1.2 Рост и развитие
Процессы роста и развития являются основополагающими для продуктивности зерновых культур. Рост - это прибавка массы растений, а развитие - это образование специализированных органов и частей растения для выполнения своей основной биологической функции: сохранения вида. При выращивании пшеницы особое значение имеют те процессы роста и развития, которые в первую очередь лежат в основе формирования зерен и, тем самым, урожая.
Пшеница проходит разные стадии развития, это: всходы, кущение (осеннее и весеннее для озимой и весеннее для яровой форм), выход в трубку (стеблевание), колошение, цветение, созревание (молочая спелость, восковая спелость, полная спелость). Основой для определения стадии развития являются видимые невооруженным взглядом фенологические признаки образования органов. Наблюдения за прохождением растениями в посевах отдельных стадий развития позволяют своевременно и эффективно применить необходимые оперативные агротехнические мероприятия (подкормка, внесение микроэлементов, применение пестицидов и регуляторов роста и др.) для формирования высоких урожаев.
Принято считать, что в своем развитии пшеница как и другие зерновые, находятся до выхода в трубку в вегетативном периоде развития; от начала колошения до конца цветения - в генеративном; и от первой стадии созревания до полной спелости - в репродуктивном периодах.
После посева семян для их прорастания требуются кислород, влага и определенные температурные условия. Оптимальная температура для прорастания пшеницы 20-25°С, при минимуме 2-4°С, а оптимальное содержание воды составляет 42-45% от массы зерновки, при минимуме 30-35%. В начальный период у семян можно различать две фазы - "набухания" и "прорастания". В фазу набухания зерновка физическим путем поглощает воду для интенсификации жизненных процессов. Вода через оболочку семени проникает в коллоидные части семян и к зародышу, а также в межклеточные и свободные капиллярные пространства. Процесс набухания является реверсивным, при высоких температурах он происходит быстрее, чем при низких. При недостатке воды прорастание замедляется или может совсем прекратиться и начаться заново при новом поступлении влаги. В дальнейшем, в фазе прорастания, зерновка усиленно поглощает воду и начинается рост зародыша, сначала зародышевого корешка, который в дальнейшем проводит снабжение зародыша водой и питательными веществами. Поглощение воды у озимой пшеницы составляет 37-44% по отношению к массе зерновки, а у яровой пшеницы 44-49%.
С проникновением колеоптиля через верхний слой почвы и выходом его на поверхность появляются всходы. Затем развертывается первый лист и сразу после этого в верхнем слое почвы образуется узел кущения. С появлением листьев начинается ассимиляция СОг и рост биомассы, а на ее основе автотрофный способ жизни.
Кущение начинается в стадии 3-4 листьев; у озимой пшеницы начинается осенью и заканчивается весной. Во время кущения происходят закладка побегов, колосков и цветочков, а также обильный рост корней. Степень кущения сильно зависит от внешних факторов, таких, как продолжительность светового периода, температура, густота стояния, глубина посева, влажность и др. Чем суше почва в этой фазе, тем сильнее развивается корневая система. Процесс закладки колосков и цветочков начинается вначале на главном побеге, а затем продолжается на побегах низкого уровня. Из маленького первичного конуса нарастания образуются зачатки колосьев. Начинается это перетяжкой на конусе нарастания. Когда у пшеницы образуется верхушечный колосок, то к этому времени сформировано максимальное количество колосков в колосе. При переходе вегетативного периода в генеративный, зерновые проходят фазу "редукции", когда из обычно большого числа побегов, образовавшихся в фазе кущения, выделяются продуктивные побеги. Сокращение числа боковых побегов - нормальный физиологический процесс у пшеницы и других зерновых культур. К началу цветения в посевах уже сформировано окончательное число продуктивных стеблей, которое у пшеницы колеблется от 350 до 700 шт./м2. За счет проведения агротехнических мероприятий необходимо, чтобы в процессе редукции было сформировано число продуктивных стеблей, соответствующее конкретному сорту и условиям его выращивания для получения максимального урожая.
Генеративная фаза начинается с выхода в трубку и сопровождается усиленным делением клеток. Его интенсивность зависит от продолжительности светового дня. Пшеница относится к растениям "длинного дня" и требует для перехода в генеративную фазу более 12 ч светлого времени в сутки. У пшеницы озимой для перехода в генеративную фазу дополнительно необходимо прохождение яровизации, т. е. обеспечения потребности в холоде при температуре от 0 до 3°С в течение 40-70 суток. При выходе в трубку у растений развиваются первый и второй узел. В этот период начинается интенсивный рост колоса внутри стебля. За короткое время он может достичь 10 см. Растения в этой фазе чувствительны к недостатку воды, питательных веществ, особенно азота, и поражению различными болезнями. Плохие условия могут сопровождаться отсутствием закладки колосков в нижней части колоса. Выход в трубку заканчивается с окончанием формирования колосьев. После выбрасывания колоса начинается колошение. Прохладная погода замедляет этот процесс, теплая способствует его ускорению
Вскоре после колошения начинается цветение. Пшеница, самоопыляющаяся культура, у которой еще до появления соцветий с цветками и пыльниками оплодотворение в основном окончено, поэтому оно меньше зависит от погодных условий.
Цветение одного цветка длится 30-60 мин, а т.к. не все цветки цветут одновременно, то цветение может длиться от 10 до 14 сут. После оплодотворения фиксируется окончательное число зерен в колосе. Начиняется фаза образования зерновки и налива, которую можно подразделить на периоды деления и растягивания клеток эндосперма, накопления крахмала.
Когда зерно достигнет своего максимального объема, то с этого момента морфологической спелости начинается его созревание. Процесс созревания зерна регулируется сложным взаимодействием фитогормонов. С уменьшением влажности по мере созревания зерен уменьшается их масса. Окончательная масса зерен зависит от вида, сорта, а также условий выращивания. Так, для пшеницы масса 1000 зерен может составлять 44-56 г., а для пшеницы яровой 35-50 г.
Различают следующие стадии созревания: молочная; молочно-восковая; восковая; начало полной спелости и полная спелость. Знание стадии созревания зерна необходимо для правильного определения срока начала уборки урожая. Длительность фаз созревания отличается у различных сортов пшеницы. В зависимости от складывающихся погодных условий и других факторов сроки созревания урожая могут корректироваться, а качество урожая претерпевать изменения.