Биологические особенности риса

ВВЕДЕНИЕ

Рисоводство является одной из ведущих отраслей мирового сельского хозяйства. Производством риса занимаются 115 стран мира на площади 153,6 млн. га. Мировое валовое производство составляет более 672 млн. т. - по этому показателю рис уступает только пшенице, при этом он отличается наивысшей урожайностью среди зерновых культур. Широкое распространение риса объясняется тем, что им питается более половины человечества нашей планеты. Он является диетическим продуктом, обладающим высокой энергетической ценностью и хорошей усвояемостью. При этом большое значение в мировом хозяйстве имеет не только основной продукт рисоводства - рисовая крупа, но также рисовые крахмал, масло, отруби, лузга, солома и другие сопутствующие продукты, используемые в пищевых, кормовых и технических целях.

Есть три момента, определяющие бурное развитие рисоводства в нашей стране. Во-первых, рис нужен для удовлетворения растущего спроса населения в ценном продукте - рисовой крупе. Во-вторых, внедрение культуры риса в заболоченных районах - на дельтах и низменностях позволило с большим экономическим эффектом использовать плавневые земли, которые ранее не давали ее сельскохозяйственной продукции или давали ее очень мало. И, в-третьих, рассоление почвы на территориях, где были введены научно обоснованные севообороты, дало так же возможность выращивать сопутствующие рису культуры, для которых эти почвы ранее были непригодны.

В мировом производстве риса, несмотря на сравнительно высокую урожайность, наша страна играет малую роль. Посевы этой культуры в нашей стране занимают 0,3 % мировой площади, производство риса составляет около 0,6 % сбора риса на земном шаре. Основным рисосеющим регионом России является Краснодарский край, в котором производится более 85% общего объема производства этой ценной крупяной культуры. Площади под посевами риса здесь занимают почти 135 тыс. га, а каждый гектар посева стабильно дает более 6 тонн зерна с гектара.

Несмотря на значительные успехи кубанских рисоводов, позволяющие получать на протяжении последних лет стабильные урожаи выше 60 ц/га, валовые сборы риса зерна в среднем по России остаются не достаточными для полного удовлетворения населения в этом ценном продукте питания, хотя биологический потенциал возделываемых сортов значительно выше фактически получаемой урожайности [78, 79].

Дальнейший прогресс в рисоводстве возможен только при условии максимально сбалансированной реализации комплекса агробиологических агрохимических приемов с учетом требований развивающегося растительного организма. Известно, что увеличение урожайности риса в большей степени зависит от вносимых минеральных удобрений, и в первую очередь азотных, на долю которых приходится 80-90 % прибавки от применения полного удобрения. К сожалению, приемы химизации, основанные только на применении высоких доз минеральных удобрений, имеют ограниченную экспоненту роста и приводят к загрязнению окружающей среды.

В связи с этим, важным компонентом современных технологий производства продукции растениеводства становятся регуляторы роста растений, которые в малых дозах активно влияют на обмен веществ растений, что приводит к видимым изменениям в росте и развитии. При этом нужно иметь ввиду, что регуляция этих процессов гормонами или их синтетическими аналогами, как правило, высокоспецифична и не может осуществляться другими средствами воздействия на растение, такими как минеральные удобрения и т.п. Поэтому овладение законами (закономерностями) гормональной регуляции жизнедеятельности растений является актуальной задачей не только теории, но и практики растениеводства.

Изучение характера взаимодействия компонентов гормональной системы позволяет значительно расширять сферу применения регуляторов роста. Особенно в части ускорения транспорта питательных веществ, активизации их накопления в хозяйственно-полезных органах растений и многое другое. Регуляторы роста растений позволяют усиливать или ослаблять признаки и свойства растений в пределах нормы реакции, определяемой генотипом, наследственностью. Они являются составной частью комплексной химизации растениеводства. С их помощью компенсируются недостатки сортов и гибридов. Поэтому они не имеют универсального значения и не могут заменить другие факторы формирования урожая. В связи с этим чрезвычайно важно точно знать механизм их действия на физиолого-биохимическом, молекулярном и генетическом уровнях.

В связи с вышеизложенным, целью работы было изучить реакцию растений риса на применение новых экологически безопасных регуляторов роста.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Биологические особенности риса

Рис (Oryza sativa L.) - яровое травянистое растение гигрофитной природы.

У риса выделяют следующие фенологические фазы вегетации: прорастание, всходы, кущение, трубкование (выход в трубку), выметывание - цветение, созревание. Первые три фенофазы составляют период индивидуального развития риса, во время которого образуются вегетативные органы. Вторые три фенофазы составляют генеративный период, во время которого образуются генеративные органы и соломина. К генеративному периоду относятся и последняя часть кущения, во время которой начинают происходить невидимые глазом изменения в конусе нарастания побега, приводящие к превращению его из вегетативного в генеративный. Некоторые формы риса имеют так называемую «лаг-фазу» кущение, когда новообразование побегов кущения уже не происходит, а трубкования еще нет. Лаг-фаза может быть достаточно длительной и является морфологическим проявлением перестроек в конусе нарастания. У других форм риса лаг-фаза отсутствует, и генеративная часть кущения морфологически неотличима от вегетативной. По морфологическим изменениям конуса нарастания главного побега и органов, являющихся его генеративными производными, морфогенез риса подразделяют на 11 этапов [2]:

- развитие первых трех листьев в конусе нарастания;

- разрастание пазушных почек и прекращение листообразования;

- разрастание конуса, обособление бугорков веточек метелки;

- рост зачатков веточек, образование колосковых бугорков;

- дифференцирование колосковых бугорков, заложение органов цветка;

- формирование генеративной ткани;

- рост метелки;

- выметывание-цветение (у риса это единый этап, у многих злаков выметывание или колошение отдельно от цветения, поэтому их выделяют в отдельные этапы);

- формирование предзародыша, - зародыша и зачатка эндосперма;

- образование эндосперма;

- полное созревание.

