Cultivos de cereales

En el mundo

Los cultivos de cereales representan aproximadamente la mitad de toda la superficie sembrada de la agricultura mundial. A finales del siglo XX, la superficie sembrada de cultivos de cereales en el mundo era de unos 700 millones de ha, es decir, el 70 % de toda la superficie sembrada; la cosecha bruta — 2100 millones de t; el rendimiento medio — 3,0 t/ha.

En Rusia

Durante muchos años, la cosecha bruta de grano en la URSS aumentó principalmente gracias a la ampliación de las superficies sembradas. En 1940, la superficie sembrada con cultivos de cereales era de 110,7 millones de ha, mientras que en 1984 — 119,6 millones de ha. El aumento de las superficies sembradas se produjo en casi todos los años desde 1940 hasta 1984, pero especialmente en 1954-1958, durante el período de desarrollo de las tierras vírgenes y en barbecho. Las siembras de cereales también se ampliaron como resultado de la reducción de la superficie de barbechos limpios.

En el mismo período aumentaron las superficies sembradas de trigo de invierno y de primavera, sobre todo de variedades intensivas de alto rendimiento, cebada, arroz y leguminosas de grano. Al mismo tiempo, disminuyeron algo las siembras de centeno de invierno, maíz, avena, mijo y alforfón.

De 1940 a 1976-1980, el rendimiento de los cereales en la URSS aumentó de 8,6 a 16,0 q/ha. El aumento del rendimiento se observó en todos los cultivos de cereales, excepto el alforfón.

La cosecha bruta en promedio en 1976-1980 y 1986-1990 fue de 106,0 y 104,3 millones de t, respectivamente. En 1992 fue de 106,9 millones de t, con una superficie sembrada de 61,9 millones de ha. Sin embargo, las reformas iniciadas en Rusia en 1991 condujeron a una fuerte disminución de la producción de grano. En promedio, en 1994-1998 la cosecha bruta fue de 70 millones de t; en 1998, menos de 48 millones de t.

En 2001-2005, en Rusia la superficie sembrada de cultivos de cereales era de 43,7 millones de ha; la cosecha bruta — 78,1 millones de t; el rendimiento medio — 1,9 t/ha.

Sistema radicular

El sistema radicular es fibroso. Durante la germinación de la semilla se forman raíces primarias (embrionarias). En los panes del Grupo I, el número de raíces primarias (embrionarias) es de hasta 3-8; en el Grupo II — 1. Las raíces embrionarias funcionan durante toda la vida de las plantas; su importancia aumenta en condiciones de sequía.

Las raíces secundarias (nodales, adventicias) se forman 12-18 días después de la aparición de los brotes, a partir de los nudos subterráneos del tallo. Para su rápido crecimiento y desarrollo tiene importancia una humedad óptima del suelo; cuando la capa superior del suelo se seca, su crecimiento se frena mucho o se detiene por completo. Una buena cosecha de cultivos de cereales solo es posible con raíces nodales bien desarrolladas. Las raíces secundarias tienen gran importancia para las plantas. Así, cuando el trigo de primavera se desarrolla solo con raíces primarias, el rendimiento es del 65 % de la cosecha de plantas con sistemas radiculares primario y secundario desarrollados.

En los cultivos de cereales altos, como el maíz y el sorgo, pueden formarse raíces de apoyo (aéreas) a partir de los nudos del tallo situados cerca de la superficie del suelo. Favorecen la resistencia de las plantas al encamado y participan en el suministro de sustancias nutritivas.

La profundidad de penetración del sistema radicular en los cultivos de cereales puede llegar a 150-200 cm, pero la masa principal (75-90 %) se encuentra en la capa arable del suelo (0-30 cm). En la masa total de materia seca, las raíces representan alrededor del 20-25 %. El sistema radicular más potente lo tienen el maíz, el trigo de invierno y el centeno.

La estructura del sistema radicular y el carácter de su desarrollo están determinados por la especie y la variedad de la planta. El sistema radicular más potente lo poseen el centeno de invierno, la avena y el maíz. En las raíces no solo se absorben agua y sustancias nutritivas disueltas, sino que también se forman sustancias orgánicas, por ejemplo, compuestos organofosforados, aminoácidos, amidas, alcaloides.

Tallo

El tallo de los cultivos de cereales está representado por una caña de forma cilíndrica, hueca o rellena de parénquima (sorgo, maíz). Con mayor frecuencia consta de 5-7 entrenudos separados por tabiques especiales — nudos; en el maíz y el sorgo — 8-16. En las variedades de maíz de tallo largo, el número de entrenudos puede llegar a 25. Su número corresponde al número de hojas.

El crecimiento del tallo se suele llamar intercalar, ya que se produce por el alargamiento de todos los entrenudos. Además, cada nuevo entrenudo crece más rápido que el anterior. El entrenudo superior es mucho más largo que el inferior y alcanza su longitud máxima durante la floración. Tiene forma de curva de crecimiento en S, en la que al principio y al final de la vegetación sus ritmos son más lentos, y en el medio, en las fases de encañado, espigado y floración, son intensos.

