Введение

Пшеница — одна из наиболее древних культур земного шара. Озимая пшеница относится к наиболее ценным продовольственным культурам в большинстве стран СНГ и мира. По посевным площадям в мире она занимает первое место, под ее посевами ежегодно занято около 230 млн. гектаров Наиболее крупными произ­водителями пшеничного зерна являются Китай, США, Индия, Россия, Франция, Канада, Бразилия, Аргентина, Австралия, Украина, Турция и Польша. Лидирующее положение по урожайности занимают Франция (76,0 ц/га), Великобритания (76,9), Германия (72,0).

Свыше половины населения Земли употребляют в пищу ее зерно. Пшеничную муку широко используют в хлебопечении, макаронной, кондитерской промышленности. Пшеничный хлеб отличается высокими вкусовыми, питательными свойствами, хорошей переваримостью. Он никогда не приедается, дополняет и делает вкусной и сытной другую пищу. Человек получает с хлебом до половины энергии, необходимой для жизнедеятельности, витамины B1, B2, РР, а также ценные для организма соединения кальция, фосфора и железа.

В зерне пшеницы содержится 11...20 % белка, 63...74 % крахмала, около 2 % жира и столько же клетчатки и золы. Важнейшие показатели, характеризующие качество пшеницы, - содержание в зерне белка и клейковины. Содержание белка определяет характер использования пшеницы. Например, для хлебопечения требуется зерно с содержанием белка 14... 15 %, для изготовления макаронных изделий - 17... 18 %.

Наибольшую ценность представляют высококачественные сорта сильной, ценной и твердой пшеницы. В основу деления мягкой пшеницы на классы по силе муки (сильная, средняя и слабая) положены содержание в зерне белка, клейковины и качество клейковины.

Помимо хлебопечения, производства макарон и кондитерских изделий из зерна пшеницы можно получать спирт, крахмал, декстрин. Отходы мукомольного производства (отруби, мучную пыль), солому и полову используют для кормления сельскохозяйственных животных. Часто посевы озимой пшеницы служат источником зеленого корма, приготовления сена, сенажа и силоса. Солому также применяют в виде подстилки для животных, для приготовления высококачественной бумаги, изготовления шляп, плетения корзин и в качестве строительного материала.

В мировом земледелии пшеница занимает первое место среди других сельскохозяйственных культур, ее возделывают во всех частях света на площади 216 млн. Для обеспечения населения Беларуси белым хлебом требуется примерно 1,7 млн. т пшеничного зерна. Большая его часть должна выращиваться на полях республики. В настоящее время посевные площади озимой пшеницы неоправданно низкие (1,5-2,0 %), хотя в семидесятые годы площадь посевов озимой пшеницы достигала 436,4 тыс. га. Поэтому стоит задача не только восстановить посевы пшеницы, но и расширить их.

Народнохозяйственное значение

Зерно пшеницы и продукты его переработки по пищевым технологическим свойствам среди других зерновых культур занимает особое место. Способность пшеницы синтезировать в зерне клейковинные белки имеет большое значение для выпечки белого хлеба и других хлебных изделий.

Пшеничный хлеб происходит ржаной по пищевым ценностям, так как он легче усваивается организмом человека.

Основное предназначение озимой пшеницы – обеспечение населения хлебобулочными и кондитерскими изделиями. Среди зерновых культур пшеничное зерно отличается высоким содержанием белка. Наличие его в зерне зависит от сорта, условий возделывания и может находится на уровне 9 – 15%. В зерне содержится большое количество углеводов, в том числе до 70% крахмала, витамины В₁, В₂, РР, Е, а также провитамины А, Д, до 2% зольных минеральных веществ_.

Количество белков и крахмала в зерне пшеницы находится в соотношении примерно 1:6 – 7, что наиболее благоприятно для поддержания нормальной массы тела человека и его работоспособности.

Помимо хлебопечения, пшеница широко используется в крупяном, кондитерском и других производствах. Из пшеницы вырабатывают спирт, крахмал, клейковину, декстрин, клей. Пшеничные отруби имеют большое значение как ценный концентрированный корм для сельскохозяйственных животных.

К кормовой пшенице относятся сорта с высокой продуктивностью зерна на уровне 100 – 120 ц/га и повышенным содержанием в нём белка.

