Семя состоит их трех основных частей: зародыша, эндосперма - вместилища запасных питательных веществ и семенной оболочки. Если запасные вещества необходимы для питания зародыша во время прорастания и развития проростка, а оболочка выполняет в основном функции защиты семени, то зародыш представляет собой зачаток будущего растения, (рис. 3)
Зародыш семени. После оплодотворения яйцеклетки образуется зигота - клетка, в которой сосредоточены зачатки всех признаков и свойств взрослого организма. Зародыш, развиваясь, частично или полностью использует вещества эндосперма для питания и своего формирования. У однодольных растений образуется одна семядоля, а точка роста находится сбоку. Основная часть зерновки злаков состоит из эндосперма. У двудольных развиваются две семядоли, где и откладываются запасные питательные вещества, а зародыш заполняет все семя. Точка роста у них находится между семядолями.
Если зародыш имеет две семядоли, которые выносятся на поверхность, то проростки скорее переходят на дополнительное автотрофное питание, меньше зависят от материнского семени и лучше приспосабливаются к условиям внешней среды.
Эндосперм - питательная ткань, развивающаяся вокруг зародыша после слияния гамет при оплодотворении. Эндосперм - это не только питательная ткань, он играет более значительную роль в формировании семян и молодых растений.
Покровы семени. Семенная кожура развивается из наружных покровов семяпочки. У семян злаковых семенная кожура тесно срастается со стенками завязи.
После оплодотворения в процессе развития семени стенки завязи претерпевают морфологические и биохимические изменения, в результате которых возникает плодовая оболочка.
Покров защищает внутренние части семени от механических повреждений, вредных воздействий внешней среды и регулирует поступление и отдачу воды, газообмен и т.д.
Основу семенной кожуры составляет клетчатка - целлюлозный скелет, пропитанный лигнином, содействующим ее одревеснению.
У плодов наружным слоем покрова является плодовая оболочка, под прикрытием которой находятся остальные части семени, в том числе и семенная кожура. При этом плодовая оболочка составляет наиболее развитую часть покровов семени, а семенная значительно редуцируется, и многие функции последней переходят к плодовой оболочке (рис. 4).
По характеру поверхности оболочка бывает блестящей, матовой, гладкой, ячеистой, шиповатой, снабженной летучками или другими выростами.
У пленчатых хлебов (овес, ячмень и др.) зерновки после молотьбы остаются заключенными в цветковые чешуи, что значительно снижает травмированность семян и улучшает их сохранность. Большое значение для сохранения жизнеспособности семян имеет целостность их покровов. По трещинам и другим повреждениям оболочек во внутреннюю часть семени проникают многие вредители и микроорганизмы, что значительно снижает потенциальную величину урожая в результате губительного действия микроорганизмов.
Оболочка, а также алейроновый слой задерживают поступление влаги внутрь семени и препятствуют его увлажнению при небольшом дожде, а при сухой погоде - пересыханию. Повреждения оболочек содействуют более быстрому намачиванию и даже выщелачиванию веществ содержимого семени, а в некоторых случаях вызывают несвоевременное прорастание семени.
У бобовых трав, люпина и некоторых других культур скорость поступления влаги в семена связана с имеющимися в их кожуре палисадным слоем. При изменении его состояния поступление влаги замедляется и даже образуются так называемые твердые семена, кожура у которых становится водонепроницаемой. Однако при нарушении целостности покровов вода сразу же начинает поступать к внутренним тканям семени. Не вся поверхность семени одинаково доступна для воды. Так, у зерновых культур влага быстрее проникает в зародышевую часть семени, а у бобовых - в зону рубчика.
Оболочки семян обладают свойством полупроницаемости в отношении тех или иных веществ, находящихся в растворе. Полупроницаемость оболочки семян имеет большое биологическое и хозяйственное значение. Она значительно влияет на поведение семян при протравливании, при соприкосновении их с удобрениями, на прорастание семян при повышенном содержании солей в почве и т.д.
Соотношение различных частей семени меняется в зависимости от сортовых особенностей, крупности, степени созревания и т.д. В среднем оно может характеризоваться следующими величинами, % массы зерна:
Пшеница Кукуруза
Оболочки 8,9 7,4
Эндосперм 87,9 82,5
Зародыш 3,2 10,1
На долю запасных питательных веществ приходится основная масса семени, и чем крупнее и тяжелее семена, тем больше содержится в них запасных питательных веществ, и тем крупнее у них зародыш. При прочных покровах из таких семян развивается более сильный и устойчивый к различным неблагоприятным условиям проросток, обеспечивающий повышенную продуктивность растений.
