Размещено на http://www.allbest.ru/

Общая характеристика зерновых культур

1.Группировка зерновых культур

Зерно является главным источником производства продуктов питания для человека, кормов сельскохозяйственных животных, служит сырьём для промышленности, поэтому зерновые культуры занимают основное место в структуре посевных площадей. Вследствие наличия многочисленных видов, форм и сортов зерновых культур, выращивание их возможно при разных почвенных и климатических условиях.

Основными видами зерновых культур на мировом рынке являются пшеница, ячмень, овес, кукуруза, рис, гречиха и горох.

В настоящее время мировой рынок зерна контролируют пять основных экспортеров: США, Канада, Австралия, Аргентина, ЕС.

Суммарные экспортные предложения зерна со стороны основной "пятерки" экспортеров составляют свыше 84 % всего объема мировой торговли. Ведущее положение на рынке зерна отводится США, на долю которых приходится 28 % объема торговли, далее идут Канада - 17 %, Австралия и ЕС - по 15 % и Аргентина - 11 %.

Мировое производство в 2012 г , согласно прогнозу, возрастет до 1 805 млн. тонн, что приблизительно на 79 млн. тонн выше, чем в 2010/11 году, и незначительно превосходит рекордный показатель 2008/09 года (1 802 млн. тонн).

Наибольший прирост ожидается по России, Соединенным Штатам и ЕС, при этом значительное увеличение прогнозируется также в Канаде, Казахстане и Украине. Это предполагает 4%-ое расширение мировой площади под зерновыми до 537 млн. га, что является крупнейшим показателем с 1998 года. Около половины этого прироста обеспечивается за счет восстановления в одной лишь России.

Основные потребители зерна

Египет (крупнейший импортер мягкой пшеницы - 7,3-8,2 млн т; доля кукурузы в структуре импорта - в среднем 4,1-5,3 млн т);

Тунис (импорт пшеницы составляет 1,1-1,4 млн т, ячменя - 0,5-0,9 млн т);

Саудовская Аравия (крупнейший импортер ячменя в мире - около 7,3 млн т) и др.

Китай (импортируется до 6,7 млн т пшеницы);

Япония (ежегодный объем импорта зерновых культур составляет примерно 25 млн т, ( (2010 г)

В Республике Беларусь возделываются две формы зерновых культур - озимые и яровые.

Все они растения, высеваемые ежегодно, однолетники, со сплошным способом сева.

Подразделяются на группу растений весеннего раннего и среднего сроков сева - яровое тритикале, яровая пшеница, яровая вика, овес, ячмень, Весеннего среднего и позднего сроков сева, просо, и осенних сроков сева - озимая пшеница, озимая рожь.

Площади под озимыми и яровыми культурами составляла примерно по 1100 тыс. га, В целом площади под озимыми и яровыми формами примерно одинаковы.

Более существенны различия по видам. Среди озимых культур преобладает озимая рожь, затем идет озимое тритикале, и завершает озимая пшеница. Среди яровых культур лидируют ячмень и овес, существенно меньшие площади выделяют под яровую пшеницу и яровое тритикале.

Зерновые это важные продовольственные, кормовые и технические культуры. В настоящее время поставлена задача в предстоящие два года в валообразующих хозяйствах довести урожайность зерна до 50 ц/га.

2.Морфологические и биологические особенности зерновых культур

Морфологические особенности. Зерновые хлеба первой группы относятся к семейству Злаковые (Gramineac), или Мятликовые (Роасеае). Строение важнейших органов у всех хлебов очень сходно.

По морфологическим особенностям и характеру возделывания зерновые культуры делятся на зерновые хлеба первой группы (пшеница озимая и яровая, рожь озимая и яровая, ячмень озимый и яровой, овес), зерновые хлеба второй группы (кукуруза, просо, сорго, рис и гречиха -- последняя из семейства Гречишные (Polygonaccae) и зерновые бобовые (горох, кормовые бобы, чечевица, чина, нут, фасоль, соя, люпин), относящиеся к семейству Бобовые (Legumiosae, или Fabaceae).