Озимую пшеницу можно использовать в зелёном конвейере в чистом виде и в смеси с другими культурами. Озимая пшеница – хороший предшественник в зерновом севообороте для других культур.

Увеличению производства зерна озимой пшеницы в нашей стране придаётся большое значение. Правительством Республики Беларусь поставлена задача в ближайшие годы обеспечить потребности республики в высококачественном продовольственном и фуражном зерне этой культуры. От её решения зависит обеспечение продовольственной безопасности Беларуси.

БОТАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Корневая система

У пшеницы мочковатая, сильнораз­витая. При прорастании семени сначала развиваются зародышевые, или первичные, корни; у озимой пшени­цы их чаще 3. Затем из подземных стеблевых узлов об­разуются вторичные, или узловые, корни, которые при достаточном увлажнении начинают быстро расти, одна­ко первичные при этом не отмирают. В зависимости от условий произрастания корни могут проникать на глу­бину 1,5—2,0 м и более (рис. 1).

рис. 1 корневая система растения озимой пшеницы в начале весенней вегетации (А) и в конце июня (В)

Зародышевые корни всегда тонкие, одинакового дна метра, с мелкими боковыми разветвлениями. Они составляют незначительную часть всей корневой системы в целом, но функционируют в течение всей жизни растения, если не погибают в результате заболевания или но какой-либо другой причине. Известны случаи, когда вследствие неблагоприятных условий развитие придаточных корней прекращалось или задерживалось и зародышевые корни остава­лись единственной или преобладающей корневой систе­мой .

Придаточная корневая система состоит из мутовок корней, отходящих от корневой шейки или нижних узлов главного стебля и от его разветвлений близ поверх­ности почвы .

Корневая шейка состоит из различного числа после­довательно расположенных узлов и междоузлий. Меж­доузлия удлиняются очень слабо, вследствие чего кор­невая шейка сжатая и укороченная. На каждом узле корневой шейки образуются обычно два или большее число придаточных корней; Каждый вторичный стебель имеет, подобно главному стеблю, свою придаточную кор­невую систему с той лишь разницей, что вместо пары. Kopневая система растения озимой пшеницы в начале весенней вегетации (А) и в конце июня (В). В конечном итоге придаточная корневая система пре­вращается в обильно разветвленную массу мочковатых корней, которые у большинства растений озимой пше­ницы в благоприятных условиях уже в двухнедельном возрасте уходят из зоны пахотного слоя вглубь; Длина вертикальных корней достигает 116 см, а диаметр попе­речного сечения области, занятой корнями — 126 см.

Корневая система озимой пшеницы проникает в поч­ву на большую глубину — свыше 180 см.

Стебель

Представляет собой надземную часть пше­ничного растения, несущую колосья. Стебли цилиндри­ческие, приподымающиеся, в виде соломины, которая представляет собой полую трубку с поперечными пере­городками— узлами из плотной ткани. Междоузлия по­лые или заполнены сердцевиной — рыхлой паренхимой тканью. В наружной части соломины расположена твер­дая упругая механическая ткань, близ внутренней по­лости стебля — нежные сосудистые пучки. Твердая ме­ханическая ткань обеспечивает прочность стебля, устой­чивость против полегания.

На некотором расстоянии друг от друга по всей дли­не стебля образуются стеблевые узлы. Промежутки ме­жду узлами называются междоузлиями. У молодых ра­стений они очень короткие, затем постепенно удлиняют­ся за счет вставочного роста.

Обычно стебель имеет 5—6 узлов. При корневом по­легании пшеницы приземный узел, утолщаясь, содейст­вует выпрямлению растений.

Нижние и в значительной мере верхние части меж­доузлий закрыты листовыми влагалищами. Плотно ох­ватывая соломину, листовое влагалище служит ей ме­ханической опорой, особенно пока она зеленая.

Самое нижнее междоузлие очень короткое. Второе несколько длиннее, на глубине примерно 2,5 см от по­верхности почвы на нем образуются зачатки придаточ­ных корней. Междоузлия, расположенные выше, после­довательно увеличиваются: верхнее самое длинное. Оно имеет самый маленький диаметр и несет колос.

