Фазы роста зерновых культур и их характеристика

Значение элементов питания

Организация полноценного минерального питания требует профессионального подхода

Агроном должен знать какое количество элементов питания и когда потребуется растению, чтобы достичь желаемой урожайности, принимая во внимание массу факторов: сбалансированность элементов питания, их доступность растениям, особенности питания на разных этапах развития и др. Значение сбалансированности минерального питания возрастает в связи с внедрением в производство интенсивных, высокоотзывчивых на удобрения сортов зерновых культур, которые остро реагируют на дефицит элементов минерального питания

Особую роль при этом играют макро- и микроэлементы.

Так, например, Закон минимума Либиха гласит: Полноценное развитие растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве.

Максимальная (доходность) прибыль зависит от наличия всех элементов питания для каждой культуры.

По данному закону, от вещества, концентрация которого находится в минимуме, зависят рост, развитие растений и величина урожайности. При этом, по закону минимума, недостаток какого–либо одного элемента не компенсируется избытком всех остальных. Если в почве много азота, калия и др. питательных веществ, но не хватает фосфора (или наоборот) растения будут нормально развиваться только до тех пор, пока не усвоят весь фосфор. Факторы, сдерживающие развитие организмов из–за недостатка или их избытка по сравнению с потребностями называются лимитирующими.

В соответствии с законом толерантности избыток какого–либо вещества может быть так же вреден, как и недостаток, т.е. все хорошо в меру. По имени учёного названо образное представление этого закона — так называемая «бочка Либиха». Суть модели состоит в том, что вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску в бочке и длина остальных досок уже не имеет значения. Например, если калия в почве лишь 20 % от необходимой нормы, а фосфора — 50 % от нормы, то лимитирующим фактором будет недостаток калия. Необходимо в первую очередь подкормить растения именно калием.

Количество доступных растениям элементов минерального питания определяется исходным плодородием почвы, почвенными процессами повышения и снижения доступности в течение вегетации, их содержанием и соотношением применительно к конкретной фазе развития растений. Как недостаток элементов, так и избыток вызывает стресс у растений зерновых культур, снижая их потенциальную продуктивность. Особенно велико влияние дисбаланса элементов питания в критические периоды развития зерновых культур: кущение, цветение, налив зерна. Количество усвоенных элементов питания определяет образование Продуктов Фотосинтеза (ПФ) как напрямую, так и через синтез фитогормонов, регулирующих величину и уровень образования ПФ. Количество Продуктов Фотосинтеза, образующихся в фотосинтезирующих частях растений влияет на рост надземной и подземной биомассы растений, величину урожая зерновых культур.

Фитогормоны влияют на степень развития корневой и вегетативной биомассы, время перехода к репродуктивной стадии, отток ассимилятов из запасающих органов в колос (метелку). Недостаток элементов питания нарушает баланс фитогормонов, запускает программу «старения» организма и производство малого количества семян в сжатые сроки

Поэтому очень важно контролировать баланс элементов питания. Растения зерновых культур поглощают практически все существующие в природе элементы, но лишь 25 из них биологически существенны (растение погибает при их отсутствии или существенном дефиците)

Биологически существенными для них являются: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, сера, кремний, натрий, магний, кальций, хлор, ваннадий, хром, молибден, марганец, железо, кобальт, медь, цинк, олово, селен, фтор, йод, бор. Основная масса сухого вещества тела зерновых культур построена из углерода, кислорода, водорода, азота. Эти элементы традиционно называют органогенными.

Морфологические особенности озимой пшеницы

Озимая пшеница — однолетняя из семейства мятликовых. Это прямостоячий злак, который размножается семенами, собранными в компактное зерно. Корневая система мочковатая, и, хотя корни в основном находятся у поверхности почвы, некоторые могут достигать глубины 150-200 см.

Стебель внутри полый, с круглым сечением, по своему строению напоминающий бамбук: по длине он разделен узлами, образующими 5-6 сегментов, не сообщающихся между собой. Ланцетные листья растут как из базальных узлов, так и по всей длине стебля, удаляясь от него один за другим. Соцветие представляет собой колосовидную структуру, в которой одиночные цветки с семенными завязями выходят из центрального стержня (верхушки стебля). Озимая пшеница — самоопыляемая культура, опыление цветов происходит в закрытом режиме цветов, когда идет дождь, и в открытом, когда сухо и светит солнце.

