Характеристика ярового ячменя

Ботанико-морфологическая характеристика культуры

Ячмень относится к роду Гордеум, который включает много видов дикого и один вид культурного ячменя. Различают 3 подвида ячменя: многорядный, двурядный и промежуточный, различающиеся строением колоса (по числу плодоносящих колосков на каждом уступе колосового стержня). У многорядных ячменей все колоски плодоносны и они в отличие от двурядных более засухоустойчивые, скороспелые, но сильнее осыпаются. У двурядного ячменя из трех колосков на каждом уступе колосового стержня только один центральный дает зерно, а два боковых бесплодны. У промежуточного подвида ячменя на уступах колосового стержня находится различное количество плодоносных колосков – от одного до трех.

Культурный ячмень - однолетние растение с яровым или озимым типом развития. Растения ячменя состоят из подземной (корни первичные и вторичные) и надземной (стебель, листья, соцветие, плод) частей.

Корневая система ячменя не имеет главного корня. Она мочковатая, состоит из множества мелких нитевидных корней. При прорастании зерна в начале появляется первичные или зародышевые корни (от четырех до семи и более). Они играют важную роль в снабжении растений влагой, питательными веществами и формировании урожая. В засушливые годы они проникают в глубокие слои почвы и остаются живыми до конца вегетации растений. В период кущения из подземных стеблевых узлов образуются вторичные (узловые) корни. При оптимальных условиях увлажнения и питания растений вторичные корни более развиты, чем первичные. Зародышевые и узловые корни покрыты корневыми волосками, при помощи которых растение берет из почвы влагу и питательные вещества. При выращивании ячменя необходимо следует учитывать, что корневая система его обладает меньшей усвояющей способностью, чем корневая система других зерновых культур (пшеницы, овса, ржи).

Стебель ячменя – соломина (полая), разделена стеблевыми узлами и состоит из 4-8 междоузлий. Нижнее междоузлие стебля самое короткое, а верхнее имеет наибольшую длину. У современных сортов стебель ячменя достигает длину 50-80см и более, а толщина его 2,5-4мм, которая уменьшается от основания к вершине стебля. Сильное удлинение первых двух междоузлий (от основания стебля) часто ведет к полеганию растения. Значительное снижение толщины стебля приводит к ломкости стебля. Важное качество стебля – его прочность и эластичность и зависит в основном от сорта.

Лист состоит из влагалища и листовой пластинки. Длина и ширина листьев сильно варьируют. Листья второго яруса (сверху) имеют длину от 12-15 до 25см, ширину от 8 до 22мм. Большая облиственность ячменя – положительное качество при возделывании его на зеленый корм. Листья образуются из стеблевых узлов, они расположены на стебле поочередно в двух рядах. На месте перехода в листовую пластинку есть так называемый язычок, который плотно облегает стебель. Кроме того, по краям и на месте изгиба листового влагалища находятся роговидные широкие ушки 2-3мм, охватывающие стебель. Это отличительный признак ячменя от пшеницы и овса.

Соцветие ячменя – колос, который состоит из коленчатого стержня и одноцветковых колосков, расположенных на выемках стержня. Колосовой стержень ячменя сравнительно прочный, не распадается на отдельные колоски при созревании. Сбоку стержень напоминает ступенчатую зигзагообразную линию. Он составлен как бы из отдельных члеников, каждый длиной 2-5мм. На каждом выступе стержня расположены три одноцветковых колоска. В зависимости от числа плодоносящих колосков ячмень делят на многорядный, двурядный и промежуточный. Цвет колоса при полном вызревании растения у разных форм и разновидностей бывает: соломенно-желтый, черный, редко оранжевый, темно-серый и фиолетовый. Ячмень опыляется преимущественно собственной пыльцой, в результате чего не происходит раскрытия цветка. При быстром выколашивании наблюдается раскрытие колосков в средней части колоса.

