1.2 Биологические основы управления ростом и развитием овса, урожаем и качеством продукции

Овес относится к роду злаковых. У вида — овес посевной, соцветие раскидистая метелка. Из узлов оси метелки выходят ветви первого порядка, на них расположены веточки второго порядка с колосками на колосковых стерженьках. В колоске между чешуями располагается от двух до четырех цветков. В каждом колоске бывает 1-2, реже 3 зерна. Зерно пленчатое, но цветковые чешуи (пленки) с зерном не срастаются.

Корневая система мочковатая, представлена хорошо развитыми зародышевыми и вторичными корнями. Глубина проникновения корней в почву достигает 1,2-1,4 метра.

Овес – однолетний злак. Имеет мощную корневую систему, состоящую из первичных (зародышевых) и вторичных (узловых) корней.

Стебель – соломина. В результате ветвления подземной части главного побега в одном растении, как правило, насчитывается несколько, разделенных поперечными узлами на междоузлия, стеблей.

Листья линейные или ланцетные с влагалищем, разделенным до основания, без ушек, обычно с пленчатым язычком (редко отсутствует). Влагалище охватывает стебель, не срастаясь своими краями.

Соцветие у овса – метелка. Оно состоит из главной оси и боковых ветвей, которые ветвятся и несут простые соцветия – колоски. В одном колоске от 1 до 6 цветков. Цветковых чешуй две. Лодикул две линейно-ланцетные, кожистые свободные. Цветки обоеполые. Тычинок три. Пыльники линейные. Завязь сидячая, с двумя перистыми рыльцами, столбик редуцирован. Метёлки, выращенные в хороших условиях, имеют более сложное строение, чем метёлки, выращенные на низком агротехническом фоне; у сильных крупных, метёлок число полумутовок и число ветвей в полумутовке, больше, чем у метёлок слабых, мелких.

Плод – зерновка. Она может быть пленчатой (плотна, заключена в цветковые чешуи) либо голой (свободно лежит в цветковых чешуях и легко от них освобождается). Зародыш достигает 1/3 – 1/5 длины зерновки. Зерновка состоит из оболочки, эндосперма и зародыша. Зародыш хорошо виден в нижней части зерновки.

Цветение овса изучали многие отечественные и зарубежные ученые. В метелке цветение наступает с начала выметывания. Оно идет сверху вниз по метелке и от периферии к центру. В колоске цветение начинается с первого (нижнего) цветка и продолжается в восходящем порядке. По биологии цветения овес является самоопылителем. Однако возможны случаи частичного перекрестного опыления при открытом цветении, которое, по мнению некоторых авторов, в отдельные годы становится массовым – до 77% всех цветков. Наиболее благоприятна для цветения овса влажная погода с температурой воздуха.

Овес — самоопыляющееся растение. Цветение у него обычно закрытое, однако теплая солнечная погода с кратковременными дождями способствует обильному пыльцеобразованию и открытому цветению. Как цветение, так и созревание овса идет постепенно от верхних колосков метелки к нижним. Самое крупное и тяжеловесное зерно формируется в верхних колосках.

Овес — культура длинного дня. С продвижением на север вегетационный период его сокращается. Продолжительность вегетационного периода у возделываемых сортов овса колеблется от 70 до 130 дней.

Овес кустится сильнее, чем пшеница, но слабее, чем ячмень. Продуктивная кустистость овса составляет 1,1...1,3 стебля на одно растение. Овес по сравнению с пшеницей и ячменем имеет более развитую корневую систему. При одновременном появлении всходов овес образует вторичные корни на 6...8 дней раньше ячменя. Уже во время образования 2...3 листочков корневая система овса проникает на глубину 70...80 см, а в период формирования и налива зерна — на 1,5...2,0 м. На корнях овса большое количество корневых волосков, поверхность которых составляет более 90 % поверхности всей корневой системы. Такие волоски обладают повышенной активностью, поэтому корневая система овса отличается высокой поглотительной способностью.

В отличие от ячменя у овса более растянутый критический период потребления элементов питания и влаги, который захватывает большую часть фаз выхода в трубку, выметывания и цветения. В процессе роста и развития растения овса проходят те же фазы и этапы органогенеза, что и другие зерновые культуры.

