Анатомическое строение зерна

По внутреннему строению зерна хлебных злаков состоят из трёх основных частей: оболочки, эндосперма, зародыша.

В оболочке зерна различают наружную часть, являющуюся плодовой оболочкой. Она состоит из двух слоев и образуется из стенок завязи. Под ней располагаются два слоя семенной оболочки, развившиеся из двух оболочек семяпочки.

У плёнчатых зёрен отмечают иногда и так называемую мякинную оболочку, представляющую собой покрывающие зерновку цветковые чешуи.

Зародыш, дифференцирован на различные части - зачатки будущего растения. Здесь имеется щиток, представляющий единственную семядолю зерна хлебных злаков. Щиток непосредственно прилегает к эндосперму и обращен к нему своей всасывающей поверхностью.

В нижней части зародыша находятся первичные (зародышевые) корешки в виде небольших бугорков. Выше располагается первичный стебель, заканчивающийся почкой, покрытый колпачком зачаточных листьев.

Размер зародыша невелик и неодинаков у разных хлебов.

В эндосперме различают периферический (алейроновый) слой, непосредственно прилегающий к оболочке семян. Клетки его не содержат крахмала, но густо заполнены алейроновыми зёрнами тёмно-жёлтого цвета. Слой этот состоит у некоторых хлебов из одного ряда клеток (пшеница, рожь, тритикале, овёс), у других — из нескольких рядов (ячмень).

Под алейроновым слоем располагаются крупные тонкостенные клеточки разнообразной формы, занимающие всю внутреннюю часть эндосперма. Клетки эти густо заполнены крахмальными зёрнами различной величины, в промежутках между которыми распределены белковые вещества бледного желтовато-коричневого цвета.

Окраска зёрен хлебных злаков весьма различна и может зависеть от окраски плодовой, семенной оболочек или наличия красящих пигментов в алейроновом слое или в остальных частях эндосперма. У плёнчатых хлебов (ячмень, овёс) иногда бывает окрашена цветковая чешуя.

Строение растений, фазы роста и развития, их связь с этапами органогенеза

В течение вегетации растения проходят несколько циклов роста и развития, что выражается в появлении у них новых органов (корни, листья, стебли, соцветия и т.д.), а также изменении в строении одних и тех же органов в процессе индивидуального развития — онтогенеза.

Для более полного понимания всех процессов, происходящих в растении, и, следовательно, большей возможности обеспечить его оптимальными условиями произрастания, фазы развития растений необходимо увязывать с процессами органообразования (органогенеза), происходящими в скрытой форме.

У зерновых хлебов в полевых условиях обычно отмечают следующие главные фенологические фазы: всходы, кущение, выход в трубку, колошение или вымётывание (у хлебов с метельчатым соцветием), цветение и созревание.

Прорастание семян

Жизненный путь развития растения начинается с набухания семян. При наличии тепла, влаги и воздуха начинают работать ферменты, превращая сложные органические соединения в простые, растворимые в воде, которые через щиток перемещаются в зародыш, давая возможность для размножения зародышевых тканей. У основания конуса нарастания (почечки) появляются зародышевые листья, трогается в рост зародышевый корешок. Первый этап органогенеза заканчивается образованием и проникновением на глубину 12-15 см нескольких зародышевых корней и появлением всходов.

Потребность прорастающих зёрен хлебных злаков в воде сравнительно невелика и выражается примерно следующими средними цифрами по отношению к весу абсолютно сухого зерна, %:

Овёс………………………….65

Пшеница, рожь……………...55

Ячмень………………………50

Кукуруза…………………….40

Просо, сорго и чумиза……...25

Для сравнения можно указать, что для набухания семян многих бобовых растений требуется воды около 100-125% их веса, а для семян свеклы — около 140-160.

Количественное определение потребной воды для набухания зерен хлебных злаков может быть проведено довольно простым, но в то же время достаточно наглядным способом. Взяв точную навеску чистого и воздушно-сухого зерна исследуемого хлебного злака (примерно 10 г), помещают её на сутки в стакан с водой. Воды должно быть налито достаточное количество для полного набухания зёрен. На следующий день воду сливают, зёрна высыпают на фильтровальную бумагу для удаления всей воды с поверхности зёрен. После этого зёрна быстро взвешивают на технических весах.

При подсчёте процента потребной для набухания зёрен воды по отношению к весу абсолютно сухого зерна необходимо учесть, что в самом зерне при воздушно-сухом его состоянии содержится её около 13-14%.

Число корешков неодинаково у разных видов хлебов. Как правило, зёрна хлебов первой группы прорастают несколькими корешками, зёрна хлебов второй группы всегда одним корешком. У хлебов первой группы число их в прорастающем зерне тоже различно:

у пшеницы…………..3 (у яровых форм чаще 5)

овса…………………..3 (реже больше)………...

ржи……………….…..4 (реже меньше)………..

ячменя……………….5-8………………………..

