Ячмень – важная зерновая культура. Разностороннее использование зерна ячменя на кормовые пищевые цели и в качестве сырья для пивоваренной промышленности определяет его важное значение в зерновом балансе республики.
Главный путь увеличения производства его зерна дальнейшее повышение урожайности за счет осуществления комплекса огратехнических и организационно- экономических мероприятий на основе внедрения новых высокоурожайных сортов, научно- обоснованных систем ведения сельского хозяйства и перспективной технологий выращивания с учетом почвенно – климатических особенностей.
Исходя из вышеизложенного мы ставили перед собой задачу. Во-первых, изучить особенности роста и развития ячменя в зависимости отхода метеорологических условии погоды. Во-вторых, изучить формирование вегетативных органов, в течение всего онтогенеза, в зависимости от темпа прохождения этапов органогенеза.
Объект и методика исследований.
Биологические особенности ячменя определяют его положительную роль в наборе культур полевого севооборота, он экономно расходует влагу на образование сухого вещества, обладает сравнительно коротким вегетационным периодом, следовательно, рано освобождает занятые площади. Кроме того его используют как надежную страховую культуру в случае пересева погибших озимых культур. Мы проводили свои эксперименты на примере ярового ячменя, сорт Донецкая – 8, районированной для нашей республики.
Сорт среднеспелый. Вегетационный период 79-96 дней. Средняя урожайность 38,5-40,5 ц.ГА. Масса 1000 зерен 43-54г на 2-6г больше чем у стандартных сортов, по крупяным качеством имеют близкие показатели и стандарту. К полеганию устойчив средне, как и стандартные сорта. Колос двухрядный с длиной 6-7см, рыхлый (на 4см колосового стержня приходит 10-11 члеников). Ости длинные гладкие или слабо шероховатые, соломенно-желтые. Зерно эллиптическое, крупное.
Методика исследований.
Сельскохозяйственное производство все еще в значительной степени зависит от погодных условий. Все еще велики колебания урожайности, обусловленные метеорологическими факторами. В то же время, увеличения арсенала средств, помогающих преодолевать воздействие сложившихся и ожидаемых неблагоприятных метеорологических условий и позволяющих более полно использовать их благоприятные сочетания. Так, например ранняя диагностика состояния озимых посевов дает возможность заблаговременно определять площади пересева погибших посевов и возможность дифференцированного подхода при подкормке озимых. Наблюдения за этапами развития растений, ходом метеорологических условий и динамикой запасов продуктивной влаги дают возможность установить наиболее рациональные сроки и нормы поливов сроки внесения удобрений (подкормки) и рационального использования гербицидов определять сроки и способы уборки зерновых укоса многолетних травит
В настоящее время для диагностики состояния посевов используются агрометеорологические наблюдения на сети метеорологических станций привлеченных к обслуживанию сельского хозяйства.
Для диагностики состояния посевов необходим метод, позволяющий устанавливать как состояние и продолжительность этапов развития органов, ради урожая которых возделываются растения, так и точные границы между этапами, поскольку каждый из них характеризуется определенной реакцией на условия внешней среды.
Такой метод диагностики, (метод морфофизиолигическиого анализа растений) разработан коллективом сотрудников лаборатории развития растений московского государственного университета (1950-1970гг). В сельскохозяйственной практике он известен как метод биологического контроля за развитием и ростом растений или метод микрофеналогии. На основании этих наблюдений можно значительно точнее и раньше, исходя из состояния посевов, применять агротехнические приемы, способствующие оптимизации условий произрастания растений.
Для изучения особенностей роста и развития ярового ячменя в зависимости от хода метеорологических условий погоды и изучения формирования вегетативных органов ячменя в зависимости от темпа прохождения этапов органогенеза, нами использовался вышеизложенный метод биологического контроля за развитием и ростом растений.
Влияние метеорологических условий погоды на органо-образовательные процессы ярового ячменя, сорт Донецкая-8.