Вторичные побеги, или побеги кущения, развива­ются из пазушных почек на нижних узлах главного сте­бля. На этих боковых стеблях могут, в свою очередь, раз­виваться побеги кущения. В результате обильного куще­ния может образоваться несколько стеблей второго и более высокого порядка.

Высота растения (длина соломины) определена ге­нетически, но в большей мере подвержена влиянию ус­ловий внешней среды. Высота растения имеет очень ва­жное значение, поскольку определяет способ уборки и легкость ее и, кроме того, влияет на полегание посевов. Некоторые новые сорта, устойчивые к полеганию, име­ют короткую соломину, хотя раньше было широко рас­пространено мнение, что высокорослые растения дают высокие урожаи пшеницы, в некоторых странах мира (Мексика, США, Индия), а также в СССР за послед­нее время выведены сорта с короткой и прочной соло- миной, которые превосходят по урожайности более вы­сокорослые сорта. Окраска соломины обычно белая, кремовая или зо­лотисто-желтая. У некоторых сортов образуются фио­летовые стебли.

Лист

Колеоптиле представляет собой полое, цилин­дрическое образование. Он полностью закрывает почеч­ку (два или три зачаточных листа, окружающих верху­шку побега), за исключением небольшого отверстия (поры колеоптиле) вблизи вершины на стороне, проти­воположной щитку. В дальнейшем через это отверстие появляются первые зеленые листья почечки. Колеопти­ле обычно светло-зеленого или почти белого цвета, обладает очень слабой фотосинтетической активностью. Длина его зависит от глубины заделки семян.

Первый лист бокового побега закладывается как лист, а достигнув зрелого состояния, напоминает листо­вое влагалище. Он имеет две жилки и отверстие на вер­хушке, через которое появляются настоящие листья. Верхняя часть первого листа зеленая и вдоль жилок окаймлена волосками, нижняя — бесцветная. Длина первого листа примерно 2,5 см .

В наружной части листового влагалища расположе­на механическая ткань, что обусловливает крепость и твердость влагалища, защищающего стебель от сгибания и поломки над узлами и под ними. В месте соеди­нения листовой пластинки и влагалища образуются когтевидные усики, которые свободно охватывают влага­лище и стебель с двух противоположных сторон. Усики обычно окрашены в светло-зеленый или розовый цвет. У молодых растений они часто бывают опушенными, у взрослых их кончики и края окаймляются редкими длин­ными волосками.

Границей между влагалищем и пластинкой листа служит поперечный пленчатый язычок, или лигула. Эта часть влагалища представляет собой узкую ткань, плотно прилегающую к стеблю, лишенную проводящих пучков.

Первые три зародышевых листа обеспечивают про­дуктами фотосинтеза рост стеблевых листьев.

В фазе колошения пшеницы интенсивность фотосин­теза верхнего листа в 5 раз больше, чем второго и треть­его. Верхний лист— флаг более интенсивно снабжает ассимилянтами зерновки пшеницы. Из второго сверху листа продукты ассимиляции больше попадают в коло­совые и цветочные чешуи, а также другие части расте­ния.

Соцветие

Представляет собой колос, состоящий из стержня (оси), на котором расположены колоски, а стер­жень из члеников.

Стержень — извилистое, зазубренное образование, состоящее из ряда укороченных узлов и междоузлий] Каждое междоузлие сужено у основания и расширено у верхушки. Одна из сторон междоузлия более или ме­нее выпуклая, другая — уплощенная или слегка вогну­тая. Края могут быть опушены волосками различной длины. На верхней части каждого членика сидит по од­ному колоску, колоски одиночные, сидячие. Каждый ко­лосок широкой стороной прилегает к стержню. Колоски с боковой стороны образуют два ряда, располагаясь по­очередно то вправо, то влево. Боковая сторона колоса называется двурядной. С лицевой стороны колоски рас­положены черепицеобразно, то есть своей верхней ча­стью колосок налегает на основание вышесидячего. У большинства видов и форм пшеницы стержень в зрелом состоянии прочный.