Корневая система у зерновых хлебов мочковатая. При прорастании зерна сначала образуются зародышевые, или первичные, корни. Число их у разных хлебов неодинаково: у озимой пшеницы их чаще бывает 3, у яровой -- 5, у овса -- 3--4, у ячменя -- 5--8, у проса, кукурузы, сорго и риса--1.

Рис. 2. Проростки семян злаков (зародышевые корешки):

1 -- пшеницы; 2 -- овса; 3 --ржи; 4 -- ячменя; 5 --проса; 6 -- кукурузы

Из подземных стеблевых узлов образуются придаточные, или узловые, корни, которые при достаточном увлажнении начинают быстро расти, однако первичные корни при этом не отмирают.

Как первичные, так и вторичные, или придаточные, корни имеют большое значение для растений.

Многочисленными исследованиями установлено, что при развитии яровой пшеницы только с первичной корневой системой урожай ее составил около 65% урожая растений с хорошо развитой первичной и вторичной корневой системой.

У длинностебельных хлебов (кукуруза, сорго) корни также часто развиваются из ближайших к поверхности почвы надземных узлов. Эти опорные, или воздушные, корни способствуют повышению устойчивости растений к полеганию.

Наиболее мощно корневая система развита у кукурузы, озимой пшеницы и ржи. Основная часть корней всех хлебов размещается в верхнем пахотном слое почвы на глубине 20--25 см.

Стебель у хлебных злаков -- соломина, состоящая из 5--7 междоузлий и разделенная стеблевыми узлами. У длинностебельных сортов кукурузы может быть до 25 междоузлий. Число их соответствует количеству листьев. У большинства хлебных злаков соломина полая, у кукурузы и сорго она заполнена паренхимой.

Стебель растет всеми своими междоузлиями. Первым трогается в рост нижнее междоузлие, затем средние и верхние. Каждое новое междоузлие обгоняет в росте предыдущее. Верхнее междоузлие во много раз длиннее нижнего и достигает наибольшей величины во время цветения.

Стебель имеет наибольшую толщину в средней части, наименьшую -- в верхней. Прочность стебля зависит от состава механической ткани. Стебель обладает способностью образовывать боковые побеги из подземных стеблевых узлов.

Лист состоит из листового влагалища и листовой пластинки. На месте перехода влагалища в пластинку имеется тонкая бесцветная пленка, называемая язычком (ligula). Язычок плотно прилегает к стеблю и препятствует проникновению воды внутрь листового влагалища. У основания листового влагалища образуются двусторонние линейные ушки, или рожки (auricula), охватывающие стебель (рис. 1).

По строению язычка и ушек большинство хлебных злаков различаются между собой в ранние фазы развития -- кущения, выхода в трубку.

Язычок у пшеницы, ржи и ячменя короткий, а у овса сильно развит и по краю зубчатый; у пшеницы ушки небольшие, ясно выраженные, часто с ресничками; у ржи они короткие без ресничек, рано отпадают; у ячменя очень крупные, без ресничек, полулунной формы; у овса ушек нет.

Рис. Язычки и ушки (рожки):

1 -овес 2 рожь 3 пшеница 4 ячмень

Соцветие у зерновых хлебов -- колос (рожь, пшеница, ячмень, тритикале) или метелка (овес, просо, сорго, рис); у кукурузы на одном растении образуются два соцветия -- метелка с мужскими цветками и початок с женскими цветками.

Колосок состоит из нескольких цветков и двух колосковых чешуи.

Рис. 2 Колосок пшеницы 1 -- колосковая чешуя, 2 -- наружная цветковая чешуя 3 -- внутренняя цветковая чешуя , 4 -- тычинки5 -- рыльце

Каждый цветок имеет две цветковые чешуи -- наружную и внутреннюю. Между цветковыми чешуями расположены завязь с одной семяпочкой и двумя перистыми рыльцами и три тычинки.



Рис. 3. Строение зерновки пшеницы: 1 и 2 ~ плодовые оболочки; 3 и 4 -- семенные оболочки 5 -- алейроновый слой эндосперма; б -- щиток 7 --почечка, 8~ зародыш, 9 -- зачаточные корешки, 10 -- эндосперм; 11 -- хохолок.