Формирование какого-либо нового органа у растений обусловливает возникновение морфологических структур в его индивидуальном изменении. Формирование продуктивности колоса ячменя в основном зависит от темпов особенностей прохождения этапов органогенеза в связи с ходом элементов метеорологических условий погоды. При нормальных сроках сева у пшеницы по данным А.И. Носатовского (1965) продолжительность периода от посева до всходов колеблется от 14 до 16 дней, сумма средних суточных температур около 120 С, а средние суточные температуры за этот период от 14,6 до 16,3С (табл.№1, график №1). Результаты наших исследований с яровым ячменем сорт Донецкая-8, по продолжительности периода посев-всходы составлял 14-17 дней при сумме среднесуточных температур за указанный период 209,1С, а среднесуточная температура за этот период составила 14,9С, среднесуточная влажность воздуха 60,9 %, при продолжительности дня 13часов 21 минута. Период прорастания всходов растений находится еще на первом этапе органогенеза (Ф.М, Куперман, 1969). В обычных условиях первый этап органогенеза у многих видов растений длится сравнительно недолго – от одного до нескольких дней и растения быстро переходят во второй этап органогенеза.
В наших экспериментах у ячменя Донецкая-8, продолжительность третьего этапа органогенеза, а следовательно и фаза кушения, проходила в течении 6-8 дней, при среднесуточной температуре от 18,6 до 19,7С, при относительной влажности воздуха от 58,3 до 62,9%, с продолжительностью дня 13 часов 47 минут. В период прохождения растениями ячменя третьего этапа органогенеза выпал дождь в объеме 16,1 мм.
У ячменя, в переход к четвертому этапу органогенеза совпадает обычно с конца фазы кушения и в период фазы выхода в трубку (растяжение нижнего надземного междоузлия). На четвертом этапе происходит формирование и окончательное определение количества колосков колосе. В наших опытах у ячменя Донецкая-8, формирование колоса (4 этап) прошел с 5 по 11 мая, при среднесуточной температуре 18,6С относительной влажности в воздухе 62,9 %, при продолжительности дня 15 часов 07 минут.
На первом этапе органогенеза обычно закладывается колосовые и цветковые чешуи, тычиночные и пестичные бугорки в цветках. ПО нашим наблюдениям за сортом Донецкая-8, конус нарастания увеличивается в размерах 1,2 в конце четвертого этапа до 3 мм к концу пятого этапа органогенеза.
На шестом этапе органогенеза происходит формирование пыльников и образование в них микроспор. Формируется завязь с макроспорой. Шестой этап органогенеза у Донецкая-8 проходила в фазе стеблевания с 15 по 21 мая, при среднесуточной температуре 20,1-22,2С, относительной влажности воздуха 58,8%, при продолжительности дня 15 часов 20 минут.
При переходе к седьмому этапу наблюдается усиленный рост всех частей колоса, колосков и цветков. По нашим наблюдениям, у сорта Донецкая-8 на седьмом этапе колос увеличивался в 3-4 раза за 5-6 дней. В конце седьмого этап особенно усиленно растут остья, тычиночные нити и лопасти рыльца у пестика в среднем колоске.
Восьмой этап органогенеза у ячменя Донецкая-8 проходит в фазе колошения, завершается процесс формирования колоса, колосков, цветков и всех их органов.
Иногда девятый этап цветения у ячменя бывает открытым и наблюдается перекрестное опыление. Однако, очень часто цветение у ячменя происходит тогда, когда колос полностью или частично находится еще во влагалище верхнего листа. В этом случае (8-9 этапы) завершение процессов формирования цветка (образование спермиев и пыльцевом зерне), опыление и оплодотворение проходят до выколашивания, в закрытом цветке, то есть имеет место самоопыления.