Способы посева

Основная система обработки почвы перед севом зависит от следующих условий:

• Особенности и химический состав грунта;
• Степень засоренности грунта;
• Система севооборота;
• Влажность воздуха;
• Культуры предшественники.

Обычно при посадке озимых сортов использует рядовой метод высева.

Он имеет ряд преимуществ:

• Равные условия для семян обеспечивают дружные всходы, рост и созревание;
• Уменьшение потерь зерна при уборке;
• Рациональное использование посевной площади;
• Уменьшение сорных растений;
• Равномерность освещения, доступность воды и питательных веществ для всех растений;
• Сокращение затрат на технику;
• Сокращение посевных работ.

Для посева отбирают крупные и качественные семена озимой пшеницы. Побеги из больших зерен успевают развить сильную корневую систему и заложить более глубокий узел кущения. Это повышает зимостойкость злаков.

Фазы роста

Выделяют следующие фазы роста озимой пшеницы: прорастание, кущение, стеблевание, колошение, цветение и созревание. Первый этап в нормальных условиях занимает от 15 до 25 дней. Дружное появление всходов наблюдается при температуре 12–17 ˚С, а интенсивный рост происходит при 20–25 ˚С. Фаза кущения озимой пшеницы наступает после образования 3–4 листа. У растения появляются узловые корни и боковые ростки. Процесс начинается весной или осенью при температуре 6–10 ˚С, когда рост пшеницы замедляется. Кущение усиливается, если внести в почву азотные удобрения.

Стадия стеблевания или выхода в трубку наступает примерно через 30 дней после начала весеннего роста. На этом этапе образуется первый стебельный узел на высоте 3–5 см от поверхности почвы. Еще через 30 дней наступает этап колошения, который сопровождается выходом колоса. Интенсивность этой стадии зависит от количества влаги и питательных веществ в почве. Период колошения считают наиболее благоприятным для обработки посевов фунгицидами.

Цветение озимой пшеницы начинается спустя 2–3 дня после выхода колоса и обычно продолжается неделю. На этапе созревания происходит формирование и налив зерна. Длительность этой стадии зависит от погодных условий: в засуху процесс ускоряется, а во время дождей замедляется.

Откуда пошёл этот злак

Не удалось установить точную дату (по крайней мере, в пределах одного тысячелетия) и место происхождения озимой пшеницы. Единственно верным является то, что место где были найдены окаменелости, сохранившие зерна: территория сегодняшней Швейцарии и Венгрии.

В современном мире озимая пшеница — самая массовая зерновая культура в мире, выращиваемая на больших участках земли. Селекционеры каждые десять лет продвигаются дальше на север.

В России традиционными регионами выращивания озимых сортов издавна были Северный Кавказ, Поволжье и Центральное Черноземье. Хотя зона его распространения как товарной культуры в благоприятные годы распространяется на Тюмень и Ленинградскую область, и эта тенденция развивается.

Биологические особенности озимых

Злакам необходим длинный световой день – солнечный свет участвует в процессе фотосинтеза, благодаря которому образуется глюкоза и крахмал, необходимые для жизни и роста. Недостаточное освещение приводит к прорастанию листа кущения рядом с поверхностью почвы, что приводит к снижению зимостойкости.

Время прорастания семян зависит от температуры окружающей среды, уровня влажности почвы и воздуха.

При какой температуре растет пшеница:

• Озимые прорастают на 6-9 день при температуре воздуха +14+16`С, почвы – свыше +1`С;
• В северных регионах с температурой ниже +14`С и при сухом верхнем слое грунта всхожесть наблюдается на 13-16 день.
• Если в период всходов температура посевного слоя опускается ниже +1`С, всходы прорастают не дружно и поздно. В период цветения и созревания оптимальная температура для растений +18-27`С.
• Жара и отсутствие дождей не позволяют зерну вызревать. В бесснежную зиму всходы выдерживают морозы до -19`С.