Периоды и фазы развития семян. С момента оплодотворения до полной зрелости в семени наблюдается ряд сложных превращений, т.е. происходит его развитие. У пшеницы различают шесть периодов развития семян.
1.Образование - от оплодотворения до образования точки роста. Семя образовалось, т.е. при отделении от растения оно способно дать жизнеспособный росток. Масса 1000 семян 1 г. Продолжительность периода 7-9 дней.
2.Формирование - от образования до установления окончательной длины зерна. Дифференциация зародыша заканчивается, цвет зерна зеленый, начинают появляться крахмальные зерна. В зернах много свободной воды и мало сухого вещества. Масса 1000 семян 8-12 г. Главное в этот период не накопление запасных веществ, а формирование всех частей зерна. Продолжительность периода 5-8 дней.
3.Налив - от начала отложения крахмала в эндосперме до его прекращения. В этот период увеличивается ширина и толщина зерна до максимума, полностью сформировывается ткань Эндосперма. Влажность зерна снижается до 38-40%, так как накапливается сухое вещество. Продолжительность периода в среднем 20-25 дней.
4.Созревание - начинается с прекращения поступления питательных веществ. В это время преобладают процессы полимеризации и подсыхания. Влажность снижается до 18-12%. Зерно созрело и пригодно для технического использования, но развитие семени еще не закончено, в нем протекают физиологические процессы.
5.При послеуборочном созревании заканчивается синтез высокомолекулярных белковых соединений, свободные жирные кислоты превращаются в жиры, снижается деятельность ферментов, увеличиваются воздухо- и водонепроницаемость семенных оболочек. Влажность семян становится равновесной с относительной влажностью воздуха. Дыхание затухает. В начале периода всхожесть семян низкая, а в конце она становится нормальной. Продолжительность периода зависит от особенностей культуры и внешних условий.
6.Полная спелость - начинается с момента наступления полной всхожести, семена готовы начать новый цикл жизни растений, идет медленное старение коллоидов, которое сопровождается слабым дыханием. В таком состоянии они находятся до прорастания или до полной гибели вследствие старения при длительном хранении.
Периоды делят на более мелкие этапы развития семян - фазы. Период налива делят на четыре фазы, а период созревания - на две.
Фаза водянистого состояния - начало формирования клеток эндосперма. Зерно заполнено водянистой жидкостью, влажность его 80-75%, свободной воды в 5-6 раз больше, чем связанной. Сухое вещество составляет 2-3% максимального. Длительность фазы 6 дней.
Фаза предмолочная - содержимое водянистое с молочным оттенком, так как в эндосперме откладывается крахмал, оболочка зеленоватая, влажность 75-70%, сухое вещество составляет 10%. Продолжительность фазы 6-7 дней.
Фаза молочного состояния - зерно содержит молокообразную белую жидкость. Влажность его до 50%; сухого вещества накоплено 50% от массы зрелого семени. Длительность фазы от 10 до 15 дней.
Фаза тестообразного состояния - эндосперм имеет консистенцию теста. Хлорофилл разрушен и остается только в бороздке. Влажность снижается до 42%, сухого вещества накоплено 85-90%, продолжительность фазы - 4-5 дней.
Фаза восковой спелости - эндосперм восковидный, упругий, оболочки желтые, влажность снижается до 30%, прекращается прирост сухого вещества. Длительность фазы 3-6 дней.
Фаза твердой спелости - эндосперм твердый, на изломе мучнистый или стекловидный, оболочка плотная, кожистая, окраска типичная, влажность 8-22%, продолжительность фазы 3-5 дней. По фазам происходят значительные изменения посевных качеств и урожайных свойств семян. Так, семена молочного состояния имеют более низкие энергию прорастания, силу роста, полевую всхожесть и уступают по продуктивности семенам в восковой и твердой спелости.
Семена часто обладают пониженными урожайными свойствами, имеют длинный послеуборочный период дозревания, плохо хранятся. Высокая температура при нормальной влажности сокращает налив и ускоряет биохимические процессы. В этом случае семена формируются высокого качества.
Отрицательное влияние на семена зерновых в начале восковой спелости оказывают весенние заморозки. Морозобойное зерно гораздо больше портится при хранении и дает высокий процент ненормальных, ослабленных ростков.
Накопление сухого вещества в зерне заканчивается в середине восковой спелости при влажности 35-40%. В это время растения можно скашивать и укладывать в валки.
