2—4 дня раньше початка. От каждой завязи женского цветка отходит очень длинный столбик с раздвоенным рыльцем на верхушке.
У колосовых культур (пшеница, рожь, ячмень) цветение начинается с колосков средней части колоса. Зерна, образовавшиеся первыми, бывают более крупными и имеют наивысшие семенные качества. У метельчатых хлебов (просо, овес, сорго) цветение начинается с верх-ней части метелки, лучшие зерна образуются в верхней части соцветия.
