Формирование налив и созревание семян

Обновлено: 05.10.2024

Все растения в течение вегетационного периода от прорастания семени до созревания новых семян, проходят определенные фазы, которые тесно связаны между собой и последовательно сменяют друг друга. Наступление каждой фазы устанавливают глазомерно по внешним морфологическим признакам растения, характеризующим количественные и качественные изменения, происходящие в живом организме. Такие наблюдения называют фенологическими. На каждом этапе роста и развития растения испытывают различные потребности в питании, влаге и других факторах жизни. Поэтому знание фаз роста позволяет осуществлять контроль за состоянием посевов и своевременно осуществлять необходимые агротехнические мероприятия, направленные на удовлетворение потребности растений в том или ином факторе жизни.

В процессе развития растения зерновых хлебов последовательно проходят следующие фазы: всходы, кущение, выход в трубку, колошение (или вымётывание) цветение и созревание. В западных странах принята другая фенологическая шкала Задокса, которая представляет собой десятичный код развития злаков. Весь цикл развития растений разбит на 10 основных фаз, которые пронумерованы от 0 до 9. Каждая фаза разделена на 10 микрофаз (рис.9). Такая классификация является более предпочтительной, так как позволяет более точно определить этап развития растений и проводить компьютерную обработку результатов наблюдений. Начало фазы отмечают, когда в нее вступает не менее 10 % растений, а полное наступление фазы – при наличии соответствующих признаков у 75 % растений.

Появлению всходов предшествует набухание семян и их прорастание. Скорость набухания посеянного зерна зависит от влажности, температуры и аэрации почвы. Для набухания семян пшеницы и ржи требуется воды около 55 % от массы сухого зерна. Для ячменя этот показатель равен 50, для овса – 65, для кукурузы – 40, проса – 25. Влага активизирует деятельность ферментов семени, зародыш выходит из состояния покоя и переходит к активной жизнедеятельности. Семена начинают прорастать. Сначала трогаются в рост зародышевые корешки. Их количество зависит от вида растения. У пшеницы 3 – 5 корешков, у ржи – 4, у ячменя 5 – 8, у овса 3 – 4, хлеба 2 группы прорастают одним корешком (рис.3.13).

Рисунок 3.12. Фазы роста озимой пшеницы и этапы органогенеза по Задоксу

Рисунок 3.13. Прорастание зерновых: 1 - ржи; 2 - овса; 3 - кукурузы; 4 - пшеницы; 5 - ячменя

Вслед за первичными корешками начинает расти стеблевой побег. У хлебов 1 группы, первый лист, пробивающийся сквозь слой почвы, покрыт прозрачным чехликом – колеоптилем, который предохраняет росток от повреждения (рис.3.14-а). При выходе на поверхность почвы колеоптиль прекращает рост, разрывается и первый зеленый лист выходит в образовавшуюся трещину (рис.3.14-б). Размер колеоптиля ограничен, и поэтому при чрезмерно глубоком посеве он часто не достигает поверхности почвы. Незащищенный лист погибает, или бесколеоптильные входы бывают ослабленными.

Для того чтобы получились дружные, равномерные всходы, необходимо, чтобы семена были заделаны на оптимальную глубину, а почва содержала достаточное количество влаги и воздуха (рис.3.14).

Рисунок 3.14. Прорастание первого листа и выход из колеоптиля

Обеспечивается это тщательной подготовкой почвы. Посевной слой должен быть рыхлым, зернистым, семенное ложе плотным и влажным, поверхность почвы ровной.

Рисунок 3.15.. Всходы озимой пшеницы 10-20 этап по Задоксу

Кущение у зерновых хлебов начинается с появлением 3 – 4 листа. Его фиксируют, когда из влагалищ листьев главного побега показываются кончики первых листьев боковых побегов. Нарастание новых побегов происходит за счет подземного ветвления стебля, а узел, в котором происходит этот процесс называют узлом кущения, От узла кущения начинают формироваться вторичные (узловые корни), а на поверхности почвы формируется куст, состоящий из нескольких стеблей (рис.12).