Требование овса к теплу. Овес — сравнительно холодостойкая культура. Семена начинают прорастать при температуре 1-2.°С, но для появления всходов необходима более высокая температура (3-4 °С). Всходы переносят кратковременные заморозки до —8-9⁰С. В более поздние фазы развития устойчивость к низким температурам снижается, в фазе цветения растения повреждаются заморозками —1,5-2,0°С.

Овес устойчив к временному понижению температуры. Он частично повреждается и гибнет при отрицательных температурах -7-8С в фазу всходов, в фазу цветения и в фазу молочной спелости при -2С. Гибель большинства растений наступает при -10 С в фазе всходов, в фазе цветения и в фазе молочной спелости при -4 С.

Для цветения овса наиболее благоприятна температура воздуха 18-20°С. В фазе молочной спелости зерна овес более устойчив к низким температурам и переносит кратковременные заморозки до —4-5°С. Эта культура лучше переносит весеннюю засуху, чем ячмень и пшеница, благодаря быстроразвивающейся корневой системе, но сильнее страдает от летней засухи. Овес подвергается «захватам» и «запалам» при температуре 38-40°С, паралич устьиц у него наступает через 4-5 ч, тогда как у ячменя — через 25-30 ч.

Высокие температуры овес переносит значительно хуже, чем яровая пшеница и ячмень. При высоких температурах (около 40⁰С) и отсутствии влаги в течение 4-5 часов нарушается нормальная работа устьиц листьев овса.

Сумма активных температур от всходов до созревания составляет для раннеспелых сортов 1000-1500°С, для среднеспелых — 1350-1650 и для позднеспелых- 1500-1800°С.

Требование овса к свету. Овес относится к растениям длинного светового дня. С продвижением на север продолжительность его вегетационного периода сокращается. В первый период жизни овсу необходима малая интенсивность солнечного света с преобладание в солнечном спектре длинноволновой радиации, что свойственно низкому солнцестоянию, а также утренним и вечерним часам. Этим объясняется ускоренное развитие овса в северных районах. В поздние фазы развития требуется более высокая интенсивность света с преобладанием в ней коротковолновых лучей.

Поглощение солнечной энергии растениями овса связано с их ассимилирующей поверхностью. Наибольшая поверхность его листьев отмечается в фазу выхода в трубку. Факторы, улучшающие развитие овса, положительно влияют на площадь листьев. Накопление наибольшего количества сухого вещества отмечается в фазы молочной и восковой спелости, затем оно снижается из-за отсыхания листьев.

Для успешного развития растений овса в первый период жизни необходимо преобладание в солнечном спектре длинноволновой радиации и сравнительно малое количество коротковолновой, что свойственно низкому солнцестоянию в утренние и вечерние часы. Для нормального роста и развития овса в более поздние фазы нужна более высокая интенсивность света с преобладанием в ней коротковолновых лучей.

Требование овса к влаге. Овес более влаголюбив, чем пшеница и ячмень. При набухании семена овса потребляют 65 % воды от массы сухих семян, что на 10-15% больше, чем другие культуры. Семена лучше прорастают при влажности почвы 60 – 90% от полной влагоемкости, менее 60% прорастание замедляется, при большей сухости прекращается. Он переносит засуху хуже, чем яровая пшеница и ячмень. При возделывании овса в районах с недостаточным количеством осадков урожай его резко снижается.

При одновременном посеве всходы овса появляются на 1-2 дня позже всходов ячменя. В зависимости от метеорологических условий коэффициент транспирации овса изменяется от 400 до 600. Наибольшее количество влаги он потребляет в период от выхода растений в трубку до цветения. Недостаток влаги в этот период существенно сказывается на величине урожая, так как в это время начинается развитие генеративных органов. Высокие урожаи овес дает при выпадении осадков в первой половине лета, более поздние осадки вызывают подгон и затягивают созревание, из-за чего зерно не вызревает до наступления морозов.

Требование овса к почве. К почвам овес менее требователен, чем другие хлеба, и может произрастать и давать хорошие урожаи на супесчаных, суглинистых, глинистых и торфяных почвах благодаря хорошо развитой корневой системе, обладающей высокой поглотительной способностью. Корневая система овса проникает на глубину до 120 см и развивается в ширину до 80 см. Овес выносит повышенную кислотность почвы, его можно возделывать на кислых почвах (рНсол 5-6) и при освоении торфяников. Солонцеватые почвы для овса непригодны. Высокие урожаи овса получают на почвах средней и повышенной окультуренности со слабокислой или нейтральной реакцией почвенного раствора (рНсол не ниже 5,5).

