Дипломная работа: Фуркатный ячмень К-Ц в условиях северной лесостепи Челябинской области
К концу вегетации растения резко сокращают потребление воды из почвы, но вместе с этим возрастает значение даже небольших осадков, влияющих на температуру и относительную влажность воздуха. По данным З.Б. Бартоника (1989), если молочная спелость совпадает с температурой 210С и относительной влажностью воздуха до 37%, то значительная часть пластических веществ остается в вегетативных органах, а выход зерна составляет 42%, при температуре ниже 200 и относительной влажности более 40% уровень зерна в общей надземной массе составляет уже 53%.
1.4 Биологическое значение остей и пленок
На территории нашей страны ячмени в основном представлены остистыми пленчатыми формами, а остисто-голозерных и безосто-голозерных форм мало. Как заметил Л.Е. Ходьков (1985) создание и возделывание высокоурожайных безостых голозерных сортов ячменя позволило бы облегчить переработку зерна; использовать на корм полову, которая из-за остей, причиняющих вред сельскохозяйственным животным, используется неэффективно, или вовсе выбрасывается; получить солому лучшего качества и более эффективно использовать ячмень на зеленый корм и на монокорм.
Пленка ячменя предохраняет генеративные органы, а после оплодотворения зародыш от неблагоприятных метеорологических воздействий, а также от вредного влияния микроорганизмов и насекомых. Ости способствуют зарыванию в почву зерновок, поскольку основания остей переходят в пленку, скрепляющую плод и ость. Пленки также принимают небольшое участие в фотосинтезе.
Л.Е. Ходьков отмечает, что необходимость в связывании зерновки с остью отпадает при возделывании в агроценозе, так как этот факт уже не влияет на выживаемость растений. Осуществляя фотосинтез, пленки также воспринимают минеральные элементы при внекорневом питании. Возможно, в естественных условиях дикие родоначальники культурного ячменя не могли дать устойчивых жизнеспособных голозерных форм, появляющихся в силу изменчивости. Но в условиях культуры наследственные изменения, связанные с переходом от остистых форм к безостым и от пленчатых к голозерным, могут сохранятся, попадая под защиту искусственного отбора, так как человек, несомненно , уже на заре земледельческой культуры был в состоянии оценить выгодность для себя появившихся голозерных и безостых форм.
По мнению А.А. Грязнова (1996) роль остей в жизни ячменя, целесообразно рассматривать, через призму эволюции внутри рода и биологической необходимости того или иного органа растения. Так, дикие виды ячменя и ячменных трав имеют ости, являющиеся продолжением наружной цветочной чешуи. И лишь у культурного ячменя появляются безостые формы, которые, кстати, не выходили за пределы своего центра происхождения (благоприятные районы Юго-Восточной Азии). В более суровых условиях жизненно необходимы функции эффективного расселения семян. Широкая, длинная, грубая ость - прекрасный парус, способствующий отламывания зерна от выступа колосового стержня под действием ветра.
Приспособительная роль остей на этом на заканчивается. Опавшее зерно, как правило, не лишается ости. Последняя под действием воздушных потоков раскручивается вокруг своей оси, что способствует перемещению зерна по поверхности почвы. В процессе движения семена часто достигают трещин и проваливаются в них. Торчащую над поверхностью почвы ость треплет ветер, колебательные движения ости передаются зерну, которое все глубже погружается в расщелину. Зерно движется только вперед, так как на всем пути следования по почве и в трещине оно удерживается от возвратного движения зубчиками ости. По аналогии с шипами у кустарников и деревьев, роль остей можно объяснить еще и защитной функцией от поедания соцветий животными и птицами. Только очень голодные животные способны поедать на корню в спелом состоянии остистые пшеницу и ячмень, но часто не бесследно для своего здоровья.
Итак, ости, безусловно, полезны для ячменя, особенно в дикой флоре, но совершенно не обязательны и даже вредны в культуре. Что же касается роли остей, как дополнительной фотосинтезирующей площади, маркера повышенной или пониженной засухоустойчивости и др., то с этим в ряде случаев необходимо считаться, не возводя, однако эти явления в абсолют.
