Ботаническая характеристика озимой пшеницы
Пшеница относится к зерновым хлебам первой группы. Она насчитывает 22 вида, относится к семейству Злаки – Gramineae или Мятликовые – Poaceae. Среди других родов, входящих в семейство Мятликовые (Poaceae), пшеница отличается наибольшим полиморфизмом. Она представлена большим количеством видов, разновидностей, экологических типов и форм. Все пшеницы относятся к однолетним травянистым растениям [16].
Корневая система у зерновых мочковатая при прорастании зерна сначала образуются зародышевые или первичные корни. Число их у озимой пшеницы чаще бывает три. Из подземных стеблевых узлов образуются придаточные или узловые корни, которые при достаточном увлажнении начинают быстро расти, однако первичные корни при этом не отмирают.
Как первичные, так и вторичные, или придаточные, корни имеют большое значение для растений. Многочисленными исследованиями установлено, что при развитии пшеницы только с первичной корневой системой урожай её составляет около 65% урожая растений с хорошо развитой первичной и вторичной корневой системой.
Корневая система озимой пшеницы развита мощно. Основная часть корней размещается в верхнем плотном слое почвы на глубине 20–25 см.
Стебель у озимой пшеницы как и у остальных хлебных злаков – соломина, состоящая из 5–7 междоузлий и разделённая стеблевыми узлами. Стебель растёт всеми своими междоузлиями. Первым трогается в рост нижнее междоузлие, затем среднее и верхнее. Каждое новое междоузлие обгоняет в росте предыдущее. Верхнее междоузлие во много раз длиннее нижнего и достигает наибольшей величины во время цветения.
Стебель имеет наибольшую толщину в средней части, наименьшую – в верхней. Прочность стебля зависит от состава механической ткани. Стебель обладает способностью образовывать боковые побеги из подземных стеблевых узлов.
Лист состоит из листового влагалища и листовой пластинки. На месте перехода влагалища в пластинку имеется тонкая бесцветная плёнка, называемая язычком. Язычок плотно прилегает к стеблю и препятствует проникновению воды внутрь листового влагалища. У основания листового влагалища образуются двусторонние линейные ушки, или рожки, охватывающие стебель. По строению язычка и ушек большинство хлебных злаков различаются между собой в ранние фазы развития – кущения, выхода в трубку. Язычок у пшеницы, как и у озимой ржи и ячменя короткий. Ушки у пшеницы небольшие, ясно выраженные, часто с ресничками; у ржи они короткие без ресничек, полулунной формы; у овса ушек нет[29].
Соцветие у зерновых хлебов – колос или метёлка. Пшеница наравне с рожью, ячменём, тритикале образует колос.
Колос состоит из членистого колосового стержня (продолжение стебля) и колосков. Широкая сторона стержня называется лицевой, а узкая – боковой. У колоса пшеницы стержень коленчатый, на каждом его членике находится один колосок, обычно состоящий из двух колосовых чешуй и одного или нескольких цветков; стержень заканчивается верхушечным колоском. Колосок состоит из одного или нескольких цветков и двух колосковых чешуй. Колосковые чешуи у пшеницы широкие, с продольным килем.
Каждый цветок имеет две цветковые чешуи – нижнюю или наружную, и верхнюю или внутреннюю, более тонкую, нежную и плоскую. Между цветковыми чешуями расположены завязь с одной обратной семяпочкой и двумя перистыми рыльцами и три тычинки.
Плод озимой пшеницы, называется обычно зерном, представляет собой зерновку, в которой единственное семя покрыто не только семенной оболочкой, развившейся из двух оболочек семяпочки, но и плодовой, образовавшейся из тканей завязи. Пшеница, как и рожь голозёрная, зерно легко отделяется от чешуй.
Эндосперм зерновки представляет собой ткань с запасными питательными веществами. Наружный слой эндосперма, непосредственно примыкающий к оболочке, наполнен алейроновыми зёрнами, богатыми азотистыми веществами. Под ним находятся клетки, наполненные крахмальными зёрнами. 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 1,5–2% массы зерновки [11].
