Етапи Розвитку Рослин У Сільському Господарстві

Класифікація Основних Етапів Розвитку Рослин

Різні стадії розвитку сільськогосподарських культур мають певні особливості, які вивчаються в рамках окремої науки – фенології. Через різноманітність підходів та широкий спектр їх застосування єдиної класифікації етапів розвитку рослин не існує. На цей час більшість учених, які досліджують фенологічні фази в контексті промислового сільського господарства, рекомендують використовувати в розумному землеробстві систему BBCH ^{Meier, U., Bleiholder, H., Buhr, L., Feller, C., Hack, H., Heß, M., Lancashire, P., Schnock, U., Stauß, R., Boom, T., Weber, E. & Zwerger, P. (2009). The BBCH system to coding the phenological growth stages of plants-history and publications. Journal für Kulturpflanzen, 61, 41-52. http://dx.doi.org/10.5073/JfK.2009.02.01.}.

Оскільки в різних культур тривалість етапів росту та супутні фенологічні явища різняться, для кожної з них розробляється індивідуальна комплексна шкала. Водночас стандартна шкала BBCH підходить для будь-яких культур, для яких не існує окремої класифікації. Також на її основі можна розробляти індивідуальні шкали для конкретного виду рослин. Розглянемо докладніше десять основних етапів росту рослин за шкалою BBCH.

Етап 0: Проростання

Попри відмінності в біологічних процесах, етапи проростання насіння, з’явлення сходів та розвиток бруньок поєднують в одну фазу росту і розвитку рослин. Залежно від виду сільськогосподарської культури, етап проростання триває від кількох днів до декількох тижнів. У цей період насіння рослин проростає і випускає так зване «ембріональне листя» (насіннєдолі), яке не схоже на зріле листя.

На даному етапі розвитку рослин потрібний правильний температурний режим та достатня кількість кисню. Проростання та бутонізація виснажують поживні резерви рослин, що без додаткового підживлення може призвести до дефіциту поживних речовин. Також перед початком етапу проростання сільськогосподарські культури часто мають перебувати у стані спокою.

На етапі проростання посіви особливо потребують зрошення, оскільки завдяки зволоженню активізується обмін речовин. У деяких ситуаціях полив необхідний для видалення інгібіторів проростання насіння (наприклад під час вирощування однорічних пустельних рослин) ^{Kimball, J. W. (2021) Biology. Tufts University & Harvard University.}.

Етап 1: Розвиток Листя

Процес фотосинтезу, який відбувається в листі, є ключовим для розвитку сільськогосподарських культур. З цієї причини перший етап росту рослин є украй важливим. Усі поживні речовини, які посіви одержують у цей період, витрачаються на наступних етапах. Найкращі результати вдається отримати завдяки використанню добрив.

На цьому етапі рослина випускає так звані «справжні» листочки – маленькі копії зрілого листя. Зазвичай це листя формується однаково, проте іноді даний процес має деякі відмінності, в залежності від потреб конкретної сільськогосподарської культури та умов навколишнього середовища. Починаючи з апікальних (верхівкових) меристем пагона ^{Bar, M., Ori, N. (2014, November 15). Leaf development and morphogenesis. Development, 141(22). https://doi.org/10.1242/dev.106195.}, листя стає плоским, хоча форма і розміри можуть відрізнятися. Важливу роль у процесі розвитку листя відіграють гормони, регулятори транскрипції та механічні властивості тканин рослини.

Етап 2: Кущіння Або Формування Бічних Пагонів

Кущіння – це етап розвитку рослини, під час якого формуються нові надземні пагони. На відміну від кореневищ і столонів під землею, зростання нових наземних пагонів відбувається вертикально, тому поруч із головним пагоном постійно з’являються бічні. Паростки, що розвиваються з «материнської рослини», іноді називають живцями та відведеннями.

Кущіння може означати й подальший розвиток бічних пагонів. Кожен бічний пагін має центральну точку зростання. Згодом ця центральна точка трансформується на суглобове стебло, яке складається з вузлів і міжвузлів, схожих на бамбукову жердину.

Етап 3: Подовження Стебла Або Ріст Розетки Та Розвиток Пагонів

Деякі органи рослини, такі як стебла та коріння, продовжують рости протягом усього життєвого циклу. Цей процес називають невизначеним зростанням. Нові клітини утворюються на верхівках пагонів, що ростуть, причому стебла розвиваються набагато активніше, ніж коренева система. Тривалість та інтенсивність цих змін залежить від виду сільськогосподарської культури. Для кожного виду зазвичай існують певні норми. На третю фазу росту і розвитку рослин значно впливає глобальне потепління, оскільки подовження стебла залежить від температури.