Результаты наших исследований дали следующие данные: у сорта Донецкая-8 восьмой, девятый этапы органогенеза проходили с 28 мая по 13 июня, при среднесуточной температуре воздуха 22,7С, относительная влажность воздуха 56%, при сумме среднесуточных температур за 8 и 9 этапы 364,3С. Продолжительность дня за указанный период составила 15 часов 26 минут. С началом формирования зерновки растение переходит к десятому этапу органогенеза. Длительность 10 этапа в наших опытах 7 дней (с 13 по 19 июня). С переходом к 11 этапу органогенеза начинается процесс усиленного накопления запасных питательных веществ в зерновке («налив»). 12 этап органогенеза характеризуется процессами превращения питательных веществ в запасные вещества семени начало его совпадают с переходом семян в фазу восковой зрелости конец с фазой полной зрелости. В наших опытах, у ячменя Донецкая-8 фенологическая фаза «созревание зерна»
проходила с 22 июня по 20 июля, при среднесуточной температуре 27,9С, сумма среднесуточных температур за 11и 12 этапы органогенеза – 809,6С, относительная влажность воздуха 53,5%, при продолжительности дня - 15 часов 34 минуты.
Таким образом, систематически наблюдая, за процессом формирования органов у растений ячменя Донецкая-8 можно своевременно с учетом конкретных условий погоды проводят необходимые агротехнические мероприятия тогда, когда растения больше всего нуждаются в этом, и тем самым активно воздействовать на величину и качество урожая. У ячменя, сорт Донецкая-8, формирование продуктивности колоса, в основном зависит от темпов и особенностей прохождения этапов органогенеза в связи с ходом, элементов метеорологических условий погоды. Выше изложенные материалы дают нам возможность высказаться, что биологический контроль за растениями ячменя позволяет очень рано определять их потенциальную продуктивность и следить за ее реализацией в течении вегетационного периода в связи с ходом погодных условий.
О закономерных связях между прохождением этапов органогенеза и изменением ростовых процессов стебля и листьев у ярового ячменя сорт Донецкая-8.
Этапы органогенеза отражают изменения морфологических структур, идущие на базе глубоких качественных физиолого-биохимических изменений организмов. Последовательный переход от одного этапа к другому, почти как правило сопровождается значительными количественными изменениями, зачастую носящими скочкообразный характер. При этом значительно изменяется величина, характеризующая самые различные органы - конуса нарастания, размеры соцветий цветков, покровных органов цветка, генеративных органов. В зависимости от этапов органогенеза наибольшие различия появляются либо на резком изменении размеров на данном этапе основных морфологических структур, либо коррелятивно сними связанных органов (междоузлий, стебля, влагалищ, черенков, листьев и т.д.). В последнее время появились работы, авторы которых сделали попытки вскрыть закономерности процессов закладки и роста междоузлий и узлов стебля в связи со стадийным развитием и этапами органогенеза злаков (Синская и др., 1957г, Куперман, Баранов,1958г, Шевелуха, 1958г, Корефова, 1961, Куперман, 1961 и др.).
Известно, что уже в почечке зародыша злаков имеется несколько, очень сближенных узлов главного зачаточного стебля, несущих зародышевые листья. После всходов и разворачивания первых листьев начинается усиленная дифференциация зачаточного стебля с образованием новых узлов. По данным Купермана (1953, 1961) образование новых узлов междоузлий стебля определяется не только наследственными особенностями вида и сорта, но и факторами внешней среды в период прохождения второго этапа органогенеза верхушечных репродуктивных органов. Поэтому число узлов и листьев на стебле определяется не только наследственными особенностями вида и сорта, но и факторами внешней среды в период прохождения второго этапа органогенеза, важнейшими из которых является интенсивность света, температура и обеспеченность растений водой. Чем длиннее второй этап органогенеза, тем больше узлов и листьев закладывается на стебле. При быстром прохождении второго этапа органогенеза в весьма благоприятных условиях развития закладывается меньшее число узлов и листьев. Наряду с этим имеются данные, позволяющие полагать, что закладка узлов на стебле происходит не только на втором этапе органогенеза и что на формирование узлов оказывает влияние также начальный период формирования оси зачаточного соцветия, до момента возникновения колосковых бугорков. Это можно видеть из того, что в результате неблагоприятного фото периода (короткий день для пшеницы и длинный день для проса) закладывается больше листьев, а следовательно и больше узлов, чем в условиях нормальных фото периодов для соответствующей группы растений. Вопрос о связи числа узлов и листьев на стебле с темпом прохождения этапов органогенеза является очень важным и нуждается, на наш взгляд, в дальнейшей разработке.