Между колосковыми чешуями находятся цветки (2— 5), располагающиеся черепитчато. Цветки у пшеницы обоеполые, однодомные, неправильные (зигоморфные). Верхний цветок колоска выступает над колосковыми чешуями. Каждый цветок защищен и покрыт двумя цветковыми чешуями — наружной и внутренней. Наруж­ная (или нижняя) цветковая чешуя более крупная, вы­пуклая, килеватая, с нисходящими жилками; у остистых сортов несет ость, у безостых обычно короткий остевидный придаток; по краю покрыта ресничками. Вну­тренняя цветковая чешуя без остей и без остевидного образования. В отличие от наружной имеет не один, а два киля. Между наружной и внутренней цветковыми чешуями находятся главные части цветка — пестик, то есть завязь с перистым двухлопастным рыльцем, лег­ко улавливающим пыльцу, и три тычинки. Завязь верх­няя, одногнездовая, с одной семяпочкой, развивающей­ся в семя. Каждая тычинка состоит из двух пыльников и тонкой очень короткой нити, при цветении удлиняющейся. Пыльца шаровидная, мелкая, гладкая. Осно­вания завязи за тычинками находятся две бесцветные пленочки, или лодикулы (околоцветные чешуйки), ко­торые во время цветения набухают, способствуя раскры­ванию цветка. Обычно не все цветки образуют плод. Чаще самые верхние цветки в колоске дают недоразви­тое зерно или стерильны.

Колосья пшеницы различаются по форме, длине, ши­рине и плотности.

По форме колосья пшеницы подразделяются па три типа; веретеновидные (средняя часть колоса наиболее широкая, к верхушке и частично к основанию сужива­ется), призматические (почти одинаковые по всей дли­не, не считая верхнего и нижнего колосков) и булаво­видные (к верхушке расширяются). Поперечное сече­ние колосьев может быть квадратным, прямоугольным, округлым или овальным.

По длине различают мелкие (до 8 см), сред­ние (8—10 см) и крупные (длиннее 10 см) колосья.

Число колосков в колосе неодинаковое, у большин­ства сортов 12—14.

Окраска колосковых чешуи бывает белой или крас­ной; остей—красной, белой или черной и может изме­няться под влиянием внешних условий.

Длина колоса, как и другие его элементы продук­тивности (число колосков и зерен в колосе), могут из­меняться в зависимости от экологических, агротехничес­ких и других факторов.

Плод

После опыления и оплодотворения завязь пре­вращается в плод, который представляет собой зерно­вку. Зерновка (зерно) расположена между двумя цвет­ковыми чешуями. Зерновка у мягкой и твердой пшениц свободная и не срастается с цветковыми чешуями.

Зерновка состоит из оболочки, эндосперма и заро­дыша.

Оболочка защищает семена от различных вредных воздействий — механических повреждений, попадания ядовитых веществ, особенно опасных для зародыша. Оболочки пропускают внутрь зерна воду и при опреде­ленных условиях кислород, необходимые для прораста­ния зерна, но непроницаемы для разнообразных орга­нических и неорганических веществ. Благодаря этому зерно можно обрабатывать ядохимикатами для уничто­жения спор грибов. При повреждении оболочек откры­вается доступ микроорганизмам внутрь зерна, что сни­жает его стойкость при хранении. Особенно опасны тре­щины в области зародыша.

Наружная оболочка — плодовая, развивается из сте­нок завязи и состоит из трех слоев клеток: продольного, поперечного и трубчатого.

Следующая за плодовой семенная оболочка также состоит из трех слоев — прозрачного водонепроницаемо­го слоя, который плотно срастается со вторым ярко-окрашенным пигментным слоем, и гиалинового, совершенно прозрачного набухающего слоя.

Главная масса зерна заполнена эндоспермом, или мучнистым ядром, развивающимся из оплодотворенно­го вторичного ядра зародышевого мешка. Эндосперм состоит из наружного алейронового слоя, образованного из толстостенных крупных клеток, заполненных зерна­ми крахмала. Этот слой — хранилище питательных ве­ществ, необходимых для развития зародыша.

Зародыш — зачаток будущего растения. При досту­пе кислорода, определенной температуре и влажности почвы он начинает прорастать, используя запасы, отло­женные в эндосперме Зародыш прилегает к эндосперму со стороны спинки зерна и состоит из почечки (со­стоящей из колеоптиле, 2—4 зародышевых листьев и точки роста), зачаточного корешка и щитка. Последний является образованием, характерным для зародыша зерновых, и представляет собой плоское тело, одной стороной обращенное к эндосперму, а другой, вогнутой, охватывающей зародыш. Биологическое назначение щи­тка состоит в том, что через него питательные вещества из эндосперма поступают в зародыш.