Етап 4:Розвиток Вегетативних Частин Рослин Або Трубкування

Вегетативна фаза життєвого циклу культури характеризується появою міцного стебла і великої кількості зеленого листя. Ці процеси надзвичайно важливі через те, що вони впливають на фотосинтез. Також не можна забувати, що розвиток листя залежить від розростання кореневої системи.

На цьому етапі розвитку рослин особливо сприяє внесення азотних добрив, позаяк вони стимулюють активний ріст стебла та листя. Крім того, в цей період фермери вже можуть застосовувати стратегії управління пасовищами, наприклад випасати худобу, оскільки посіви вже мають достатньо листя для перебігання фотосинтезу, а також коріння для закріплення сільськогосподарської культури у ґрунті, абсорбування та використання необхідних для розвитку хімічних елементів.

Етап 5: Поява Суцвіть Або Колосіння

Поява суцвіть – це процес, у ході якого квітконосні пагони формуються уздовж квіткової осі. Колосіння характеризується виходом насіннєвої голівки з оболонки, утвореної прапорцевим листком. Таким чином, обидва процеси належать до початку репродуктивної фази, під час якої активно розвиваються квіти, а потім плоди. На цьому етапі росту рослин особливо важливо вносити під посіви добрива, що забезпечують їх фосфором.

Етап 6: Цвітіння

Під час шостого етапу розвитку у рослин розвиваються репродуктивні органи. Причому в однорічних культур ця фаза збігається з відмиранням. У дворічних рослин перший рік – це вегетативна фаза, а на другому відбувається цвітіння та відмирання. Більшість багаторічних культур цвітуть щороку, якщо дозволяють умови. На цьому етапі росту рослинам дуже корисний калій. Цей хімічний елемент покращує цвітіння та плодоношення, а також загальний стан сільськогосподарських культур. Також на цьому етапі росту критично важливо дотримуватися правильного режиму зрошення.

Початок цвітіння залежить від температури, фотоперіоду та наявності гібереліліну. При цьому, без періоду зимових холодів час цвітіння багатьох однорічних (наприклад, озимої пшениці) та дворічних культур затримується внаслідок яровізації, тобто адаптації рослин до тривалих холодів.

Етап 7: Утворення Плодів

У рослинництві та городництві приділяється багато уваги етапу утворення плодів. Більшість квіткових рослин формує плід після запліднення всередині зав’язі. По суті, це захисне середовище для насіння. Утворення м’ясистого плоду ділиться на чотири фази ^{Ezura, H., Hiwasa-Tanase, K. (2010). Fruit Development. In: Pua, E., Davey, M. (eds) Plant Developmental Biology - Biotechnological Perspectives. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-02301-9_15.}.

1. Розвиток квітки (визначається ідентичність, кількість та форма органів рослин);
2. Ділення клітини (настає після запліднення);
3. Розростання та ендоредуплікація клітини (продовжується до фази дозрівання);
4. Дозрівання (формуються зовнішній вигляд, смак, текстура та поживні компоненти плоду).

На цьому етапі росту рослини потребують не стільки азоту, скільки фосфору і калію. Ці елементи стимулюють дозрівання та підвищують врожайність.

Етап 8: Дозрівання Плодів

Сигналом до дозрівання для плода служить активне продукування етилену, яке може відбуватися й під час збирання врожаю, а також інфікування посівів бактеріями чи грибками.

Таким чином, на цьому етапі розвитку рослин починають вироблятися нові ферменти. Амілаза та пектиназа сприяють засвоєнню крохмалю та пектину відповідно, а гідролаза допомагає розщеплювати сполуки всередині плодів. Гени, відповідальні за синтез та переміщення цих ферментів, активізуються саме під впливом етилену. Дані ферменти каталізують реакції, унаслідок яких змінюються колір, текстура, смак, запах та інші властивості плодів.

