Издавна, пшеница занимает важное место в хозяйстве человека. Посев пшеницы — это время, когда закладывается фундамент будущей зерновой культуры — формируется корневая система. От нее зависит продуктивность растения, сопротивляемость внешним факторам, а следовательно и урожай.
Корневая система пшеницы не только обеспечивает поступление в растение воды и питательных веществ, она синтезирует фитогормоны, нуклеопротеиды, аминокислоты и другие вещества, а также управляют процессами роста и функционирования растения. На данный момент, существует множество способов благоприятного влияния на развитие корневой системы пшеницы, а значит и на количество и качество урожая. Но чтобы понять как это делается, желательно разобраться в физиологии этого растения.
Особенности строения корней
Корневая система у пшеницы эффективно выполняет свои функции, но поглощает воду она не всей поверхностью. На концах ответвлений корней имеется зона всасывания, которая состоит их тоненьких волосков, толщиной 0,1 мм и длиной 1-10 мм. Эти волоски покрыты слизью, что существенно повышает эффективность поглощения воды и питательных веществ. Рядом расположена зона деления, которая обеспечивает прорастание корневой системы. Длина корня пшеницы может достигать двух метров, но наиболее эффективное всасывание воды и питательных веществ происходит на глубине до 30 см.
Строение корневой системы пшеницы также характеризуется высочайшей плотностью. Один гектар поля, засеянный озимой пшеницей, содержит около 300000 км корней в своей почве.
Тип корневой системы
Пшеница имеет мочковатый тип корневой системы, характерный для однодольных растений. Мочковатая корневая система представляет собой несколько первичных корней, выходящих из семени и придаточные, выходящие из стебля. Имеет очень ветвистую структуру.
Кущение пшеницы
Когда пшеница находится на стадии роста, при которой над почвой уже видны 3-4 листочка, под землей имеется утолщение стебля, называемое узлом кущения. Во время этапа накопления, в нем образуются питательные элементы и зачатки будущих частей растения. Из узла кущения обычно произрастает основной и несколько стеблей второго порядка. По всей длине стебля формируются утолщения — узлы. Длина участков между ними — междоузлий увеличивается к верхней части стебля. Каждый побег образует пару корешков, которые разрастаются в почву и питают всё растение. Дополнительные стебли при кущении могут образовывать колосья, тем самым повышая урожай. Кущение может положительно влиять на сопротивляемость растения внешним неблагоприятным факторам и обеспечивает ему выживание. Искусственно усилить интенсивность кущения можно применением морфорегуляторов и ранней азотной подпиткой.
Развитие и рост корневой системы пшеницы
Незадолго после посадки семян в почву, начинается их прорастание. Развитие корневой системы озимой пшеницы начинается с появления главного зародышевого корешка, а далее, с интервалами в 2-3 дня прорастает по одному первичному корешку, пока их число не достигнет пяти. При благоприятных условиях выращивания, возможно появление шестого и седьмого корешков, они прорастают перпендикулярно первым пяти. При засухе, не подходящей температуре или бедной почве, первичных корешков прорастает всего три. Это сигнал о том, что не стоит ждать большого урожая.
После формирования узла кущения развиваются вторичные корни пшеницы. Они прорастают из почек, расположенных возле соединения листьев и стебля. Узловые корни отличаются от первичных наличием более жесткой структуры.
Скорость прорастания корней во время трубкования и колошения может достигать 2-3 см в сутки.
Наиболее интенсивный их рост отмечается в верхних слоях почвы. При проникновении в более глубокие слои, скорость роста корней замедляется из-за более низкой температуры в тех местах.
Факторы, влияющие на развитие корневой системы
- Температура почвы.
- Сроки посева.
- Влажность.
- Структура почвы.
- Кислотность среды.
- Используемые удобрения.
Чтобы получать воду и питательные вещества, корневой системе требуется прорастать в глубь почвы. Скорость прорастания зависит от влажности почвы, наличия в ней удобрений и температуры окружающей среды.
