Вопросы к государственному экзамену (бакалавриат)

1.Основные морфо-биологические признаки зерновых культур I и II группы.

Семейство Poaceae. Корневая система - мочковатая, состоит из отдельных корешков и большого количества корневых волосков, отхо­дящих пучками (мочками) от подземных узлов, главным об­разом от верхнего подземного узла. При прорастании зерна сначала образуются зародышевые (первичные), затем узловые (вторичные) корни, которые играют важную роль в жиз­ни растения. По мере роста и развития растения эти корни удлиняются, образуя разветвления, и пронизывают почву во всех направлениях. Однако основная масса корней размещается обычно в пахотном слое почвы, где активно протекают аэробные процессы.При помощи корневой системы растения не только ус­ваивают из почвы воду и питательные вещества и снабжают ими другие органы, но в корнях также синтезируются амино­кислоты и сложные органические соединения, из которых создается белок. Корни участвую в образовании хлорофилла. Стебель у мятликовых культур - соломина цилиндри­ческой формы, полая (у большинства из них) или заполнена паренхимой (у кукурузы, сорго). Стебель по всей длине раз­делен узлами (перегородками) на 5-6 междоузлий. У позд­неспелых форм кукурузы число междоузлий достигает 23-25 и более. Рост стебля происходит за счет удлинения междоузлий, причем начинают расти они в нижней части стебля, затем верхние междоузлия обгоняют в росте нижние. Такой рост называется интеркалярным, или вставочным. Стебель способен куститься, при этом из нижних под­земных узлов образуются вторичные корни и боковые стеб­левые побеги. Лист состоит из влагалища и листовой пластинки. Вла­галище прикреплено к стеблю в своей нижней части и охва­тывает его в виде трубки. В месте прикрепления влагалища к стеблю имеется небольшое кольцеобразное утолщение листовой узел, разрастающийся непосредственно над стебле­вым узлом. Листовой узел не только скрепляет листовое вла галище со стеблем, но и способствует поднятию стебля при полегании культур. Листья некоторых сортов мягкой пшеницы имеют опу­шение, которое является одним из признаков отличия озимой пшеницы от яровой. Там, где влагалище переходит в листовую пластинку, имеется тонкая полупрозрачная пленка, называемая язычком. Язычок довольно плотно прилегает к стеблю и предохраняет трубку влагалища от проникновения в нее воды и различных вредителей. По обеим сторонам язычка образуются утки или рожки, закрепляющие влагалище на стебле. Величина и форма язычка и ушек варьируют у различных культур. Так, наиболее длинный язычок у овса, а самые большие ушки у ячменя. Размеры и число листьев довольно сильно колеблются, ч го связано с биологическими особенностями культуры и сорта и условиями их произрастания. Соцветия зерновых культур первой и второй группы бывают двух типов: 1) сложный колос - у пшеницы, ржи, ячменя и тритикале и 2) метелка -у овса, просовидных культур, риса и сорго. У кукурузы на одном растении имеются дна соцветия. В верхней части стебля - метелка, несущая мужские цветки, а в пазухах листьев - початки с женскими цветками. Колос состоит из колосового стержня и колосков, рас­положенных на его выступах. Метелка имеет центральную ось и боковые ветви, которые образуют, в свою очередь, веточки второго порядка, а последние - третьего и т. д. На концах веточек метелки сидят колоски. Колосок у большинства культур имеет две колосковые чешуи различной величины и формы и один или несколько цветков. Цветок состоит из двух цветковых чешуи; нижней, или наружной, и верхней, или внутренней. У остистых форм злаков наружная чешуя заканчивается остью. Между цветковыми чешуями расположены генеративные органы: женские - пестик с завязью и двухлопастным рыльцем и мужские - тычинки (у риса шесть, у остальных культур по три) с двухгнездным пыльником у каждой. У основация каждого цветка между цветковыми чешуями и завязью находятся две нежные пленки - лодикулы, при набухинии которых цветок раскрывается. Плод у зерновых культур первой и второй группы представляет собой односемянную зерновку (обычно называемую зерном), у которой семенная оболочка срастается си стенками плода или околоплодника. Зерновка пленчатых культур (просо обыкновенное, рис, овес, ячмень, сорго) покрыта, кроме того, цветковыми чешуями. У ячменя цветки вые пленки срастаются с зерновкой, у овса, проса обыкновенного, риса, сорго - плотно облегают ее, но не срастаются. Зерновки пшеницы (кроме полб) и ржи легко отделяются от чешуи. У основания зерна, с выпуклой (спинной) его стороны. находится зародыш, а в верхней части - хохолок (у пшеницы ржи, овса). Зародыш состоит из щитка, через который при прорастании зерна в зародыш поступают питательные вещества, первичных корешков, расположенных в нижней части зародыша, и первичного стебелька с почечкой, покрытом колпачком зачаточных листочков. Остальная часть зерна заполнена эндоспермом, представляющим собой ткань с запасными питательными веществами. Слой эндосперма, расположенный под оболочкой и состоящий из одного ряда клеток, называется алейроновым. Клетки его не содержат крахмал, но богаты белковыми веществами. Под алейроновым слоем расположена основная часть эндосперма, состоящая из клеток с зернами крахмала. Промежутки между ними заполнены белковыми веществами.

