رئيس بحوث ومربي قمح بمحطة بحوث سخا- قسم بحوث القمح- معهد بحوث المحاصيل الحقلية – مركز البحوث الزراعية

يعد القمح  من المحاصيل عالية التكيف والتي تتأقلم مع نطاق واسع من مناطق الزراعة في العالم، حيث يزرع القمح من المناطق المعتدلة المروية إلى الجافة وعالية الأمطار، ومن البيئات الرطبة الدافئة إلى البيئات الجافة الباردة.

مما لا شك فيه أن هذا التكيف الواسع يرجع سببه لطبيعة الجينوم المعقدة، والتي توفر مرونة عالية للمحصول. القمح نبات ثلاثي الكربون C3 وعلى هذا النحو فإنه يزدهر في بيئات باردة. إن الكتابة عن النمو والتطور الفسيولوجي في القمح تؤدي إلى فهم طبيعة النبات بشكل جيد والتعامل معه بصورة صحيحة.

تطور القمح

إن تكشف الأعضاء لنبات القمح يحدد العديد من مراحل النمو والتطور الفسيولوجي المختلفة، وعادة ما تتميز المراحل التالية: الإنبات، الظهور، التفريع، بدءات الأزهار (الأخاديد المزدوجة)، نهاية السنيبلات، أول عقدة ( بداية استطالة الساق)، الحبلان، طرد السنابل، التزهير والنضج. وللتسهيل يمكن تقسيم هذه المراحل مجمعة في:

1- الإنبات إلى الظهور (مرحلة أ).

 2- من الظهور إلى الأخاديد المزدوجة (مرحلة النمو1 ).

 3- من الأخاديد المزدوجة إلى مرحلة التزهير (مرحلة النمو2).

 4- من التزهير حتى النضج ، وهي تشمل فترة إمتلاء الحبوب (مرحلةالنمو3).

وتعتمد الفترة الزمنية لكل مرحلة من مراحل التطور بشكل أساسي على التركيب الوراثي (الصنف)، درجة الحرارة، طول النهار وميعاد الزراعة.كما أن العديد من الإجهادات البيئية المختلفة وخاصة الحرارة، ونقص المياه والملوحة قد تقصر مراحل نمو القمح.

1-الإنبات إلى الظهور (مرحلة أ):

الحد الأدنى لمحتوى حبة القمح من الماء اللازم للإنبات هو 35 إلى45٪ ، وقد يحدث الإنبات بين درجة حرارة  4 و 37 درجة مئوية، والحرارة المثلى من 12 إلى 25 درجة مئوية. حجم البذور لا يغير نسبة الإنبات ولكن يؤثر على النمو والتطور والإنتاجية. والبذور الأكبر حجماً لديها العديد من المزايا عند مقارنتها بالبذور الأصغر. وتنمو الجذور الجنينية أولاً، تليها غمد الريشة الذي يحمي ظهور الورقة الأولى. 

2- من الظهور إلى الأخاديد المزدوجة (مرحلة النمو1): 

ينمو فروع القمح من زاوية الورقة للساق الرئيس، تختلف القدرة على التفريع  حسب نوع التركيب الوراثي وخاصة حسب طبيعة النمو، فالأنواع الشتوية تنتج عدد أكبر من الفروع بالمقارنة بالقمح الربيعي. تمايز البراعم إلى الفروع وظهورها ينتهي عادة قبل بداية استطالة الساق وهذا هو الغالب بينما يشير بعض الباحثين إلى أن مرحلة التفريع لا تنتهي في أي مرحلة محددة لتطور القمح ولكن بالتأكيد يتحكم فيها العديد من العوامل الوراثية والبيئية. وفي القمح لا تنتج كل الفروع سنابل، فالكثير منها يموت قبل التزهير.