Эндосперм зерна пшеницы составляет около 80% массы.

Строение и химический состав зерновки

Строение зерновки пшеницы: 1 и 2 — плодовые оболочки; 3 и 4 — семенные оболочки; 5 — алейроновый слой эндосперма; 6 — щиток; 7 — почечка; 8 — зародыш; 9 — зачаточные корешки; 10 — эндосперм; 11 —хохолок.

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 зерне пшеницы содержится 11...20 % белка, 63...74 % крахмала, около 2 % жира и столько же клетчатки и золы. Важнейшие показатели, характеризующие качество пшеницы, - содержание в зерне белка и клейковины. Содержание белка определяет характер использования пшеницы. Например, для хлебопечения требуется зерно с содержанием белка 14... 15 %, для изготовления макаронных изделий - 17... 18 %.

Наибольшую ценность представляют высококачественные сорта сильной, ценной и твердой пшеницы. В основу деления мягкой пшеницы на классы по силе муки (сильная, средняя и слабая) положены содержание в зерне белка, клейковины и качество клейковины.

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 из 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 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 (В1 В2, B6, РР, Е, А и др.).

Этапы органогенеза, фазы развития и рост корневой системы озимой пшеницы в связи с формированием элементов продуктивности растений

Озимая пшеница отличается от яровой биологией развития. Она имеет более длительный вегетационный период, поэтому формирует более развитую вегетативную и генеративную сферы. В этой связи она более полно реализует свой потенциал урожайности.

1 этап. В семени начинаются активные процессы дифференциации меристемы на ткани зародышевых органов. У основания конуса нарастания появляются зародышевые листья, число которых определяется сортовыми особенностями. Этап завершается прорастанием семян и появлением всходов.

2 этап. Формирование вегетативной массы растения. Число узлов и междоузлий побега определяется видовыми особенностями и условиями их развития. Суточный прирост корневой системы достигает 1,5 – 1,7 см. В кущении зародышевые корни достигают 50 см.

3 этап. Возобновление весенней вегетации, которое характеризуется вытягиванием и сегментацией конуса нарастания – зачаточной оси колоса. На последующих этапах сегменты конуса развиваются в членики оси цветения – колос. Кущение идёт осенью и весной.

Задерживание развития растения на этом этапе при благоприятных условиях способствует формированию большого числа сегментов, колос получается длиннее и с большим числом колосков. Заложение колосков в колосе идёт снизу вверх. Оно совпадает с началом весенней вегетации, когда условия среды не очень благоприятны. И чем раньше сформируется максимальный колосок на колосе, тем больше устойчив будет сорт к неблагоприятным факторам среды.

4 этап. Формирование колосковых бугорков (конуса нарастания второго порядка). На этом этапе происходит рост нижних междоузлий. Суточный прирост корневой системы увеличивается до 2,5 – 3см. рост корней в длину продолжает опережать рост надземных органов.

5 этап. Формирование цветков в колосках. Первыми начинают дифференцироваться колосковые бугорки в средней части колоса, а затем процесс идёт вверх и вниз вдоль оси. На этом этапе определяется потенциально возможное для сорта число цветков в колосках. Продолжается процесс стеблевания.

6 этап. Формирование пыльниковых мешков и завязи пестика. Идёт рост тычинок, пестика и покровных органов цветка. Усиленно растут средние междоузлия.

7 этап. Завершения процесса формирования пыльцы. Усиливается рост тычиночных нитей, на рыльце вытягиваются волоски. На этом этапе начинается интенсивный рост члеников соцветия и покровных органов цветка, а также верхних междоузлий.

8 этап. Завершение процесса формирования всех органов соцветия цветка. Усиленно растёт самое длинное междоузлие.

9 этап. Цветение и оплодотворение.

10 этап. Формирование зерновок. К концу периода в нормальных условиях зерновки достигают типичных для каждого сорта форм и размеров по длине. Рост междоузлий стебля прекращается.