Остановимся несколько подробнее на особенностях роста и развития растений риса в различные фазы вегетации.

Прорастание семян начинается, когда воды в эндосперме 28-35%, а в зародыше 50-52%. Всасывая воду, семена набухают, в них происходят биохимические процессы деструкции белков, крахмала и других биополимеров. Набухание семян, равно как и наклевывание процесс дыхания заметно интенсифицируется, потребность семян в кислороде сильно возрастает, и при отсутствии его в затопленной почве прорастающие семена гибнут. Поэтому в период от набухания до наклевывания семян может быть затоплено слоем воды, а после наклевывания и образования колеоптиля длинной 3-5 мм воду с рисового поля следует сбросить [22].

Фаза всходов начинается с появления шильца и продолжается до появления 3-4 настоящих листьев. У скороспелых сортов эта фаза заканчивается с появлением 3-го листа, а у среднепозднеспелых - 4-го. В течение фазы всходов интенсивно развиваются корни и в пазухах листьев закладываются почки побегов кущения. В возрасте четвертого листа, то есть к концу фазы всходов, пазушные почки, разрастаясь, превращаются в зачатки боковых побегов [24].

Кущение. При образовании у риса 4-5 листьев начинается кущение, длится оно 25-30 дней и заканчивается с появлением 8-9- листьев [26]. Фаза кущения характеризуется ростом листьев среднего яруса (с пятого до девятого), их придаточных корней, пазушных почек и конуса нарастания.

Конус нарастания представляет собой верхушку стебля, лишенную всякой гистологической дифференциации. В результате деления клеток в вершине стебля образуется ряд слоев, из которых формируются листья и ткани стебля. Ниже вершины конуса просматривается валик, из которого возникает лист [24].

С середины фазы кущения (пятый-шестой лист) в конусе нарастания заканчивается заложение листьев, а следовательно, и стеблевых узлов с междоузлиями. В конусе нарастания протекают процессы перехода риса к генеративному периоду: в нем начинается престройка, которая в конечном счете обеспечивает его способность формировать метелку с ее органами. К началу фазы трубкования в зачаточной метелке заложено такое количество колосков, какое будет на созревшей. Однако величина метелки в значительной степени зависит от температурных условий и обеспеченности растения азотом в период ее закладки.

Исследования показали, что продуктивность метелок боковых побегов зависит прежде всего от места образования побегов. Как правило, наиболее продуктивными являются метелки на побегах, появившихся из пазухи 1-2 листа. [22].

Выход начинается при появлении у риса 8-9 листьев. В это время разрастаются верхние междоузлия соломины, самые верхние листья и зачаточная метелка. Образуется метелка из конуса нарастания стебля, который по форме представляет собой полусферическую выпуклость, покрытую зачаточными листьями.

Зачаточная метелка проходит несколько этапов развития: появление бугорков веточек, обособление узлов метелки, возникновение бугорков колосков, отделение колосовых чешуй, заложение тычинок и формирование завязей. Полное развитие органов цветка (тычинок, пестика и завязи) завершается перед самым цветением [32].

На протяжении фазы выхода в трубку в первую очередь развивается ось метелки с веточками, затем закладываются и растут колоски и, наконец, цветки; когда все эти органы заканчивают свой рост, наступает усиленный рост междоузлий и соломина выносит готовую к цветению метелку за пределы влагалища флага.

В фазе трубкования заметно увеличиваются общая высота растения, длина стебля, метелки, а также цветковых чешуй и пыльников [24].

Цветение совпадает с выметыванием метелки у риса и продолжается 5-7 дней Оно может быть закрытым (цветковые чешуи не закрываются) и открытым (цветковые чешуи открыты) [32]. При закрытом цветении стерильных колосков образуется значительно больше [22].

Цветение риса завершается оплодотворением, на четвертый день после которого уже возникает зародыш с хорошо развитым конусом нарастания, состоящим из колеоптиле и первого листа без пластинки. На 10-12-й день зародыш оформляется окончательно - уже имеются листочки, корешок и щиток. Однако величина его и масса достигают конечных размеров на 27-й день после оплодотворения [13, 32].

Во время созревания наблюдается: молочное состояние зерновки, фазы восковой и полной спелости.

При молочном состоянии зерновка достигает полного развития в длину и ширину, но содержимое её напоминает молоко. От момента опыления до конца этой фазы проходит 11-12 дней. В это время в зерновке содержится около 70% воды.

Фаза восковой спелости длится около 20 дней, на протяжении которых зерновка приобретает мучнистую консистенцию и режется ножом. В зерновке содержится до 35 % воды.

От восковой до полной спелости проходит 5-7 дней, а вся фаза созревания длится 30-40 дней в зависимости от биологических особенностей риса, температуры воздуха и почвы. Полной спелости растения достигают тогда, когда зерновка не режется ногтем и при раздавливании её образуются сухие крупинки [32].