ويتوقف عدد الفروع المنتجة على التركيب الوراثي والبيئة ويتأثر بشدة بكثافة الزراعة. تحت نظام الزراعة الكثيفة، فإن العدد المعتاد من الفروع الخصبة هو بمتوسط 2 -1.5 لكل نبات. التفريع له أهمية محصولية كبيرة في القمح حيث انه يكون معوضا جزئيا أو كليا لعدد النباتات بعد مرحلة التأسيس أو الإنبات وقد يعمل على التعويض بعد التلف بسبب الصقيع في وقت مبكر من النمو. 

قد تختلف مدة مرحلة  النمو الخضري (مرحلة النمو1) في القمح من 50 إلى 150 يوم اعتمادا على تاريخ الزراعة و التركيب الوراثي، والأقماح الشتوية تستغرق وقت أطول بكثير عن الربيعية. ويعتمد ذلك على معدل ظهور الورقة (الفيلوكرون phyllochron) ، ووقت حدوث تمايز الأزهار (الأخاديد المزدوجة)، التي يسببها الحساسية للفترة الضوئية و الإرتباع.

يتم تعريف الفيلوكرون phyllochron على أنه الفترة الزمنية بين مراحل النمو لورقتين  متتاليتين على نفس الساق.

وقد استخدمت على نطاق واسع لفهم وصف تطور القمح و يعتمد بشدة على درجة الحرارة،  ولكن النقص الشديد في المياه ونقص النيتروجين يؤخر معدل ظهور الأوراق في القمح الربيعي. ويوجد نوعين رئيسيين من القمح اعتمادا على طبيعة النمو هما:

1. -النوع الربيعي. لديه استجابة خفيفة جدا أو لا يستجيب على الإطلاق للإرتباع، و مقاومته للصقيع منخفضة.
2. -النوع الشتوي. هذه الأقماح لها استجابة قوية للإرتباع.والقمح الشتوي يتطلب فترة من الطقس البارد لكي تزهير. وفي المراحل المبكرة من النمو يكون مقاوم للصقيع بدرجة كبيرة جدا (-20 درجة مئوية). يتم فقدان مقاومة الصقيع تدريجيًا تجاه الطرد والتزهير. والأقماح الشتوية فترة حياتها أطول بكثير عن الأقماح الربيعية وبالتالي القدرة الإنتاجية لها أعلى من الربيعية. 

والأقماح المنزرعة بمصر هي من النوع الربيعي على الرغم من أنها تزرع في فصل الشتاء بمصر حيث يضاهي فصل الشتاء بمصر فصل الربيع بالمناطق الباردة.

يحدث تطور الإزهار بعد الحث على تطور الأزهار بمعدل يعتمد أيضا على طول النهار في تلك التراكيب الوراثية الحساسة للفترة الضوئية وكلما كان طول اليوم أقصر، كانت  فترة الطور الخضري (من الأخاديد المزدوجة إلى نهاية السنيبلات) أطول وبالتالي يؤدي إلى زيادة عدد السنيبلات في السنبلة. لا تؤثر التغييرات في طول النهار بعد مرحلة نهاية السنيبلات الطرفية على بادئات الإزهار ولا تاريخ التزهير.

3- من الأخاديد المزدوجة إلى التزهير (مرحلة النمو2):

في هذه المرحلة تحتوي الساق الرئيسية  لنباتات القمح على 4 إلى 8 أوراق عندما تتغيّر قمة النمو من مرحلة النمو الخضري إلى مرحلة التكاثر، يتبع ذلك  مراحل بادئات (primordium) الإزهار. درجات الحرارة فوق 30 درجة مئوية خلال تكوين الأزهار يسبب العقم الكامل. كل سنيبلة بها من 8 إلى 12 بادئه للإزهار في الجزء الأوسط من السنبلة. السنيبلات القاعدية والطرفية لها من 6 إلى 8 أزهار. أقل من نصف هذه الأزهار يكتمل إلى التزهير. البقية تموت أو تم تطورها بشكل غير كاف قبل الأزهار ليتم تخصيبها.