11 этап. Накопление питательных веществ в зерновках; идёт их рост в толщину и ширину; фаза молочного состояния зерна.

12 этап. Накопленные в семенах питательные вещества превращаются в запасные, рост зерновок приостанавливается. Этот этап совпадает с фазой восковой спелости.

Показатели элементов продуктивности (длина колоса, число колосков в колосе, число и масса зерна в колосе) обуславливаются темпами развития в период от начала выхода в трубку до начала колошения. Такой важный элемент продуктивности, как масса 1000 семян, определяется темпами онтогенеза в период образования и налива семян.

Параметры климатических условий, необходимых для роста и развития озимой пшеницы

Требования к температуре

Зерно озимой пшеницы способно прорастать при 1 - 2⁰С,а ассимиляционные процессы начинают при 3 - 4⁰С. С повышением температуры и наличии других благоприятных факторов усвоение углерода возрастает, но при 35 - 36⁰С резко падает. Оптимальная температура для дружного прорастания и появления всходов – 12 – 15⁰С, а для роста и развития – 16 – 21⁰С. В зимне-весенний период озимая пшеница чувствительна к низким температурам и резким её колебаниям. Без снега пшеница гибнет при – 16… - 18⁰С, при снежном покрове высотой 20 – 30 см выдерживает низкие температуры до – 25… - 30⁰С. Весной резкие колебания температуры, падающие до – 8… - 10⁰С, могут оказаться губительными. Озимая пшеница, прошедшая закладку с осени, способна переносить суровые условия перезимовки.

Известно, что повышение морозоустойчивости растений тесно связано с закаливанием – постепенной подготовкой растений к воздействию низких температур. Закаливание – это обратимая физиологическая устойчивость к неблагоприятным воздействиям среды.

Закалку озимых форм ухудшает избыточное азотное питание, удлиняющее период роста до поздней осени. В результате этого растения не способны пройти процессы закаливания и гибнут даже при небольших морозах.

Процесс закаливания требует определённого комплекса внешних условий и проходит в две фазы.

Первая фаза закаливания проходит на свету и при низких положительных температурах в ночное время ( днём около +10⁰С, ночью около +2⁰С), при среднесуточной температуре +0,5… +2⁰С за 6 – 9 дней. Свет в этой фазе необходим не только для фотосинтеза, но и для поддержания ультраструктур клетки. За счёт фотосинтеза и пониженных температур в ночное время в клетках накапливаются сахароза, другие олигосахариды, растворимые белки, в мембранах возрастает содержание ненасыщенных жирных кислот, снижается точка замерзания цитоплазмы, отмечается некоторое уменьшение внутреклеточной воды.

Вторая фаза не требует света и начинается сразу после первой фазы при температуре немного ниже 0⁰С. Для озимой пшеницы она может протекать и под снегом. Длится она около двух недель при постепенном снижении температуры до – 10… - 20⁰С. Вторая фаза способствует оттоку из цитозоля клеток почти всей воды, которая может замёрзнуть при отрицательных температурах. При критических температурах отток воды значительно ухудшается, появляется много переохлаждённой воды, которая затем замерзает внутри протопласта и может привести к гибели клетки.

Действующими факторами второй фазы являются: Обезвоживание, вызывающее сближение молекул в цитолозе, вязкость которого соответственно увеличивается;

низкая температура, уменьшающая тепловое движение молекул в протопласте. В результате происходит перестройка белков цитоплазмы, накапливаются низкомолекулярные водорастворимые белки, более устойчивые к обезвоживанию, синтезируются специфические белки.

Требования к влаге

Корневая система озимой пшеницы проникает на глубину до 1,5 м и хорошо использует влагу из корнеобитаемого слоя. От весеннего пробуждения до колошения она расходует около 70% общей потребности воды, а в период отцветения до восковой спелости зерна – 20%. Озимая пшеница довольно засухоустойчива. Засуху она переносит, как правило, лучше, чем ранние яровые хлеба. Однако при недостаточном запасе осенне – зимней влаге и сухой весне несоответствие между потребностью растений во влаге и запасами её в почве возрастает. Особенно это сказывается в период от выхода в трубку до выколашивания. Этот период в развитии озимой пшеницы называют критическим по отношению к влаге. Наиболее благоприятные условия для роста и развития создаются при влажности почвы не ниже 70 – 75%. Нижним пределом влажности, при котором прекращается потребление растениями воды из почвы, является влажность завядания, она равна 6 – 16%.