La resistencia al encamado depende del grosor y la resistencia de los entrenudos. El tallo tiene su máximo grosor en la parte media y el mínimo en la superior. Su resistencia depende de la composición del tejido mecánico. Posee la capacidad de formar brotes laterales a partir de los nudos subterráneos del tallo.

Cuando se forman raíces secundarias y brotes laterales a partir de los nudos subterráneos del tallo, comienza la fase de ahijamiento de los cultivos de cereales.

Hoja

La hoja de los cultivos de cereales es lineal y consta de una vaina foliar y una lámina foliar; en su unión se encuentran la lígula — ligula — una fina película incolora, y las aurículas, que son caracteres sistemáticos para la determinación de los cereales del primer grupo. La lígula se adhiere firmemente al tallo e impide que el agua penetre en el interior de la vaina foliar.

En la base de la vaina foliar se forman a ambos lados aurículas lineales, o cuernos — auricula —, que abrazan el tallo. La estructura de la lígula y las aurículas en la mayoría de las plantas cerealistas es diferente en las primeras fases de crecimiento. Por ejemplo, la lígula en el trigo, el centeno y la cebada es corta, a menudo con cilios; en la cebada — muy grandes, sin cilios, de forma semilunar; en el centeno — cortas sin cilios, que se caen temprano; la avena no tiene aurículas.

El número de hojas y sus tamaños difieren entre los distintos cultivos de cereales y variedades.

Inflorescencia

La inflorescencia de los cultivos de cereales está representada por dos tipos:

• espiga compuesta (trigo, centeno, triticale y cebada);
• panícula (avena, mijo, sorgo y arroz).

A diferencia de otros cultivos, en una planta de maíz se forman dos inflorescencias: en la parte superior del tallo, una panícula con flores masculinas, mientras que en las axilas de las hojas, mazorcas con flores femeninas.

Flor

La flor de los cultivos de cereales tiene dos glumelas — inferior (externa) y superior (interna). La glumela inferior en las formas aristadas tiene arista. La superior es más delgada y plana. Entre las glumelas se encuentran el ovario con un óvulo anátropo y dos estigmas plumosos, y tres estambres (seis en el arroz). En la base de las glumelas se encuentran dos finas películas — lodículas, que, al hincharse durante la floración, provocan la apertura de la flor.

En el trigo, las flores son anchas, multi nervadas, con quilla longitudinal; en el centeno — muy estrechas, uninevadas; en la cebada — estrechas, casi lineales; en la avena — anchas, con muchas nervaduras longitudinales convexas.

Fruto

Corte longitudinal de un grano de trigo:

1 — penacho; 2 — endospermo; 3-5 — cubiertas del fruto; 6 — cubierta seminal; 7 — capa de aleurona; 8 — escutelo; 9 — plúmula; 10 — tallito embrionario; 11 — raicilla.

El fruto está representado por una cariópside uniseminal, que normalmente se llama grano. En ella hay una única semilla, cubierta por una cubierta seminal formada a partir de dos tegumentos del óvulo, y una cubierta frutal formada a partir del ovario. La cariópside consta del embrión, el endospermo y las cubiertas seminal y frutal fusionadas con ellos.

En los panes vestidos, la cariópside está cubierta por glumelas, que pueden fusionarse con ella, como en la cebada, o solo rodearla estrechamente, como en la avena, el mijo, el sorgo y el arroz. El embrión representa del 2 al 12 % de la masa del grano. El embrión consta de la raicilla y el tallito embrionarios, la plúmula y el escutelo, que representa los cotiledones modificados.

El grano de trigo y centeno desnudos se separa fácilmente de las glumas. Las glumelas del mijo, el mijo italiano y el arroz rodean estrechamente la cariópside; en la cebada vestida pueden fusionarse con la cariópside.

El endospermo constituye el 70-85 % de la masa del grano. Sus tejidos constan de células parenquimáticas llenas de granos de almidón, entre los cuales se encuentra sustancia proteica. La parte periférica del endospermo, llamada capa de aleurona, no contiene almidón; consta de células grandes llenas de sustancia proteica soluble. La capa de aleurona contiene enzimas y sustancias biológicamente activas que regulan el proceso de germinación del grano.

El embrión se sitúa en la base de la cariópside, por el lado convexo. Consta del escutelo, que lo une al endospermo, la plúmula cubierta por hojas rudimentarias, el tallo primario y la raicilla. El embrión representa el 1,5-2,5 % de la masa de la cariópside en el trigo, el centeno y la cebada; el 2-3,5 % en la avena; el 10-14 % en el maíz.

Las cubiertas frutal y seminal representan el 5-7 % de la masa total del grano.

Proteínas

Las proteínas simples se suelen llamar proteínas; las complejas — proteidos. Las proteínas simples están representadas por grupos de albúminas (hidrosolubles), globulinas (solubles en sales), glutelinas (solubles en ácidos y álcalis), prolaminas o gliadinas (solubles en etanol al 70-80 %). Los dos últimos grupos representan el mayor valor, con una relación óptima para la panificación de aproximadamente 1:1.