Потребность в кислороде надземных частей овса полностью удовлетворяется кислородом воздуха. Но большое значение имеет обеспечение кислородом подземных частей растений. На 1 г урожая за сутки корнями потребляется 1 мг кислорода. При урожае зерна 40 ц с 1 га за сутки потребляется 16 кг кислорода, что соответствует 20м³ воздуха. Принимая объём пахотного слоя почвы на одном гектаре примерно за 2000 куб. м., ориентировочно можно считать, что для суточного обеспечения урожая необходимо содержание кислорода в почве пахотного слоя в количестве 1% к её общему объёму.

Воздушный режим почвы связан с ее структурой. При разработке системы агротехники в севообороте необходимо предусматривать улучшение структуры почвы, обеспечивающей нормальное развитие процессов дыхания растений.

Требование овса к элементам питания.

Для овса характерен длительный период поступления питательных веществ. В начальный период развития он резко реагирует на внесение азота. Потребность в фосфоре также особенно проявляется на первых этапах развития до образования узловых корней, в дальнейшем растения потребляют фосфор более равномерно. Потребность в калийном питании одинакова в течение всей вегетации. Овес к началу цветения потребляет, %: N — 60, К20 — 30-45, Р₂0₅ — 60 и СаО — 55. В конце цветения поступление питательных веществ замедляется, а ко времени полной спелости зерна начинается отток их в почву.

Овес предъявляет меньшие требования к питанию, чем яровая пшеница и ячмень, что объясняется хорошо развитой корневой системой. Количество корневой массы у овса изменяется в зависимости от величины урожая. При увеличении урожая овса с 16 до 30 ц количество корневой массы повышается с 10 до 19 ц на 1 гектар.

В период полной спелости преобладающая часть азота и фосфора сосредоточена в зерне, а калия — в соломе. Из всех элементов питания для овса, как и для других злаков, наибольшее значение имеет азот. При недостатке его овес плохо растет и развивается. Азотные удобрения существенно повышают урожай овса и содержание белка в зерне. Однако азотные удобрения в высоких дозах при достаточном количестве влаги могут привести к сильному полеганию растений и снижению урожая. К недостатку фосфора овес особенно чувствителен в ранние периоды развития, когда у него слабо развита корневая система, а потребность в калии возрастает при больших урожаях в севооборотах, насыщенных многолетними травами и техническими культурами. Максимальное поглощение калия происходит в период выхода в трубку — выметывания.

По общей длине корней в слое почвы до 50 см овес превосходит ячмень почти в 2 раза. Корни его уходят на глубину до 120 см и ширину до 80 см. Они обладают способностью извлекать питательные вещества из труднорастворимых соединений почвы. Зона поглощения корней у овса значительно больше, чем у ячменя, его корни почти полностью охватывают весь объём поверхности слоя почвы. Он хорошо использует последействие удобрений, внесенных под предшественника, но чувствителен к нарушению водного баланса. Часто овес размещают в севообороте в последнем поле. Для получения высокого урожая этой культуры необходимо значительное количество питательных веществ. Характерным для овса является длительный период поступления в растение питательных веществ. В первый период роста овес резко реагирует на внесение азотных удобрений. При их недостатке он плохо растет, листья имеют светло-зеленую окраску. Применение азотных удобрений повышает урожай, улучшает качество зерна, способствует накоплению белка в зерне.

Рост и развитие овса.

Семя овса при прорастании дает обычно три зародышевых корешка редко два или 5—6. Зародышевые корешки энергично растут, и через неделю после посева длина их достигает примерно 20 см. Вначале он свернут, затем разворачивается. В фазе 3—4-го листа начинается кущение и дифференциация метелки. Развитие метелки и образование колосков начинается сверху. Ф. М. Куперман установила шесть этапов развития метелки. На всех этапах формирования метелки наиболее дифференцирована ее верхушечная часть. Процесс формирования метелки овса идет дольше, чем формирование колоса пшеницы и ячменя. В то время, когда в верхней части метелки колоски уже сформированы, в нижней все еще образуются новые. Цветки в колоске формируются снизу, то есть с основания колоска.