Требования к свету

Озимая пшеница – растение длинного дня. Продолжительный световой день способствует накоплению большого количества пластических веществ и формированию хорошей вегетативной массы растений и, следовательно, высокого урожая. Наиболее эффективно этот процесс протекает при 12 -15⁰С. При температуре ниже 5⁰С качественных изменений не происходит. Продуктивность фотосинтеза в этот период при солнечной погоде может составлять до 10 – 14 г/м² в сутки. Солнечная погода в начале фазы выхода в трубку способствует формированию коротких, но прочных междоузлий, что повышает устойчивость стеблей к полеганию.

Требования к плодородию почвы

Почва – это связующее звено между «живой» и «неживой» природой. Обобщая данные Государственной инспекции, П.Е. Суднов составил карту белковости зерна пшеницы в зависимости от регионов её произрастания. Он заметил, что хлебопекарные качества и белковость зерна тесно связаны с типом почвы. Так, на типичных чернозёмах зерно пшеницы имеет высокое качетсво, несколько ниже – на каштановых почвах, ещё ниже – на серозёмах, выщелоченных чернозёмах и самое низкое – на бедных почвах.

Наиболее высокие и устойчивые урожаи эта культура обеспечивает на плодородных, достаточно влажных и чистых от сорняков почвах.

Для получения зерна с хорошими хлебопекарными свойствами необходимы соответствующие погодные условия и почвы с высоким потенциалом плодородия (почвенный балл > 50).

Дерново – подзолистые суглинистые почвы наиболее плодородны и пригодны для возделывания пшеницы.

Озимая пшеница более требовательна к условиям выращивания по сравнению с другими озимыми культурами. Поэтому её не следует размещать на песчаных и супесчаных почвах, подстилаемых песками, переувлажнённых тяжелосуглинистых и глинистых почвах и на плохо осушенных торфяниках.

Агрохимические показатели: рН – 6,0 – 7,5, содержание гумуса – не менее 1,8%, подвижного фосфора – 260 – 300мг/кг и обменного калия – не менее 220 – 250мг/кг.

Влияние агроклиматических условий на зимостойкость и урожайность озимой пшеницы

Урожайность – результат компромисса между продуктивностью и устойчивостью к неблагоприятным факторам среды. Продуктивность может постепенно снижаться по мере роста устойчивости растений. В этой связи по-прежнему остаётся весьма актуальной проблема определения роли климатических изменений в колебаниях урожайности культур. Подробные исследования по определению роли климата в формировании урожайности культур в Беларуси были проведены В.И. Мельником на примере озимой ржи и ярового ячменя.

Внешние условия влияют на процессы, протекающие внутри растений в различные межфазовые периоды. Известно, что начальный, или осенний период вегетации озимой пшеницы является довольно важным, поскольку в этот период появляются всходы, происходит кущение растений, закладывается и формируется корневая система и густота посевов, определяется зимостойкость и урожайный потенциал сорта.

Для осеннего периода развития озимой пшеницы ведущее значение имеет продолжительность периода «посев – всходы». В этот период проходят 1 и 2 этапы органогенеза и определяется потенциал дифференциации конуса нарастания растения, тем меньшее число стеблей образовывается в осенний период. Кущение является ведущим компенсаторным признаком, относящимся к числу биологического тестирования продуктивности озимой пшеницы.

Отмечено, что быстрый рост и развитие озимых культур в осенний период несовместимы с высокой зимостойкостью. Сорта, обладающие медленным осенний развитием, более устойчивы к низким температурам, влиянию оттепелей и воздействию ледяных корок. Для прогнозирования зимостойкости озимой пшеницы следует также учитывать, что для высокоурожайных сортов, характеризуемых быстрым ростом осенью и весной при положительных температурах, данное усиление ростовых процессов тесно сопряжено с интенсификацией деятельности ферментных систем, участвующих в процессе дыхания и расходование углерода. Это, в свою очередь, снижает возможность хорошей закалки растений и способность их впадать в состояние глубокого анабиоза.