La mayor cantidad de proteínas es propia de las variedades de trigo duro. El contenido de proteína en el grano de todos los cereales aumenta cuando se cultivan de norte a sur y de oeste a este. La calidad del grano está influida por la sequedad del clima y el contenido de nitrógeno en el suelo. Por ejemplo, la cantidad de proteína en el grano de trigo de primavera cultivado en las regiones del noroeste del país es del 12,6 %, mientras que en las zonas del norte de Kazajistán — del 17,3 % (datos plurianuales del Laboratorio Químico Central de la Comisión Estatal de Ensayo de Variedades).

El contenido de proteína en el grano está influido por la agrotécnica aplicada: por ejemplo, la aplicación de abonos orgánicos y minerales, la colocación tras los mejores predecesores. El grano de trigo recogido en el período de madurez cerosa contiene más proteína que el recogido en el período de madurez completa. La calidad de la proteína depende de la composición de aminoácidos, principalmente valina, lisina, triptófano.

Gluten

La calidad de la harina se caracteriza por el contenido de gluten, que es un coágulo de sustancias proteicas (gluten) insolubles en agua, que queda después de lavar la masa para eliminar el almidón, la celulosa y otras sustancias. El gluten contiene un poco de grasa, almidón y elementos minerales. El gluten de mayor calidad se encuentra en el centro del grano; su calidad disminuye bruscamente cuando el grano germina o es dañado por heladas o plagas.

El contenido de gluten húmedo varía en el trigo del 16 al 50 %, en el centeno — del 3,1 al 9,5 %, en la cebada — del 2 al 19 %.

La calidad y el rendimiento del gluten dependen de las condiciones externas. Así, con tiempo seco y caluroso el contenido de gluten es mayor, mientras que el daño del grano por la chinche nociva conduce a una fuerte disminución del contenido. El gluten de calidad es capaz de estirarse en longitud sin romperse y de oponer resistencia al estiramiento.

El gluten de trigo es el más valioso, y el pan de trigo se distingue por una porosidad y digestibilidad elevadas. El gluten de centeno es menos elástico y extensible.

Carbohidratos

Entre los carbohidratos, la mayor cantidad corresponde al almidón; el 80 % de la masa de todos los carbohidratos se encuentra en el endospermo. El resto corresponde al azúcar, contenido principalmente en el embrión (alrededor del 1,5 % de la masa del grano). Los carbohidratos se concentran en la parte central de la cariópside.

Según el carácter de los granos de almidón y su disposición en las células del endospermo, el grano se divide en harinoso y vítreo. En el endospermo del grano harinoso, los espacios entre los granos de almidón grandes están rellenos de granos pequeños con finas capas proteicas. En el grano vítreo, los granos de almidón pequeños casi no existen; las capas de proteína son más gruesas y rellenan todos los espacios entre los granos grandes.

El contenido de almidón en el grano aumenta al desplazar los cultivos de este a oeste y de sur a norte, es decir, en dirección opuesta al cambio del contenido de proteína.

La celulosa es un polisacárido de alto peso molecular; se encuentra en las paredes celulares, la cubierta del grano y las escamas de los cultivos vestidos. El contenido de celulosa en los granos pequeños es mayor que en los grandes.

Grasas

El contenido de grasas en el grano varía del 2 al 6 %. El contenido de grasas y lípidos es extremadamente desigual en el grano; se concentran principalmente en los embriones: en el trigo alrededor del 14 %, en el centeno y la cebada — 13,4 %, en el mijo — 20 %, en la avena — hasta el 26 %, en el maíz — hasta el 40 %.

Un alto contenido de grasa en la harina conduce a su enranciamiento.

Sustancias minerales (cenizas)

En los cultivos de cereales vestidos, la ceniza se encuentra principalmente en las glumas; en los desnudos — en la cubierta frutal. Durante la molienda compleja, la mayor parte de la ceniza se separa con el salvado.

Las sustancias minerales están representadas por compuestos de fósforo (hasta el 50 % de toda la masa de sustancias minerales), calcio (hasta el 2,8 %), potasio (hasta el 30 %), azufre, silicio, magnesio (hasta el 12 %), etc. La mayor cantidad corresponde a la cubierta y las escamas.

Enzimas y vitaminas

El grano también contiene enzimas que participan en los procesos vitales, por ejemplo, amilasa (descompone poli- y disacáridos), proteasa, maltasa, citasa, diastasa, lipasa (descompone las grasas), peroxidasa.

El grano contiene vitaminas: B₁, B₂, B₆, PP, E, A.

Agua

El agua que participa en los procesos fisiológicos se encuentra en el grano en forma de:

• químicamente ligada, es decir, que forma parte de las moléculas de sustancias en determinadas proporciones; esta agua se distingue por su constancia e inercia;
• agua ligada físico-químicamente, entra en la composición del grano en diversas proporciones; puede estar en forma de agua ligada por adsorción, absorbida osmóticamente o estructural;
• agua ligada mecánicamente, o libre, cuya cantidad puede variar mucho; se pierde fácilmente al secarse.

Extracción de nutrientes con la cosecha

Extracción de nutrientes con la cosecha de los principales elementos nutritivos por la cosecha de cultivos de cereales, en % de lo biológico:

• nitrógeno 75;
• fósforo (P₂O₅) — 79;
• potasio (K₂O) — 64.

