Особенность озимой пшеницы состоит в том, что при севе ее весной получают хорошие всходы, растения кустятся, но не образовывают стебли и колос. Для нормального роста и развития озимая пшеница должна пройти стадию яровизации при определенной температуре (0-3 °С) в течение 35-60 дней. В процессе развития озимая пшеница «переживает» фазы, которые и определяют количество и качество урожая.
Рост и развитие растений
Озимая пшеница на протяжении вегетационного периода проходит соответствующие фазы развития, связанные с образованием новых органов или их формированием. Прохождение фаз развития, интенсивность роста и продуктивность растений находятся в определенной зависимости от условий существования. Лучше всего растения развиваются при оптимальном обеспечении всем необходимым процессов их жизнедеятельности и качественном выполнении всех агротехнических мероприятий. В процессе развития озимая пшеница проходит такие основные фазы: всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, созревание (молочная, восковая и полная спелость).
Всходы
Наиболее интенсивно семена озимой пшеницы прорастают при температуре 20-25 °С. Всходы при этом появляются через 7-8 дней. Тем не менее оптимальная температура для получения максимального количества всходов значительно меньше, чем для процессов роста, и должна быть в пределах 12-17 °С. Выход первого листка на поверхность почвы характеризует не только фазу всходов, а и переход растения в качественно новое состояние. Если до этого рост корней и зачаточного стебля обеспечивался запасными веществами эндосперма, то с появлением зеленого листка в росте принимают участие пластические вещества, которые образуются в результате фотосинтеза. Продолжительность фазы всходов в нормальных условиях колеблется от 15 до 25 дней.
При поздних сроках сева растения входят в зиму, имея один-три листика. В таком случае фаза всходов продлевается весной при возобновлении вегетации, а ее общая продолжительность вместе с периодом зимнего покоя может составлять 100-150 дней.
Получение высокой полевой всхожести — одна из важнейших задач агротехники, поскольку от нее зависит дальнейший уход за посевами и уровень будущего урожая. При выращивании озимой пшеницы по интенсивной технологии полевая всхожесть должна составлять 8090%, тогда как в хозяйствах, согласно статистическим данным, она не превышает 50-70%, т.е. половина семян не дает всходов.
Кущение
Характерной биологической особенностью хлебных злаков является свойство куститься. Кущение — это появление боковых ростков и узловых корней у растений. Оно наступает после образования 3-4 листьев. Самая оптимальная температура для кущения озимой пшеницы 13-18 °С, а при 2-4 °С кущение почти приостанавливается. Узел кущения является основным органом, при его отмирании растение гибнет. В почве он размещается на глубине 1,5-3,0 см и выдерживает морозы до минус 1720 °С. В зависимости от срока сева бывает осеннее и весеннее кущение. Число стеблей на одном растении принято называть коэффициентом кущения.
Общее кущение определяют по количеству стеблей на одном растении, а по количеству стеблей, которые дают урожай — продуктивное. Исследование А.И. Носатовского показали, что за два месяца вегетации при теплой погоде и достаточных запасах в почве питательных веществ и воды одно растение может дать до сотни ростков.
В обычных условиях высокие урожаи формируются при продуктивном кущении 2-3 стебля. Коэффициент кущения и необходимую густоту продуктивного стеблестоя (500-700 шт/м2) можно регулировать с помощью агротехники. Заделывание семян на глубину свыше 4 см уменьшает процесс образования ростков. Интенсивность кущения падает при высоких нормах высева, недостаточном обеспечении растений питательными веществами и влагой. Кустистость озимой пшеницы — это также сортовая особенность.
Способность зерновых куститься, нужно рассматривать как положительное свойство. Большая часть сортов формируют 30-50% урожая на боковых стеблях. На изреженных посевах доля боковых продуктивных ростков составляет до 60-70% урожая зерна.
Выход в трубку
Началом фазы считают момент, когда на главном ростке появляется первый стебельный узел на расстоянии 2-5 см от поверхности почвы. Наступает эта фаза через 25-35 дней после возобновления весенней вегетации. Длится 25-30 дней. Холодная и облачная погода замедляет рост стебля.
Во время выхода в трубку интенсивно нарастает вегетативная масса. Формируются генеративные органы. Поэтому в этот период роста пшенице необходим максимум воды и питательных веществ. Недостаток их в почве приводит к значительному снижению урожая.