. Агротехнические, технологические и организационные мероприятия получения планируемой урожайности
Программирование урожаев - основа интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Важнейшими составными частями интенсивных технологий являются следующие: правильный выбор предшественника и системы обработки почвы; рациональное применение удобрений; интегрированная защита растений от сорняков, болезней и вредителей; своевременный, качественный посев и уход за посевами; формирование оптимальной густоты стояния растений; своевременная уборка.
Очень важным организующим моментом при программировании урожайности является составление технологической карты возделывания культуры, где должны быть отражены сроки выполнения и качественные показатели работы, все основные элементы интенсивной технологии возделывания данной культуры, а также постоянный контроль за их выполнением.
При программировании урожайности сельскохозяйственных культур необходимо использовать сорта с высокой потенциальной продуктивностью, различные по скороспелости, соответствующие почвенно-климатическим условиям зоны, устойчивые к комплексу неблагоприятных условий.
При программировании урожайности сельскохозяйственных культур важная роль принадлежит агротехнике возделывания культур.
Большое значение в получении высоких урожаев имеет система обработки почвы. Правильное использование приемов обработки почвы с учетом природных особенностей и возделываемой культуры - важное условие регулирования водно-воздушного и питательного режимов почвы, создания оптимальной плотности почвы, обеспеченности растений влагой, питательными веществами и размещение культур по лучшим для них предшественникам.
Срок посева - один из важнейших элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур, который должен быть обусловлен биологическими особенностями культуры, почвенно-климатическими и погодными условиями года. Посев должен быть проведен в лучшие агротехнические сроки.
Прогрессивные способы посева сельскохозяйственных культур способствуют лучшему использованию солнечной энергии, своевременному проведению ухода за посевами и получению более высоких урожаев. Большое значение имеет направление рядков при посеве - их следует располагать с севера на юг. В этом случае растения лучше используют наиболее ценные утренние и вечерние лучи солнца, а в полуденные часы меньше страдают от перегрева, в результате процессы фотосинтеза и накопления органических веществ идут более интенсивно.
Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур возможно лишь при полной обеспеченности растений элементами минерального питания, при создании положительного баланса питательных веществ, ведущего к повышению плодородия почвы. Нормы, сроки и способы внесения удобрений нужно определять с учетом биологических особенностей культуры, планируемой урожайности и плодородия почвы. Использование питательных веществ растениями в значительной степени зависит от правильного применения удобрений, известкования кислых почв и обеспеченности их микроэлементами.
От нормы высева семян зависит густота стояния растений на единице площади, от которой в значительной степени зависит формирование урожайности сельскохозяйственных культур. Она должна строго сочетаться с биологическими особенностями культуры (сорта) и плодородием почвы. Как заниженные, так и завышенные нормы высева оказывают существенное влияние на площадь листьев и использование фотосинтетически активной радиации.
Для получения дружных всходов сельскохозяйственных растений большое значение имеет глубина заделки семян, которая зависит от срока посева, влажности и возделываемой культуры. Семена должны быть заделаны на оптимальную глубину для каждой культуры и во влажный слой почвы.
Успешная работа по получению программируемой урожайности может быть выполнена при своевременном и тщательном уходе за посевами. В системе ухода предусматривают такие приемы, как прикатывание, боронование, междурядные обработки, подкормки, орошение, агротехнические, химические и биологические меры борьбы с вредителями, болезнями и сорняками. Для этих целей наиболее полно должны быть использованы карты засоренности полей севооборота, прогнозы службы защиты растений. В период вегетации должны быть использованы агротехнические приемы, способствующие повышению качества сельскохозяйственной продукции: некорневые подкормки, применение ретардантов в борьбе с полеганием зерновых культур, десикация у подсолнечника и др.
Уборка урожая - завершающий этап в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Выбор наиболее оптимальных сроков и способов уборки - важное условие предотвращения потерь урожая и сохранения качества продукции.
Исследования, проведенные в Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева, Волгоградской сельскохозяйственной академии, Российском государственном заочном аграрном университете и во многих научно-исследовательских учреждениях, показали, что программирование урожаев - важнейшее условие дальнейшего совершенствования технологии возделывания сельскохозяйственных культур в получении высоких и устойчивых урожаев.
Список литературы
1. В.А. Шевченко, О.А. Раскутан, Н.В. Скороходова, Т.П. Кобзева. Технология производства продукции растениеводства (под редакцией В.А. Шевченко). - М: КМК, 2004, 382 с.
. Организацияи технология механизированных работ в растениеводстве: Учеб. пособие для нач. проф. образования / Н.И. Верещагин, А.Г. Левшин, А.Н. Скороходов и др. - 2-е изд., стер. -М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 416 с.