Экспериментально выявлено, что масса корней может увеличиваться даже при температуре таянья льда. Конечно такая низкая температура препятствует зарождению первичных корешков, наиболее благоприятная температура для развития корневой системы пшеницы — 15-20 градусов.
Еще один важный фактор — влажность почвы. При не достаточном увлажнении есть высокая вероятность пересыхания верхних слоев почвы, где находится узел кущения. Это препятствует формированию вторичных корней до тех пор, пока дожди не исправят ситуацию. В свою очередь, замедление роста корней негативно влияет на кущение, в плоть до его полной остановки в условиях сильной засухи.
Избыточная влажность тоже вредит развитию корневой системы. Это происходит из-за нарушения газообмена в земле. Оптимальная влажность — 60-70%.
Экспериментально выявлено, что идеальные условия для формирования корневища, достигаются при постепенном небольшом понижении влажности субстрата по мере развития растения.
Скорость и глубина разрастания корней зависит также от рыхлости земли. Если в ней есть трещинки, туннели, вырытые червями, корешки успешно прорастают через них. Они также способны образовывать свои туннели через влажную почву. Столкновение с плотной, сухой почвой приводит к утолщению кончика корня и увеличению его разветвленности.
Повышенная кислотность среды, в которой прорастает корневая система, может негативно влиять на количество и качество урожая. Она поражает поглощающую часть корня, уменьшая проницаемость протоплазмы его клеток. Тем самым, кислотность препятствует полноценному поступлению питательных веществ, а следовательно и развитию растения.
Опытным путем было выявлено оптимальное время посева — первая половина сентября.
Растения, посеянные в такой срок, имеют высокую физиологическую активность и успевают к зимовке сформировать достаточную корневую систему. Более ранний посев обеспечивает несколько большее накопление массы корневища, но конечный урожай получается меньший. Более поздний посев не позволяет корневой системе в достаточной мере разрастись к концу осеннего вегетативного периода.
По мере роста, поглотительная способность корней меняется. В начале вегетации, она максимальна. В конце — имеет отрицательную величину, то есть происходит выброс в почву минеральных веществ корневой системой.
В таблице представлены измерения показателей корневой системы в разные периоды роста.
Озимая пшеница относится к семейству злаковых (Gramineae Suss.) , которое включает несколько ее видов и большое количество разновидностей и форм.
Основными являются два вида пшеницы: мягкая (Triticum aestivum L., синоним Triticum vulgare Host.) и твердая (Triticum durum Desf.).
Корневая система озимой пшеницы состоит из зародышевых (первичных) корней, развивающихся из зародыша семени, и узловых (вторичных), образующихся из почек, находящихся у основания листа. Зародышевые корни появляются после прорастания семени. Сначала виден один корешок, через 3—4 дня выше первого (пониже основания стебля) — второй и третий, затем — четвертый и пятый, которые располагаются в плоскости, параллельной щитку.
При благоприятных условиях из точки, лежащей выше четвертого и пятого корешков, образуются шестой и седьмой корешки. Они растут почти под прямым углом по отношению к первым корешкам. Таким образом, семена озимой пшеницы прорастают несколькими корешками.
Некоторые исследователи (Новацкий, 1930, и др.) считают, что семена озимой и яровой пшеницы прорастают пятью корешками. Этот признак служил для распознавания по проросткам пшеницы и ржи, прорастающей тремя четырьмя корешками, а также ячменя, образующего семь корешков.
Однако, как показали исследования Л. И. Посатовского (1965), озимая и яровая пшеницы в зависимости от сорта могут образовать от двух до восьми корешков.
По данным А. Г. Литовченко (1939), семена озимой пшеницы прорастают в среднем 3—4 корешками (с колебаниями от 2 до 6). По исследованиям И. Г. Строны (1966), у 30 районированных сортов озимой пшеницы количество корешков колебалось от 1 до 7. По нашим наблюдениям (1969—1970 гг.), сорт пшеницы Мироновская 808 прорастает в среднем четырьмя корешками (с колебаниями от 3 до 7).