Количество стеблей (побегов), образующих растение называют общей кустистостью. Различают еще и продуктивную кустистость – количество стеблей на одном растении, давших созревшее зерно. Стеблевые побеги, на которых образовались колосья (метелки) но зерно не успело созреть, называют подгоном, а побеги без соцветий – подседом. Подгон и подсед нежелательны в посевах, так как они расходуют на себя влагу с элементами питания и затрудняют уборку.

Рисунок 3.16. Кущение озимой пшеницы: а - зерно; б - первичные корни; в - стеблевой побег; г - боковые побеги из зародышевого узла; д - узел кущения; е - узловые корни; ж - главный стебель; з - боковые побеги

Степень кустистости хлебных злаков обусловлена прежде всего биологическими особенностями вида и сорта. Кроме того, кустистость зависит от площади питания растения, влажности почвы, времени и глубины посева, плодородия и качества обработки почвы, температуры, освещения. На плодородных почвах и при высокой агротехнике кущение протекает более энергично. При загущенном посеве и глубокой заделке семян растения кустятся хуже (рис.3.17).

При недостатке влаги кущения не проис-ходит, вторичная корневая система не образуется, что ведет к резкому снижению урожая. Фактором, сдерживающим куще-ние, может быть недостаток азота в почве.

Рисунок 3.17. Влияние глубины посева на развитие растений пшеницы

Если гибнет узел кущения, отмирает все растения. Особенно подвержен опасности узел кущения у озимых, поэтому сохранение его от неблагоприятных условий зимовки – основная задача осеннего и зимнего периода. Если узел кущения сохраняется, из него могут восстановиться погибшие зимой побеги и корни.

Выход в трубку (трубкование) отмечают, когда верхний узел главного стеблевого побега поднимается над поверхностью почвы на 5 см (рис.14). На этой высоте его можно прощупать пальцами.

Трубкование – очень важный этап в развитии зерновых хлебов. В это время усиленно нарастает вегетативная масса – соломина, листья, корни. Растения испытывают повышенную потребность во влаге и питательных веществах. Этот период является критическим, поэтому создание в период выхода в трубку благоприятных условий для роста растений в значительной мере определяет величину урожая зерна.

Рисунок 3.18. Начало выхода в трубку и трубкование пшеницы

Колошение (выметывание) (рис.3.19) начинается с появлением из листового влагалища верхнего листа 1/3 колоса (метелки). В эту фазу растения тоже очень требовательны к условиям питания и увлажнения. В сухую жаркую по-году может нарушиться формирование органов цветков, что приведет к ухудшению озернённости колосьев (метелок). Холодная, дождливая погода в период колошения растягивает срок прохождения данной фазы, а, следовательно, растягивает сроки созревания и уборки.

Рисунок 3.19. Колошение пшеницы

Цветение (рис. 3.20) у большинства зерновых хлебов наступает вслед за колошением (у ячменя оно иногда бывает до выколашивания). По характеру цветения зерновые делятся на самоопыляющиеся (ячмень, пшеница, овес, просо, рис) и перекрестноопыляющиеся (рожь, кукуруза, сорго). У колосовых культур (пшеница, рожь, ячмень) цветение начинается со средней части колоса, распространяясь затем вверх и вниз. Именно в средней части колоса формируются самые крупные зерна.

Метельчатые хлеба (просо, овес, сорго, рис) зацветают с верхней части метелки. Продолжительность фазы цветения различна у разных культур. У пшеницы, например, цветение одного колоса длится 3 – 5 дней, а всего поля 6 – 8 дней. Этот период может увеличиваться в холодную дождливую погоду и сокращаться, если жарко и сухо. Экстремальные погодные условия отрицательно сказываются на оплодотворение перекрестноопыляемых культур. При неполном опылении наблюдается череззерница.

Рисунок 3.20. Цветение пшеницы

После цветения и оплодотворения рост стебля листьев и корней практически прекращается. Образовавшиеся к этому времени пластические вещества используются на формирование и налив зерновок. В это время очень важно сохранить листья от поражения болезнями и продлить их функционирование. Это способствует формированию более крупного зерна высокого качества.