В период кущения образуется зачаточный стебель, несущий зачаточную метелку. Узлы зачаточного стебля очень сближены, длина междоузлий меньше поперечного сечения стебля. Первым начинает расти нижнее междоузлие, затем второе, третье и т. д Метелка поднимается внутри влагалищной трубки — растение переходит в фазу выхода в трубку. После выхода в трубку начинается энергичный рост стебля и метелки, находящейся внутри листового влагалища.

Наибольшие приросты длины стебля наблюдаются в период выхода в трубку — начала выметывания. В фазе выметывания прирост уменьшается, а после полного выметывания рост стебля почти прекращается. Следует отметить, что у длинностебельных форм приросты как абсолютные, так и относительные выше, чем у короткостебельных.

Наибольший прирост сухой вегетативной массы происходит, как и прирост длины стебля, в период выхода в трубку - начала выметывания. В период от начала до полного выметывания он несколько замедляется. При уборке овса в фазу выметывания урожай растительной массы значительно увеличивается.

Судить о времени начала цветения метелки по ее положению относительно влагалищного листа нельзя. В теплые и влажные годы цветение метелок начинается, когда они па 1/3 своей длины еще находятся во влагалище листа. В холодные годы цветение начинается у более "старых" метелок, когда они остаются во влагалище лишь своим основанием или полностью уже вышли из него. Если растение имеет несколько стеблей, метелки зацветают в порядке их выметывания.

Цветение метелки начинается с нижнего (первого) цветка верхушечного колоска. На следующий день или в тот же день зацветают колоски в ниже расположенных полумутовках, на концах ветвей первого порядка (наиболее длинных в полумутовке). Обычно в течение одного-двух, реже трех-четырех дней цветущие колоски появляются во всех полумутовках метелки на концах ветвей первого и отчасти второго порядков.

Почти одновременно или одновременно с цветением по периферии метелки начинается цветение от концов ветвей низших порядков к основному стержню метелки (к ветвям высших порядков). При этом цветение идет не прямолинейно, а по спирали. Спустившись сверху метелки к ее основанию по ветвям низших порядков, оно возвращается в верхние части метелки на ветви высших порядков.

Весь период цветения метелки продолжается обычно 6—8, иногда 9—10 дней и не зависит ни от числа полумутовок, ни ор числа колосков в ней. Интенсивность цветения (число цветков, зацветающих в один день) в большой степени зависит от погоды и индивидуальных особенностей метелки. Порядок же цветения метелки настолько ясно выражен, что наблюдатель, имея перед собой метелку, может предвидеть порядок зацветания колосков. Таким образом, для метелки овса характерно цветение, идущее в нисходящем порядке—от верхних колосков к основанию метелки и от концов ветвей к основному стержню.

Иначе происходит цветение в колоске. Оно начинается с нижнего цветка и идет в восходящем порядке. Ход цветения в колоске по времени зацветания цветков может быть различным. Нередко наблюдается цветение, при котором второй цветок цветет на следующий день после первого, третий — через сутки после второго. Однако второй цветок может зацвести тотчас вслед за первым, так что их цветение идет почти одновременно.

Таблица 1.1 Связь фаз роста, этапов органогенеза и элементов продуктивности овса

Фенологические фазы	Этапы органогенеза и их краткая характеристика	Элементы продуктивности
Всходы	І. Формирование первичного конуса роста, боковых побегов	Густота стояния растений
	ІІ. Дифференцирование зачаточных улов и междоузлий стебля, формирование конуса роста	Габитус растений, коэффициент кущения
Кущение	III. – Развитие сегментов зачаточного соцветия, в пазухах закладываются боковые лопасти соцветия. IV. Ветвление лопастей цветения колосков V. Закладка и дифференциация, образование чешуи колосков	Степень ветвления метёлки Число колосков в соцветии То же
Выход в трубку	VI. Формирование генеративных органов цветка, рост стебля осей всех порядков VII. Рост стебля, органов цветка, колоска члеников	Высота растений То же
Вымётывание	VIII. Созревание пыльцы	То же
	IX. Цветение и оплодотворение X. Формирование зерновки	Озернённость метёлки Величина зерновки
Молочная спелость	XI. Накопление питательных веществ в зерновке	Масса зерновки
Восковая спелость	XII. Превращение питательных веществ в запасные	То же