Для формирования хорошего урожая необходима удобренная почва с достаточным количеством питательных веществ. Озимым сортам на протяжении всего вегетативного периода требуется больше влаги, чем для яровой пшеницы. Это объясняется более длительным периодом роста и высоким урожаем сухой массы. В период прорастания семян требуется не менее 1 см воды в верхнем слое почвы, для фазы кущения – до 3 мм.

Наиболее подходящими для озимых сортов являются каштановые почвы и подзолистые, дерново-глеевые и черноземные. Выращивать культуру на любых других грунтах можно, если внести соответствующие минеральные удобрения.

Стадия “Рост проростка”, ДК 10-19

С момента выхода колеоптиле на поверхность почвы наступает очередная макростадия – “всходы”, или “рост проростка”.

Классификация второго этапа основана на подсчете листьев, которые развернуты на растении.

ДК-10

– Первый лист пробивается через колеоптиле, а затем разворачивается (рис. 6).

ДК 10

Характерные признаки стадии ДК 11

(стадия 1-го листа) – развертывается первый настоящий лист, показывается верхушка 2-го листа (рис. 7).

ДК 11

Микростадия ДК 12

(стадия двух листьев) наступает, когда развертывается второй настоящий лист и показывается верхушка 3-го листа (рис. 8).

ДК 12

ДК 13

– Стадия трех листьев: развертывается третий настоящий лист, показывается верхушка 4-го листа (рис. 9).

ДК 14

– Стадия четырех листьев: развертывается четвертый настоящий лист, показывается верхушка 5-го листа (рис. 9).
Каждая последующая микростадия соответствует числу развертывающихся листьев.

ДК 19

– Развернуто 9 и более настоящих листьев.

С момента окончания микростадии ДК 13-14

пшеница переходит к следующей макростадии – кущение.

ДК 13
ДК 14

Агротехнологическое значение макростадий

ДК 11-12

– защита посевов гербицидами почвенного механизма действия;ДК 12-15

– обработка посевов инсектицидами (при наличии вредителей);ДК 13-14

– защита посевов гербицидами с комбинированным механизмом действия (почвенным и листовым).

Стадия “Появление колоса” (колошение), ДК 50-59

За основу классификации шестого этапа (более распространенное название – стадия колошения
) взят удельный объем колоса, вышедшего из влагалища флагового листа (рис. 26).

ДК 51

– Первый колосок колоса едва заметен над влагали щем флагового листа или выступает сбоку из листового влага лища.ДК 53

– Появилась 1/4 часть колоса.ДК 55

– Появилась 1/2 часть колоса.ДК 57

– Появилась 3/4 часть колоса.ДК 59

– Колос появился полностью.

Интенсивность ростовых процессов зависит от обеспеченности посевов влагой и элементами питания.

ДК 51-59

Агротехнологическое значение макростадий

ДК 31-32

— внесение азотных удобрений и микроудобрений, фунгицидов, регуляторов роста;ДК 37-39

— внесение азотных удобрений и микроудобрений, фунгицидов, регуляторов роста и инсектицидов.

Правила полива

Низкий уровень влаги в почве снижает урожайность озимой пшеницы

Увлажнение особенно важно на ранних стадиях развития культуры, когда закладывается корневая система. Осенью растения получают влагу из верхнего слоя почвы благодаря дождям

То же самое происходит и весной во время таяния снежных масс. Впоследствии при повышении температуры воздуха почва начинает пересыхать, из-за чего пшенице приходится добывать воду на глубине до 1 м с помощью развитой корневой системы. Однако при очень сухой погоде влага может уйти еще глубже, поэтому пашни в засушливых регионах требуют регулярного полива.

Орошение озимых культур необходимо в период осенней вегетации в том случае, если осадков выпало недостаточно. Как правило, пашни поливают один раз, но очень обильно. Поля орошают и весной при условии, что грунт пропитался водой меньше, чем на 2 м. Летом пшеницу поливают только при засухе. Делают это минимум дважды – в период колошения и на начальном этапе созревания зерна.

Особенности фуражной пшеницы

Что такое фуражная пшеница — это злак, отвечающий определенному стандарту качества, но не подходящий для использования в пищевой промышленности и для посевных работ. Фураж является основой питания для животных и птиц.