Зернообразование и созревание. Процесс зернообразования включает три этапа – формирование, налив и созревание зерна.

Формирование зерновки начинается вскоре после оплодотворения. Первым образуется зародыш, следом – эндосперм (рис. 3.21). За 10 – 12 дней зерновка вырастает до окончательной длины.

Рисунок 3.21. Формирование и налив зерновки

Ее содержимое в это находиться в студенисто-жидком состоянии, рост в длину приостанавливается начинается налив. Толщина и ширина зерновки увеличивается, внутреннее содержимое переходит в фазу молочного, а затем тестообразного состояния. К концу налива влажность зерна уменьшается до 40 %. В это время прекращается приток к зерну пластических веществ, оно переходит к созреванию.

Созревание делиться на 2 этапа: фазу восковой спелости и фазу полной спелости (рис.3.22). В начале восковой спелости зерно полностью теряет зеленую окраску, содержимое зерна не выдавливается, но легко скатывается в шарик. В середине восковой спелости влажность зерна снижается до 35 – 25 %, эндосперм зерна можно разрезать ногтем. К концу восковой спелости при надавливании ногтем на зерне остается след, но разрезать зерно уже невозможно.

Рисунок 3.22. Стадии созревания пшеницы: молочная, восковая и полная спелость

Скашивание хлебов в валки при раздельной уборке начинают в середине (рожь – в конце) восковой спелости (рис.3.23).

В фазу полной спелости в зерне снижается влажность до 17 – 16 %, оно легко вымолачивается из колосьев, но еще не осыпается. Эндосперм твердый, на изломе мучнистый или стекловидный. В это время проводят однофазную уборку хлебов (рис.3.24).

Рисунок 3.23. Скашивание в валки

При запоздании с уборкой (перестое) неизбежны потери зерна вследствие его осыпания.

Зерно, убранное в полной спелости, не является еще физиологически зрелым и может иметь пониженную всхожесть. Послеуборочное дозревание может продолжаться еще от 3 недель до 2 месяцев. Это свойство необходимо учитывать при использовании на посев свежеубранных семян озимых культур

В период налива и созревания зерна случаются явления, которые вызывают нарушения нормального процесса развития растений.

Рисунок 3.24. Однофазная уборка

Полегание хлебов (рис.3.25) случается в загущенных посевах при избытке азотного питания и влаги, в результате ливня, града сильного ветра. Полегшие растения хуже освещены, на них могут развиваться грибковые заболевания. При этом уменьшается отток ассимилянтов в зерно, оно формируется мелким, качество низкое.

Запал растений наступает при сильной жаре и суховеях, когда устьица теряют способность закрываться. При этом влага испаряется так быстро, что корни не успевают ее подавать к листьям, и она отсасывается из соцветий. Аналогичное явление возникает и при захвате растений, который связан с отсутствием влаги в почве (а не жарой только). Часто запал и захват случаются одновременно. В результате зерно формируется мелким, щуплым с небольшим количеством крахмала.

Рисунок 3.25. Полегшие посевы пшеницы

Цель работы: Изучить фазы роста зерновых хлебов на примере озимой пшеницы

Материалы и оборудование: Законсервированные образцы растений, справочная литература, плакаты и рисунки.

Процесс формирования зерна имеет большое значение как для внешнего вида, внутреннего строения и химического состава зерновок злаков и семян других растений, так и для дальнейшего использования зерна в промышленности.

Созревание зерна начинается с увеличения в размерах. Изменения в составе зерна сводятся к тому, что происходит быстрое накопление сухого вещества и снижение количества воды. Эти процессы продолжаются и после того, как зерно достигает своих размеров.

Постепенно увеличивается относительное содержание эндосперма с 60 (на ранних стадиях созревания) до 85%. Если количество эндосперма недостаточно, вследствие каких-либо неблагоприятных условий развитие зерна, то зерно плохо выполнено, щуплое, с низким содержанием питательных веществ.

Принято различать три этапа в развитии зерна: формирование, налив и созревание.