1. Этапы органогенеза на примере зерновых культур – практическая значимость.

У мятликовых культур отмечают следующие фазы роста и развития: всходы, кущение, выход в трубку, колошение или выметывание, цветение, спелость (молочная, восковая и полная). Фазе всходов предшествует набухание и прорастание семян. Началом той или иной фазы считают, когда около 10% растений вступит в данную фазу, полной фазой - около 75% растений. Набухание и прорастание семян. Для прорастания семян требуются в достаточном количестве влага, тепло и кислород воздуха. Для семян различных мятликовых культур необходимо разное количество воды для набухания. Так, пшеница и рожь поглощают около 56% воды от массы зерна, ячмень - 48%, овес -- 60%, кукуруза - 44%, просо обыкновенное и сорго около - 25%. После набухания семян биохи­мические и физиологические процессы в них происходят бо­лее интенсивно, чем в сухих семенах. Под действием ферментов запасные питательные вещества превращаются в удобоваримую для зародыша форму. Минимальные температуры, при которых могут прорастать семена мятликовых, следующие; для зерновых пер­вой группы 1-2°С, оптимальная 20-25°С; для зерновых второй группы 8-12°С и 25-30°С соответственно. Всходы, По мере набухания семена начинают прорастать. Сначала трогаются в рост зародышевые корешки, а затем стеблевой побег. Прорвав семенную оболочку, стебелек начинает пробиваться на поверхность почвы. Стебелек сверху покрыт тонкой, прозрачной пленкой в виде чехлика, называемой колеоптиле. Колеоптиле - это видоизмененный первичный влагалищный лист растения, защищающий молодой побег от повреждения. Как только стебелек выйдет на поверхность почвы, под влиянием солнечного света колеоптиле разрывается и наружу появляется пер­вый настоящий лист. В момент выхода наружу первого листа у мятликовых культур отмечается фаза всходов. Кущение. Через 10-12 дней после появления всходов у растений образуется несколько листьев (чаще три), С этого момента рост стебля и листьев временно приостанавливается и начинается новая фаза развития растения - кущение. Кущение - это образование побегов из подземных стеблевых узлов. Сначала из них развиваются узловые кор­ни, а затем боковые побеги, которые выходят на поверхность почвы и растут так же, как и главный стебель. У пшеницы боковые побеги образуются из одного узла (расположенного на глубине 1-3 см от поверхности почвы) - узла кущения, у риса - из каждого сближенного узла стебля, находящегося в почве. Узел кущения - это важнейший орган мятликового растения, повреждение которого приводит к ослаблению роста или гибели растения. Интенсивность кущения зависит от условий произрастания, видовых и сортовых особенностей культуры. При благоприятных условиях (повышенная влажность почвы и высокая температура) период кущения растягивается, а чис ло побегов увеличивается. Особенно сильное кущение на­блюдается в разреженных посевах. В обычных полевых ус­ловиях озимая пшеница и рожь образуют по 3-4 стебля на одно растение, яровые формы - 1,5-2 стебля. Различают общую и продуктивную кустистость. Под общей кустистостью понимают среднее количество разви­тых и недоразвитых побегов, приходящихся па одно растение. Продуктивная кустистость ~ среднее количество плодоносящих стеблей на одно растение. Продуктивная кусти­стость имеет большое практическое значение - от нее в значительной степени зависит урожайность. Стеблевые побеги, образовавшие