Germinación

El embrión absorbe agua más rápido que el endospermo, lo que provoca una hinchazón desigual del grano y la ruptura de la cubierta. El grano más grande, con cubierta densa y alto contenido de proteína y grasa, necesita más tiempo para hincharse.

La velocidad de absorción de agua depende de la temperatura, la concentración de la solución del suelo, la estructura y el tamaño del grano. La temperatura óptima durante la hinchazón para los cereales es de 10-21 °C. El grano vítreo o grande absorbe agua más lentamente que el harinoso o pequeño. Por esta razón, cuanto más uniforme es el material de semilla, más uniforme es la aparición de los brotes. Los granos vestidos se hinchan más lentamente que los desnudos.

En el grano hinchado, bajo la acción de las enzimas, se produce la hidrólisis de las sustancias nutritivas de reserva del endospermo. Las enzimas especiales citasa y amilasa descomponen el almidón y la hemicelulosa del endospermo en carbohidratos simples, dextrina y maltosa. La enzima invertasa transforma los azúcares en glucosa y fructosa, que son utilizadas por la planta en germinación para la respiración y el crecimiento celular. La enzima proteasa descompone las proteínas en aminoácidos y amoníaco; la lipasa descompone las grasas en ácidos grasos y glicerol.

Durante la germinación del grano se produce la descomposición de las sustancias nutritivas de reserva con la formación de compuestos a partir de los cuales se forman los órganos de la planta. D. N. Pryanishnikov estableció que las proteínas del endospermo, durante la descomposición enzimática, forman aminoácidos y pequeñas cantidades de asparagina y glutamina. Estas sustancias reaccionan con los productos de descomposición de los carbohidratos y sirven así para la formación de nuevas proteínas en el embrión en crecimiento.

El inicio de la germinación corresponde al crecimiento de las raíces embrionarias y luego del tallito. Una temperatura elevada frena la germinación y, al alcanzar un límite determinado, detiene el crecimiento. Las temperaturas extremas superiores a 30-35 °C son destructivas, y por debajo de 1-2 °C provocan la detención de la germinación.

La uniformidad de la germinación se ve afectada negativamente por la falta de aire y el exceso de humedad. A medida que se desarrollan los brotes, aumenta la necesidad de oxígeno. Por esta razón, no es deseable una siembra profunda de las semillas, sobre todo en suelos pesados, así como la formación de una costra superficial. Una concentración elevada de sales retrasa la germinación.

Aparición de brotes

En los primeros días de vida de los cultivos de cereales se produce un desarrollo intensivo de las raíces primarias (embrionarias). Luego comienza a desarrollarse el tallo. En las variedades desnudas, el tallo aparece cerca del escutelo; en las vestidas — bajo la glumela y sale por el extremo superior del grano.

La temperatura óptima para la aparición de los brotes y el crecimiento inicial en las fechas habituales de siembra para los panes del Grupo I es de 6-12 °C; para el Grupo II — 15-22 °C. La temperatura mínima de germinación para el Grupo I es de 1-2 °C; para el Grupo II — 8-10 °C. Los óptimos fisiológicos son: para el Grupo I — 20 °C; para el Grupo II — 25-27 °C.

Los brotes aparecen en la superficie del suelo en forma de punzones — brotes del tallo cubiertos por una hoja transparente — el coleoptilo. El coleoptilo protege el tallo y la primera hoja de los daños mecánicos durante la emergencia del suelo. Tan pronto como la hoja alcanza su tamaño normal, el coleoptilo muere.

La primera hoja termina su crecimiento 6-11 días después de la aparición de los brotes. Luego, aproximadamente una semana después de desplegarse la primera hoja, aparece la segunda en su axila, y después, con los mismos intervalos, la tercera y la cuarta. Al mismo tiempo se desarrolla el sistema radicular. Para el momento de la formación de la 3.ª-4.ª hoja, las raíces embrionarias se ramifican bien y penetran a una profundidad de 30-35 cm. En la fase de ahijamiento alcanzan 40-50 cm; durante la formación del tallo — 60-90 cm. El crecimiento se ve favorecido por una buena humedad del suelo.

La aparición de los brotes depende de muchos factores: características del cultivo, humedad, temperatura, composición granulométrica y densidad del suelo, profundidad de siembra y energía germinativa de las semillas. La aparición rápida de los brotes (a los 4-6 días) se ve favorecida por un tiempo cálido y húmedo, mientras que un enfriamiento brusco frena este proceso.

Ahijamiento

En la fase de ahijamiento, a partir de los nudos subterráneos del tallo se forman raíces adventicias (nodales), y luego aparecen brotes laterales. Con mayor frecuencia se forman a partir del nudo más alto, llamado nudo de ahijamiento, situado a una profundidad de 1-3 cm de la superficie del suelo. El nudo de ahijamiento es una formación compleja compuesta por nudos próximos, a partir de los cuales se forman raíces secundarias (adventicias) y tallos (brotes laterales). Una colocación más profunda del nudo de ahijamiento aumenta la resistencia de las plantas al encamado y su oposición a condiciones desfavorables.