Первым этапом после оплодотворения является формирование зерна: oт появления составных элементов зерновки (зародыша, эндосперма, оболочек) до достижения окончательной длины. Содержание зерна жидкое, влажность 70-80%.

Для второго этапа — налива зерна — характерно увеличение его по ширине и толщине, изменение окраски от зеленой до желтой, изменение консистенции, а также влажности. К концу налива прекращается поступление сухих веществ в зерно, и оно достигает своего конечного сухого веса.

На этапе налива различают четыре фазы:

1) фаза водянистого состояния — начало формирования клеток эндосперма;

2) фаза предмолочная — содержимое семени имеет молочный оттенок;

3) фаза молочной спелости — внутри зерна молокообразная белая жидкость, оно зеленого цвета, влажность 50-65%;

Третий этап — созревание зерна, он характеризуется тем, что зерно несколько уменьшается в размерах, ссыхается, становится твердым и приобретает окраску зрелого зерна. На этом этапе про-исходят интенсивные биохимические процессы внутри зерна.

Различают две фазы созревания:

1) фаза восковой спелости — зерно желтеет, содержимое затвердевает и приобретает консистенцию воска, влажность 30-40%;

2) фаза твердой (технической) спелости — зерно приобретает типичный для него цвет и твердую консистенцию, влажность сильно понижается, достигая, в зависимости от климатических условий района произрастания, 7-18%.

Процесс созревания зерна не заканчивается в поле. Биохимические процессы в нем продолжаются и после уборки в период так называемого послеуборочного дозревания. Зерно достигает полной (биологической) спелости в случае, если оно готово начать новый цикл развития растения, т. е. всхожесть зерна при этом достигает максимальной величины.

В тесной связи с созреванием зерна находится понятие вегетационной период.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Хлебные злаки в процессе вегетации проходят несколько ступеней развития. Каждый из этапов характеризуется формированием определенных органов.

Началом каждой фазы созревания хлебных злаков считается момент вступления в неё не менее 10% всех растений в посевах.

Фенофазы

Зерновые культуры проходят через следующие фенофазы:

прорастание зерна, всходы;
конус нарастания дифференцируется на зачаточные узлы, междоузлия, стеблевые листья;
конус нарастания сегментируется и вытягивается, образуя зачаточную ось колоса;
формирование колосковых бугорков. Идет интенсивный рост нижних междоузлий;
формирование цветков и колосков;
образование завязи пестика и пыльниковые мешки. Активно растут тычинки, покровные органы цветка и пестик. Быстро растут средние междоузлия;
окончание формирования пыльцы, интенсивный рост тычиночных нитей. Также трогаются в рост членики соцветия, верхние междоузлия и покровные части цветка;
завершение формирования органов цветков и соцветий. Активно растёт верхнее междоузлие;
цветение, оплодотворение, образование зиготы. Прекращается рост междоузлий стебля;
формирование зерновки;
накопление питательных соединений и элементов в зерновке (фаза налива);
зерновка перестает расти, она дошла до этапа восковой и твердой спелости.

Этапы органогенеза агрономы изучают и применяют в целях осуществления адаптивных технологий культивирования зерновых злаков.

Фазы созревания зерна

Процесс образования зерна включает в себя три основных этапа: формирование, налив, созревание. Каждая из этих ступеней имеет свои этапы. Зернообразование состоит из следующих фаз развития:

студенисто-жидкое состояние;
молочная стадия;
тестообразное зерно;
восковая спелость;
полная спелость.

Этапы развития, начиная с восковой спелости, делят на такие ступени созревания:

начало восковой спелости;
середина восковой спелости;
конец восковой спелости;
начало полной спелости;
полная спелость.

На каждом этапе зерно характеризуется определенным уровнем влажности и строением. При этом влажность зерна остается главным показателем его состояния, спелости и фазы развития. Вот что происходит во время:

образования зерновки. Этап начинается с оплодотворения и заканчивается формированием точки роста. Влажность при этом 85-82%, накапливается 2-5% сухого вещества. Длительность периода 7-9 дней;
формирования. Длится до установления окончательной длины зерновки. Цвет зелёный. Зародыш сформирован, появляются крахмальные зерна. В нём еще мало сухого вещества (5-12%) и много воды (82-85%). Период длится 5-8 дней;
налива. Период продолжается 20-25 дней. Начинается отложение крахмала. Фаза завершается с прекращением его накопления. Ширина и толщина зерновки достигает максимума. Завершается формирование ткани эндосперма. Влажность снижается до 50-42%.