соцветия, но не успевшие к моменту уборки сформировать семена, называются подгоном, а побеги без соцветий - подседом. Выход в трубку. У мятликовых культур образование стебля с узлами и зачаточным колосом начинается еще в период кущения. В конце фазы кущения междоузлия начинают удлиняться и стебель появляется над поверхностью почвы. Этот период развития растения называется выходом в трубку. Началом выхода в трубку следует считать такое состояние растений, когда внутри листового влагалища главного стебля легко прощупываются стеблевые узлы, бугорки (на высоте 5 см от поверхности почвы). В этой фазе растения должны быть хорошо обеспечены влагой, элементами питания и другими условиями среды, так как с выходом в трубку начинается усиленный рост растений. Колошение или выметывание. По мере разрастания стебля колос или метелка выходит из влагалища листа. Начало выхода соцветий из верхних листовых влагалищ отмечают как фазу колошения или выметывания. Цветение. Данную фазу у мятликовых отмечают лишь у перекрестноопыляемых культур - раскрытие цветковых чешуи и появление созревших пыльников на поверхности соцветия. К таким культурам относятся рожь, кукуруза и сорго. Самоопыляющимися растениями являются пшеница, ячмень овес, просо обыкновенное, рис. Налив и созревание семян. После опыления цветков и оплодотворения яйцеклетки происходит образование и фор­мирование зерна. В это время рост стебля прекращается, питательные вещества из стебля и листьев передвигаются к формирующемуся зерну. В зерне образуются зародыш, эндосперм и другие его части. Этот процесс называется наливом зерна. Через 10-12 дней после оплодотворения зерно достига­ет нормальной величины и формы. Начинается созревание. У зерновых первой и второй групп выделяют фазы созревания (спелости) зерна: молочную, восковую и полную. Молочная спелость наступает через 10-18 дней после цветения в зависимости от условий произрастания, вида и сорта культуры. Зерно в это время полностью сформировано, наполнено белой жидкостью, напоминающей молоко, и име­ет зеленую окраску. Содержание воды в зерне составляет от 50 до 65% его массы. Растения в этот период сохраняют зе­леный вид, лишь у отдельных стеблей снизу наблюдается пожелтение, начинают желтеть также и нижние листья. Восковая спелость наступает через несколько дней по­сле молочной, ее характерные признаки: зерно желтеет, ста­новится мягким, приобретает восковидную консистенцию, легко режется ногтем. Содержание воды в зерне к концу вос­ковой спелости уменьшается до 30-20%. Стебли желтеют. Большинство листьев также желтеет и отмирает. Продолжи­тельность фазы - 5-8 дней. В конце восковой спелости воз­можна уборка зерновых культур раздельным способом. После восковой спелости наступает полная спелость. Зерно к этому времени становится твердым, не мнется, при разламывании даст неровный излом. Влажность зерна уменьшается до 13-15% в зависимости от погодных условий. Стебель желтеет и высыхает. При полной спелости внешний вид и состав зерна изменяются. В период созревания (до конца восковой спелости) зерно увеличивается в объеме вследствие поступления питательных веществ. Быстрее всего приток их происходит от начала формирования до молочной спелости. Затем поступление питательных веществ замедляется и к концу восковой смелости прекращается.

2. Качественная характеристика и хозяйственное использование зерна пшеницы, распространение культуры.

