Жизненный цикл зерновых культур

Жизненный цикл зерновых хлебов. Этот цикл состоит из последо­вательно сменяющих друг друга, тесно связанных между собой фаз, наступление которых устанавливают по внешним морфологическим признакам растения. Начальным периодом жизни зерновых хлебов считается переход семян из состояния покоя в активное состояние (на­бухание и прорастание семян). Затем наступает период роста зароды­шевого корня, стебля и образование листьев. В пазухах зародышевого стебля начинается образование боковых побегов и вторичных, или при­даточных, корней. Через некоторое время наступает стеблевание и уси­ленный рост междоузлий стебля и листовых пластинок. После коло­шения (выметывания) рост вегетативных органов замедляется, а затем полностью заканчивается. В этот момент завершается формирование генеративных органов.
Для начала прорастания зерна 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.
На быстроту поглощения воды оказывают влияние температура среды, концентрация почвенного раствора, структура и крупность зер­на. В период набухания зерна хлебов наиболее благоприятна темпера­тура 10—12° 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.
У зерновых хлебов различают следующие фазы роста: всходы, ку­щение, выход в трубку, колошение или выметывание, цветение и спе­лость. Началом фазы считается день, когда в нее вступает не менее 10% растений; полная фаза отмечается при наличии соответствующих признаков у 75% учетных растений.
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.
Первым на поверхности почвы в виде шильца появляется стебель. Он покрыт прозрачным листом, называемым чехликом или колеоптиле. Чехлик предохраняет стебель и первый лист от механичес­ких повреждений во время роста его в почве. Как только лист достиг­нет нормального размера, колеоптиле 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, н они продолжают углубляться во влажные ее слои.
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 в размерах, отодвигает его и формирует первый боковой побег. 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 способствует наличие в почве влаги и питательных веществ, особенно фосфора. 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.
Высокий урожай и мощная корневая система взаимосвязаны. Ис­следования А. Л. Курсанова и других ученых, проведенные с помощью радиоактивных изотопов, показали, 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.
В узле кущения размещаются все части будущего растения, и од­новременно он служит вместилищем запасных питательных веществ. Отмирание узла кущения всегда влечет за собой гибель растения. 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.
Большое влияние на глубину залегания узла кущения 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.
Выход в трубку. Следующая фаза роста зерновых хлебов — раздвигание нижних междоузлий стебля, или выход в трубку. В этот период формируются генеративные органы. Благоприятными условия­ми для растений в этой фазе являются 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. Благодаря этому верхняя часть междоуз­лия раньше становится твердой, тогда как нижняя часть еще остается мягкой и нежной. Такой тип роста называется интеркалярным. Поэтому 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.
Начало выхода в трубку отмечается с момента, когда узел подни­мается над поверхностью почвы на высоту 5 см и его можно прощупать через влагалище листа. Иногда выход в трубку смешивают с простым удлинением листовых влагалищ (а не стеблей), что нередко бы­вает у озимых хлебов при раннем посеве и теплой осени или при гус­том посеве, способствующем вытягиванию растений.
Колошение, или выметывание, у хлебов происходит од­новременно с усиленным ростом стебля вследствие 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 рез­ко 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 большое влияние оказывает соотношение эле­ментов минерального питания. Если в период кущения в питании рас­тений преобладает азот, то формирование конуса нарастания затяги­вается на несколько дней и образуется большее число колосков, если же преобладает фосфор, то формирование колоса ускоряется и число колосков в нем бывает меньше. Поэтому надо добиваться правильного соотношения основных элементов пищи в почве.
Цветение у большинства зерновых культур наступает вслед за колошением. Ячмень цветет еще до полного колошения, а рожь — дней через 8—10 после него. По характеру цветения зерновые хлеба делят на самоопыляющиеся (ячмень, пшеница, овес, просо, рис) или с пре­обладанием самоопыления и перекрестноопыляющиеся (рожь, куку­руза, сорго). У самоопыляющихся хлебов пыльники большей частью 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 завершается развитие стебля, колоса и листьев. Наибольший прирост сырой массы наблюдается в фазе коло­шения, сухой массы — при восковой спелости зерна.
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 за­вязь других, и происходит оплодотворение. Если пыльца попадает на завязь того же растения, опыление затрудняется. Жаркая погода, су­хие ветры и дожди отрицательно влияют на опыление и вызывают череззерницу, особенно в верхней и нижней части колоса.
У колосовых культур (пшеница, рожь, ячмень) цветение начина­ется с колосков средней части колоса. Зерна, образовавшиеся первыми, бывают более крупными и обладают наивысшими семенными качест­вами. У метельчатых хлебов (просо, овес, сорго), цветение которых на­чинается с верхней части метелки, лучшие зерна образуются в верхней части соцветия.
Спелость.
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 нем 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 38—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 18—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, 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: 1) послеуборочное дозревание и 2) полная спелость.
Полная спелость начинается с момента, когда семена готовы на­чать новый цикл жизни растения, то есть всхожесть их достигает мак­симальной величины.