Характер роста отдельных междоузлий на разных этапах органогенеза репродуктивных органов ярового ячменя, сорт Доенцкая-8, можно представить графически (табл.№2, график №2). До тех пор, пока растения не пройдут второго этапа органогенеза, все надземные узлы остаются очень сближенными, и только при переходе растений на третий этап органогенеза начинается разрастание самых нижних стеблевых междоузлий. На графике №2 видно, что удлинение междоузлий в пределах стебля происходит не одновременно и на разных этапах органогенеза. Отдельные междоузлия удлиняются в неодинаковой степени. При оптимальных условиях прохождения этапов органогенеза наблюдается следующая закономерность, каждое вышележащее междоузлие длиннее нижележащего, и самыми длинными являются самые верхние междоузлия, удлиняющиеся на седьмом и девятом этапах органогенеза. Прирост стебля у однолетних злаков, как отмечает Куперман (1951) полностью прекращается ко времени окончания цветения, то есть на девятом этапе органогенеза, что и подтвердилось в наших экспериментах на яровом ячмене, сорт Донецкая-8 (график №2).
В литературе имеется много указаний по вопросу об изменении размеров полностью выросших листьев, в зависимости от их местоположения на растении (Корнилов, 1951, Балюра, 1959 и др.). Но несмотря на это, нет еще единого представления по данному вопросу даже для такой наиболее изученной культуры, как пшеница.
Большинство исследователей считают, что размеры листьев у яровой пшеницы сначала постепенно увеличиваются с повышением яруса, а затем уменьшаются, причем уменьшение размеров верхних листьев идет закономерно и обусловлено внутренними физиологическими факторами. Однако у разных авторов самым длинным оказывается то второй, то третий, то четвертый сверху лист (Носатовский, 1950, Перцивая, 1921и др.). К иному выводу пришел Аксеньтьев (1936). Он нашел, что наибольшие размеры имеет самый верхний лист на стебле. Гушин (1950) считает, что каждый последующий лист может быть длиннее и шире предыдущего, так как у растений имеется для этого потенциальные возможности, и только недостаток какого либо фактора внешней среды не позволяет этим возможностям полностью реализовываться. Аналогичные высказывания и у Корнилова (1951). Овчинников и Шиханова (1964) считают, что предположения Гушина и Корнилова являются моловероятными, так как на основании экспериментального материала ряда исследователей (Барышников, 1949, Добрынин 1960 и др.), Можно считать установленным тот факт, что для роста листьев разных ярусов в пределах растения создаются не одинаковые условия. Нижние листья формируются и растут в фазу всхода – кушения, когда стебель удлиняется крайне медленно и незначительно влияет на рост листьев. В этот период активными центрами роста являются листья, и поэтому к ним направляется основная часть питательных веществ и создаются благоприятные условия для их роста, причем условия снабжения листьев питательными веществами улучшаются по мере развития ассимиляционной поверхности. Верхние листья формируются и растут не только в фазу кушения, но и в фазу выхода в трубку, когда стебель быстро удлиняется и развивается соцветие. Стебель и соцветие становятся активными центрами роста и поглощения питательных веществ. В связи с этим ухудшаются условия снабжения все еще растущих верхних листьев. Почему и размеры листовых пластинок у самых верхних листьев (первый, второй) меньше чем у ниже расположенных листьев.