Установлено, что для получения высокопродуктивных посевов площадь листовой поверхности на 1 га должна составлять 50-60 тыс. м2 и более. Величина листовой поверхности и продолжительность ее фотосинтетической деятельности зависят от удобрения, нормы высева, сорта и других агротехнических мероприятий. Особенно важно обеспечить высокую фотосинтетическую активность верхнего листка, который дает до 70% ассимилянтов.
Колошение
Одновременно с интенсивным ростом стебля, вследствие резкого удлинения предпоследнего междоузлия, происходит выход колоса из влагалища верхнего листка, который означает наступление фазы колошения. Продлевается формирование репродуктивных органов, нарастание вегетативной массы и сухого вещества. Интенсивность процессов роста зависит от обеспеченности влагой и питательными элементами. Это наиболее эффективный период для обработки посевов фунгицидами с целью защиты озимой пшеницы от болезней.
Цветение
При нормальных условиях вегетации через 4-5 дней после выколашивания наступает цветение, которое длится 3-6 дней. Начинается цветение с середины колоса и постепенно переходит к его низу и верхушке. В колоске сначала цветут боковые (нижние) цветки, а затем средние. В первых сроках цветения образуется зерно. Пшеница зачастую самоопыляющаяся культура. На качество зерна сильно влияют метеорологические условия в период от опыления до фазы полной спелости зерна.
Высокая температура воздуха усиливает дыхание растений, способствует чрезмерным затратам углеводов, вследствие чего увеличивается накопление белка в зерне. При более низкой температуре дыхание растений ослабляется, увеличивается накопление углеводов.
Фазы спелости
После цветения и оплодотворения из стенок завязи образуется оболочка зернышка. Рост стебля, листьев и корней почти прекращается и пластические вещества поступают только к зерну. Период формирования зерна длится 12-16 дней и под конец этого периода отмечают наступление молочной
спелости. Зерно в этой фазе уже нормальной величины, но еще зеленое, молокообразной консистенции. Влажность зерна в молочной фазе спелости — 60-40%.
В восковой фазе спелости консистенция зерна напоминает воск, влажность зерна составляет 4020%. В конце этой фазы зерно приобретает нормальную окраску, поступление питательных веществ в зерно и его рост прекращаются. В этот период начинают раздельную уборку.
При полной спелости влажность зерна снижается до 20-14%, оно становится твердым и теряет связь с материнским растением. Собирать озимую пшеницу можно прямым комбайнированием. В случае опоздания с обмолотом наиболее ценное зерно, которое созревает раньше, легко осыпается, что приводит к потерям урожая.
Этапы органогенеза
Фенологические наблюдения фиксируют основные фазы развития пшеницы, тем не менее они не отображают сложных процессов формирования новых органов. Каждый орган, как и растение в целом, проходит несколько этапов во время своего индивидуального развития (органогенеза).
Органогенез — формирование органов растения в их эмбриональном зачаточном состоянии. Ф. М. Куперман выделила 12 этапов органогенеза озимой пшеницы. Зная соответствие фаз развития этапам органогенеза, можно целенаправленно применять агротехнические мероприятия и влиять на необходимый элемент продуктивности — увеличивать количество растений или стеблей на 1 м2, количество зерен в колосе и колоске, массу 1000 зерен, качество зерна и др. (табл. 1, 2).
У растений озимой пшеницы первый этап органогенеза начинается с прорастания семян и заканчивается образованием второго листка. Конус нарастания еще не дифференцирован на отдельные органы. Продолжительность этого этапа — 20-30 дней. Пока растения не завершат стадию яровизации, конус нарастания, как правило, остается в состоянии первого этапа органогенеза. В этот период устанавливается начальная густота растений.
На втором этапе растет конус нарастания за счет вытягивания его верхней части. Отсутствие нормального соотношения важнейших элементов питания приводит к задержке дифференциации конуса на узлы, междоузлия и листья. Рост стебля, его стойкость к полеганию, таким образом, определяются очень рано — условиями роста на втором этапе органогенеза.
На втором этапе из почек развиваются ростки кущения. Происходит развитие узловых (вторичных) корней. В зависимости от сроков сева и метеорологических условий этот этап проходит осенью и частично весной. Продолжительность этапа — 35-40 дней.