3.Строение и химический состав зерна

Плод зерновых хлебов, называемый обычно зерном, представляет собой зерновку, в которой единственное семя покрыто не только семенной оболочкой, развившейся из двух оболочек семяпочки, но и плодовой, образовавшейся из тканей завязи (рис. 3).

У пленчатых хлебов зерновка, кроме того, покрыта цветковыми чешуями. У голозерной пшеницы и ржи зерно легко отделяется от чешуи; у проса, чумизы, риса цветковые чешуи плотно облегают зерновку; у пленчатого ячменя они даже срастаются с зерновкой.

Эндосперм зерновки представляет собой ткань с запасными питательными веществами. Наружный слой эндосперма, непосредственно примыкающий к оболочке, наполнен алейроновыми зернами, богатыми азотистыми веществами. Под ним находятся клетки, наполненные крахмальными зернами.

Зародыш расположен у основания зерновки, на выпуклой стороне. Он состоит из щитка, соединяющего его с эндоспермом, почечки, покрытой зачаточными листьями, первичного стебля и корешка.

Зародыш по сравнению с эндоспермом невелик и составляет у пшеницы, ржи и ячменя 1,5--2,5% массы зерновки, у овса -- 2--3,5, у кукурузы--10--14%.

Химический состав зерна

В зависимости от сорта, агротехники и условий произрастания химический состав зерна изменяется. Различия в содержании белка, жира, углеводов и других веществ показаны в таблице.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕРНА ХЛЕБНЫХ КУЛЬТУР (в %)

Культура	Белки	Углеводы	Жиры	Зола	Клетчатка
Пшеница мягкая	13,9	79,9	2,0	1,9	2,3
Пшеница твердая	16,0	77,4	2,1	2,0	2,4
Рожь	12,8	80,9	2,0	2,1	2,4
Ячмень	12,2	77,2	2,4	2,9	5,2
Овес	11,7	68,5	6,0	3,4	11,5
Кукуруза	11,6	78,9	5,3	1,5	2,6
Просо	12,1	69,8	4,5	4,3	9,2
Гречиха	13,1	67,8	3,1	2,8	13,1

Наиболее богата белками пшеница, особенно твердая. Содержание белка в зерне всех хлебов увеличивается при продвижении их посевов с севера на юг и с запада на восток. На качество зерна оказывают влияние возрастающая сухость климата и повышенное содержание азота в почве.

Повысить содержание белка в зерне можно соответствующей агротехникой. Его накоплению благоприятствует внесение органических и минеральных удобрений, размещение по лучшим предшественникам. При уборке пшеницы в фазе восковой спелости в зерне часто содержание белка выше, чем при полной спелости.

Белки -- основной материал при построении тканей у человека и животных. По калорийности белки превосходят крахмал, сахар и уступают лишь растительным жирам. Они делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды: нуклеопротеиды, липопротеиды и др.), отличающиеся более сложным химическим составом.

Простые белки в основном включают следующие фракции: альбумины (водорастворимые белки), глобулины (белки, растворимые в слабых растворах нейтральных солей), глиадины (белки, растворимые в 70--80%-ном этиловом спирте), глютенины (белки, растворимые в слабых растворах кислот и щелочей). Наибольшую ценность представляют глиадины и глютенины. Для хлебопечения лучшее отношение их примерно 1:1.

Качество белка определяется составом содержащихся в нем аминокислот: чем их больше, тем выше продовольственное и кормовое достоинство культуры. Наибольшую ценность имеют незаменимые аминокислоты -- валин, лизин, триптофан и др.

Белки, нерастворимые в воде, называются клейковинными, или клейковиной. Клейковина представляет собой сгусток белковых веществ, остающихся после отмывки теста от крахмала и других составных частей.

От количества и качества клейковины зависят вкусовые и хлебопекарные свойства муки. Содержание сырой клейковины колеблется у пшеницы от 16 до 50%, у ржи от 3,1 до 9,5% и у ячменя от 2 до 19%.

На выход и качество клейковины большое влияние оказывают внешние условия. Если налив зерна происходит в условиях жаркой сухой погоды, содержание клейковины повышается. Повреждение зерна вредной черепашкой значительно снижает его качество.

Хорошая клейковина растягивается в длину и, не разрываясь, оказывает сопротивление растяжению.