Из данных графика №3 и таблицы №3 видно, что в онтогенетическом развитии растений ячменя, сорт Донецкая-8 меняется местоположение самого длинного листа на стебле, а именно самым длинным является 4-5 листья. Расхождения в выводах и местоположении самого длин0ного листа на стебле обусловлен на наш взгляд, главным образом различными условиями выращивания растений, которые могут оказывать существенное влияние на рост и размеры листьев. Большой фактический материал, полученный многими исследователями, достаточно убедительно доказывает, что у однолетних злаков листья разных ярусов не равнозначны даже при выращивании растений в строго постоянных условиях внешней среды. Кроме того, листья разных ярусов имеют не одинаковое значение для формирования и развития растения, каждый лист отличается своей характерной физиологической функцией и играет определенную роль, которая меняется на протяжении онтогенеза.
Заключение
1. Систематические наблюдения за процессами формирования органов у растений ячменя, сорт Донецкя-8, позволяет своевременно, с учетом конкретных условий погоды, проводить необходимые агротехнитечкие мероприятия, тогда, когда растения больше всего нуждается в этом, и тем самым активно воздействовать на величину и качество урожая.
2. У ячменя, сорт Донецкая-8, формирование продуктивности колоса в основном зависит от темпов и особенностей прохождения этапов органогенезам в связи с ходом элементов метеорологических условий погоды.
3. Характер роста отдельных междоузлий в пределах стебля происходит не одновременно, и на разных этапах органогенеза отдельные междоузлия удлиняются в неодинаковой степени: каждое вышележащее междоузлие длиннее нижележащих и самыми длинными являются самые верхние междоузлия, удлиняющиеся на 7 и 9 этапах органогенеза.
4. В онтогенетическом развитии растения ячменя, сорт Донецкая-8, меняется местоположение самого длинного листа на стебле, а именно самым длинным является 4-5 листья, а не самые верхние. Листья разных ярусов неравнозначны и имеют неодинаковое значение для формирования и развития, каждый отличается своей характерной физиологической функцией и играет определенную роль, которая меняется на протяжении онтогенеза.
Литература
1. Агафонова З.Я. Биологический контроль в защите растений. Россельхозиздат, М.,,1968.
2. Алекперов С.А. Динамика формирования зачаточного колоса в связи со стадийностью развития растений. Баку,1939.
3. Баханова С.Г., Куперман Ф.М., Басов В.М. Количественная оценка развития растений в различных условиях вегетации. Вестник МГУ, 1968.
4. Куперман Ф.М., Дворянкин Ф.А., Ржанова Е.И, Ростовцева З.П. Этапы формирования органов плодоношения злаков. Изд. МГУ, 1955.
5. Куперман Ф.М. Биологический контроль за сельскохозяйственными растениями. Наука и передовой опыт в сельском хозяйстве. №2, 1957.
6. Куперман Ф.М. Биологический контроль за озимыми культурами. Наука и передовой опыт в сельском хозяйстве. №10, 1958.
7. Ржанова Е.И. некоторые закономерности морфофизиологической изменчивости в онтогенезе растений. Морфогенез растений, т. 1 Изд. МГУ, 1961.
8. Руденко А.И. Определение фаз развития сельскохозяйственных растений. Изд. МОИП, М., 1950.
9. Сапожникова С. А., Чирков Ю.И. Агроклиматические ресурсы СССР. Сб. «Советский Союз». Изд. БСЭ, М., 1967.
10. Уланова Е.С. Методы агрометеорологических прогнозов. Гидрометеоиздат, Л.,1959.
11. Чирков Ю. И. Применение на агрометстанциях метода определения жизнеспособности озимых культур по состоянию конуса наростания. Метеорология и гидрология. №5, 1955.
12. Чирков Ю. И. Биологический контроль при установлении агрометеорологических показателей роста и развития сельскохозяйственных культур. Сб. Морфогенез растений, МГУ, 1961.
13. Чирков Ю. И. Применение фенологических данных для характеристики условий произрастания различных по скороспелости условий сортови гибридов кукурузы. Материалы фенологической комиссии, Вып. 1. Издательство географического общества СССР,1962.
14. Чирков Ю. И., Конторищикова О. М. Методологическое пособие по составлению прогноза сроков наступления фаз развития кукурузы и сахарной свеклы. Гидрометеоздат, Л. 1962.