Плод ячменя – зерновка, длина 7-10мм, ширина и толщина 2-3мм. Зерновка может быть голая и пленчатая. У пленчатого ячменя цветовая чешуя срастается с зерновкой, и при обмолоте зерно остается в цветочных чешуйках. У голозерных форм ячменя цветочные пленки не срастаются с зерновкой, и при обмолоте зерно легко освобождается от цветочных чешуй. У многих форм ячменя наружная цветочная чешуйка переходит в длинную ость (гладкую или зазубренную), а иногда в трехлопастной придаток вильчатой формы. При продольном разрезе зерновки различают покровные ткани, алейроновый слой, эндосперм и зародыш.

Зерно имеет различные формы: ромбовидную, удлиненную, эллиптическую. У двурядных ячменей зерно по форме более однородное, у многорядных различное, что связано с расположением зерен на колосовом стержне. Зерно средних рядов более крупное и выровненное. Зерно ячменя бывает соломенно-желтой, серо-зеленой, зеленой, черной, оранжевой и фиолетовой окраски. Признак крупности зерна является наследственным и повержен влиянию внешней среды. Современные сорта ячменя имеют очень крупное зерно массой более 40 г.

Требования к условиям внешней среды пивоваренного ячменя

Требования к теплу

Ячмень отличается небольшой требовательностью к теплу. Об этом свидетельствует широкое распространение посевов этой культуры во всех странах мира. В России ячмень возделывается во всех зонах, от севера до юга. Но самые лучшие условия для произрастания пивоваренного ячменя находятся в лесостепной зоне Центрально-Черноземной зоны.

Каждая фаза роста и развития ячменя проходит при определенной температуре. Наиболее благоприятны для ячменя постепенно повышающиеся температуры, без резких колебаний. Зерно ячменя может прорастать при 1—3°С, но для появления дружных всходов необходима более высокая температура (15—20°С). Всходы ячменя без особого ущерба переносят заморозки до —6°С, а после хорошей закалки морозы до—10—12°С. Однако длительное похолодание и увлажнение вызывают задержку роста и угнетение растений. Опасны заморозки во время цветения и созревания зерна. Завязь и пыльники повреждаются при температуре 1—2°С.

Кущению и корнеобразованию благоприятствует невысокая температура. Ячмень сильно страдает от быстрого наступления высокой температуры в фазе выхода в трубку, когда формируется продуктивность колоса. В период выхода в трубку — колошения наиболее благоприятна среднесуточная температура 20—22°С, в фазу созревания зерна - 23—24°С. При температуре ниже 13—14°С налив и созревание зерна задерживаются. Сумма активных температур, необходимых для полного цикла развития ячменя, составляет около 2000°С.

Резкие колебания, а также высокая температура в сочетании с низкой влажностью воздуха в период налива зерна отрицательно сказываются на выполнении зерновки, снижается масса 1000 зерен и ухудшаются пивоваренные свойства ячменя. Заморозки в фазах молочной и восковой спелости отрицательно влияют на зародыш и ухудшают посевные качества зерна. Морозобойное зерно имеет низкую всхожесть и совершенно непригодно на семенные цели. Полностью вызревшее зерно при влажности не выше 13-15% хорошо сохраняет жизнеспособность при низких, отрицательных температурах.

Требования к почвам

Короткий вегетационный период и слабая усвояющая способность корневой системы обуславливает высокую требовательность ячменя к плодородию почвы. Наиболее высокие урожай ячменя получают на плодородных почвах с глубоким пахотным горизонтом. В Центрально-Черноземной зоне лучшие почвы для ячменя – черноземы. Из дерново-подзолистых почв более благоприятны слабо оподзоленные суглинистые средней связанности. Супесчаные и песчаные почвы без внесения удобрений для возделывания ячменя малопригодны.

Плохо растет ячмень на кислых почвах. Повышенная кислотность угнетает жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, поэтому такие почвы необходимо предварительно известковать.

Почвы, отводимые под ячмень, должны быть однороными по содержанию питательных веществ, влагоемкости и водопроницаемости. Для получения высоких урожаев важно обеспечить растения в начале вегетации достаточным количеством легкодоступных питательных элементов. Для получения высоких урожаев важно обеспечить растения в начале вегетации достаточным количеством легкодоступных питательных веществ, что возможно при размещении его по хорошо удобренным пропашным предшественникам. Ими являются кукуруза, сахарная свекла, картофель.

Он отличается очень быстрым ходом поступления питательных веществ, особенно в начальный период роста и развития. Через 3 недели после появления всходов растения содержат почти половину поглощаемого фосфора и 2/з калия, хотя органической массы накапливается к этому времени меньше l/s- Некоторые сорта, сформировавшиеся па кислых почвах, могут давать неплохие урожаи, но при условии обеспечения хорошим пищевым режимом в течение всего периода вегетации.

Требования к влаге

Ячмень – засухоустойчивая культура, более экономно расходует влагу, чем пшеница, рожь и овес. Расход воды на образование единицы сухого вещества у ячменя составляет 350—450. Отличаясь коротким вегетационным периодом, ячмень много влаги расходует в первые фазы роста: кущения и, особенно, выхода в трубку — колошения. Так, в фазе кущения — выхода в трубку почвенная засуха снизила урожайность ячменя на 21,7—40,3%, тогда как в фазе выхода в трубку — колошения — на 70,6—81,3%.

В начале развития ячмень хорошо использует запасы осенне-зимней влаги и даже при отсутствии осадков весной хорошо прорастает, дает дружные всходы, образует вторичную корневую систему и куститься. В засушливых условиях Центрально-Черноземной зоны важное значение приобретает накопление максимального количества влаги к началу вегетации.

Недостаток влаги в период образования репродуктивных органов губительно действует на пыльцу ячменя. Стерильность части пыльцы обусловливает увеличение числа бесплодных колосков. Во время колошения и налива зерна важное значение имеет не только количество выпавших осадков, но и число дождливых дней. Сильные ливни вызывают полегание посевов, что снижает урожай и качество пивоваренного ячменя. В засушливую погоду стебли у растений в фазу молочной спелости быстро подсыхают, зерно образуется мелкое и щуплое.

На хорошо окультуренных и высокоплодородных почвах расход воды на образование единицы сухого вещества меньше, чем на почвах малоплодородных. Более экономно ячмень расходует влагу при внесении удобрений.

Лесостепная зона Центрального Черноземья отличается неравномерным распределением осадков в течение вегетационного периода, частыми ранними и поздними засухами, а также крайне засушливыми летними месяцами. В этих условиях необходимо иметь набор сортов с повышенной засухоустойчивостью, а также различных по вегетационному периоду, способных более полно использовать осадки в течение всей вегетации.

Рост и развитие пивоваренного ячменя

Ячмень – наиболее скороспелая культура среди яровых колосовых. Культура длинного дня и для своего развития требует сравнительно длительного освещения. Поэтому в северных районах вегетационный период меньше, чем на юге, где световой день короче. По данным НИИСХ ЦЧЗ им. В. В. Докучаева, у районированного в ЦЧЗ сорта Нутанс 187 продолжительность вегетационного периода равна 79 дней при значительном варьировании по годам от 68 дней в засушливые годы до 86 дней во влажные годы. У сорта Носовский 6 продолжительность вегетационного периода – 72-78 дней в засушливые и 90 и более дней во влажные.

В процессе жизненного цикла растения ярового ячменя проходят несколько фаз роста и развития: прорастание семян, всходы, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, формирование и созревание зерна.

Всходы. Для прорастания семян ячменя требуется определенная температура, влага, а также воздух. Зерно ячменя может прорастать при наличии 48— 70% воды от массы сухих семян. В благоприятных условиях эта фаза длится 2—5 дней, а при неблагоприятных до 2-3 недель. Во время прорастания ячмень весьма чувствителен к неблагоприятным факторам среды — недостатку влаги, низким температурам, избыточному увлажнению, плотности почвы и др.

Обеспечение оптимальных условий для дружного появления всходов является важным приемом агротехники. Большая глубина посева семян и почвенная корка приводят к снижению всхожести ячменя. Выравненные, хорошо выполненные семена имеют высокую энергию прорастания и дают дружные всходы. На дружность появления всходов большое влияние оказывает качество подготовки посевного слоя.

Кущение. При появлении третьего листа ячмень начинает куститься, то есть образовывать боковые побеги. Главный узел кущения расположен в почве на глубине 1 — 3 см, важно, чтобы узел кущения находился в увлажненном слое почвы. В засушливых условиях юга Центрально-Черноземной зоны глубокое расположение узла кущения считается положительным фактором. Однако в производственных условиях нужно избегать как слишком глубокой, так и мелкой заделки семян. При посеве на большую глубину ростки с трудом выходят на поверхность почвы, становятся ослабленными, а часть не в состоянии пробиться, и кустистость снижается. При мелкой заделке часто наблюдается недостаток влаги в верхнем слое почвы и вторичные (узловые) корни не могут успешно развиваться. Большое влияние на кустистость оказывает плодородие почвы. На малоплодородных землях ячмень почти не кустится.

Слишком высокая кустистость растений не везде желательный фактор. В засушливых районах при недостатке влаги в почве, если ячмень дает много стеблей, значительная часть их бывает бесплодной. В этих условиях растения непродуктивно расходуют влагу и питательные вещества, в результате чего ухудшается развитие главного стебля.

Недостаток питательных веществ и влаги в начале вегетации снижает продуктивность ячменя. В период от кущения до выхода в трубку ячмень наиболее интенсивно использует питательные вещества. В фазе всходов — кущения протекает важный процесс корнеобразования. Первичные корни в период кущения проникают на глубину 50—60 см. Вторичные (узловые) корни начинают образовываться одновременно с появлением новых боковых побегов. Основная масса корней находится в пахотном слое. Ячмень кустится значительно сильнее, чем овес и яровая пшеница. Различные сорта ячменя характеризуются неодинаковой кустистостью. Озимый ячмень кустится сильнее, чем яровой. Из яровых форм большей кустистостью отличается двухрядный ячмень.

Выход в трубку. Продуктивность колоса и, следовательно, урожайность ячменя предопределяется задолго до того, как это можно увидеть. Еще в фазе кущения (через 8—12 дней после всходов) и в основном в фазе выхода в трубку начинается интенсивное развитие и дифференциация конуса нарастания. Фаза выхода в трубку наступает примерно через 3—4 недели после появления полных всходов. У основания главного стебля прощупывается небольшая выпуклость — бугорок первого стеблевого узла. В этот период заканчивается формирование колоса, колосков и цветков и ячмень наиболее чувствителен к недостатку влаги, питания и света, что приводит к частичной стерильности и уменьшению числа зерен в колосе.

Ф. М. Куперман установила и описала 7 этапов органогенеза ячменя (табл.1). В течение определенного периода растения накапливают в клетках конуса нарастания качественные изменения, которые обеспечивают переход в следующую стадию развития. Наблюдения за развитием конуса нарастания дают возможность прогнозировать урожайность. Положительное влияние на закладку и рост продуктивного колоса оказывают удобрения, особенно фосфорные, при их внесении в рядки. Внесение одного фосфорного удобрения в рядки влияло на скорость роста конуса нарастания почто так же, как и полное внесение минеральных удобрений (Борисоник, 1974).

Таблица 1. Этапы органогенеза у ячменя (по Ф. М. Куперман)

Этап Степень дифференциации органа Фенологические фазы
I Стеблевой побег не дифференцирован, конус нарастания в виде бугорка с широким основанием (0,25-0,5 мм) Появление всходов и до фазы кущения
II Незначительное удлинение конуса нарастания. Дифференциация зачаточных стеблевых узлов Формирование узла кущения
III Удлинение верхней части и дифференциация нижней части конуса нарастания. Обнаруживаются зачаточные стеблевые узлы с междоузлиями. Начало развития листовых валиков Начало кущения
IV Появление колосковых бугорков. Начало генеративного периода Полное кущение
V Начало формирования цветков в колосках и закладка колосковых чешуй Полное кущение
VI Формирование генеративных органов. Отчетливо видны бугорки, дающие начало развитию пыльников и пестиков Начало выхода в трубку
VII Завершение дифференциации всех частей колоса и отдельных цветков Выход в трубку

Колошение.

Фаза колошения наступает, когда колос наполовину выходит из влагалища листа. Обычно это случается на 38-42 день после появления всходов. К наступлению колошения ячмень полностью сформировывает генеративные органы— пыльники и пестик с рыльцами.

Сроки колошения зависят от сорта, погодных условий и агротехники. На севере ячмень выколашивается быстрее, а на юге позже. Повышенная температура в период всходов — колошения ускоряет наступление фазы колошения. С фазой полного колошения совпадает фаза цветения.

Цветение.

Цветение — важный период в жизни растений, так как к концу его прекращается рост вегетативных органов, а в большинстве случаев — и рост корневой системы. Ячмень — самоопыляющееся растение, однако в ряде случаев опыляется и перекрестно. В каждом развитом цветке у него находятся мужские и женские органы. Цветение ячменя чаще всего совпадает с началом колошения и реже (через 1—3 дня) после него. В засушливые годы ячмень цветет во влагалище листа.

Цветение начинается со средних колосков и одновременно распространяется на верхние и нижние части колоса. Наиболее интенсивное цветение и оплодотворение наблюдается в утренние часы. Весь процесс оплодотворения продолжается 6—8 ч.

Налив и спелость зерна.

Образование зерна делится на 3 этапа: формирование, налив и созревание. В процессе созревания зерна у ячменя различают три фазы спелости: молочную, восковую и полную.

Формирование зерна у ярового ячменя продолжается 10-11 дней. В конце этого этапа зерно достигает окончательной длины, но остается щуплым. Содержание влаги в нем снижается с 80 до 65%. Растение и зерно имеют зеленый цвет. Налив зерна длится 11-14 дней, от начала молочной до восковой спелости. Во время налива происходит максимальное накопление в зерне минеральных и органических веществ, при снижении влаги до 40%. При сдавливании зерна в молочной спелости выделяется белая жидкость.

Этап созревания зерна начинается после окончания тестообразного состояния и включает фазы восковой и полной спелости. В дальнейшем зерно постепенно высыхает и к началу восковой спелости влажность его снижается почти в 2 раза.

В этой фазе отмирают нижние листья, а на остальных начинают появляться желтые полосы и пятна. В восковой спелости растения приобретают желтый цвет, зеленоватый оттенок сохраняется только у верхних двух-трех стеблевых узлов. Влажность зерна снижается до 20—25%. Оно по консистенции напоминает воск, легко мнется и разрезается ногтем.

После восковой спелости листья и стебли постепенно отмирают, зерно уменьшается в размере. Влажность зерна составляет менее 20%, оно не режется ногтем. У пленчатых форм ячменя зерно крепко склеивается с цветочными чешуями, а у голозерных, наоборот, отделяется от пленки.

При сухой и жаркой погоде переход от восковой спелости к полной проходит за 3—4 дня. При полной спелости влажность зерна не должна превышать 14—16%.

Вегетационный период ячменя колеблется в широких пределах в зависимости от сорта и условий возделывания. Среди злаковых это наиболее рано созревающая культура. Раннеспелые сорта ярового ячменя созревают в течение 53—60 дней, позднеспелые—100—120 дней.