Клейковина пшеницы обладает наиболее ценными свойствами, благодаря чему пшеничный хлеб отличается высокой пористостью и переваримостью. Клейковина ржи по качеству значительно уступает клейковине пшеницы: она менее эластична и растяжима, поэтому ржаной хлеб имеет меньшую пористость и объем. Безазотистые экстрактивные вещества представлены в основном углеводами, среди которых преобладает крахмал, который содержится в эндосперме и составляет около 80% всех углеводов. Остальная часть приходится на тростниковый сахар, находящийся по преимуществу в зародыше (около 1,5% массы зерна). Углеводов больше в центральной части зерновки, чем по периферии.

В зависимости от характера расположения крахмальных зерен в клетках эндосперма зерно хлебных злаков может быть мучнистым или стекловидным.

В зерне с мучнистым эндоспермом промежутки между крупными крахмальными зернами заполнены большим количеством мелких крахмальных зерен и прослойки белка тонкие.

В стекловидном зерне мелких крахмальных зерен почти нет, а белковые прослойки более толстые и заполняют все промежутки между крупными зернами крахмала.

Содержание крахмала в зерне увеличивается по мере продвижения посевов на запад и к северу, то есть изменяется в обратном порядке по сравнению с изменением количества белка.

Содержание жира в зерне хлебных культур 2--6%. Распределение его в зерновке крайне неравномерно. Наибольшее его количество у всех хлебов находится в клетках зародыша: у пшеницы около 14%, у ржи и ячменя 13,4, у овса до 26, у проса до 20, у кукурузы до 40%. Наличие в муке значительного количества жира вызывает ее прогоркание. Для улучшения качества муки у кукурузы перед помолом удаляют зародыш, из которого получают пищевое и лечебное масло. Зола у пленчатых хлебов находится преимущественно в пленках, а у голозерных -- в плодовой оболочке. При сложном помоле преобладающая часть золы отходит в отруби, поэтому чем лучше мука отделена от отрубей, тем меньше в ней золы. Зола хлебов (например, пшеницы) богата фосфорной кислотой (около 50% массы золы) и бедна кальцием (2,8%), магния в ней несколько больше (12%), окиси калия около 30% массы золы. Клетчатка составляет основу клеточных стенок и оболочек зерна, поэтому ее больше у пленчатых хлебов. В мелких зернах клетчатки больше, чем в крупных. Вода, регулирующая жизненные физиологические процессы, находится в зерне в следующих видах:

1) химически связанная, входящая в состав молекул веществ в строго определенных соотношениях (эта вода постоянна и инертна);

2) физико-химически связанная, входящая в состав зерна в различных соотношениях; к этой форме связи относится адсорбционно связанная, осмотически поглощенная и структурная вода;

3) механически связанная, или свободная, количество которой может изменяться очень сильно; эта вода легко удаляется при высушивании.

Семена зерновых хлебов закладывают на хранение с влажностью не выше 14--15% (воздушно-сухое состояние).

Помимо белков, углеводов, жиров, зольных элементов, в зерне содержатся ферменты и витамины.

Ферменты играют важную роль в превращении запасных веществ семян в усвояемую для прорастающего семени форму.

Основные ферменты: диастаза, амилаза -- расщепляющие углеводы (крахмал и сахар); липаза, расщепляющая жиры; группа протеолитических ферментов, изменяющих белки; окислительные ферменты -- пероксидаза.

Витамины (соединения сложного и разнообразного химического состава) имеют большое значение для растений, человека и животных. В зерне хлебных злаков содержится комплекс витаминов (Вь В2 В6 РР, Е, А и др.).