Решающим фактором перезимовки озимой пшеницы является температура почвы на глубине узла кущения, которая определяется температурой воздуха, высотой снежного покрова и глубиной промерзания почвы.

Минимальная температура почвы на глубине узла кущения имеет одно из решающих значений и при выпревании озимых культур. Чем выше минимальная температура почвы под мощным снежным покровом, тем интенсивнее идёт расход питательных веществ на дыхание растений, что приводит к их истощению и большему поражению различными грибковыми заболеваниями.

У озимой пшеницы имеется большое многообразие компенсационных возможностей, приводящих к появлению адаптивности в целом. Компенсационные признаки возникают на уровне компенсационных процессов. Решающую роль в формировании имеют такие признаки адаптивного значения, как регенерационная способность, доля мощных корнеобеспеченных, развитых с осени побегов, число продуктивных стеблей в уборку на единице площади, интенсивность оттока пластических веществ из вегетативных органов в зерновку и аттрагирующая способность колоса.

Ведущим компенсационным признаком у озимой пшеницы является кущение. Данный признак относится к числу биологического тестирования продуктивности озимой пшеницы. Сокращение его продолжительности в весенний период активизирует процесс деструкции растений, увеличивая тем самым период регенерации посева. Преобладание растений с продуктивной кустистостью больше двух является основополагающим фактором реализации потенциала урожайности. Таким растения свойственна лучшая выраженность всех морфофизиологических признаков, которые определяют потенциальные и реализационные способности озимой пшеницы. В зависимости от метеорологических условий года на фенологическую фазу кущения приходится три этапа органогенеза (конец 2, 3 и 5), в которые происходит переход от вегетативного к префлоральному органогенезу. Именно в период прохождения пшеницей 3 периода органогенеза в весенний период происходит дифференциация конуса нарастания с формированием зачатков будущих растений.

Указывается, что чем благоприятнее будут климатические условия для озимой пшеницы и чем продолжительнее будет период от возобновления весенней вегетации до выхода в трубку, тем большее число сегментов колоса сформируются.

Потребность в элементах питания

Озимая пшеница очень отзывчива к макро – и микроэлементам.

Азот – основной элемент питания, необходимый для формирования зерна с высоким содержанием белка. Он поступает в растение с начала вегетации до молочной спелости. Недостаток его проявляется в светлозелёной окраске растения, слабым кущением и малыми размерами как вегетативных, так и репродуктивых органов пшеницы.

Фосфор способствует равномерному появлению всходов, активизирует рост корневой системы, ускоряет созревание. Являясь аккумулятором и переносчиком энергии, соединения фосфорной кислоты стимулируют процессы фотосинтеза, дыхания и оказывают непосредственное влияние на углеводный обмен. Недостаток фосфора тормозит передвижение углеводов и снижает синтез белков. Высокий уровень фосфора усиливает развитие корневой системы, повышает использование азота и сокращает период созревания пшеницы, способствует улучшению физических свойств зерна. Фосфорное удобрение наиболее интенсивно используется растениями в первые 35 дней их вегетации, поэтому их вносят главным образом под основную обработку почвы.

Калий занимает важное место в балансе питания пшеницы. Его недостаток снижает фотосинтетическую активность, нарушает углеводный обмен, усиливает поражение грибными болезнями и тем самым отрицательно влияет на содержание белка в зерне. Калий улучшает перезимовку растений, укрепляет соломину, уменьшает поражение посевов корневыми гнилями и ржавчиной. Калийные удобрения наиболее полно используются растениями при внесении их под основную обработку в полной норме.

Технология возделывания озимой пшеницы

Место в севообороте

В системе агротехнических мероприятий, определяющих эффективность интенсивных технологий, важная роль принадлежит севообороту. Правильное чередование культур позволяет уменьшить разрыв между потребностью растений в необходимых питательных веществах и наличии их в почве и тем самым повысить результативность приемов интенсификации.

Лучшие предшественники озимой пшеницы: клевер одно- и полуторогодичного пользования, бобово-злаковые смеси на зеленую массу, капустные на зеленую массу, люпин на зеленую массу, ранний картофель. Не рекомендуется размещать озимую пшеницу после многолетних злаковых трав второго и третьего годов пользования и после ячменя, так как они способствуют поражению растений озимой пшеницы корневыми гнилями.