Пшеница (озимая и яровая) - наиболее ценная и распространенная продовольственная зерновая культура на земном шаре. Больше половины населения мира питается пшеницей, она возделывается на всех континентах мира. Основной продукт, получаемый из зерна пшеницы, - хлеб, обладающий хорошими вкусовыми качествами, питательностью и переваримостью. Белка в зер­не пшеницы содержится 11 -24%, в зависимости от сортов и условий возделывания. Усвояемость белка пшеничного хлеба составляет около 95%.В состав зерна пшеницы входит (в среднем): воды 13,6%, золы 1,8%, белка 16,8%, клетчатки 2%, безазотистых экстрактивных веществ 63,8%, жиров 2,0%.Помимо хлебопечения пшеница широко используется в крупяном, макаронном, кондитерском и других производст­вах. Из пшеницы вырабатывают спирт, крахмал, клейковину, декстрин, клей. Пшеничные отруби имеют большое значение как ценный концентрированный корм для сельскохозяйст­венных животных. Важнейший показатель, характеризующий качество пшеницы, - содержание белка и клейковины. Большое влияние на содержание белка оказывают климат, почва и вносимые удобрения. Содержание белка в пшенице определяет характер ее использования. Для хлебопечения требуется зерно с содержанием белка 14-15%, для изготовления макаронных изде­лий-17-18%.При оценке хлебопекарных достоинств пшеничной муки большое значение имеют количество и качество клейковины, которые влияют на объемный выход хлеба, его рас­плывчатость и пористость мякиша. Высокий объемный вы­ход хлеба зависит от эластичности клейковины и газоудерживающей способности теста. Растяжимость клейковины должна быть не выше 30 и не ниже 20 см. Расплывчатость хлеба оценивается отношением высоты хлеба к его диаметру; хлеб хорошего качества имеет расплывчатость 0,5 и выше. Мякиш должен иметь равномерную тонкостенную мелкозернистую пористость. Особую ценность для мукомольной, хлебопекарной промышленности и экспорта имеют сильные и твердые пшеницы. Сильные пшеницы бывают только мягкие. Они характеризуются повышенным содержанием белка, клейковины и других ценных веществ. При оценке силы пшеницы хлебопе­карные качества являются решающими. Различают 3 группы по технологическим свойствам зерна: сильную, среднюю и слабую. Сильная пшеница отличается более высоким содержа­нием белка в зерне, не менее 14%, сырой клейковины - не менее 28%, качество клейковины не ниже I группы, объем­ный выход хлеба из 100 г муки 550 см , стекловидность зер­на у краснозерных пшениц -- не ниже 75%. у белозерных -не менее 60%. хлебопекарная сила муки -- не ниже 280 Дж. Сильную пшеницу называют улучшателем за ее способность повышать хлебопекарные качества слабой пшеницы. При до­бавлении муки из зерна сильной пшеницы к муке слабой пшеницы значительно улучшается качество хлеба (вкус, по­ристость, объем и т. д.). Зерно сильной пшеницы высоко це­нится на международном рынке. Средняя по силе пшеница обладает хорошими хлебопе­карными качествами, способна давать хлеб удовлетвори тельного качества без добавления более сильной пшеницы, но улучшать слабую пшеницу не может. Зерно средней пшеницы содержит 11-13,9% белка, 25-27% клейковины, качество клейковины относится ко II группе, хлебопекарная сила муки 200-280 Дж. Слабая пшеница имеет небольшую хлебопекарную си­лу. Хлеб получается пониженного объема, расплывающийся на поду. Зерно слабой пшеницы отличается более низким содержанием белка - менее 11%, сырой клейковины 25%>, качество клейковины II - III группы, объемный выход хлеба из 100 г муки менее 400 ем,³ хлебопекарная сила муки менее 200 Дж. Для получения стандартного хлеба из зерна или муки слабой пшеницы к ней добавляют зерно или муку сильной пшеницы. Пшеница - очень пластичная культура, приспособленная к возделыванию на различных типах почв и в различных климатических условиях. В настоящее время пшеница занимает в мире площадь в 213,6 млн га, что составляет около 29% посевов всех зерно­вых культур. Большая их часть сосредоточена на Азиатском континенте •- 37% (без России), затем следует Северная и Центральная Америка - 16,6%, Европа (без России) - 13%; в Африке, Южной Америке и Австралии соответственно 3,9, 4,4 и 4,1%. Крупнейшими странами-производителями пше­ницы являются Россия - 24,5 млн га; КНР - 23,9; Индия --25,9; США - 18,6; Канада - 8,8; Австралия - 11,5; Турция -9,4; Пакистан - 8,1 млн га. Средняя урожайность семян со­ставляет 2,7 т/га.