1.5 Отрицательное действие остей на животных и человека
Известно, что гнойные и актиномикозные поражения у животных вызывает поедание ими остей, особенно сильно зазубренных. Данной проблеме посвящено значительное количество работ. Русскими учеными: Н.М. Берестневым (1887) и Н.Н. Мари (1890, 1906), затем А. Стельмах (1941), более поздними – А.В. Евсютиным (1958), Н.А. Спесивцевой (1964), Л.С. Маминовым (1970), современными исследователями И.И. Волотко (1984), Н.А. Калашником (1990) показано, что грубостебельный корм, в первую очередь ости хлебных злаков и чаще всего ячменя, травмируя кожу, слизистую оболочку рта, проникая в миндалевидные железы, привносят с собой лучистые грибки, известные под общим названием – актиномицеты – Aktinomyces, которые и служат основной причиной возникновения актиномикоза у животных. Среди последних работ, посвященных разработке методов профилактики и борьбы с актиномикозом, заметны исследования ученых Троицкого ветеринарного института и, в частности, И.И. Волотко (1975, 1980, 1987 и др.).
Такими науками как ветеринария и селекция растений разработан целый ряд достаточно эффективных средств против указанной болезни. Первое место занимает профилактика, выражающаяся в устранении травматизма при кормлении животных грубыми кормами и снижении обеспеченности кормов лучистыми грибами, правильном хранении, механической и химической обработке кормов перед дачей животным, а также возделывании безостых сортов (И.И. Волотко, 1980; А.А. Грязнов, 1991).
Известно также отрицательное влияние остей на человека. Литературные данные свидетельствуют о связи остей злаков с рядом заболеваний человека. Еще Н.М. Берестневым (1887) описано множество случаев типичного актиномикоза человека со смертельным исходом, причиной которого являлись ости ячменя (первичный актиномикоз миндалин с последующими метастазами в мозг, легкие и другие органы).
Актиномикозы человека успешно излечиваются хирургически и медикаментозно (антибиотики). Но проблема этим себя не исчерпала. Решение найдено в замене остистых злаков на безостые. А пока, как нечто, не заслуживающее внимания, воспринимается тот факт, что механизаторы, занятые на уборке остистых злаков отечественными комбайнами, считают ости серьезным фактором дискомфорта своего труда. Набиваясь под одежду, частицы остей вызывают микротравмы кожи.
Известно также отрицательное действие остей при уборке урожая ячменя. Так, забивая жалюзи соломотряса, решет и удлинителя решет комбайна, ости в значительной степени увеличивают сход зерна в солому. Во избежание неоправданных потерь ячменя приходится часто прерывать обмолот для очистки жалюзей. К.С. Орманджи (1995) показал, что при обмолоте ячменя пропускная способность комбайна в среднем на 40% ниже, чем при обмолоте безостой пшеницы. Это объясняется тем, что ости сильно перегружают очистку и клавишный соломотряс.
Итак, на основании вышесказанного можно сделать справедливое заключение, что наряду с положительными функциями, ости несут значительный «заряд» отрицательных свойств. И в этой связи, пожалуй, трудно не согласиться с Л.Е. Ходьковым (1985), что «…такие функции остей, как транспирация и фотосинтез, не являются совершенно необходимыми и путем селекции могут быть целиком переданы листьям и стеблю, как это имеет место у безостых пшениц » (цит. по А.А. Грязнову, 1996).
1.6 Реакция ячменя на абиотические факторы
Ячмень обладает огромным количеством разнообразных биологических форм. Высокая приспособляемость культуры к различным условиям определят широкое распространение ее по всем континентам мира. Благодаря короткому вегетационному периоду и невысокой требовательности к теплу ячмень возделывается в самых северных и высокогорных районах земледелия. И все-таки эта культура предпочитает экологические ниши, позволяющие возделывать ее при раннем посеве.
Сумма активных температур, необходимая для полного цикла развития ячменя, составляет 1000-15000 для скороспелых и 1900-20000 – для позднеспелых форм. К недостатку влаги ячмень особенно чувствителен в фазу выхода в трубку – колошение (критический период – может увеличиваться число бесплодных колосков). Вместе с тем он достаточно устойчив к высоким температурам и запалам. При температуре воздуха 38-400С паралич устьиц листьев у ячменя наступает через 25-30 часов. Быстрый темп развития делает эту культуру ценной не только для зон с коротким периодом вегетации, но и для засушливых южных районов. Благодаря скороспелости ячмень наиболее продуктивно использует запасы зимне-весенней влаги и успевает налить зерно в первой половине лета до наступления сухой и жаркой погоды.
Ячмень обладает экономным расходованием влаги на образование единицы сухого вещества. Транспирационный коэффициент его колеблется от 350 до 400. Так за период вегетации на 1га посева ячменя требуется примерно 1,8-2,0 тыс. т воды.