Отклонения от этих чисел возможны, но сравнительно редки. Корешки, образующиеся при прорастании зёрен, называются первичными, или зародышевыми. Вслед за корешками трогается в рост и стеблевой побег, который также, прорвав оболочку зерна, поднимается кверху и выходит на дневную поверхность.

У плёнчатых форм хлебных злаков (ячмень, овёс) стеблевой побег проделывает несколько более длинный путь, проходя сначала под чешуями зерна к его верхнему концу.

При определении фазы, какую хлебные злаки проходят в своём развитии, обычно отмечают её начало, когда в неё вступило около 10% растений, и полную фазу, если она наблюдается у 75% растений.

Определение фазы всходов

Растущий из зародыша зерна стеблевой побег снаружи покрыт видоизменённым листом — колеоптилем. Он позволяет ростку легче пробиться на поверхность почвы и предохраняет его от поранений при трении о частички почвы.

Защитная роль колеоптиля заканчивается, когда росток в виде «шильца» достигает поверхности почвы. На свету рост колеоптиля прекращается, поэтому, выйдя на дневную поверхность, он разрывается под давлением первого листа продольной трещиной, через которую наружу выходит первый зелёный лист хлебного злака. Этот момент в практике называется появлением всходов.

Началом фазы всходов считают дату, когда в различных местах поля появляются первые листья (у 10% растений) и начинают намечаться рядки посева. Фазу полных всходов отмечают, когда на поле закончилось появление новых всходов (у 75% растений). У первого листа влагалище очень короткое, а пластинка развита хорошо.

Выйдя на дневную поверхность, всходы бывают различно окрашены у разных видов хлебных злаков. Основная окраска всходов зелёная.

Но если клеточный сок содержит фиолетовый пигмент (антоциан), всходы приобретают зеленовато-фиолетовый, тёмно-фиолетовый или коричневый оттенок. Восковой налёт придаёт всходам дымчатый, сизый оттенок.

Всходы хлебных злаков бывают опушёнными и голыми.

Достаточно надёжным отличительным признаком некоторых хлебов первой группы является повёртывание листьев в разные стороны. У ячменя и пшеницы листья повёртываются по ходу часовой стрелки, у овса — против.

Согласно шкале микрофаз Ф.М. Куперман у хлебных злаков выделяют 12 этапов органогенеза. Первый этап завершается прорастанием семени. Конус нарастания (точка роста) на этом этапе недифференцированный. Элементы продуктивности — полевая всхожесть и густота стояния растений.

Определение фазы кущения

После выхода на дневную поверхность стеблевой побег развивает 2-3 настоящих зеленых листа и временно приостанавливается в росте. В растении происходят закладка и формирование узловых корней и новых стеблевых побегов, образующих разветвления главного побега. Это подземное ветвление носит у злаковых название кущения.

В фазу кущения колосовые злаки обычно проходят второй и третий этапы органогенеза. На II этапе конус нарастания дифференцируется на зачаточные узлы, междоузлия и стеблевые листья, а на III этапе закладывается зачаточная ось соцветия. Элементы продуктивности - габитус растения и число члеников колосового стержня соответственно.

Фазу начала кущения отмечают, когда у 10% растений на поверхности почвы появляется первый боковой побег.

Часть образовавшихся позже побегов, особенно при сильном кущении, отстаёт в своём развитии, создавая на кусте так называемые подсед (побеги без соцветия) и подгон (побеги с соцветием), не участвующие в формировании урожая. Наличие подгона и подседа создало два различных понятия кустистости - общей и продуктивной.

Таблица 2. — Отличительные особенности всходов хлебных злаков

Культура	Окраска листа	Положение листа	Ширина листа	Опушение листа
Пшеница	Зелёная, реже других оттенков	Вертикально расположенный	Узкий, редко широкий	Голый или густо, но коротко опушённый
Овёс	Светло-зелёная или зелёная	То же	Узкий	Голый или слабо опушённый
Рожь	Фиолетово-коричневая	То же	То же	То же
Ячмень	Сизая, сизовато-зелёная, дымчатая	То же	Средней ширины	То же
Просо	Зелёная	Слегка отогнутый книзу	Широкий, воронковидно-раскрытый	Сильно опушённый длинными волосками
Сорго	То же	То же	Средней ширины	Голый или слабоопушённый
Кукуруза	То же	То же	Широкий, воронковидно-раскрытый	То же
Рис	То же	Вертикально расположенный	Узкий	Голый, реже опушённый

 

Под общей кустистостью подразумевается вся сумма стеблевых побегов на одно растение, под кустистостью продуктивной - только та часть побегов, которая даёт ко времени уборки дружное созревание и принимает участие в создании урожая.

Кустистость определяется подсчётом стеблей на каждом растении и выведением среднего их числа на одно растение. Наибольшим коэффициентом общей кустистости обычно характеризуются озимые хлеба, особенно озимая рожь (4-5). Из яровых хлебов лучше и быстрее других кустится ячмень.

Слабее всех кустятся кукуруза и сорго, у которых побеги кущения появляются позднее - в период образования 6-8-го листа.