Ячмень имеет мочковатую корневую систему. Основная масса сосредоточена на глубине 15-25см, но часть корней достигает глубины 2,6м.
Для молодого растения ячменя важно, чтобы на самых первых порах своей жизни без орошения оно обладало «первоначальным капиталом» в виде определенного количества зародышевых корней. Растения из семян, проросших большим количеством корешков, скорее переходят к автотрофному питанию. Впоследствии у них образуется больше узловых корней. Они отличаются лучшей кустистостью и большей продуктивностью, особенно в сухие годы. Почвенная влага лучше используется, благодаря быстрым темпам нарастания и углубления зародышевых корней в почву (О.Е. Олейник, 1977; В.М. Тысленко, 1982 и др.). Установлено (В.Е. Добрынин, 1969), что зародышевые корни участвуют в снабжении ячменя водой до конца вегетации. Вообще же роль зародышевых корней уникальна, так как, если во время кущения верхний слой почвы пересыхает и узловые корни не образуются, то ячмень способен развиваться на одних зародышевых корнях, хотя при этом и формирует пониженный урожай.
Стебель представляет собой соломину с числом узлов от четырех до семи. Анатомическое строение стебля способствует его относительно высокой прочности и устойчивости к изгибам и изломам, механические элементы стебля расположены ближе к периферии.
Форма листьев линейная или ланцетовидная. Фаза всходов и кущения характеризуется слабым развитием листьев. Начиная же с выхода в трубку, лист ясно расчленяется на нижнюю часть, охватывающую стебель – листовое влагалище и верхнюю часть – листовую пластинку. В месте перехода влагалища в пластинку образуется маленький бесцветный пленчатый вырост, который называется язычком (лигула). Края листовой пластинки в этом месте обычно образуют выросты (ушки), охватывающие стебель. Число листьев, как и число стеблевых узлов варьирует от четырех до семи и более.
У ячменя, как и у других колосовых злаков, кроме надземных узлов формируется также узел в подземной части стебля, так называемый узел кущения, который располагается на глубине от 0,5 до 3см. Соцветие ячменя – колос, зигзагообразный стержень которого (ось соцветия первого порядка), разделен на членики. Каждый из члеников в верхней части соединяется с верхушкой нижележащего членика. В верхней части членика образуется три колоска. В колоске ячменя формируется один сидячий цветок, образующий одну зерновку.
У основания каждого колоска с нижней наружной стороны располагаются по две колосовые чешуи. Зерно заключено между цветковыми чешуями. В цветках ячменя между цветочными чешуями можно легко обнаружить пестик с перистым двухлопастным рыльцем, три тычинки и две маленькие, тоненькие пленочки (лодикули). У основания верхней (внутренней) цветочной чешуи из колосовой оси формируется щетинка. У голозерных форм ячменя цветковые чешуи не срастаются с зерновкой, поэтому доля чешуек (8-15%) в массу зерна не входит.
Плод ячменя – зерновка, которая имеет сросшиеся между собой плодовую и семенную оболочки, сильно развитое мучнистое тело (эндосперм) и зародыш. Ячмени, у которых цветковые чешуи не срастаются с зерновкой называют голозерными. Среди таких ячменей существуют безостые формы, характеризующиеся отсутствием остей на конце наружной цветочной чешуи.
Изучаемая нами линия голозерного ячменя также не имеет остей, однако вместо них каждый колосок имеет трехлопастные придатки (фурки). Фурки сидячие, то есть на короткой ножке, длиной менее 1см.
1.2 Ботанический состав культуры ячменя в Челябинской области
По данным Государственной комиссии РФ по испытанию и охране селекционных достижений в девятом Уральском регионе, куда входит Челябинская область, почти все возделываемые сорта относятся к двум разновидностям – медикум и нутанс. Исключение составляет сорт Пастбищный, относящийся к разновидности хипиантум. Также в 2004г в Челябинской области проводилось испытание сорта омской селекции – Омский голозерный 1, относящийся к разновидности нудум. В ходе проведенного испытания у этого сорта был выявлен ряд существенных недостатков, среди которых отметим сильную полегаемость и поражаемость растений болезнями. Положительным свойством является повышенное содержание белка в зерне, что благоприятно для использования в качестве корма для птиц и животных.
1.3 Биологические особенности ячменя
Хозяйственная ценность ячменя, его пригодность для возделывания в конкретной зоне определяется длительностью вегетационного периода и характером отдельных этапов развития растений.