В процессе индивидуального развития зерновые культуры проходят ряд этапов органогенеза, каждый из которых характеризуется образованием новых органов, а также изменением в строении одних и тех же органов. В жизненном цикле пшеницы, как и других зерновых культур установлено 12 этапов органогенеза:
1. формирование первичного конуса нарастания стебля;
2. усиление дифференциации конуса на зачаточные узлы и междоузлия стебля, а также зачатки стеблевых листьев;
3. вытягивание конуса нарастания с образованием сегментов колоса;
4. закладка и формирование колосковых бугорков;
5. образование и дифференциация цветочных бугорков;
6. формирование спорогенной ткани пыльцевых зёрен и пестика, рост покровных органов цветка;
7. усиленный рост в длину всех органов колоса;
8. выколашивание, завершение формирования колоса и цветков;
9. цветение, оплодотворение, образование зиготы;
10. формирование и рост зерновки и органов семени;
11. накопление питательных веществ в зерновке, начиная с фазы молочной спелости зерна до восковой;
12. превращение питательных веществ в запасные, созревание семени.
Первые два этапа органогенеза у озимой пшеницы при формировании первичного конуса и дифференциации на узле и междоузлия стебля, а также зачатки стеблевых листьев, должны при оптимальных сроках посева завершаться осенью, последующие этапы начинаются весной, с возобновлением вегетации [10].
В течении вегетации озимая пшеница проходит ряд фенологических фаз, которые отличаются друг от друга – появлением новых органов и рядов внешних морфологических признаков. У зерновых хлебов, а следовательно и у озимой пшеницы различают следующие фенологические фазы: прорастание семян, всходы, кущение, выход в трубку, колошение или вымётывание, цветение и созревание. Началом фазы считается такой день, когда в неё вступает не менее 10% растений, полная фаза отличается при наличии соответствующих признаков у 75% учётных растений [11].
Зерно озимой пшеницы способно прорастать при 1–2 оС, а ассимиляционные процессы начинаются при 3–4 оС. с повышением температуры и при наличии других благоприятных условий усвоение углерода возрастает, но при 35–36 оС интенсивность ассимиляционного процесса резко падает.
Кущение начинается через 15 дней после появления всходов (при температуре воздуха около 12–15оС). При позднем появлении всходов и снижении осенних температур период от всходов до кущения удлиняется, с наступлением заморозков кущение прекращается и возобновляется лишь весной. Весной на энергию кущения сильно влияет запас влаги в верхнем слое почвы. Резко повышается кустистость при внесении азотных удобрений и при посеве крупными семенами. При нормальном сроке посева озимой пшеницы развиваются 4–8 побегов. К зиме при своевременном посеве длина зародышевых корней может достигать 100–120 см. Весной при достаточной влажности в верхнем слое почвы из узлов кущения образуются новые корни. Процесс образования узловых корней происходит и в дальнейшем вплоть до конца молочного состояния зерна. С увеличением числа узловых корней продуктивность озимой пшеницы возрастает[30].
Выход в трубку у озимой пшеницы начинается в первой половине мая при температуре не ниже 10оС.
Колошение наступает через 30–35 дней. Колос формируется тем быстрее, чем длиннее день и выше температура. Продолжительность периода от весеннего пробуждения до колошения пшеницы в разных районах колеблется от 69 до 84 дней. При внесении навоза и азотного удобрения период до колошения удлиняется, а при внесении фосфорно-калийных удобрений, наоборот, сокращается на 2–4 дня и больше.
Цветение пшеницы продолжается около недели (при температурах от 12 до 30оС). В тёплую и сухую погоду этот период сокращается до 3–5 дней. Сухость воздуха и почвы во время цветения, а также сильные ветры приводят к череззёрнице. Ограниченный приток влаги и пластических веществ к зерну тормозит его налив и созревание, снижает урожайность.
Продолжительность формирования, налива и созревания зерна (около 30 дней) зависит от особенностей сорта и условий культуры. При влажной почве, влажности воздуха около 50% и температуре 16–21оС складываются благоприятные условия для созревания. В засуху период созревания сокращается, а в дождливую погоду растягивается. После наступления полной спелости проходит ещё физиологическое дозревание зерна (от 20 до 40 дней).