El ahijamiento consiste en que la yema situada en la base de la primera hoja se agranda, la desplaza y forma un brote lateral. Luego, en las axilas de las hojas inferiores de los brotes laterales, se forman nuevas yemas capaces de formar brotes laterales de segundo, tercer, etc. orden. Al mismo tiempo se forman raíces secundarias. A diferencia de las raíces embrionarias, que se forman a partir del grano y penetran a mayor profundidad, las raíces secundarias se forman a partir del nudo de ahijamiento y se sitúan principalmente en la capa superficial.

El buen desarrollo de las raíces secundarias se ve favorecido por una humedad suficiente del suelo y la disponibilidad de nutrientes, sobre todo fósforo. Cuando la capa superior se seca, no se forman tallos ni raíces secundarias. En tales condiciones solo se forma el tallo principal y el sistema radicular primario, lo que reduce bruscamente el rendimiento.

El primer nudo subterráneo se forma al 5.º-7.º día después de la aparición de los brotes en la mayoría de los panes del Grupo I, o simultáneamente con ellos — en los panes del Grupo II y la avena.

La luz influye en la profundidad de colocación del nudo de ahijamiento. La falta de luz conduce a una colocación poco profunda. La profundidad también está influida por la profundidad de siembra, la variedad, el tipo de suelo y la temperatura. Así, a temperatura reducida el nudo de ahijamiento se profundiza; las variedades de trigo duro también forman el nudo de ahijamiento más profundo que las de trigo blando. Una colocación más profunda del nudo de ahijamiento en los cultivos de invierno los protege de condiciones desfavorables en el período inverno-primaveral.

En las plantas cerealistas, el nudo de ahijamiento es un órgano muy importante, ya que de su desarrollo normal dependen la formación de la masa aérea y del sistema radicular, la resistencia a la sequía, la resistencia al invierno, etc. Incluso un daño parcial puede provocar un retraso del crecimiento de las plantas, y su muerte — la pérdida total.

El ahijamiento total (energía de ahijamiento) es el número de tallos (brotes) que se desarrollan a partir de una planta. En condiciones de campo, los cultivos de invierno forman 5-8 tallos; los de primavera — 2-3; en condiciones favorables su número puede alcanzar 5-10 o más.

El ahijamiento productivo es el número de tallos por planta que dan grano. Cuando los brotes laterales se forman tarde, el grano no alcanza a formarse y madurar en ellos. Los brotes con grano inmaduro se suelen llamar brotes tardíos (podgon), y los que no espigan — siembra inferior (podsed). Cuanto mayor es el ahijamiento productivo, más grano corresponde a una planta; sin embargo, la mayor cosecha por unidad de superficie se obtiene con un ahijamiento pequeño y una densidad óptima de tallos.

En condiciones edafoclimáticas óptimas, el rendimiento máximo de los cultivos de cereales se alcanza con un ahijamiento total de 5-8 brotes y un ahijamiento productivo de 2-3. En los cereales de invierno, los tallos productivos suelen ser 3-6; en la cebada y la avena — 2-3; en el trigo de primavera — 1, a veces 2; en el maíz — 1; en el arroz, el mijo y el sorgo — 2-5. En los tallos productivos se forman espigas y granos grandes.

La dinámica de desarrollo de los brotes de ahijamiento y de las raíces nodales difiere entre los cultivos de cereales (V. N. Stepanova). Por ejemplo, en el centeno de invierno y de primavera y en la avena, el ahijamiento y el enraizamiento ocurren simultáneamente, durante la formación de la 3.ª-4.ª hoja. En la cebada, el trigo de invierno y de primavera, los brotes de ahijamiento se forman en la etapa de formación de la tercera hoja, mientras que el enraizamiento ocurre con la aparición de 4-5 hojas. En el mijo, el ahijamiento corresponde al período de aparición de la 5.ª-6.ª hoja; en el maíz — 6.ª-7.ª; en el sorgo — 7.ª-8.ª hoja. Las raíces nodales en estos cultivos se forman con la aparición de 3-4 hojas. La aparición más temprana del sistema radicular en comparación con el inicio de la fase de ahijamiento determina la capacidad de los cultivos de tolerar mejor el déficit de humedad (excepto el maíz) en el primer período y en los siguientes.

En el nudo de ahijamiento se sitúan todas las futuras partes de la planta; al mismo tiempo, en él se concentran las reservas de sustancias nutritivas. La muerte del nudo de ahijamiento en todos los casos conduce a la muerte de la planta.

El inicio del ahijamiento en los distintos cultivos se observa en momentos diferentes; por ejemplo, en los panes del Grupo I — con la formación de 3-4 hojas; en los panes del Grupo II — en la fase de 5-8 hojas.

El tamaño de la cosecha está determinado ante todo por la potencia del sistema radicular y de la parte aérea. Según los estudios de A. L. Kursanov y otros, realizados con el método de isótopos radiactivos, las raíces, además de proporcionar a las plantas agua y sustancias minerales, son capaces de sintetizar aminoácidos y nucleoproteínas.