Третий этап органогенеза наступает, как правило, в самом начале весенней вегетации. Этот этап характеризуется вытягиванием верхней части конуса, нарастанием и дифференциацией нижнего его участка на отдельные сегменты, зачатки будущих члеников стержня колоса. Чем больше сегментов формируется на III этапе, тем больше может быть члеников колосового стержня, длинным будет колос, больше может образоваться в будущем колосков. Хорошая заправка почвы элементами питания под пахоту и ранневесенняя подкормка азотными удобрениями способствуют увеличению числа члеников, в итоге — колосков в колосе. Длина и продуктивность колоса возрастают также при длительном пребывании растений на этом этапе органогенеза.
Четвертый этап совпадает с началом выхода растений в трубку. Это критический период для озимой пшеницы относительно обеспечения влагой и питательными веществами, которые нужны как для роста вегетативной массы, так и для закладывания колосковых бугорков. От них зависит количество колосков в колосе. Своевременное внесение удобрений почти удваивает зернистость колоса, особенно при умеренной температуре. После прохождения IV этапа увеличить размеры колоса и число колосков в нем уже невозможно. Подкормка обеспечивает также выживание большего количества колосоносных синхронно развитых стеблей.
Пятый этап совпадает по времени с ростом второго междоузлия. Он характеризуется началом формирования цветков в колоске. В колоске может образовываться до 7-9 цветочных бугорков. Первыми начинают дифференцироваться колосковые бугорки в средней части колоса, а затем процесс идет вверх и вниз вдоль оси. Хорошая обеспеченность растений питательными веществами, влагой, световой день продолжительностью не менее 13-15 часов при температуре 1520 °С обеспечивают закладывание большого количества хорошо развитых цветков в колосках и колосе.
По данным Ф.М. Куперман, если при переходе к пятому этапу усилить питание растений, то можно уменьшить разрыв в темпах формирования двух первых и размещенных выше цветков в колосках. Тогда больше цветков в колосе будет образовывать полноценное зерно, увеличится зернистость колоска и колоса. Когда вместо обычных 2-3 цветков будут нормально развиты 4-5 цветков и в них образуются зерновки, то урожайность возрастет вдвое.
Шестой этап проходит у растений, когда они находятся в фазе стеблевания, и совпадает по времени с интенсивным ростом третьего - пятого междоузлий стебля. Он характеризуется формированием пестиков, пыльцевых зерен, зачаточного мешка и столбика рыльца. В этот период особенно важное значение имеют выровненность стеблестоя растений, а также отсутствие сорняков, которые затеняют посевы пшеницы. Фосфорные удобрения, внесенные под пахоту, положительно влияют на формирование генеративных органов еще и на шестом этапе. Заканчивается дифференциация всех частей колоса.
Седьмой этап совпадает с ростом последних междоузлий. Идет интенсивный рост в длину всех органов колоса. В конце этапа колос достигает характерных для сорта размера и формы и содержится во влагалище последнего листка. На этом этапе определяется плотность колоса, которая зависит от метеорологических условий. В годы с большим количеством осадков и облачных дней колос будет более рыхлый, чем в годы с безоблачными днями и дефицитом влаги.
Восьмой этап совпадает с фено-фазой колошения. На этом этапе происходит завершение процессов гаметогенеза и формирования колоса, цветков. Продолжает расти наибольшее верхнее междоузлие.
Своевременная азотная подкормка обеспечивает формирование наполненного зерна с высоким содержанием белка и клейковины.
Девятый этап включает цветение, опыление, оплодотворение, образование зиготы и начало формирования эндосперма. Прекращается нарастание вегетативной массы. Этот этап делит жизнь растения на два периода — вегетативный и репродуктивный.
На десятом этапе формируются зерновки. За счет поступления пластических веществ из листьев и стебля зародыш и эндосперм увеличиваются в размерах. В конце этапа зерно достигает типичных для каждого сорта форм. На следующих этапах длина зерновки уже не увеличивается.
Одиннадцатый этап совпадает с фазой молочной спелости. Идет интенсивное накопление пластических веществ в зерновке. Уменьшается влажность зерна, происходит его рост в толщину и ширину. Хорошая обеспеченность влагой и питательными элементами с невысокой (не более 25 °С) температурой увеличивает массу 1000 зерен и урожайность.
Двенадцатый этап органогенеза по времени совпадает с восковой спелостью зерна. В начале этапа продлевается накопление пластических веществ в зерне, которое постепенно слабеет и полностью прекращается в конце этапа. Зерновка перестает увеличиваться в размере и массе. Питательные вещества зерновки превращаются в запасные.
