Морфологические особенности.
Пшеница - относится к семейству злаковых или мятликовых (Graminea или Роасеае). Растение однолетнее. Встречаются как озимые так и яровые формы, а также формы, совмещающие в себе биологические особенности обоих типов (двуручки). Пшеница насчитывает 20 различных видов.
По числу хромосом в осмотических клетках все виды делят на 4 генетические обособленные группы: диплоидную - 14 хромосом, тетраплоидную - 28 хромосом, гексаплоидную - 42 хромосомы и октоплоидную - 56 хромосом. По легкости выделения зерна из цветковых чешуи все виды пшеницы разделяют на голозерные и пленчатые. Голозерные или настоящие пшеницы имеют неломкий колос и зерно легко освобождается из чешуи при обмолоте. К ним относится 11 видов. Основной вид голозерной пшеницы - aestuvum (мягкая) - 80%; durum (твердая) - 15%; compactum (карликовая); polonicum (польская); persicum turgidum (ветвистоколосая). Пленчатые или полбенные пшеницы имеют ломкий колос, распадающийся при обмолоте на отдельные колоски.
К ним также относится 11 видов diccocum - двузернянка полба monoccocum - многозернянка, speltae-пшеница Спильта, Тимофеевка - зандури. Все виды пшеницы по остистости окраске зерна колоса и остей опушенности колосковых чешуи делят на разновидности. Пшеница имеет мочковатую корневую систему. Образование корневых волосков намного превышает поверхность корневой системы, что важно для поглощения воды и питательных веществ.
При прорастании зерен сначала образуются как у всех однодольных растений зародышевые корни. Число их типично для отдельных видов у пшеницы от 3 до 5. С началом кущения из узла кущения вырастают придаточные корни, которые лучеобразно располагаются вокруг стебля и обеспечивают дополнительную устойчивость. Они образуют дополнительную корневую систему.
Колос веретеновидный, средней длины и плотности. Колосковая чешуя удлиненно-овальная со слабовыраженной нервацией. Зубец средних размеров, вверху остевидный; плечо скошенное. Киль выражен сильно. Ости грубые, зазубренные, расходящиеся к вершине. Стебель прямостоячий цилиндрический, состоящий из узлов и междоузлий. В большинстве случаев зрелая соломина имеет 6 узлов, хотя встречаются стебли с 5 или 7 узлами. Листовое влагалище выходит из узла и облегает стебель.
Внутри листового влагалища» непосредственно у стебля, находится лигула (листовой язычок). Наравне с корнями листья - это важнейшие органы питания растений. При загущении растений в рядках и направлении рядков посева параллельно падающим лучам, часть листьев затеняется, что значительно снижает фотосинтез. Следовательно, для усиления фотосинтеза и повышения урожая большое значение имеет густота посевов, направление рядков при посеве и равномерное размещение растений на площади. Цветки собраны в колосках.
У пшеницы в колосках находится от 3 до5 цветков. Цветки окружены двумя цветковыми чешуйками (внутренней и наружной). Наружная листовая чешуйка у разных форм может нести ость, которая защищает от испарения. Колоски содержат две колосковые чешуи - нижнюю и верхнюю. Соцветие пшеницы – колос. Колоски сидят в двух рядах супротивно на уступках колосового стержня. На каждом уступе образуется один колосок. Количество уступов колосового стержня различно и в связи с этим длина колоса у разных видов и генотипов одного вида разная.
Плод пшеницы – зерновка Зерно овальное, с бороздкой средней глубины. Зерно средней крупности, масса 1000 зерен 31-36г. У нее можно обнаружить сросшиеся между собой плодовую и семенную оболочки, сильно развитое мучнистое тело (эндосперм) и зародыш. Последний составляет примерно 2-5 % общей массы плода доля эндосперма составляет у пшеницы 80-84 %. В зародыше имеются зачатки корня и побега нового растения. Он очень чувствителен к повреждениям и неблагоприятным условиям. Через щиток зародыш связан с эндоспермом, который обеспечивает новое растение питанием до появления своих корней.
Зерновка состоит в основном из крахмала протеина и незначительной доли жира. Причем их содержание различается по видам. Оно зависит от генотипа (сортов) и от условий выращивания. В зерне пшеницы самое главное - это клейковинный белок, который предопределяет технологические свойства зерна и выработанной из нее муки. Содержание сырой клейковины - 30,9-36,7%, что обеспечивает получить пышный вкусный и полезный хлеб. Клейковина - это нерастворимый в воде упруго эластичный гель, образующийся при смешивании размолотого зерна пшеницы или муки с водой.
Она содержит до 98 % белка небольшое количество углеводов липидов и минеральных веществ. В сырой клейковине содержится 64-66% воды. Основную массу зерна пшеницы составляют углеводы. Они играют большую энергетическую роль в питании человека. В зерне пшеницы углеводы в основном представлены крахмалом - в среднем 54,8 %. Весь крахмал сосредоточен в эндосперме.
Из углеводов кроме крахмала в зерне содержатся сахара. В нормальном полноценном зерне пшеницы сахара составляют 2,8 %. Они накапливаются в основном в зародыше, а также в периферических частях эндосперма используются зерном в первый период прорастания. В зерне пшеницы имеются и другие углеводы, например клетчатка. Ее содержание составляет в среднем 1,9 % Клетчатка входит в состав цветочных пленок оболочек и клеточных стенок.