Требования к почве. Обладая хорошей приспособляемостью к различным условиям выращивания, ячмень в то же время отличается повышенной требовательностью к почвенному плодородию. Он очень плохо растет на почвах с повышенной кислотностью, особенно страдают молодые растения. У них наблюдается задержка развития, кончики листьев желтеют из-за нарушения процесса образования хлорофилла и синтеза органических соединений.
Ячмень плохо переносит избыточное увлажнение. На заболоченных землях он дает низкие урожаи. Хуже растет эта культура на легких песчаных, чем на связанных суглинистых почвах. Большую чувствительность к кислой реакции почвы ячмень проявляет в начальные фазы. При рН 2-3,5 проростки его гибнут, поэтому необходимо проводить известкование почвы. Лучше всего растения развиваются на почвах с рН 6,8-7,5.
Особенности поступления питательных веществ. Ячмень характеризуется коротким периодом поглощения основных элементов питания. Ко времени выхода в трубку он потребляет почти 2/3 количества калия, используемого за весь вегетационный период, до 46% фосфора и значительное количество азота. К началу цветения у ячменя почти заканчивается поглощение питательных веществ. Для получения высоких урожаев этой культуры очень важно, чтобы растения были обеспечены в полной мере доступными элементами с самого начала их развития. Компенсировать недостаток питания позже практически невозможно. Такая биологическая особенность определяет специфику применения удобрений и выбор предшественников.
Для ячменя показательно относительно высокое содержание калия в растениях в период кущение – цветение в сравнении с фосфором и азотом. По мере же созревания это соотношение меняется. На формирование 10ц зерна ячмень расходует примерно 26 кг N, 11 кг Р2О5 и 20 кг К2О. Из доступных запасов питательных веществ, находящихся в почве, растения ячменя используют около 30% N, 10% Р2О5 и 15% К2О. Из вносимых удобрений ячмень обычно берет 50-60% азота, 25-28% фосфора и 36-42% калия. Однако использование питательных веществ из почвы и удобрений сильно зависит от многих факторов и прежде всего от реакции почвенного раствора и обеспеченности растений водой. Даже при относительно высоком уровне обеспеченности азотом, фосфором, калием и другими необходимыми элементами неблагоприятные для роста и развития растения факторы лимитируют возможность формирования высокого урожая.
Засухоустойчивость. Академик П.Л. Гончаров (1993) рассматривает свойство засухоустойчивости, как способность растений задерживать ростовые процессы на первом этапе вегетации в период засухи, извлекать воду из подпочвенных горизонтов достаточно разветвленными, глубоко проникающими корнями, осуществлять физиологические функции при ограниченном поступлении воды. Основными физиологическими проявлениями сорта должны быть: высокая поглощающая активность корневой системы и функционирование ассимиляционного аппарата во все ответственные периоды жизни растений; экономное расходование влаги на формирование единицы биомассы; способность накапливать большую биомассу за ограниченный в данной зоне период вегетации.
По мнению Ф.А. Полимбетовой, Л.К. Мамонова (1980) за критерий засухоустойчивости следует считать лучшее воспроизведение и большую продуктивность растений в условиях недостаточного водоснабжения и повышенной температуры воздуха. В этом явлении важную роль играют факторы более мощного развития корневой системы, более активной транспирации, устраняющей перегрев растения, или, наоборот, очень низкой транспирации, позволяющей растению обойтись небольшими запасами почвенной влаги, очень коротким вегетационным периодом, выводящим растения из-под засухи.
Жаростойкость. В природе почвенная засуха часто сопровождается повышенной температурой воздуха. В такой ситуации особое значение приобретает жаростойкость растений. Принято считать, что высокая жаростойкость достигается интенсивным испарением воды. Это понятие входит в противоречие с понятием засухоустойчивости, которое предполагает, что чем меньше растение испаряет воды, тем оно более засухоустойчиво. В этой связи предполагается (В.Д. Ляшок, В.Д. Наволоцкий, 1988), что каждой зоне должна соответствовать определенная архитектоника ячменного растения. Отбор форм с небольшой листовой поверхностью увеличивает вероятность получения засухоустойчивых генотипов, что способствует стабилизации продуктивности, но не гарантирует ее высокий уровень. Видимо, следует идти по пути отбора засухо- и жаростойких форм с оптимальной площадью листовой поверхности.