4.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:

Формирование элементов продуктивности зерновых колосовых культур в онтогенезе

Фенологическая фаза	Этап органогенеза	Элементы продуктивности
Прорастание семян --всходы	I -- Дифференциация и рост зародышевых органов	Полевая всхожесть, густота стояния растений
3 й лист --кущение	II -- Дифференциация основа ния конуса на зачаточные узлы, междоузлия и стеблевые листья	Габитус растения (высота, число листьев, коэффициент кущения, зимостойкость, холодостойкость)
	III -- Дифференциация главной оси зачаточного соцветия	Число члеников колосового стержня
Начало выхода в трубку	IV -- Образование конусов нарастания второго порядка	Число колосков в колосе, засухоустойчивость
Выход в трубку -- начало стеблевания	V -- Закладка покровных органов цветка, тычинок 'и пестиков	Число цветков в колосках
	VI -- Формирование соцветия и цветка
	VII-- VIII Гаметофитогенез, рост покровных органов, удлинение члеников колосового стержня	Фертильность цветков, плотность колоса, жаростойкость
Цветение	IX -- Оплодотворение и образование зиготы	Озерненность колоса
	X -- Рост и формирование зерновки	Величина зерновки
Налив семян	XI -- Накопление питательных веществ	Масса зерновки, устойчивость к суховеям
Восковая спелость	XII--Переход в запасные питательные вещества	Тоже

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.

Началом фазы считается такой день, когда в нее вступает не менее 10% растений; полная фаза отмечается при наличии соответствующих признаков у 75% учетных растений.

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.

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. Мучнистое зерно пшеницы поглощает воду энергичнее, чем стекловидное. Крупное зерно медленнее поглощает воду, чем мелкое, поэтому для получения дружных всходов посевной материал должен быть выравненным.

Пленчатые зерна набухают медленнее, чем голозерные.

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). При дальнейшем повышении температуры прорастание замедляется, и выше максимума (30--35°С) не только вредна, но даже губительна для растений, температура ниже минимума (1--2°С) останавливает прорастание.

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.

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.

Кущение. Появление новых побегов у хлебов представляет собой процесс подземного ветвления стебля и называется кущением, а узел, где протекает этот процесс,-- узлом кущения (комплексное образование, состоящее из ряда сближенных узлов, из которых образуются вторичные корни и стебли).

Процесс кущения состоит в том, что почка, лежащая у основания первого листа, увеличивается, отодвигает его и формирует первый боковой побег (рис. 4).

Рис. Кущение пшеницы:

1-узел кущения; 2- колеоптиль; 3~ зародышевые корни, 4 -- подземное междоузлие (эпикотиль).

В дальнейшем в пазухах нижних листьев боковых побегов закладываются новые почки, которые могут давать боковые побеги второго, третьего и большего числа порядков.

Одновременно с образованием боковых побегов формируется вторичная корневая система.

Если первичные корни образуются из зародыша зерна и проникают глубоко в землю, то вторичные корни развиваются из узла кущения и размещаются в основном в поверхностном слое.

Хорошему развитию вторичных корней способствуют почвенная влага и питательные вещества, особенно фосфор. В сухом верхнем слое вторичные стебли и корни не образуются. В этих случаях главный стебель развивается в результате деятельности только первичных корней, что сильно снижает возможную продуктивность растений.

Величина урожая зависит от мощности корневой системы. Показано, что корни, помимо обеспечения потребности растений в воде и минеральной пище, способны также синтезировать органические вещества -- аминокислоты, нуклеопротеиды.

Таким образом, величина и качество урожая сельскохозяйственных культур зависят от мощности развития, как надземной части, так и корневой системы растений.

Различают общую и продуктивную кустистость. Под общей кустистостью понимают среднее количество стеблей, которое приходится на одно растение, независимо от степени развития побегов.

Продуктивная кустистость -- среднее количество нормально развитых стеблей, дающих зерно, на одно растение. Стеблевые побеги, на которых образовались соцветия, но зерно не успело созреть, называют подгоном, а побеги без соцветий -- подседом.

Установлено, что динамика формирования побегов кущения и узловых корней у хлебов неодинакова.

У озимой ржи и овса кущение и укоренение протекают одновременно, в период появления 3--4-го листа.

У ячменя, озимой и яровой пшеницы побеги кущения появляются раньше начала укоренения; кущение у этих культур происходит в период появления третьего листа, а укоренение-- при появлении 4--5 листьев.

У проса побеги кущения образуются в период появления 5--6-го листа, у кукурузы -- 6--7-го и у сорго -- 7--8-го листа. Узловые корни у этих культур начинают развиваться при образовании 3--4 листьев. Этим в значительной степени объясняется способность хлебов второй группы лучше переносить недостаток влаги в первый и (кроме кукурузы) в последующие периоды роста.