Этап налива делится на следующие фазы:

Водянистая. Начало образования клеток эндосперма. Зерно заполнено водянистой субстанцией с влажностью 80-75%. Сухое вещество содержится в количестве 12-15% от максимально возможного. Длится период 6-7 дней.

Предмолочная. Внутри зерновки водянистая жидкость молочного цвета. Это связано с началом накопления крахмала. Влажность 75-70%. К этому моменту уже накопилось 15-35% сухого вещества. Длительность периода 6-7 дней.

Молочная. Зерновка наполнена молокообразной жидкостью белого цвета. Влажность 60-50%, сухого вещества 35-65% от созревшего семени. Длительность фазы 7-15 дней.

Тестообразная. Эндосперм напоминает тесто. Хлорофилл уже разрушился, он виден лишь в бороздке. Сухое вещество на уровне 65-82%, влажность составляет 50-42%.

Период созревания делится еще на 2 фазы спелости:

Восковая характеризуется упругим восковидным эндоспермом, желтыми оболочками и отсутствием хлорофилла. Влажность 40-21%, сухие вещества перестают накапливаться. Фаза длится 3-6 дней.

После этого начинается процесс дозревания и наступает полная спелость зерна. В это время заканчиваются основные биохимические процессы в зерновке, прекращается деятельность ферментов, дыхание практически прекращается. Зерно становится всхожим. Этот период длится от нескольких дней до нескольких месяцев в зависимости от культуры.

Процесс зернообразования делят на несколько периодов и фаз, которые наиболее подробно изучены у зерновых культур. Н.Н. Кулешов и Г.В. Коренев делили весь процесс развития зерна на 3 этапа: формирование, налив и созревание (табл. 5).

И.Г. Строна детализировал этот процесс на более мелкие периоды и фазы. Он разделил первый этап на два периода (образование и формирование семян) и включил в единый процесс развития семени периоды послеуборочного дозревания и полной спелости. Итого 6 периодов развития семян. Рассмотрим их на примере пшеницы.

1. Образование — от оплодотворения до образования точки роста. Семя образовалось, т.е. при отделении от растения оно способно дать росток слабый, но жизнеспособный. Масса 1000 семян 1 г, продолжительность периода 7-9 дней. В нём выделяют эмбриональную фазу, характеризующуюся содержанием в семени 85-82% общей влаги и отношением свободной воды к связанной как 10:1, накоплением 2-5% сухого вещества от полной спелости.

В периоде налива выделяют 4 фазы: водянистую, предмолочную, молочную, тестообразную.

Фаза водянистая — начало формирования клеток эндосперма. Зерно заполнено водянистой жидкостью, влажность его 80-75%. Свободной воды в 5-6 раз больше, чем связанной. Сухое вещество составляет 12-15% максимального. Длительность фазы 6-7 дней.

Фаза предмолочная — содержимое водянистое с молочным оттенком, так как откладывается крахмал в эндосперме, оболочка зеленоватая, влажность 75-70%, свободной влаги в 3-4 раза больше, чем связанной. Накоплено 15-35% сухого вещества. Продолжительность фазы 6-7 дней.

Фаза молочная — зерно содержит молокообразную белую жидкость. Влажность его 60-50%, отношение свободной воды к связанной 1,5:1. Сухого вещества накоплено 35-65% массы зрелого семени. Длительность фазы от 7-10 до 15 дней.

Фаза тестообразная - эндосперм имеет консистенцию теста. Хлорофилл разрушен и содержится только в бороздке. Влажность 50-42%. Отношение свободной воды к связанной 1:1. Сухого вещества накоплено 65-82% максимального.

В периоде созревания выделяют две фазы спелости семян — восковую и твёрдую.