3. Яровая пшеница. Морфо-биологические особенности, агротехника в различных почвенно-климатических зонах.

В зерновом производстве России удельный вес яровой пшеницы очень велик. Зерно ее богато белком (16—18%), особенно в засушливые годы (более 20%); наибольшее его количество содержится в зерне твердой пшеницы. Из муки твердой пшеницы вырабатывают манную крупу, макароны, лапшу и вермишель, а муку мягкой пшеницы используют в хлебопечении. Морфология Травянистое растение мягкая -озимая и яровая, твердая - яровая форма. Корневая система мочковатая. Зерновка прорастает несколькими зародышевыми корешками (3- озимые, яровые до 5) первичная корневая система. Основная корневая система из узла кущения. Из узла кущения также появляются боковые побеги. По характеру кущения у яровых 1-2 побега, у озимых больше 3. Стебель из 5-7 узлов, в узлах прикрепляются листья (влагалищные). Соцветие сложнб^* колос (состоит из отдельных колосков). В каждом колоске от 2-5 цветков, но плодущих цветков 2-3. По строению колоса. Мягкая пшеница - рыхлый колос (остистые и безостые формы). Твердая пшеница - колос плотный, колосового стержня не видно (остистый). Самоопылитель, но не жесткий. Биологические особенности. Семена яровой пшеницы могут прорастать при температуре 1—2 °С, а жизнеспособные всходы появляются при 4—5°С. Всходы переносят непродолжительные заморозки до -ЮС. Но во время цветения и налива зерна растения повреждаются заморозками -1...-2 °С. При температуре ниже 0 °С в период созревания зерно может повреждено заморозками; такое морозобоиное зерно имеет низкие технологические качества. Для прорастания семян мягкой пшеницы требуется 50—60 % воли от сухого зерна; семенам твердой пшеницы необходимо воды на 5-7% больше. Наиболее благоприятна для растений влажность почвы в пределах 70-75%НВ. Наиболее высокие требования к плодородию предъявляет твердая пшеница страдает от повышенной почвенной кислотности. Почвы: черноземы, каштановые. Период вегетации 75-115 дней. Очень требовательна к условиям минерального питания. Поглощение азота происходит в течение продолжительного времени и с особой интенсивностью - в период выхода в трубку - колошения. Поглощение фосфора проходит более равномерно, но недостаток его в ранние фазы (всходы-кущение) может повлиять на урожайность. Калий поступает в растения с первых дней роста до колошения-цветения. Место в севообороте. Чистый пар лучше всего. Обработка почвы. В засушливых районах Сибири, Урала почву обрабатывают с осени культиваторами на глубину 12-14см. На легких супесчаных почвах с хорошей водопроницаемостью, где есть опасность ветровой эрозии, осеннюю обработку почвы не проводят. На тяжелых почвах проводят осеннее рыхление на глубину 20-22см. Предпосевная обработка ранневесенняя обработка почвы обеспечивает выравнивание почвы и уменьшает испарение влаги. Основным приемом обработки почвы является боронование, а также предпосевная культивация. Посев Масса 1000 зерен должна быть для мягкой 35-40гр, для твёрдой не менее 40гр. Протравливание семян проводят контактными или системными препаратами. Способ посева - рядовой. Уход за посевами. Многократная культивация как метод борьбы с сорняками приводит к потере почвенной влаги и повышает вероятность ветровой и почвенной эрозии. Уборка урожая. Должна выполняться с учетом созревания культур и проводиться в оптимальные сроки, без потерь, обеспечивать сохранность качества зерна. Прямым комбайнированием рекомендуется убирать пшеницу при равномерном созревании в фазе полной спелости зерна. При двухфазном способе уборки яровая пшеница в фазе восковой спелости зерна скашивается в валки жатками.

4. Озимая пшеница. Морфо-биологические особенности, агротехника в различных почвенно-климатических зонах.

В России возделывают два вида пшеницы: мягкую (Triticum vulgare) и твердую (Triticum durum).