Етап 9: Відмирання Або Початок Переходу У Стан Спокою

Ознаками старіння (сенесценції) рослин є дегенеративні зміни в клітинах, які пов’язані зі збільшенням кількості продуктів життєдіяльності та зазвичай порушенням обміну речовин. На цю фазу росту і розвитку рослин впливає ціла низка факторів навколишнього середовища, наприклад фотоперіод та температура. Водночас старіння однорічних рослин можна уповільнити з допомогою деяких гормональних препаратів.

Опадання листя сигналізує про настання зимового спокою у багаторічних культур. Ближче до кінця вегетаційного періоду зі скороченням світлового дня і настанням холодів листя багатьох дерев починає старіти, зелений хлорофіл зникає, а жовті та помаранчеві каротиноїдні пігменти, навпаки, стають помітнішими. Тривалість дня впливає на гормональний обмін, що призводить до старіння листя.

Може скластися враження, що класифікація стадій росту рослин за шкалою BBCH є зайвою для тих фермерів, які й так завантажені іншими аспектами ведення сільського господарства. Однак дана класифікація наочно демонструє те, що успіх управлінських рішень безпосередньо залежить від того, на якому етапі росту рослин вони застосовуються.

Контроль Етапів Розвитку Рослин З EOSDA Crop Monitoring

Як правило, агрономи чітко розуміють, яку саме обробку посівів потрібно проводити на певній стадії їх розвитку. Однак, на великих сільськогосподарських площах самостійно визначити фазу росту і розвитку рослин часто буває практично неможливо.

Функція «Стадії розвитку» на платформі EOSDA Crop Monitoring допомагає розв’язати цю проблему. Зокрема ця функція дає змогу:

• зрозуміти, на якій стадії росту знаходяться рослини;
• перевірити, чи не розвиваються культури занадто прискорено або уповільнено;
• приймати рішення щодо вчасного внесення добрив та іригації на полях;
• грамотно планувати решту робіт на полях.

Зараз платформа EOSDA Crop Monitoring налічує шкали етапів розвитку рослин понад 30 видів, у тому числі кукурудзи (маїсу), вівса, картоплі, сої, соняшнику та пшениці. Напишіть нам на адресу sales@eosda.com, щоб дізнатися повний перелік наявних сільськогосподарських культур.

Планування Польових Робіт Та Відстеження Вчасно Не Проведених Операцій

Кожна сільськогосподарська культура має свої унікальні потреби на різних етапах зростання, відповідно до яких фермери мають коригувати внесення добрив, полив та інші операції на полях. Якщо потреби рослин на різних етапах не враховувати, зростання посівів уповільниться, що на платформі EOSDA Crop Monitoring відображають відповідні графіки вегетаційних індексів.

Оптимізація Зрошення Та Обприскування Рослин

За допомогою застосунку EOSDA Crop Monitoring можна отримувати дані на основі шкали BBCH про етапи зростання конкретної культури. Це дозволяє максимально ефективно планувати внесення добрив, іригацію та обробку рослин гербіцидами. На основі актуальних та прогнозованих погодних даних, алгоритми платформи надають точну інформацію про різні етапи росту рослин та їх тривалість.

Більше того, завдяки 14-денного прогнозу погоди фермери можуть оптимізувати витрати та скоригувати сільськогосподарські роботи на різних етапах росту рослин.

Наприклад, ви запланували обробити гербіцидами кукурудзяне поле третього дня після посадки. Однак, прогноз погоди на платформі EOSDA Crop Monitoring вказує на очікувані опади у цей час, які змиють хімікати. Отже, обробку поля краще перенести на інший день.

Аналіз Розвитку Посівів

Поєднуючи шкалу етапів розвитку рослин, яка базується на метеорологічних даних, з вегетаційними індексами, отриманими на основі супутникових знімків, користувачі платформи можуть отримати повне уявлення про розвиток сільськогосподарської культури. Припустимо, її стан відповідає фазі зростання. У цьому випадку можна перевірити рослину на наявність хвороб та шкідників, внести добрива та використовувати інші методи захисту. З іншого боку, якщо врожай дозріває надто швидко, його можна зібрати раніше за таким чином попередити фінансові втрати.

Моніторинг основних етапів розвитку рослин дає змогу оптимізувати використання ресурсів та підвищити врожайність сільськогосподарських культур. Універсальна шкала BBCH використовується і в суміжних із сільським господарством галузях, отже, представники усього агросектору можуть ефективніше взаємодіяти між собою. Щобільше, класифікація за системою BBCH використовується у всьому світі, що сприяє поширенню та впровадженню корисних ідей та технологій.