Фаза восковой спелости — эндосперм восковидный, упругий, оболочки жёлтые, хлорофилла нет и в бороздке, влажность снижается до 42-32%. Объём к концу фазы становится максимальным и прекращается прирост сухого вещества. Соотношение свободной и связанной воды 1:2-3. Длительность фазы 3-6 дней.

5. Дозревание — в семени происходят сложные биохимические преобразования различных соединений. Заканчивается синтез высокомолекулярных белковых соединений, свободные жирные кислоты превращаются в жиры, укрупняются молекулы углеводов, ингибиторы прорастания превращаются в другие вещества, затухает деятельность ферментов, увеличивается воздухо- и водопотребляемость семенных оболочек. Влажность семян становится равновесной с относительной влажностью воздуха. Дыхание затухает.

В начале периода всхожесть семян низкая, а в конце она становится нормальной. Продолжительность периода зависит от особенности культуры и внешних условий: она изменяется от нескольких дней до нескольких месяцев.

В периоде дозревания выделяют одну фазу — послеуборочную.

6. Полная спелость и фаза с аналогичным названием — начинается с момента наступления полной всхожести, т.е., когда семена во всех отношениях готовы начать новый цикл жизни растений. Идёт медленное старение коллоидов, которое сопровождается слабым дыханием. В таком состоянии они находятся до прорастания или до полной их гибели вследствие старения при длительном хранении.

Длительность каждого периода и фазы, их характер обусловливаются не только видовыми и сортовыми особенностями, но и условиями, в которых развиваются семена, что и отражается на их физических свойствах, посевных и урожайных качествах.

ПШЕНИЦА

Определение видов пшеницы

Пшеница — Triticum L. — представляет обширный и богатый формами род хлебных злаков. Число видов, составляющих этот род, не установлено. П.М. Жуковским дано описание 22 видов пшеницы, объединяющих как культурные, возделываемые, так и дикорастущие виды, и имеющих весьма различное распространение и значение.

Все виды пшеницы разделяются им на четыре генетически обособленные группы. В пределах групп рассмотрим 10 видов.

I . Диплоидная группа (2 n =14), имеющая в соматических клетках 14 хромосом (или 7 в половых).

1. Triticum monococcum………………..культурная однозернянка

II . Тетраплоидная группа 2 n =28.

2. Triticum Timopheevi Zhuk………………………………зандури

3. Triticum dicoccum Schubl…………………. полба двузернянка

4. Triticum durum Desf…………………………..твёрдая пшеница

5. Triticum turgidum L…………………………пшеница тургидум

6. Triticum polonicum L………………………пшеница полоникум

III . Гексаплоидная группа (2 n =42).

7. Triticum speltaL……………………………….пшеница спельта

8. Triticum aestivum L. …………………………..мягкая пшеница

9. Triticum compactum Host…………………карликовая пшеница

IV . Октаплоидная группа (2 n =56)

10. Triticum fungicidum Zhuk……………. грибобойная пшеница

Для практических целей удобнее деление, основанное только на морфологических и хозяйственно важных признаках. В этом случае выделяют только две группы: 1) настоящие пшеницы и 2) полбяные пшеницы.

У настоящих пшениц стержень колоса неломкий, т.е. колос при созревании не распадается на отдельные колоски. Зёрна при обычных способах обмолота легко освобождаются из чешуи, в которых они заключены.

Полбяные пшеницы имеют стержень ломкий, колос при созревании довольно легко распадается на отдельные колоски, каждый — с члеником стержня. Зёрна при обычных способах молотьбы не освобождаются из цветковых и колосковых чешуи. Таким образом, при обмолоте этих пшениц получается не голое зерно, а целые колоски, подлежащие дальнейшей обдирке для освобождения зёрен.

К первой группе из 10 рассмотренных видов пшеницы относятся твёрдая, тургидум, полоникум, мягкая, карликовая и грибобойная, ко второй — остальные виды.

Наибольшие площади в культуре, как в России, так и на всём земном шаре занимают мягкая и твёрдая пшеницы.

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Читайте также: