Введение
Озимая пшеница - важнейшая зерновая культура в нашей стране. По посевным площадям она занимает первое место и является главной продовольственной культурой. Пшеничный хлеб характеризуется высокой питательностью, вкусовыми качествами, а за усвояемостью превосходит хлеб из муки других зерновых культур. В 100 г пшеничного хлеба содержится 245-255 ккал, что свидетельствует о высокой питательности и энергоемкости.
По содержанию белка озимая пшеница превосходит все зерновые. Пшеничная мука широко используется в хлебопечении, кондитерской промышленности, сильные и твердые сорта пшеницы используют для производства качественного хлеба, макаронных изделий, манной крупы и т.д. Для хлебопечения требуется зерно с содержанием белка - 14-15%, для изготовления макаронных изделий - 17-18%. Из зерна получают спирт, крахмал и др. Отходы мукомольной и спиртовой промышленности являются ценным питательным кормом для животных, грубые (солома, мякина) имеют большую кормовую ценность: 10кг. соломы - 0,5кг протеина, 20-22 корм.ед.
Озимая пшеница - важная кормовая культура. Пшеничные отруби - ценный концентрированный корм для всех видов сельскохозяйственных животных.
Мировая площадь озимой и яровой пшеницы сейчас около 240 млн. га. Она является основной хлебной культурой большинства европейских стран, США, КНР, Японии, России, Казахстана, Украины. Озимая пшеница - одна из наиболее продуктивных культур.
Выращивание озимой пшеницы выгодно, т.к. полученная продукция имеет низкую себестоимость. Озимая пшеница - высокоурожайная культура (уступая лишь рису). Средняя урожайность по РФ - 30ц/га.
OБЗOP ЛИТEPAТУPЫПО ИЗУЧАЕМОМУ ВОПРОСУ
Ботанико-биологические особенности озимой пшеницы
Озимая пшеница относится к семейству мятликовые (Роасеае), которое включает несколько её видов и большое количество разновидностей и форм. Основными являются два вида: мягкая пшеница (Tritikum saetivum L.) и твердая (Тritikum durum Desf.)
Корневая система. Корневая система озимой пшеницы мочковатая, распространяющаяся главным образом в пахотном слое почвы (более половины всех корней сосредоточена на глубине 20 см). Масса корней составляет 20-25% общей массы растений. Корневая система состоит из первичных (зародышевых) корней и вторичных (узловых). Первые развиваются из зародышевого семени, вторые из узлов стебля. Зародышевые корни появляются после прорастания семени. Первичные корни от начала появления до конца вегетации играют важную роль в жизни растений. Через них поступают питательные вещества и вода к вегетативным органам. Исходя из механического состава почвы и выбранного, сорта количество корешков может изменяться от 2 до 10 [9].
После образования узла кущения начинают развиваться узловые стеблевые (вторичные) корни, через 15-20 дней после всходов. Формирование и развитие корневой системы напрямую связано с наличием в почве растворённых питательных элементов, оптимальной влажности, а также её физическим состоянием. Осенью преобладающая масса корней сосредотачивается в 40 -сантиметровом слое почвы. Рост корневой системы озимой пшеницы в большей степени зависит от предшественника, который в зависимости от обработки задаёт в начальный период условие питания и водообеспеченность [9].
Стебель. Стебель озимой пшеницы - соломина, разделённая узлами с поперечными перегородками на 5-6 и более междоузлий. Длина первого надземного междоузлия не одинакова и колеблется от 1,5 до 45 см. Длина всего стебля зависит от многих факторов: плодородия почвы, влажности, количества осадков, количества удобрений и особенностей сорта. Чем выше влажность и плодородие, тем длиннее стебель. Стебель озимой пшеницы способен куститься, т. е. образовывать боковые побеги, возникающие главным образом из сближенных подземных стеблевых узлов или узла кущения. Интенсивность роста стебля не одинакова. В отдельные фазы роста, например в начале выхода в трубку, стебель растёт медленно (около 1,5-2 см в сутки), затем интенсивность роста постепенно повышается и в период колошения и цветения достигает максимальной величины (4-6 см в сутки) [8].
Лист. Лист образуется на каждом стеблевом узле. Они различаются на два типа: прикорневые и стеблевые. Состоит из листового влагалища, которое плотно охватывает стебель и защищает молодые растущие части, и листовой пластинки. У основания влагалища листа, в месте прикрепления его к стеблю, образуется утолщение - листовой узел. Размер и число листьев довольно сильно изменяются, что связано с биологическими особенностями сорта и условиями произрастания. Первые три зародышевых листа обеспечивают продуктами фотосинтеза рост нижних, 3-го и 4-го, стеблевых листьев. В зависимости от прохождений различных фаз роста у растений озимой пшеницы изменяется количество листьев [8].
Соцветие. Соцветие озимой пшеницы - колос, состоящий из коленчатого стержня и колосков. На каждом выступе колоскового стержня расположено по одному колоску. Колосок состоит из двух широких колосовых чешуи с наружной и внутренней жилками, защищающими расположенные выше части колоска. Между колосковыми чешуйками расположены цветки. По длине колосья подразделяются: на мелкие (до 8 см длины), средние (8-10 см) и крупные (более 10 см) [9].
Однако длина колоса и другие показатели продуктивности (число колосков и зерен в колосе) величины не постоянные. Все они изменяются от почвенно - климатических, агротехнических и других условий.
Цветок. Имеет две цветковые чешуи: наружную, или нижнюю, и внутреннюю, или верхнюю. Между цветковыми чешуями находятся главные части цветка: пестик с двумя перистыми рыльцами и три тычинки. Цветки обоеполые, собраны в соцветие сложный колос [9].
Плод. Плод озимой пшеницы - голая зерновка, в которой семя срастается с околоплодником. Она состоит из плодовой и семенной оболочек, эндосперма и зародыша, где легко можно различить почечку с зачатком листьев и стебля и первичные зародышевые корешки. С эндоспермом, в котором сосредоточены все питательные вещества, необходимые для прорастания и появления всходов, зародыш соединен щитком [13].
Самый поверхностный слой эндосперма состоит из клеток, богатых белком, - это так называемый алейроновый слой. Под ним располагаются клетки, наполненные главным образом крахмалом.
Размеры зерновки сильно варьируют в зависимости от вида пшеницы, сорта и условий произрастания. Длина её изменяется от 4 до 9 мм, ширина -от 0,8 до 2,2 и толщина - от 1,5 до 3,5 мм [13].
По продолжительности вегетации озимая пшеница значительно отличается от яровой. Если у последней она колеблется от 70-80 до 120-130 дн., то у озимой пшеницы она достигает 300-360 дн. Вегетация озимой пшеницы начинается с осени в год посева и заканчивается летом следующего года. Осенью, до наступления низких температур, озимая пшеница кустится и развивает мощную корневую систему. Первый период вегетации у озимой пшеницы проходит при более низких положительных температурах, чем у яровой, в связи с чем требуется больше времени для формирования вегетативной массы и качественных изменений, обусловливающих развитие генеративных органов. Однако благодаря осеннему периоду вегетации она в условиях Западной Сибири опережает в развитии яровую пшеницу и на 27-35 дн. созревает раньше ее. Ранняя весенняя вегетация позволяет лучше использовать влагу, накопленную за осенне-зимний период. Благодаря хорошо развитой с осени корневой системе ей доступна влага более глубоких слоев почвы. Раннее созревание по сравнению с яровой пшеницей, позволяет снизить отрицательное влияние засух и убрать урожай до наступления осенних дождей:
Из всех фенологических фаз развития, озимой пшеницы две, всходы и кущение - протекают осенью, а остальные - весной и летом следующего года.
Набухание и прорастание семян. Зерно наклевывается и прорастает при поглощении воды до 45-50 % своей массы. Минимальная температура для прорастания семян 1-2ºС, наиболее благоприятная -12-19°С. В естественных условиях дружное и полное прорастание семян происходит, когда содержание влаги в почве составляет 70-80% ПВ и температура почвы в пределах 14-18ºС. Недостаток кислорода задерживает появление всходов. Продолжительность фазы набухания и прорастания составляет 7-25 дн. Чаще всего фактором, определяющим продолжительность этой фазы, является температура. От начала набухания семян до появления всходов при глубине заделки 5-6 см необходима сумма среднесуточных положительных температур около 120°С.
Всходы. Всходы озимой пшеницы в условиях южной лесостепи Омской области появляются через 7-8 дн. после посева семян по кулисному пару. Температура почвы в этот период составляет 14-18°С при достаточном количестве влаги. Резкое понижение температуры и избыточная влажность почвы при непрерывных осенних дождях задерживают появление всходов на 3-4 дня. При повышенной влажности почвы возможно вымерзание проростков и всходов озимой пшеницы при температуре - 13 – -15ºС.
Кущение. Через несколько дней после появления всходов растения озимой пшеницы формируют 3-4 листа. С этого момента начинается кущение. Узел кущения формируется из верхнего узла главного стебля на глубине 1,-3 см. Глубина залегания узла кущения в значительной мере определяет перезимовку. Узел кущения формируется на оптимальной глубине (2,0-3,0 см), если посев проведен крупными семенами в лучшие сроки на глубину 5-6 см. Если в конце всходов устанавливается пасмурная и влажная погода, он нередко располагается на глубине 0,5-1 см от поверхности почвы. На плотных бесструктурных почвах и при плохой их разделке узел кущения закладывается неглубоко. Ясная солнечная погода способствует закладке его на большой глубине. Каждый боковой побег, который образуется при кущении дает обычно новый побег и два стеблевых (придаточных) корня. Энергия кущения обусловливается влажностью почвы, глубиной заделки, температурой почвы, генетическими особенностями сорта. Кущение у озимой пшеницы может проходить при 2-4 °С, но интенсивность его невысокая. При 5°С и выше кущение идет интенсивнее, по мере повышения температуры энергия кущения и образования вторичной корневой системы возрастает. Осенью кущение продолжается до установления температуры 3-5°С, а весной возобновляется при 10-12 °С. В фазу проростков и всходов возможна гибель озимой пшеницы при -13...-15 °С. Затем морозостойкость повышается. По данным А. И. Носатовского, наибольшую устойчивость к низким температурам озимая пшеница приобретает в фазу кущения, когда имеется 2—4 побега. В таком состоянии сорта озимой пшеницы, выведенные в Западной Сибири, могут переносить морозы до -17...-19°С. В условиях лесостепи Омской области продуктивная кустистость озимой пшеницы достигает 3- 4 стебля на одно растение[23].
При оптимальном увлажнении в корнеобитаемом слое озимая пшеница развивает мощную корневую систему. Первичные корни к фазе кущения могут достигать 40-50 см. После возобновления весенней вегетации рост их продолжается до молочной спелости зерна, достигая порой 1,5 м. Эти корни играют большую роль в снабжении растений водой, используя влагу глубоких слоев почвы. Стеблевые же корни, проникая на глубину 30-50 см, пронизывают плодородный верхний слой почвы, снабжают растения питательными веществами, продуктивно используют осадки, выпадающие в течение вегетационного периода. Питательные вещества активно всасываются молодой частью корня, обильно покрытой корневыми волосками.
Выход в трубку. Эта фаза наступает через 28-30 дн. после возобновления весенней вегетации. Интенсивность роста озимой пшеницы в фазу выхода в трубку зависит от многих факторов, среди которых важная роль принадлежит температурному режиму. При благоприятных условиях эта фаза начинается у растений озимой пшеницы при среднесуточной температуре 8-10 °С. С повышением температуры рост стебля и листьев ускоряется. Если для завершения фазы при среднесуточной температуре 10-11°С необходимо 35- 40 дн., то при 13-15 °С-30-32 дня, а при 20-22°С-всего 18-20дней.
В фазу выхода в трубку большое значение имеет обеспеченность растений влагой и питательными веществами. Недостаток их сдерживает ростовые процессы, снижает интенсивность накопления пластических веществ, ухудшает условия формирования колоса и в конечном итоге приводит к недобору урожая зерна. Продолжительная почвенная и воздушная засухи могут вызвать приостановку роста главного стебля и отмирание боковых. Такие посевы дают низкий урожай.
Колошение. Закладка и формирование колоса происходит весной, когда температура воздуха повышается до 7-8°С и более. Колошение в зависимости от погодных условий наступает на 25-30-й день после начала выхода в трубку. Первыми появляются колосья на главных побегах, через 1-3 дня на боковых. В пределах одного растения колошение длится 3-4 дня, а на поле выколашивание заканчивается за 5-6 дн. Если посевы изреженные и растения имеют по 3-4 продуктивных побега, колошение может растянуться на 7-8 дн. Это нежелательное явление, так как приводит к недружному созреванию зерна, что затрудняет уборку. Сухая и жаркая погода, а также недостаток влаги в почве в этот период приводят к нарушению формирования генеративных органов и образованию в колосе большого числа недоразвитых и стерильных цветков.
Цветение. Наступает оно через 2-3 дня после колошения. Оптимальные условия для цветения: влажность воздуха 25 % и выше, температура 25-27°С. Цветение в пределах одного колоса происходит, не одновременно. Начинается оно с цветков, расположенных несколько ниже середины колоса, и продолжается вниз и вверх. Озимая пшеница относится к растениям самоопылителям. Однако при определенных условиях может опыляться и перекрестно. Обеспеченность растений влагой одно из основных условий нормального хода цветения и оплодотворения. Даже при 25-30°С, если в почве достаточно продуктивной влаги, цветение и оплодотворение идут нормально. Избыточное увлажнение сдерживает, а недостаток влаги ускоряет эти процессы. Наиболее благоприятные условия для цветения и оплодотворения создаются при влажности почвы не ниже 75-80 % ПВ[23].