Количество зародышевых корешков зависит от крупности семян, плодородия и влажности почвы, сроков посева и других факторов.
Первичные корни от начала появления их до конца вегетации играют важную роль в жизни растения. Через них поступают питательные вещества и вода к вегетативным органам.
После образования узла кущения (иногда одновременно с появлением боковых побегов) начинают развиваться узловые стеблевые (вторичные) корпи. По данным некоторых исследователей (Гусев, 1926), вторичные стеблевые корни озимой пшеницы образуются через 20 дней после всходов. По нашим наблюдениям (Мичуринск), в благоприятном 1964 г. (запасы продуктивной влаги в почве на глубине 10 см 19 мм, среднесуточная температура на глубине заделки семян 16,2° С) узловые корни появились через 18 дней после всходов, в засушливом 1965 г. — через 25 дней, в 1966 г. (температура на глубине заделки семян 12,9° С) — через 28 дней и в 1971 г. — через 30 дней.
Вторичные корпи, как и вновь появляющиеся побеги, образуются из почек, находящихся у основания листьев. Корин проходят через основание листа и проникают вглубь и в стороны почвенного горизонта. При их формировании наблюдается интересное явление: каждый вновь появившийся побег образует пару корешков, следующий за ним — вторую и т. д. Следовательно, каждый побег обеспечен собственной корневой системой.
Первая пара узловых корешков размещается в той же плоскости, что и шестой зародышевый корешок. Следующие корни располагаются в плоскостях, перпендикулярных к плоскости размещения предыдущих. Это обеспечивает равномерное распределение корней в почве. Вторичные корни можно отличить в первое время от зародышевых тем, что они бывают покрыты частицами почвы, или же по анатомическому строению: первичные корни имеют более рыхлое строение, чем узловые.
На концах разветвлений зародышевых и узловых корней имеется большое количество корневых волосков. Они выполняют важную физиологическую функцию. Не вся корневая система участвует в поглощении питательных веществ и воды, а только те участки, которые покрыты волосками. По мере развития растений корни постепенно разветвляются и переплетаются между собой, образуя мочковатую корневую систему, проникающую па различную глубину.
Назначение корневой системы озимой пшеницы, как и других растений, заключается в усвоении из почвы воды и питательных веществ и снабжении ими других органов растений. Кроме того, исследованиями советских ученых (Курсапов, 1954; Сабинин, 1955, и др.) с помощью меченых атомов установлено, что корни являются местом синтеза аминокислот и сложных органических соединений, из которых создается белок.
На рост и развитие корневой системы оказывает влияние ряд факторов, в частности температура, влажность почвы, содержание питательных веществ в ней и др.
Многочисленные исследования (Григорьева, 1952) показывают, что у пшеницы корни могут увеличиваться в весе и размерах при температуре в несколько десятых градуса выше нуля. С. С. Рубин и В. А. Ильченко (1966) в условиях тяжелосуглинистых оподзоленных черноземов юга лесостепи Украины (Умань) при размещении озимой пшеницы сорта Украинка после кукурузы па силос и зеленый корм наблюдали в 1957—1959 гг. рост корней на глубине 100 см при минимальных положительных температурах (в феврале—марте) 1,2— 1,7° С. По наблюдениям исследователей, рост корней отмечается ниже глубины промерзания при минимальной температуре почвы 1,2° С. Прирост корней в этот период составлял 2,7—6,4 мм в сутки.
По С. Топоркову (1899) и А. И. Носатовскому (1965), корни пшеницы растут при температуре 2° С, а у прорастающего зерна пшеницы — даже при температуре таяния льда. Однако при такой низкой температуре рост корней идет медленно. Оптимальной температурой считается 14—16° С.