La energía de ahijamiento y el ahijamiento dependen de factores como los regímenes hidroaéreo, térmico, nutritivo y lumínico, la especie y variedad de la planta, la calidad de las semillas, la fecha de siembra, la dosis de siembra, etc. El ahijamiento de los cultivos de cereales del primer grupo puede transcurrir a una temperatura de unos 5 °C, pero la energía de ahijamiento es débil. La temperatura óptima para el ahijamiento es de 10-15 °C. Temperaturas más altas conducen a un acortamiento de la duración de la fase de ahijamiento, por lo que se forma un número menor de brotes.

En los cultivos de invierno, si se respetan las fechas y condiciones óptimas, el ahijamiento ocurre en otoño.

La importancia productiva de la fase de ahijamiento no es unívoca. Así, según P. N. Konstantinov, A. I. Nosatovsky, P. P. Lukyanenko y otros, la fase de ahijamiento no es deseable, sobre todo en las regiones áridas. Consideran que para la formación de tallos secundarios se consume mucha agua y sustancias nutritivas, lo que provoca una mala nutrición del tallo principal, y el rendimiento de grano de los tallos secundarios es insuficiente para compensar la disminución del grano del tallo principal. Por ello, llaman tipo óptimo de cultivos de primavera para las condiciones de las regiones áridas a las plantas de 1-2 tallos. La opinión contraria la sostenían V. R. Williams, V. E. Pisarev, S. A. Muravyov y otros. Consideraban que gracias a un buen ahijamiento se desarrolla una gran masa foliar, lo que contribuye a la producción de una mayor cantidad de sustancias orgánicas para la formación del grano. En condiciones favorables, los tallos laterales pueden dar del 30 al 50 % de la cosecha de grano. Sin embargo, en condiciones de humedad suficiente, un ahijamiento fuerte puede conducir a resultados negativos.

Las siembras densas son más propensas al encamado, empeoran las condiciones de fotosíntesis y el llenado del grano, y aumentan las pérdidas durante la cosecha. Con mayor frecuencia, el número medio de tallos productivos por 1 m² es de 350-400, lo que asegura un rendimiento de 2-3 t/ha. En casos individuales es posible un aumento hasta 700-800 por 1 m².

Encañado

En la fase de ahijamiento, en los cultivos de cereales comienza a formarse el tallo (caña). Los entrenudos, que inicialmente tienen aspecto de pequeñas crestas transversales en la base de la espiga o panícula embrionaria, se alargan. Se considera inicio del encañado el momento en que, dentro de la vaina foliar del tallo principal, a una altura de 5 cm de la superficie del suelo, se palpa un nudo del tallo.

A veces se confunde erróneamente la fase de encañado con el simple alargamiento de la vaina foliar; por ejemplo, esto ocurre a menudo en otoño en los cultivos de invierno demasiado crecidos. Primero se alarga el entrenudo inferior, luego el segundo, el tercero, etc., y cada nuevo supera en crecimiento al anterior. Esta formación del tallo (caña) se suele llamar intercalar.

Espigado (emergencia de la panícula)

La espiga (panícula) y las espiguillas se forman en la fase de ahijamiento. Se considera que la fase de espigado ha comenzado cuando sale de la vaina de la hoja superior (bandera) del tallo principal de un tercio a la mitad de la espiga (panícula). La formación de las panículas en el maíz — penachos — ocurre antes en comparación con las inflorescencias femeninas — mazorcas.

La diferenciación posterior de la espiga (panícula) comienza a temperaturas superiores a +15 °C. En la etapa desde el encañado hasta el espigado (emergencia de la panícula), los cultivos de cereales tienen mayores exigencias de luz, calor, humedad del suelo y sustancias nutritivas, ya que este período va acompañado de un crecimiento intensivo y de la formación de la espiga (panícula).

La proporción de sustancias nutritivas influye mucho en el tamaño de la espiga. El exceso de nitrógeno en este período retrasa varios días la formación del cono y conduce a la formación de un gran número de espiguillas. El exceso de fósforo conduce a una formación acelerada de las espiguillas y a una disminución de su número.

Floración

La floración es la fecundación. En todos los cultivos de cereales, excepto el centeno de invierno, la floración comienza poco después del espigado (emergencia de la panícula). La cebada florece antes del espigado completo; el centeno — 8-10 días después.

La floración de los cereales se divide en autopolinización, por ejemplo, en la cebada, el trigo, la avena, el mijo y el arroz, y polinización cruzada — en el centeno, el maíz y el sorgo. En las plantas autopolinizantes, las anteras maduran mientras la flor está cerrada, por lo que el polen suele caer sobre el estigma de la misma flor incluso antes de que se abra. El autopolinizador más estricto es la cebada, en la que la polinización ocurre durante el espigado e incluso antes (floración cerrada).

La espiga, por regla general, florece durante 3-4 días; la panícula — 6-7 días.

Al inicio de la fase de floración cesa el desarrollo del tallo, las hojas y la espiga. El mayor incremento de masa fresca se observa en la fase de espigado, mientras que el de masa seca — durante la madurez cerosa del grano.