Пшеница фуражная 5 класса отличается большим объемом углеводов, но меньшей долей белка, клетчатки и жира. Нормативы качества злака:

• Наличие витаминов В и Е;
• Уровень влажности зерна не более 12%;
• Содержание протеина от 10 до 16%;
• Количество зерновых примесей — не более 13%.

Если пшеница фуражная богата целлюлозой, то ее скармливают крупному и мелкому рогатому скоту, лошадям. Сорта с меньшим количеством целлюлозы идет на кормление свиней, домашней птицы, рыбы.

Фуражное зерно твердых сортов рекомендовано для свиней и КРС, а для мелких домашних животных и птицы больше подходит мягкий фураж.

Пшеница кормовая используется и при приготовлении комбикорма. В качественном комбинированном корме высокое содержание лизина обеспечивает равное соотношение аминокислот с фосфором, что позволяет животным полностью усваивать зерно. Применение комбикормов, приготовленных на основе фуражной пшеницы, позволяет молодняку мясных пород быстрее набрать вес и улучшить вкусовые качества мяса.

При большой доле пользы, вред от использования пшеницы в качестве единственного питания для домашнего скота в:

• Большом содержании крахмала. Это приводит к различным заболеваниям ЖКТ;
• Избыточном количестве углевода. При дефиците белка и клетчатки вызывает ожирение.

Оптимальное количество пшеницы в основном рационе питания для мелкого скота и свиней — до 40%, у КРС — до 35%, у лошадей — до 30%, у мелких домашних животных от 20 до 40%, у птиц — до 60%. Птицам, кроликам, молодняку овец и коз зерно рекомендуется перед скармливанием прорастить или измельчить.

Для хранения фуражного зерна используют элеваторы, пластиковые мешки или специальные рукава. Бесшовные рукава изготавливаются из полимера. Он не пропускает воздух, влагу, лучи света, не нагревается, поэтому хранение зерна в рукавах является наиболее эффективным и долгосрочным.

Посев озимых сортов

Главное отличие от яровой пшеницы заключается в сроках посева и продолжительности роста. Для яровых сортов вегетационный период длится не более 100 дней, для озимых – около 320-350 дней вместе с зимним периодом. Яровые сорта высеивают весной, а озимую пшеницу принято сажать в конце лета или осенью, чтобы зерно могло прорасти и укорениться до наступления морозов.

Отличается яровая пшеница от озимой и количеством урожая: она дает более низкие сборы. Еще одно отличие яровой пшеницы от озимой – слабая корневая система. Эта особенность объясняет скорость потребления питательных веществ, стойкость к перемене погоды и выносливость озимых злаков.

Пути повышения урожайности зерновых

Мировой спрос и потребление сельскохозяйственных культур для производства продуктов питания, кормов и топлива растет быстрыми темпами. Это требование для растительных материалов расширяется в течение многих лет. Тем не менее, в последнее время, рост потребления мяса в странах с развивающейся экономикой вместе с ускоряющимся использованием зерна для производства биотоплива в развитых странах привели к появлению новых скачков давления на глобальные поставки зерна.

Для того, чтобы удовлетворить растущий во всем мире, спрос на зерно, на сегодняшний момент существует два варианта:

1. Площадь под производства пшеницы должна быть увеличена.
2. Производительность зерновых может быть повышена на существующих сельскохозяйственных угодьях.

Эти два варианта не являются взаимоисключающими и оба будут использованы для получения дополнительных 200 млн. тонн в год кукурузы и пшеницы, по оценкам, необходимым в 2017 году мировому рынку. Оба варианта будут вносить свои изменения в окружающую среду в ходе сельскохозяйственного производства зарновых.

Из двух вариантов, повышение производительности на существующих сельскохозяйственных землях – является предпочтительным, поскольку это позволит избежать выбросов парниковых газов и крупномасштабного разрушения существующих экосистем, связанных с привлечением новых земель в производство.В некоторых странах, селекционеры, агрономы, и фермеры имеют документированную историю повышения урожайности. В России за последние два года увеличение урожайности пшеницы обусловлено развитием и широким использованием новых сельскохозяйственных технологий, таких как гибридные кукурузы, синтетические удобрения и улучшенной сельскохозяйственной техники.