Созревание. С момента оплодотворения начинается формирование зерна. Начинается оно с образования «пяточки». Первым формируется зародыш, затем эндосперм и другие части. Окончательного размера зерновка достигает через 10- 12 дн. К этому моменту в ней содержится 25-30 % сухого вещества от количества, содержащегося в нормально созревшем зерне. Затем наступает период налива зерна. Особую значимость в это время имеет влажность почвы. Оптимальное увлажнение способствует получению зерна с высокой натурной массой. Налив протекает до начала восковой спелости. Зерно за этот период увеличивается в размерах, окраска его изменяется от зеленой до телесной, содержание воды в зерне снижается с 65-70 до 40-38 %.Дата наступления молочной спелости отмечается, когда содержимое зерновки достигает консистенции густой сметаны, а сама зерновка начинает слабо желтеть. Восковая спелость наступает через несколько дней после молочной и по продолжительности может быть различной. При жаркой сухой погоде она длится 3-5 дн., при влажной и пасмурной 8-10 дн. Максимального количества сухое вещество в зерне достигает к середине восковой спелости. Характерный признак наступления восковой спелости пожелтение зерна. Оно мягкое, легко режется ногтем. Содержание воды в зерне снижается до 40-35 %. При полной спелости зерно становится твердым и раскалывается под ножом.
Сочетание солнечной и ясной погоды с хорошей обеспеченностью растений влагой и оптимальными температурами (18-22°С) в период формирования и созревания зерна один из важных факторов получения высокого урожая. В отдельные годы может иметь место щуплость зерна. Главные причины этого явления в условиях Западной Сибири недостаток влаги в почве во время налива, суховеи.
От весеннего пробуждения до колошения озимая пшеница расходует около 70 % общей потребности воды за вегетацию, от цветения до восковой спелости-20%. Транспирационный коэффициент составляет 400-500.
Озимая пшеница предъявляет высокие требования к почвам. Лучшие почвы для нее черноземы. Оптимальная реакция почвенного раствора нейтральная. С появлением двух-трех листочков озимой пшенице необходимо усиленное фосфорное и умеренное азотное питание. Фосфор ускоряет развитие корневой системы. В фазу кущения усиливается потребность в азоте. Максимальная потребность во всех элементах питания наблюдается в период выхода в трубку колошения, Недостаток азота в это время уменьшает продуктивную кустистость, размер колоса, количество в нем колосков и цветков. При наличии достаточного количества фосфора усиленно формируются генеративные органы, недостаток его ведет к череззернице. Калий повышает устойчивость к грибным заболеваниям.
Причины повреждения и гибели озимой пшеницы в зимний и ранневесенний периоды.
Как отмечал М. 3. Журавлев (1930), озимая пшеница в юго-западной Сибири от осенних заморозков страдает мало, в худшем случае она может потерять от вымерзания надземные органы. Полной гибели ее от осенних заморозков обычно не наблюдается. Зимой, по данным А. Д. Страхова (1939), гибель озимой пшеницы от вымерзания может происходить тогда, когда температура в верхнем слое почвы опускается ниже 10°С мороза при тонком снежном покрове. Основные причины гибели озимой пшеницы весной ранневесенняя физиологическая засуха и резкие колебания температуры. В этот период необходимо добиваться схода снега одновременно с достаточным прогреванием почвы, так как солнечный нагрев вызывает у растений испарение, подача же воды при замерзшем еще корнеобитаемом слое почвы невозможна. Создающаяся физиологическая сухость внутри растения приводит к гибели клеток и тканей, в первую очередь старых и ослабленных перезимовкой. Резкие колебания температуры воздуха на поверхности почвы в это время приводят к тому, что днем вода оттаивает и застаивается на поверхности почвы, а ночью замерзает. Это оттаивание верхних слоев почвы, сопровождающееся затоплением растений водой, создает условия для отравления растений продуктами анаэробного дыхания. Кроме того, образование ледяной корки, удерживающейся часто в течение нескольких дней, усугубляет повреждение. Под ледяной коркой идут процессы таяния и размораживания верхних слоев почвы, приводящие к значительному накоплению талой воды и затоплению растений.
В северных лесостепных и подтаежных районах Западной Сибири в условиях многоснежных зим могут наблюдаться выпревание и вымокание посевов озимой пшеницы.
Для предупреждения изреживания и гибели посевов озимой пшеницы необходимо своевременно проводить посев, обеспечивать оптимальную глубину заделки семян, обеспечивать снегозадержание, регулировать таяние снега, уничтожать ледяную коркy, спускать лишнюю воду с полей[19].