По Ф.Х. Бахтееву (1953) ячмени по длине вегетационного периода подразделяются на: ранние – 55-62; раннеспелые – 70-72; среднеспелые – 80-82; позднеспелые- 90-92; очень позднеспелые – более 92 дней всего цикла развития.
У ячменя выделяют следующие фазы развития, характеризующиеся определенными морфологическими изменениями: прорастание, всходы, появление третьего листа или кущение, выход в трубку и созревание зерна (молочная, восковая и полная зрелость).
Прорастание. Ячмень начинает прорастать при низкой температуре – плюс 1-20С., поэтому его можно высевать рано. Однако в подобных условиях всходы задерживаются, а часть из них гибнет из-за поражения болезнями. Оптимальной температурой для всходов является 18-250С. Влаги для прорастания требуется 50% от веса зерновки (Ф.М. Куперман, 1955; В. Складал, 1961).
Интенсивный рост корней характерен для периода прорастания. Характер образования корней рассматривается как один из важнейших признаков в селекции на засухоустойчивость, а значит и продуктивность в экстремальных условиях. Фаза прорастания длится 1-5 дней.
Всходы. Появление всходов начинается с проникновения колеоптиля через верхний слой почвы на ее поверхность. Вскоре развертывается первый лист и сразу в верхнем слое почвы образуется узел кущения. Небольшие заморозки (до 4-50С) всходы переносят достаточно легко.
Третий лист (кущение). Развертывание третьего листа на основании побега; наблюдается обычно на 15-20-й день после появления всходов. Кущение обычно отмечается, когда верхушки первых свернутых в трубочку листочков боковых побегов появляются из влагалища листьев основного (первого) побега. Растения ячменя входят в фазу кущения обычно через 18-19 суток после появления всходов (В.Ф. Мальцев, 1984). Кущение – это первая фаза в жизни растения, чувствительная к водному режиму. Для успешного прохождения этой фазы, по мнению В. Складала (1961) и др. очень важно, чтобы температура была умеренная (12-140С), так как высокие температуры сокращают период кущения.
Фаза кущения обычно начинается с образования на основном побеге 3-4-го листа и прекращается в момент входа растения в фазу трубки, но в отдельных случаях может продолжаться весь теплый период даже после уборки зрелых побегов.
Узел кущения – это место закладки боковых побегов и придаточных корней. Он расположен обычно на глубине 1-3см. При мелкой заделке семян зародышевый узел может стать одновременно узлом кущения. Отрезок, соединяющий зерно и узел кущения называется подсеменным коленом (гипокотелем). Его длина также зависит от глубины заделки семян. Чем он длиннее, тем хуже происходит дальнейшее развитие растений.
В период начала кущения кусты ячменя бывают стоячими. Для условий Южного Урала оптимальной величиной продуктивной кустистости считается 1,5…2.
Выход в трубку – это период начала роста стебля. Он характеризуется удлинением нижнего междоузлия, расположенного над узлом кущения. В эту фазу обычно идет процесс формирования зачаточного колоса, который заканчивается у большинства сортов ячменя через 5-10 дней после приостановки в росте нижнего междоузлия. Последующий рост третьего и особенно четвертого междоузлий приводит к вынесению колоса из влагалища третьего листа.
Колошение безостых форм ячменя отмечается, когда колос наполовину выдвинулся из влагалища верхнего листа, а у остистых – это момент появления остей. Как и в предыдущем периоде развития, растению необходимо много влаги, питательных веществ и света. При недостатке хотя бы одного из этих факторов замедляется рост, а часть цветков может оказаться стерильной. Воздействие высокой температуры или засухи в данный период ведет к нарушениям в половом процессе. В результате этого увеличивается вероятность череззерницы и даже пустоколосости.
С фазой цветения наступает еще один критический период в водообеспечении растений. Воздействие температурного стресса в это время может вызывать стерильность пыльцы, что ведет к череззернице (В.Д. Наволоцкий, В.Д. Ляшок, 1984).
Через 10-15 суток после колошения наступает молочная спелость ячменя. В это время происходит интенсивное накопление крахмала в клетках эндосперма. В данный период нежелательны резкие скачки обеспеченности влагой и теплом. Засуха в этот период приводит к усыханию зерна, а также к нежелательной группировке азотных соединений (А.А. Грязнов, 1996).
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.