Внедрение биотехнологий и разработка новой методики селекции с использованием ДНК-маркеров на основе дополнительного повышения урожайности дают свои положительные результаты.За пределами России, подобные методы ведения сельского хозяйства были приняты в некоторых сельскохозяйственных странах, однако на сегодняшний день, во многих крупных зернопроизводящих странах, урожайность по-прежнему отстает от средних мировых показателей.Продолжая разрабатывать новые агротехнические технологии возделывания зерновых и внедрение их на глобальном уровне, полностью обеспечит мировой спрос на корма, топливо и продукты питания. Несомненно, при таком подходе, критерии повышения урожайности, могут быть выполнены без участия крупных земельных участков для нового производства.

Повышение продуктивности существующих сельскохозяйственных земель в свою очередь будет иметь экологические последствия, как негативного характера, так и менее обременительное и в некоторых случаях может быть положительное, в зависимости от того, как ранее использовалась земля.Более широкое использование азотных удобрений, и использование методов увеличения производства зерновых, может увеличить выбросы закиси азота, снизить качество воды, а также увеличить размер гипоксических зон.

Еще один метод повышения урожайности на существующих сельскохозяйственных угодьях,  основывается на трансгенном истреблении вредоносных насекомых и грызунов, а также на вспашке. Вспашка может уменьшить эрозию, сохранить влажность почвы, а также увеличить оседаемость в почве органического вещества, а контроль с помощью трансгенных методов насекомых может уменьшить широкий спектр применения инсектицида.

Уход за посевами, уборка урожая озимой пшеницы

1. Прикатывание. Оно улучшает контакт семян с почвой, помогает сберечь влагу и обеспечивает благоприятное прорастание семян. Не применяется на глинистых почвах и во время дождей.
2. Боронование ранней весной. Разрыхляет почву, не дает интенсивно развиваться сорнякам.
3. Защита посевных площадей. Для этого весной сеянцы удобряют азотными удобрениями и микроэлементами, выбирая для разных фаз разный комплексный состав. При наличии сорняков на поле гербициды применяют до фазы выхода в трубку.
4. Урожай — в период воскового созревания зерна максимально щадящим методом прямого комбинирования. Срок уборки не должен превышать 10 дней. Но при избытке травы применяют раздельную уборку, стараясь держать показатель влажности зерна не более 30%, что предотвратит выпадение зерна из колоса. Этот метод также используется для крупнозернистых и высокорослых зерен.

Стадия “Прорастание”, ДК 00-09

С момента уборки на протяжении определенного времени зерно находится в состоянии покоя, длительность которого обусловлена сортовыми различиями. По истечении периода покоя зерно может прорасти. Необходимым условием для наступления стадии прорастания является наличие влаги, тепла и воздуха в зоне расположения зерновки. При сочетании данных факторов зерно набухает и начинает прорастать. Первым в рост трогается зародышевый корешок (рис. 2), затем начинает расти стебелек. Растущий стебелек покрыт прозрачным чехликам, или колеоптиле, предохраняющим его от повреждений. Прорвав семенную оболочку, стебелек пробивается на поверхность.

Итак, исходя из фенологических особенностей, первая макростадия классифицируется следующим образом:ДК 00

– Сухая зерновка.ДК 01

– Начало набухания.ДК 03

– Полное набухание.ДК 05

– Появление зародышевого корешка из зерновки.ДК 06

– Увеличение длины зародышевого корешка, видны боковые корни.

ДК 00-06

Диагностическим признаком микростадии ДК 07

является появление колеоптиле (рис. 3).

ДК 07

Характерным признаком следующей микростадии (ДК 08

) является появление колеоптиле на поверхности почвы (рис. 4).

ДК 08

Отличительный признак завершающей микростадии (ДК 09

) – появление листа на конце колеоптиле (рис. 5).

ДК 09

ДК 00

– обработка семян (протравители, стимуляторы роста и микроэлементы).ДК 01-07

– обработка гербицидом с почвенным механизмом действия.