La floración reacciona rápidamente a las condiciones meteorológicas desfavorables, por ejemplo, un aumento o descenso brusco de la temperatura, sequía, lluvias y vientos fuertes. En este caso se produce una polinización incompleta, que conduce a un llenado parcial de granos en las espigas, panículas y mazorcas, la llamada "grana dispersa".

Maduración

La maduración — el desarrollo del ovario y la formación del grano — comienza después de la floración y la fecundación. La aceleración de la maduración se ve favorecida por fechas tempranas de siembra, una mayor densidad de tallos, la aplicación de abonos fosfopotásicos y un tiempo cálido, claro y seco. Por el contrario, con tiempo húmedo o riego y siembras ralas, el proceso de maduración transcurre lentamente.

Las temperaturas altas, la sequía atmosférica y edáfica durante el período de llenado conducen al "quemado" o "captura" del grano: el llenado disminuye, el grano se forma vano y arrugado, lo que reduce bruscamente la cosecha y su calidad. Un tiempo muy lluvioso y cálido conduce al "escurrimiento" del grano debido a la hidrólisis del almidón y al lavado de las sustancias solubles por el agua.

Para la maduración normal de los cultivos de cereales se necesita una determinada suma de temperaturas activas. Si en tiempo lluvioso la cosecha se retrasa mucho, esto puede provocar la germinación del grano en las espigas en pie y en las gavillas. En el norte de la parte europea de Rusia y en Siberia, con tiempo lluvioso y frío, la cosecha a menudo se retrasa, lo que puede provocar daños del grano inmaduro por las heladas y una fuerte disminución de la cosecha de grano "dañado por heladas" y de su calidad.

N. N. Kuleshov propone dividir el proceso de formación del grano en tres etapas:

• formación (formación y modelado);
• llenado;
• maduración.

Formación de las semillas — período desde la formación del grano hasta el establecimiento de la longitud final. La semilla puede dar un brote débil. La masa de 1000 semillas es de 1 g. La duración de la formación es de 7-9 días o más.

Modelado — período desde la formación del grano hasta el establecimiento de la longitud final. En las semillas se observa un alto contenido de agua libre y un bajo contenido de materia seca. La masa de 1000 granos es de 8-12 g.

Llenado — período desde el comienzo de la acumulación de almidón en el endospermo hasta su cese. La humedad disminuye hasta el 37-40 %, la duración — 20-25 días.

El período de llenado se divide en cuatro etapas:

• Fase de estado acuoso — comienzo de la formación de las células del endospermo. La materia seca constituye el 2-3 % de su cantidad máxima; duración de la fase — 6 días.
• Fase prelechosa — el contenido del grano es de consistencia acuosa con un matiz lechoso. Contenido de materia seca — 10 %. Duración de la fase 6-7 días.
• Fase lechosa — el grano contiene un líquido blanco similar a la leche. Materia seca acumulada: 50 % de la masa del grano maduro. Duración de la fase 7-15 días.
• Fase pastosa — el endospermo adquiere la consistencia de una pasta; materia seca acumulada: 85-90 %; duración de la fase 4-5 días.

La maduración del grano comienza con el cese del aporte de sustancias plásticas. La humedad del grano disminuye hasta el 8-12 % y se vuelve apto para el uso técnico, pero el desarrollo de la semilla aún no ha terminado.

El período de llenado a veces se llama fase de madurez lechosa, cuando las plantas aún están verdes, el tallo y las hojas comienzan a amarillear en la parte inferior, las hojas más bajas mueren y la humedad de la cariópside oscila entre el 60 y el 40 %.

El período de maduración se divide en dos fases:

• Fase de madurez cerosa — el endospermo es ceroso, elástico, se corta fácilmente con la uña, las cubiertas son amarillas. La humedad disminuye hasta el 30 % (22-40 %). Duración de la fase 3-6 días; el crecimiento del embrión y la acumulación de sustancias plásticas se detienen. Las plantas están amarillas, excepto 2-3 nudos superiores del tallo y parte de la inflorescencia.
• Fase de madurez dura — el endospermo es duro, harinoso o vítreo al partirlo, la cubierta es densa, coriácea, la coloración es típica, la humedad 8-22 % (según la zona). Duración de la fase 3-5 días.

En la fase de madurez dura ocurren complejos procesos bioquímicos, tras los cuales aparece la propiedad de la semilla — la germinabilidad. Debido a esta última etapa se distinguen además dos períodos: maduración postcosecha y madurez completa.

En el período de maduración postcosecha se completa la síntesis de compuestos proteicos de alto peso molecular, los ácidos grasos libres se transforman en grasas, las moléculas de carbohidratos se agrandan y la respiración se detiene. Al comienzo de esta fase la germinabilidad de las semillas es baja; al final — normal. La duración depende de las características del cultivo y de las condiciones externas y varía desde varios días hasta varios meses.

La madurez completa se produce cuando las semillas están listas para comenzar un nuevo ciclo vital de la planta y la germinabilidad alcanza su valor máximo. Las plantas en esta etapa están amarillas, las hojas mueren, el grano es duro y disminuye de tamaño.

La cosecha se realiza en la etapa de madurez cerosa mediante cosecha separada con cosechadora; en la etapa de madurez completa — mediante cosecha directa con cosechadora.