Имея большую механическую прочность, клетчатка не растворяется в воде и не усваивается организмом. Поэтому при переработке зерна пшеницы в муку главная задача технологов - удалить оболочки. Вместе с тем клетчатка зерна пшеницы играет немалую роль в пищеварении: она регулирует двигательную функцию кишечника, способствуя этим снижению сердечно-сосудистых заболеваний и препятствуя ожирению человека. В связи с этим отруби полученные пои размоле зерна пшеницы используют в качестве лечебного средства.
К углеводам зерна относят также слизи, но в зерне пшеницы их очень мало и практического значения они не имеют. Жиры и липиды составляют в зерне пшеницы в среднем 1,7%. Жиры сосредоточены преимущественно в зародыше и алейроновом слое и влияют отрицательно на сохранность зерна, поскольку они не устойчивы при хранении. Под воздействием ферментов они разлагаются водой с образованием свободных жирных кислот, которые окисляются до перекисей и гидроперекисей. В результате жир может прогоркнуть, поэтому при производстве муки зародыш удаляют.
Зола состоит из окислов и солей калия, фосфора, натрия кальция, магния и другие. Наибольшую зольность имеют оболочки с алейроновым слоем наименьшую – эндосперм. Среднее значение зольности зерна мягкой пшеницы составляет 1,7%. В состав пшеницы входят девять незаменимых аминокислот: лизин-3,2%, метионин-1 7%, цистеин-2 6%, треонин-3,3%, триптофан - 1,4%, изолейцин - 4,2%, лейцин-7 5%, фенилалэнин - 5,2% и валин - 5,1%. Питательная (энергетическая) ценность 100 грамм зерна пшеницы в среднем составляет 315-320 ккал. Сила муки 321-386 е.а. (у стандарта соответственно: 15,7-17,8; 34,2-43,1% и 297-304 е.а.). Относится к сортам ценной пшеницы по качеству. 2.2. Биологические особенности.
Требования к температуре. Яровая пшеница – холодостойкая культура. Однако холодостойкость ее - величина непостоянная и зависит от фазы развития растений влажности почвы и воздуха свойств сорта, а также продолжительности заморозков и похолоданий.
Семена пшеницы начинают прорастать при 1,5-2,0° тепла. Интенсивно кустятся при температуре 10-12°С тепла. Всходы переносят непродолжительные заморозки до -6°С. Более чувствительны к низким температурам вегетирующие растения. В фазу всходы - третий лист заморозки 5°С уже вызывают повреждения и частичную гибель всходов. В фазу третий лист - кущение холодоустойчивость пшеницы несколько повышается и растения не гибнут при кратковременных понижениях температуры до 8-10°С поскольку к этому времени узел кущения у них достигает значительных размеров, улучшается его регенерирующая способность а точка роста побега находится ниже уровня почвы.
При понижении температуры ниже 0°С в период созревания зерно может быть повреждено заморозками: такое морозобойное зерно имеет низкие технологические и посевные качества. Жароустойчивость пшеницы, так же как и холодостойкость, меняется в течении вегетации. Наибольшей жаростойкостью пшеница отличается в период налива зерна.
Сокращая период от цветения до созревания, высокие температуры одновременно повышают и темп налива, а при отсутствии дефицита влаги – Формирование полновесного зерна. Если высокие температуры сочетаются с почвенной или воздушной засухой, особенно при резком падении относительной влажности воздуха (суховейный тип погоды), то происходит так называемый "захват" зерна. Сумма активных температур 1500 - 1600°С. Требования к влаге. Яровая пшеница - требовательная к влаге культура. Потребность пшеницы в воде распределяется следующим образом, всходы 5-7%, кущение 15-20%, выход в трубку и колошение 50-60%, молочная спелость 20-30% и восковая спелость 3-5% общего потребления воды за вегетационный период.
Увеличение потребности в воде начинается с фазы кущения. В период выхода в трубку и колошения наблюдается самый большой расход воды. Одно растение яровой пшеницы за вегетационный период расходует 469-865 г воды на 1 га посева - 2-3 тыс. т. На создание 1 г сухой массы расход воды (транспирационный коэффициент) в среднем составляет 400-500 г. При низкой влажности воздуха, сильном нагреве листовой поверхности транспирационный коэффициент может увеличиваться в 2-2.5 раза. Потребность воды для набухания семян 50-55% от массы сухого зерна. Яровая пшеница сравнительно плохо переносит как засуху, так и избыточное увлажнение почвы.
При избыточном увлажнении почвы в фазу молочной и восковой спелости усиливается полегание растений, распространение грибных заболеваний особенно стеблевой ржавчины, ухудшаются условия уборки урожая.
Требования к почве. Яровая пшеница относится к культурам, требовательным к плодородию почвы и наличию в ней легкодоступных питательных веществ. Это объясняется ее сравнительно коротким периодом вегетации и пониженной усвояющей способностью корневой системы. Лучшим для пшеницы считается черноземные, каштановые и плодородные суглинистые почвы. Яровая пшеница страдает от повышенной почвенной кислотности. Лучшие урожаи дает на нейтральных и слабокислых (рН 6,0-7,5) почвах.
Для формирования 1 ц зерна выносится из почвы примерно 2,5-2,9 кг азота, 1,1- 1,2 кг фосфора и 2,0-2,2 кг калия. Растения используют из находящихся в почве доступных запасных питательных веществ около 30% азота, 20% фосфора и 10-15% калия, из удобрений же коэффициент использования составляет в среднем до 50-60% азота, 20-25% фосфора и 75-80% калия Но использование питательных веществ из почвы и удобрений в значительной степени зависит от многих факторов, среди которых большое значение имеют условия увлажнения, температурный режим, условия воздухообмена между почвой и атмосферой. 2.3.