Болезни и вредители пшеницы

Как и все культурные сельскохозяйственные растения, пшеница подвержена многим заболеваниям, а также найдется уйма вредителей и насекомых, которые с радостью полакомятся свежими зернами. Болезни пшеницы встречаются часто, но зависят в основном от зон возделывания и климатических границ. Растения пшеницы подвержены болезням на любой фазе вегетации. Болезни кроме снижения урожайности, также пагубно влияют и на качество зерен. Одними из самых распространенных болезней являются пыльная головня, твердая головня, спорыньи, ржавчина, корневые гнили.

Если пшеница заразится пыльной головней, поражение болезнью достигнет апогея на всех частях колоса, приобретая черный окрас, а затем превращаясь в пыльную серую массу. Методом борьбы с пыльной головней это обработка посевного сырья.

Твердая головня, болезнь также неприятная, способная испортить урожай. Она вызывается грибком и поражает в основном колоски. В колосе поражая зерна, образуются споры гриба, с неприятным гнилостным запахом. Для борьбы с этой напастью, также необходимо проводить обработку посадочного материала.

Корневая гниль, еще одна из болезней способных нанести непоправимый вред урожаю пшеницы. Возбудителем этой болезни является грибок, разных видов. Болезнь протекает довольно быстро, подвергая гниению корневую систему растения и полностью его уничтожая. Гельминтоспориозы или корневая гниль пшеницы, развивается у корневой шейки, вызывая ее загнивание и отмирание.

Стеблевую ржавчину, или бурую ржавчину вызывает грибковое заболевание, которое поражает в основном стебли растения и поверхность листьев пшеницы. Выглядит она бурыми пятнами или желтым налетом, на стебле или листах образуются пустоты, если поражен колос, то зерно в нем перестанет развиваться. Методы борьбы с данным заболеванием включают в себя комплекс мер, а именно соблюдение севооборота, предпосевная обработка почвы пестицидами, сев пшеницы в отведенные сроки, а также своевременное удобрение почвы калийными и фосфорными удобрениями.

Не менее опасной считается такая болезнь, как спорынья. Страдают от нее в основном колосья, в них образуется баклажанового цвета склероции, которые со временем уничтожают колос, вместе с зернами. Методы борьбы с заболеваниями пшеницы, включают в себя в основном химическую обработку предпосевного материала и почвы перед посевной. Однако на сегодняшний момент, агротехники страны, все больше внимания уделяют решению вопроса потенциала самих агроэкосистем и его регуляции, ведь внесение в почву пестицидов и гербицидов, оставляет свой след в экосистеме. Поэтому экологичными способами борьбы с болезнями будут являться соблюдение севооборота и оптимальных сроков сева, а также использование сидератов и внесение экологически безопасных средств по борьбе с возбудителями болезней, ко всему прочему, поддержание необходимой влажности пшеницы, сводит к минимуму поражение растения злаковыми мухами и пшеничным трипсом.

Пшеница широко культивируется во многих странах мира, в качестве товарной культуры, поскольку она дает хороший урожай на единицу площади, хорошо растет в умеренном климате и даже с умеренно коротким периодом вегетации, дает универсальную, высококачественную муку, которая широко используется в выпечке хлеба и хлебобулочных изделий. Поэтому популярность продуктов из пшеничной муки создает большой спрос на зерно, даже в странах со значительными пищевыми излишками.

Повышение урожайности

Все озимые сорта требовательны к влаге. Для обеспечения высокой урожайности пшеницы весенние запасы воды в верхнем почвенном слое должны превышать 2 см. Еще один важный фактор – достаточное количество солнечных дней в период выхода злака в трубку. На третьем по значимости месте – внесение минеральных подкормок.

В условиях интенсивного развития сельского хозяйства постоянно возрастает средняя урожайность озимых сортов. За последние годы ее величина превысила 39 ц с 1 га (за норму берутся показатели урожайности среднепозднего сорта). Сбор яровых сортов уже много лет держится на отметке 16 ц/га.

На величину урожая влияют сроки и способы уборки зерна. Основным методом является однофазовый способ, при котором зерна выделяют из колосьев за один цикл работы. При двухфазной уборке зерновые сначала скашивают, затем формируют в валки и после высыхания отправляют на обмолот. Этот метод более трудоемок, но дает меньшие потери зерна. Если не соблюдать сроки жатвы, пшеница начинает осыпаться, что ведет к значительной потере урожая (до 25%).