Каждый цветок имеет две цветковые чешуи – нижнюю, или наружную, и верхнюю или внутреннюю, более тонкую, нежную и плоскую. Между цветковыми чешуями расположена завязь с одной обратной семяпочкой и двумя перистыми рыльцами и тремя тычинками, у основания цветковых чешуй, имеются ещё две небольшие тонкие плёнки (Lodiculae), набухание которых во время цветения обуславливает раскрытие цветка [4].
Плод – зерновка, сросшаяся с цветковыми чешуями или голая. Масса 1000 зерен 30…50 граммов. Плёнчатость колеблется от 8 до 17 %, в зависимости от сорта и условий произрастания [5].
В процессе роста и развития ячменя проходит следующие фенологические фазы: набухание семян, прорастание, всходы, появление третьего листа, кущение, выход в трубку, колошение, цветение, молочная, восковая и полная спелость зерна.
Поглощение воды при набухании зерновок ячменя зависит от химического состава зародыша, эндосперма и покровов семени. Чем больше в зерне содержится белка, тем больше количество воды оно поглощает для набухания. Чтобы семена ячменя могли прорости, они должны поглотить 48…57 % воды от их воздушно сухой массы [6]. После набухания в них происходят биохимические и физиологические процессы. Под воздействием ферментов (амилазы, диастазы) сложные химические соединения, крахмал, белки, жиры и другие – переходят в растворимое состояние. При прорастании в первую очередь трогается в рост главный корешок, затем последующие зародышевые корешки. Прорвав клеоризу, зародышевые корешки погружаются в почву, поглощают воду и минеральные вещества почвенного раствора. С этого момента начинается снабжение питательными веществами проростка, поддерживание его тургорной напряженности и упругости. Минимальная температура для прорастания 1…2 ºС. Однако, при недостатке тепла семена прорастают очень медленно. Оптимальная температура 20…25 ºС. По мере увеличения влажности почвы скорость прорастания семян возрастает и достигает максимума при 70…90 % полевой влажности (ПВ) [7].
Прорвав семенную и плодовую оболочку и выйдя из-под цветковых чешуек, стебелёк пробивается на поверхность почвы. Этот подъём осуществляется за счёт второго междоузлия. По этой причине у ячменя, два узла стебля остаются в почве на уровне зерновки. Всходы ячменя имеют сизоватую, сизовато-зелёную или дымчатую окраску. Положение первых листьев у ячменя вертикальное, они голые или слабоопушенные. В момент выхода верхушки зародышевого побега на поверхность почвы корни у ячменя имеют протяженность 30…35 см.
Скорость появления всходов зависит от температуры и влажности почвы, глубины заделки семян. При температуре 16…18 ºС и хорошей увлажнённости верхнего слоя почвы всходы появляются через 7…10 дней. Всходы легко выдерживают кратковременные заморозки –3…6 ºС [8].
Через 10…12 дней наступает фаза кущения. Кущение – это образование побегов из подземных стеблевых узлов. Сначала из них развиваются узловые корни, затем боковые побеги, которые выходят на поверхность почвы и растут так же, как и главный стебель. Интенсивность и продолжительность кущения ячменя определяют многими факторами: влажностью 65…70 % ПВ, температурой 12…14 ºС повышают, обеспеченность почвы питательными веществами, сортовыми особенностями, освещённостью посевов, глубиной закладки узла кущения, сроками посева и т.д. Во время кущения продолжается рост первичной корневой системы и идёт формирование вторичной (узловой) корневой системы. Кустистость влечёт за собой увеличение ассимиляционной площади листьев, которая у ячменя к этому времени достигает 4…6 тыс. м2/га. Высокая интенсивность кущения определяет густоту стеблестоя на единице площади. Однако чрезмерное растянутое кущение может привести к обильному образованию подгона и подсева, что крайне нежелательно. Во время фазы кущения происходит закладка будущего соцветия, что является одним из решающих факторов получения высокого урожая [6].
Выход в трубку – эта фаза характеризуется тем, что во время её прохождения происходит процесс подъёма интеркалярно растущим стеблем формирующегося колоса над поверхностью почвы. Её начало принято отмечать с момента, когда верхний узел выноситься над почвой на высоту 5 см и его легко можно прощупать через влагалище листьев. В течение этой фазы растения интенсивно растут, накапливают сухое вещество, следовательно потребляют большое количество питательных веществ из почвы.
Колошение – в эту фазу из влагалища верхнего листа выходит колос. Продолжается в среднем 8…11 дней. Повышение температуры воздуха ускоряет прохождение фазы. Растение при колошение характеризуется мощно развитой ассимиляционной листовой поверхностью. Отмирают лишь самые нижние листья.
Ячмень относится к самоопыляющейся культуре. Однако в ряде случаев отмечается и перекрёстное опыление. Ячмень начинает цвести с начала колошения реже через 2…3 дня после его наступления. В условиях засухи цветение происходит во влагалище листа. Оно обычно начинается рано утром и продолжается почти в течение всего дня. Первыми отцветают колоски в средней части колоса, затем в верхней и нижней части. Оплодотворение происходит преимущественно в утренние часы. В период цветения и созревания растения очень чувствительны, даже к небольшим заморозкам –1…2,5 ºС. Для зародыша зерновки в период налива опасны заморозки –1,5…3 ºС. Морозобойное зерно часто теряет всхожесть.