СПОСОБЫ УБОРКИ

В зависимости от состояния растений, сорта и почвенно-климатических условий зерновые и другие культуры рядового посева убирают однофазным (прямым комбайнированием) или двухфазным (раздельным) способом.
Однофазный способ. Зерноуборочный комбайн срезает или очесывает растения; обмолачивает собранную хлебную массу; выделяет из нее зерно, очищает и загружает его в бункер; собирает незерновую часть (солому и полову) в копнитель, укладывает в валок, разбрасывает на поле или измельчает и загружает в емкость прицепа, соединенного с комбайном. Все эти процессы комбайн выполняет одновременно. Прямым комбайнированием убирают равномерно созревающие, малозасоренные, изреженные (густота стеблестоя менее 300 растений на 1 м2) и низкорослые (длина стеблей менее 50 см) зерновые культуры, а также культуры с подсевом трав. Уборку начинают при полной спелости зерна влажностью не более 25 %.
Двухфазный (раздельный) способ. Валковой жаткой стебли скашивают и укладывают на поле в валки, которые через 4...6 дней подбирают зерноуборочными комбайнами и обмолачивают. Уборку начинают на 4... 12 дней раньше, чем прямым комбайнированием, с момента достижения зерна середины восковой спелости, что соответствует влажности зерна 25...35 %. После скашивания стебли в валках подсыхают, зерно созревает за счет питательных веществ в стеблях, становится полнее, плотность его увеличивается.
Раздельным способом убирают неравномерно созревающие культуры (горох, овес, ячмень, просо и др.), склонные к осыпанию и полеганию, высокостебельные культуры и засоренные посевы. Потери зерна от осыпания и выбивания его рабочими органами жатки меньше, чем при однофазном способе. При этом на 1 м2 должно быть не менее 250 растений, высота растений — не менее 60 см, а высота среза — 12...25 см (для риса 25...30 см). В условиях повышенной влажности формируют тонкие широкие валки, в сухих районах — толстые неширокие валки, в которых стебли укладывают под углом 10...30° к продольной оси валка. Зерно от комбайнов отвозят на стационарные зерноочистительно-сушильные комплексы для послеуборочной доработки и закладки на хранение.
Индустриально-поточные способы (технологии) применяют наряду с комбайновыми способами для уборки зерновых культур и семенных посевов трав, при которых весь биологический урожай или его часть вывозят на стационарный пункт для обмолота, сепарирования и очистки зерна. Существует несколько вариантов таких способов.
Для уборки высокоурожайных зерновых культур при нормальной влажности зерна и семенников трав используют способ, при котором мобильной молотилкой обмолачивают хлебную массу и разделяют ее на два потока: солому и невейку (смесь зерна с половой). Невейку отвозят на стационарный пункт и разделяют высокопроизводительным (до 50 т/ч) ворохоочистителем на зерно и полову. Затем зерно подают на зерноочистительный агрегат, а полову — в кормоцех.
Индустриально-поточный способ уборки влажных хлебов включает в себя операции скашивания или подбора хлебной массы из валков, транспортировки ее на стационар для сушки, обмолота и разделения на зерно, полову и солому.
В некоторых районах применяют поточный способ уборки, при котором хлебную массу вывозят на край поля, складывают в стога, а затем обмолачивают передвижной молотилкой. При неблагоприятных погодных условиях для сушки массы в стогах используют установки активного вентилирования.
Уборка хлебов простыми жатвенными машинами. Этот способ характеризуется сравнительно большим числом технологических операций, перегрузочных и транспортных работ, что влечет за собой увеличение потерь зерна. Поэтому уборка хлебов жатками применяется все реже.
Значительные трудности возникают при уборке зернобобовых культур в связи с большой неравномерностью их созревания и осыпаемостью. Особенно это относится к стелющимся культурам (горох, чина, вика) и низкорослым растениям с низким расположением стручков (фасоль, соя, чечевица, нут).
Для уборки зернобобовых культур применяют обычные зерновые жатки и комбайны, снабженные специальным оборудованием, а также специальные жатки и приспособления к косилкам разных марок.