По мере углубления в почву корни попадают под действие более низких температур, при которых рост их замедляется. В весенне-летний период, основная масса корней растет при температуре почвы 18—22° С, которую следует считать наиболее благоприятной для развития корневой системы пшеницы. Пониженная температура оказывает отрицательное действие на образование зародышевых корешков.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Фосфор часто называют элементом роста корневой системы. В ранние периоды развития пшеницы наиболее важным условием является наличие достаточного количества доступного фосфора в верхнем 0-15 см слое почвы, который в наибольшей мере коррелирует с урожайностью зерна.
Низкая обеспеченность растений фосфором увеличивает число боковых корней, но ограничивает их удлинение. При этом дефицит фосфора увеличивает соотношение корень/надземная часть пшеницы.В начале сезона молодые растения имеют ограниченную всасывающую поверхность корней для поглощения фосфора. Оптимальное обеспечение растений фосфором улучшает развитие корней и увеличивает кустистость, что в результате отражается на урожайности зерна и фуража. Также достаточное количество фосфора увеличивает зимостойкость растений, максимизирует эффективность использования растениями воды, ускоряет созревание растений и снижает количество влаги в зерне на момент уборки.
На начальной стадии развития растения пшеницы поглощают фосфор более интенсивно, чем в последующие периоды роста. Растение создает резерв, перераспределяя его потом между органами в зависимости от их потребности в фосфатах для синтеза органических веществ.
В самом раннем возрасте растения крайне чувствительны к фосфатному голоданию, а его недостаток трудно поправить в дальнейшем.
По мере развития растения, корневая система также развивается, увеличивается ее поверхность и объем почвы, из которого растение поглощает фосфор. Внесенный локально при посеве фосфор стимулирует разрастание корней в зоне внесения. Поэтому важным показателем является содержание фосфора в слое почвы вне зоны припосевного внесения удобрения.
Развивающееся растение снабжает фосфором молодые листья, причем если приток фосфора извне прекращается, то идет передвижение фосфатов из старых листьев к молодым (что обусловливает появление симптомов дефицита на старых листьях).
В фазе образования и особенно созревания репродуктивных органов отмечается энергичное передвижение к ним фосфора из вегетативных частей растения: из стебля и листьев – в колос – зерно. Хотя абсолютное количество фосфора в растениях – г(кг) Р2О5 на 1 растение (на га) – продолжает увеличиваться до полного их созревания, относительное содержание (% сухого вещества) уменьшается с возрастом растения из-за концентрации его в зерне.
Основной элемент урожая, на который влияет дефицит фосфора в начальной стадии роста и развития – это число побегов, что в результате приводит к недобору урожая. Исключение фосфора из питания растений яровой пшеницы в первые две недели периода вегетации уменьшало урожайность на 42% от максимально возможного.
Фаза кущения пшеницы озимой при оптимальных сроках посева, наличии достаточного количества влаги и доступных элементов питания в почве начинается уже через две недели после всходов осенью.
Растения пшеницы образуют два вида стеблей — главный стебель и различное количество побегов. В начале жизненного цикла растение «решает» какие побеги развивать. Среди всех сформированных растением побегов, около половины финальной урожайности приходится на побеги кущения Т1 и Т2 (сформированные на базе первого и второго листа соответственно). И в начале периода вегетации более половины фосфора в растении приходится на фосфор, поступивший с удобрением. В условиях его дефицита, инициация побегов Т1 и Т2 может быть серьезно угнетена, что, в результате, может привести к потере до половины финального урожая зерна.
Поэтому даже на обеспеченных фосфором почвах рекомендуется внесение некоторого количества фосфора при посеве. Отклик пшеницы на внесение небольших доз фосфора при посеве часто называют «припосевным эффектом», который оказывает значительное влияние на рост корней и увеличение листовой поверхности, на кущение и, в результате, на урожайность культуры.
Недостаток фосфора негативно сказывается на формировании структурных элементов колоса пшеницы: снижается число колосков в колосе и цветков в нем. Внесение фосфора повышает количество колосков в колосе яровой пшеницы. После фазы колошения, нормальное обеспечение фосфором важно для синтеза и ретранслокации в зерно углеводов, поскольку оба процесса нуждаются в энергии, запасенной в виде АТФ.