В узле кущения размещаются все части будущего растения, и одновременно он служит вместилищем запасных питательных веществ. Отмирание узла кущения всегда приводит к гибели растений. Залегает он обычно на глубине 2--3 см; при более глубоком залегании увеличивается устойчивость хлебных злаков к полеганию и другим неблагоприятным условиям. Более глубокое залегание узла кущения озимых культур предохраняет их от зимне-весенних пониженных температур.

На глубину залегания узла кущения большое влияние оказывает свет. При его недостатке узел кущения залегает обычно ближе к поверхности. Кроме того, глубина его расположения зависит от глубины заделки семян, сорта, типа почвы и температуры. При пониженной температуре воздуха узел кущения углубляется; сорта твердой пшеницы закладывают узел глубже, чем сорта мягкой пшеницы.

Энергия кущения, то есть число стеблей на одно растение, зависит от температуры, наличия влаги и питательных веществ, сроков посева и природы растения. Кущение хлебов первой группы может протекать при температуре около 5°С, но в этих случаях энергия кущения бывает слабой. Дружное кущение наблюдается при температуре 10--15°С. При более высокой температуре период кущения заканчивается быстрее и побегов образуется меньше.

У своевременно посеянных озимых культур кущение при оптимальной температуре и влажности происходит в основном осенью. Если кущение идет в условиях хорошего увлажнения, при умеренной температуре и увеличенной площади питания, образуется больше побегов,

Каждое растение может образовать от одного стебля до нескольких десятков. У озимых хлебов продуктивных стеблей обычно бывает 3--6, у ячменя и овса -- 2--3, а у яровой пшеницы--1, реже 2. Чем выше продуктивная кустистость, тем больше зерен на одном растении, но с единицы площади наибольший урожай получается при небольшой кустистости и оптимальной густоте стояния растений.

В оценке значения кущения зерновых хлебов в литературе нет единого мнения. Одни 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, а урожай 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 считают, что при хорошем кущении благодаря нарастанию листовой поверхности вырабатывается большое количество органического вещества для образования зерна. При благоприятных условиях боковые стебли дают 30--50% урожая зерна. Однако сильное кущение может привести в увлажненной зоне и к отрицательным результатам.

Загущенные посевы больше полегают, что ухудшает фотосинтетическую деятельность растений, налив зерна и увеличивает потери при уборке.

Обычно среднее число продуктивных стеблей на 1 м2 у зерновых хлебов достигает 350--400, что обеспечивает получение урожая зерна 20--30 ц/га. В передовых хозяйствах число продуктивных колосьев доводят до 700--800 на 1 м2 и этим резко повышают урожай.

Выход в трубку. Следующая фаза роста зерновых хлебов -- раздвигание нижних междоузлий стебля, или выход в трубку. В этот период формируются генеративные органы. Для растений в этой фазе необходимы высокая интенсивность освещения и хорошая обеспеченность влагой.

Рост стебля начинается с удлинения нижнего междоузлия, расположенного непосредственно над узлом кущения. Интенсивный рост первого междоузлия продолжается 5--7 дней, затем он ослабевает и заканчивается на 10--15-й день.

Почти одновременно начинает увеличиваться второе междоузлие. После приостановки его роста усиленно удлиняются третье и последующие междоузлия.

Каждое междоузлие растет своей нижней частью, поэтому верхняя часть междоузлия раньше становится твердой, тогда как нижняя часть еще остается мягкой и нежной. Такой тип роста называется интеркалярным.

При полегании зерновые хлеба способны подняться благодаря продолжающемуся росту междоузлий с нижней стороны стеблевых узлов. Заканчивается рост междоузлий обычно к концу цветения -- началу налива зерна.

Число междоузлий у хлебов первой группы 4--7, а у кукурузы и сорго значительно больше-- 16--20.

Начало выхода в трубку отмечается с момента, когда узел поднимается над поверхностью почвы на высоту 5 см и его можно прощупать.

Колошение, или выметывание, у хлебов происходит одновременно с усиленным ростом стебля в результате резкого удлинения пятого и шестого, реже седьмого междоузлия и выхода соцветия наружу.