Семена озимой пшеницы начинают прорастать при температуре 1—2 °С, но прорастание идет медленно. Для дружного прорастания и появления всходов нужна более высокая температура (12—15 °С). При температуре 14—16 °С и наличии влаги в поверхностном слое почвы всходы появляются через 7—9 дней. Сумма активных температур за период посев—всходы составляет 116-139°С. В зимне-весенний период озимая пшеница чувствительна низким температурам и резким их колебаниям. В южных и юго-восточных районах очень опасны колебания температуры ранней весной, когда днем она поднимается до 5—10 °С, а ночью до—10 °С. Без снега озимая пшеница гибнет при температуре -16-18Озимая пшеница кустится осенью и весной. Усиленное кущение наблюдается при достаточной влажности и температуре 8—10 °С. По ухода в зиму озимая пшеница образует обычно от 2 до 5 Корневая система озимой пшеницы проникает на глубину до 1,5 м и хорошо использует влагу из корнеобитаемого слоя. Наибольшая продуктивность этой культуры наблюдается при влажности почвы 70—75 % наименьшей (полевой) влагоемкости в зоне распространения основной массы корней (до 60 см). Транспирационный коэффициент составляет 400—500.Озимая пшеница предъявляет высокие требования к почве, ре­акция которой должна быть нейтральной (рН 6—7,5). Лучшим предшественником для озимой пшеницы является черный пар, где формируется наивысшая урожайность и лучше качество зерна. Лучшими из непаровых предшественников являются бобовые и злакобобовая смесь.Полупаровая обработка направлена на сохранение почвенной влаги, борьбу с сорняками и вредителями и обеспечение мелкокомковатого сложения пласта. Она активизирует минерализацию гумуса в аэробных условиях, способствует обеспечению почвы нитратным азотом. Первым агроприемом многооперационной обработки почвы под озимые, является лущение стерни способствующее сохранению влаги в почве. Глубина вспашки до 14-16 см. Культивацию по мере появления сорняков, а также перед посевом озимых целесообразно выполнять широкозахватными культиваторами. Рекомендуемая глубина рыхления лапами 12-14 см, дисковыми батареями – 8 см. После прохода комбинированных агрегатов дополнительные обработки требуются только для уничтожения сорной растительности. Поздними пропашными предшественниками при возделывании озимой пшеницы являются кукуруза на зерно, подсолнечник, сорго, сахарная свекла. Период от их уборки до посева зерновых очень короткий, что затрудняет возможность качественной многооперационной обработки почвы и сдерживает сев. Почва в этот период часто находится в экстремальных для обработки условиях: переуплотнена и иссушена или переувлажнена. Перед посевом семена должны быть очищены и откалиброваны, масса 1000 семян не менее 40 г. Для борьбы с болезнями их протравливают фундазолом или витаваксом (2,5 кг/т). При необходимости обрабатывают препаратом тур (повышает устойчивость озимых к неблагоприятным условиям зимовки, полеганию, засухе, способствует повышению урожайности).Высевают обычным рядовым способом (междурядья 15 см), узкорядным посевом (междурядья 7,5 см) или перекрестным способом. В интенсивной технологии производства пшеницы важное значение имеет уход за посевами, выражающийся в прикатывании, подкормках, снегозадержании, бороновании, поливах, борьбы с полеганием, сорной растительностью, болезнями и вредителями.Способ уборки – прямым комбайнированием или раздельный (двухфазный также применением агрегата К-701+ВНК-11 на сволакивании соломы) при полной спелости зерна (влажность 15%). Этот способ применяют для низкорослых, изреженных и перестоявших хлебов, короткостебельных сортов, устойчивых к полеганию, а также в районах с повышенной влажностью в период уборки.Раздельную уборку начинают в период восковой спелости (влажность зерна 35%) с помощью высокопроизводительной широкозахватной техники Двухфазную уборку применяют для высокостебельных, неравномерно созревших и склонных к полеганию и осыпанию сортов, а также на засоренных посевах.Несмотря на значительные преимущества двухфазной уборки, она должна рационально сочетаться с однофазной. Уборка должна быть произведена в сжатые сроки – в течение 6-7 дней и без потерь. При запоздалой уборке потери зерна увеличиваются и качество ухудшается. Допускаются потери зерна в пределах 2-3%.