Образование зерна делят на три периода: формирование, налив и созревание. И.Г. Строн, Л.В. Матющенко [9] подразделили первый период на два этапа: образование и формирование.
Образование зерна начинается после оплодотворения до появления точки роста. Продолжительность периода 8…9 дней.
Формирование начинается от образования зерна до установления окончательной его длины. В зерне в этот момент много свободной воды и мало сухого вещества.
Налив начинается от начала отложения крахмала в эндосперме до окончания этого процесса. Влажность зерна 64…40 %. Продолжительность периода 20…25 дней.
Период налива подразделяют:
1. Фаза водянистого состояния, характеризуется формированием клеток эндосперма. Продолжительность 6…7 дней. Сухого вещества 2…3 %.
2. Фаза предмолочная. Содержимое зерна водянистое с молочным оттенком в результате отложения крахмала оболочка зеленоватая. Сухого вещества 10 %. Продолжительность 6…7 дней.
3. Фаза молочная. Зерно содержит жидкость молочного цвета. Сухого вещества 85…90 %. Продолжительность 4…5 дней.
Созревание. Влажность зерна 40…21 %. В зерне происходят биохимические процессы. Период созревания делят на две фазы:
1. Фаза восковой спелости. Эндосперм становится восковидным, упругим, оболочка зерна приобретает жёлтый цвет, влажность снижается до 30 %. Продолжительность 4…6 дней. В этой фазе можно проводить уборку раздельным способом.
2. Фаза твёрдой спелости. Эндосперм твёрдый, при изломе мучнистый или стекловидный, оболочка зерна кожистая, плотная, с типичной окраской. Продолжительность 3…5 дней. После наступления твёрдой спелости в зерне происходят сложные биохимические процессы, после чего она приобретает нормальную всхожесть. Поэтому выделяют: послеуборочное дозревание и полную спелость.
Послеуборочное дозревание, характеризуется окончанием синтеза высокомолекулярных белковых соединений, и превращением свободных жирных кислот в жиры. Процесс дыхания затухает.
Полная спелость – характеризуется пожелтением стеблей и отмиранием листьев. Зерно приобретает вид, свойственный сорту, твёрдое, не режется ногтём, несколько уменьшается в размерах. Содержание влаги 21…16 % и меньше. Сумма биологический активных температур, необходимая в течение вегетативного периода, для раннеспелых сортов ячменя составляет 1250 ºС, для позднеспелых 1450 ºС[10].
Яровой ячмень характеризуется высокой засухоустойчивостью. Транспирационный коэффициент около 400. При температуре воздуха 38…40 ºС устьица листьев ячменя теряют способность закрываться через 25…30 часов. Повышенная жароустойчивость ярового ячменя связана с его скороспелостью, а так же способностью интенсивно использовать питательные вещества в ранние фазы роста. К недостатку воды яровой ячмень наиболее чувствителен в фазе выхода в трубку. Если в этот период в почве не будет содержаться необходимое количество влаги, колос не сможет нормально развиваться и в нём увеличится число бесплодных колосков, что, естественно, приведёт к снижению урожая. Потребление влаги ячменя идёт в основном из метрового слоя. До колошения главным образом используется влага из слоя до 60…70 см, а в последующем с глубины до 90…100 см [11].
Ячмень требователен к плодородию почвы. Лучшими для него считаются среднесвязные суглинистые плодородные почвы. Плохо переносит он повышенную кислотность, особенно в первые фазы роста. Лучшая реакция почвы для ячменя нейтральная или слабощелочная рН 6,8…8,0. Ячмень требует для своего произрастания чистые от сорных растений почвы, хотя он быстро развивается с момента появления всходов и сильно кустится. Однако ввиду относительно слабого развития корневой системы эта культура может использовать сильную конкуренцию со стороны сорных растений в борьбе за влагу, пищу и свет.
Ячмень плохо растет на почвах с повышенной кислотностью, особенно страдают молодые растения. У них наблюдается задержка развития, кончики листьев желтеют из-за нарушения процесса образования хлорофилла и синтеза органических соединений. Ячмень плохо переносит избыточное увлажнение. На заболоченных почвах он дает низкие урожаи. Хуже растет на легких песчаных и солонцеватых почвах.
У ячменя в отличие от других зерновых культур, поглощение основных элементов питания происходит за короткий период. Ко времени выхода в трубку он потребляет почти 67 % калия, используемого за весь вегетационный период, до 46 % фосфора и значительное количество азота. К началу цветения поглощение питательных веществ почти заканчивается. Для получения высоких урожаев этой культуры очень важно, чтобы растения были обеспечены в полной мере доступными элементами с самого начала их развития. Компенсировать недостаток питания позже практически невозможно. Такая биологическая особенность определяет специфику применения удобрений [12].