По сроку наступления фазы колошения надежнее всего определять скороспелость сортов, так как нормальное созревание может быть резко нарушено особенностями погоды. Началом колошения, или выметывания, считается момент появления 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.

Цветение у большинства зерновых культур наступает вслед за колошением. По характеру цветения зерновые хлеба делят на самоопыляющиеся -ячмень, пшеница, овес, просо. и перекрестноопыляющиеся - рожь, кукуруза.

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.

Наиболее строгий самоопылитель -- ячмень, у которого пыльца высыпается на рыльце того же цветка во время колошения или даже до колошения (закрытое цветение).

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.

Если пыльца попадает на рыльце пестика того же растения, оплодотворения не происходит.

Жаркая погода, сухие ветры и дожди отрицательно влияют на опыление и вызывают чреззерницу, особенно в верхней и нижней частях колоса.

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. Столбики цветков початка во время цветения выходят из обертки початка наружу в виде шелковистого пучка. Легкая пыльца мужских соцветий разносится ветром и попадает на рыльце. Прорастая на рыльцах нитей початков, пыльца проникает в завязь женского цветка и оплодотворяет семяпочку.

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 верхней части метелки, лучшие зерна образуются в верхней части соцветия.

Спелость. Процесс образования зерна у хлебов делится на три периода: формирование, налив и созревание.

Формирование семян делится 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.

5.Особенности производства зерна в условиях радиоактивного загрязнения территории

зерно хлеб биологический

Радиационную обстановку на загрязненных сельскохозяйственных угодьях определяют радионуклиды ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr.

Вся растениеводческая и животноводческая продукция, произведенная на загрязненных радионуклидами землях и используемая для продовольственных целей, переработки и реализации на внутреннем рынке Республики Беларусь, должна соответствовать требованиям нормативных документов:

«Республиканские допустимые уровни содержания цезия и стронция в пищевых продуктах и питьевой воде (РДУ-99)» и "Республиканским допустимым уровням содержания цезия-137 и стронция-90 в сельскохозяйственном сырье и кормах».

Предельное содержание радиоцезия в зерне на продовольственные цели составляет 90 Бк/кг, стронция -11 Бк/кг. 1 Бк - это 1 распад в секунду.

Накопление радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур зависит от плотности загрязнения почвы, типа, гранулометрического состава и агрохимических свойств почв, биологических особенностей культур.

Для установления размеров перехода ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в сельскохозяйственную продукцию используются коэффициенты перехода (Кп).

Коэффициенты дифференцируются в зависимости от гранулометрического состава почв, содержания обменного калия и реакции почвенной среды.

Расчет коэффициентов производится по формуле:

Кп= А (растительный образец, Бк/кг): П (почва, кВк/м²)

Прогноз загрязнения радионуклидами продукции растениеводства позволяет заблаговременно планировать набор культур для возделывания на загрязненных радионуклидами угодьях, размещение их по полям севооборотов и отдельным участкам с учетом различного использования получаемой продукции (продовольственные цели, фураж, промышленная переработка).

Для прогнозирования уровня загрязнения будущего урожая культур используются коэффициенты перехода (Кп) радионуклидов в основную и побочную продукцию сельскохозяйственных культур и результаты радиологического и агрохимического обследования почвы.

Расчет уровня загрязнения продукции производится по формуле:

УА = Kп*П* 37

УА - удельная активность продукции, Бк/кг;

Кп - коэффициент перехода в продукцию ¹³⁷Cs и зависимости от обеспеченности почв калием или коэффициент переходи ^9oSr u зависимости от кислотности/

П - плотность загрязнения почв, Ки/км²;

37 - коэффициент пересчета нКи/кг в Бк/кг

Пример расчета: Необходимо определить уровень удельной активности зерна ячменя по ¹³⁷Cs на дерново-подзолистых супесчаных почвах. Плотность загрязнения почвы ¹³⁷Cs равна 10 Ки/км², содержание подвижного калия 150 мг/кг почвы. В приложении 5 находим значение коэффициента перехода ^l37Cs в зерно ячменя при обеспеченности почв калием 150 мг/кг, который равен 0.05. Прогнозируемое загрязнение зерна составит 0,05 х 10 х 37= 18,5 Бк/кг.

Размещено на Allbest.ru

...