En varias regiones, por ejemplo, en el norte de Kazajistán, Siberia, etc., la maduración de los cultivos de cereales en algunos años se retrasa, las plantas son dañadas por las heladas, dando grano dañado por heladas y provocando una disminución del rendimiento y un deterioro de la calidad. Por ello, en estas regiones se aplica la cosecha en dos fases — en la primera mitad de la fase de madurez cerosa. Al estar en gavillas, el grano se daña menos por las heladas, y al mismo tiempo siguen entrando en él sustancias plásticas mientras en los tallos y las hojas haya agua.

En el sureste de Rusia, la madurez prematura del grano se debe a los vientos secos, como resultado de los cuales se detienen antes el crecimiento y la acumulación de sustancias plásticas. El grano se vuelve arrugado, vano, y empeoran las propiedades molineras y panaderas. La vanidad del grano conduce a una disminución de la cosecha. El principal medio de lucha contra los vientos secos es la ampliación de las plantaciones forestales protectoras de campos, la acumulación de humedad en el suelo, el uso de variedades precoces y la recolección de la cosecha en plazos ajustados.

Fertilización

La fertilización en hileras acelera el crecimiento del sistema radicular secundario de los cultivos de cereales, lo que a menudo determina la formación de la cosecha. Así, los abonos minerales, especialmente los fosfatados, aumentan la resistencia de los cultivos de cereales a las podredumbres radiculares y a la roya parda.

La acción del abonado de cobertera está determinada por la aplicación de un complejo de prácticas agrotécnicas. Así, en el riego de los cultivos de cereales, los abonados de cobertera son un medio para aumentar la cosecha y mejorar la calidad del grano. La mayor importancia práctica la tiene el abonado tardío para aumentar el contenido de proteína del grano y mejorar otros indicadores de calidad del trigo.

Densidad del suelo

Para los cultivos de cereales de espiga, la densidad óptima del suelo es de 1100-1300 kg/m³.

Siembra

Los cultivos de cereales se siembran normalmente en hileras. La distancia entre hileras es de 15 cm. En las regiones propensas a la erosión eólica, el ancho entre hileras es de 22,8 cm. La reducción del ancho entre hileras de los cultivos de cereales hasta 7,5 cm permite distribuir más uniformemente las semillas por la superficie del campo.

Para su siembra se utilizan sembradoras de hileras convencionales, por ejemplo, SZ3-6, SZT-3,6, SZS-2,1 y otras.

Los cultivos de cereales sembrados de norte a sur mostraron un rendimiento 0,2-0,3 t/ha mayor que los sembrados de este a oeste, gracias a una mejor iluminación en las horas de la mañana y de la tarde y al sombreado mutuo al mediodía.

Encamado

El encamado de los panes puede ser provocado por condiciones desfavorables. Las causas del encamado fueron establecidas a finales del siglo pasado por K. A. Timiriásev. Consideraba que la principal de ellas es el alargamiento de las células del tallo debido a la falta de iluminación, lo que hace sus paredes más delgadas. La falta de luz se debe a un ahijamiento fuerte y a un exceso de masa vegetativa. Los entrenudos inferiores debilitados no soportan el peso de la masa aérea, por lo que se produce el encamado de las plantas. Si esto ocurre bastante temprano, gracias al crecimiento de los nudos foliares es posible enderezar la caña; mientras que, si el encamado ocurre después del espigado, ya no se producen cambios en el cultivo.

El riesgo de encamado de los cereales aumenta con el riego, lo que se debe al fuerte desarrollo de los órganos vegetativos, a la humedad elevada de la capa superior del suelo y a la colocación poco profunda del nudo de ahijamiento.

Para prevenir el encamado se aumenta la profundidad de siembra, gracias a lo cual el nudo de ahijamiento se sitúa más profundo, y se aplican abonos potásicos y fosfatados, que aceleran el desarrollo de los tallos y del sistema radicular. Los abonos fosfopotásicos se aplican antes del ahijamiento. Por el contrario, la aplicación temprana de abonos nitrogenados conduce a un ahijamiento intenso, retrasa el desarrollo y reduce la resistencia al encamado.

Para la resistencia de las plantas al encamado se emplean métodos de siembra en hileras estrechas y cruzados, disponiendo las hileras de norte a sur.

La medida más importante para prevenir el encamado es el uso de variedades resistentes. También sirve para prevenir este fenómeno el tratamiento de los cultivos en la fase de ahijamiento con un regulador del crecimiento vegetal — tur (cloruro de clorcolina), que evita el crecimiento excesivo y el encamado de las plantas. Una primavera tardía y un desarrollo débil de las plantas reducen bruscamente la eficacia del preparado.

Para evitar el encamado de los cultivos de cereales se emplean preparados especiales — retardantes. Se disuelven bien en agua y penetran fácilmente en las plantas. Bajo su acción, los entrenudos inferiores se vuelven más cortos y gruesos, y la altura de las plantas disminuye en 15-25 cm, lo que aumenta la resistencia al encamado. Además, estos preparados aumentan la resistencia a la sequía y a las enfermedades de podredumbre radicular gracias a la estimulación del crecimiento del sistema radicular.