في مرحلة نهاية السنيبلات (السنيبلات الطرفية) يبلغ عدد الأوراق 7 إلى 12 ورقة على الساق الرئيسي. في هذه المرحلة يكون تم بالفعل تحديد عدد السنيبلات لكل سنبلة ، وتختلف من 20 إلى 30 سنيبلة لكل سنبلة. يوجد علاقة ارتباط موجبة بين طول المرحلة الخضرية وعدد السنيبلات في السنبلة، إطالة مدة المرحلة الخضرية يدفع القمة النامية لتكوين المزيد من السنيبلات في السنبلة. ومع ذلك، يتم تحديد العدد الفعلي من السنيبلات بناء على طول المرحلة الثمرية. طول النهار القصير في مرحلة الأخاديد المزدوجة حتى بدء مرحلة نهاية السنيبلات تحفز عدد كبير من السنيبلات. في نهاية هذه المرحلة، تبدأ القمة التي كانت تحت سطح التربة في النمو بشكل أسرع والارتفاع وهذه المرحلة حساسة جدا ويجب عدم تعرض المحصول لأي  إجهاد بيئي، وخاصةً النيتروجين والماء. ولذلك يُقترح إضافة الجرعة الثانية من السماد النيتروجيني في هذه المرحلة. المشكلة هي أن هذه المرحلة لا يمكن اكتشافها بسهولة دون تشريح النبات. ومع ذلك ، فأن مرحلة نهاية السنيبلات تحدث في الحقل عندما يكون طول السنبلة حوالي 1 سم فوق منطقة التاج للنبات.

نمو السنبلة:

بمجرد تشكل مرحلة نهاية السنيبلات، يبدأ استطالة الساق وتبدأ السنبلة في النمو، وكل ذلك داخل النبات وغير مرئي. يحدث نمو السنبلة داخل النبات من اللحظة التي تظهر فيها الورقة قبل ورقة العلم (الورقة قبل الأخيرة) حتى بعد 10 أيام من التزهير. تنمو السنبلة ببطء في المراحل المبكرة ،ويزيد النمو بشكل كبير في الوقت الذي يظهر فيه لوسين ورقة العلم. يبدأ الإجهاض الزهري (موت الأزهار) في مرحلة الحبلان وينتهي عند التزهير. يحدث الموت للأزهار عندما يكون الساق وحامل السنبلة في أقصى معدل نمو. من المحتمل أن يكون موت الأزهار على الأقل  جزئيا، بسبب التنافس على الكربوهيدرات في هذه المرحلة. وفي محصول القمح هناك علاقة وثيقة بين عدد الحبوب لكل وحدة مساحة والنسبة بين الإشعاع الوارد إلى متوسط ​​درجة الحرارة. يزيد الإشعاع من كمية المواد الضوئية المتاحة لنمو السنبلة ودرجات الحرارة المنخفضة التي تطيل فترة نمو السنبلة وتقلل المنافسة على الكربوهيدرات. الانقسام الاختزالي في القمح ، الذي ينتج حبوب اللقاح في المتك وكيس الجنين في الكربلة، يتزامن مع مرحلة الحبلان، وهذه مرحلة حساسة جدًا للإجهادات البيئية، يبدأ الانقسام الاختزالي في منتصف السنبلة ويستمر متتاليا في اتجاه أعلى وأسفل هذه المنطقة. 

4- من التزهير إلى النضج الفسيولوجي (مرحلة النمو3):

تحتوي سنبلة القمح على سنيبلة واحدة فقط لكل عقدة (محور). كل  سنيبلة بها ما بين ثلاثة وستة أزهار خصبة، والتي لقحت ذاتي بنسبة 96 ٪  تقريبا. يبدأ التزهير في الجزء الأوسط من السنبلة ويستمر نحو الأجزاء القاعدية والقمية خلال فترة من 3 إلى 5 أيام. يتم تخصيب الأزهار للسنيبلات الوسطية قبل يومين إلى أربعة أيام عن الأزهار للسنيبلات الطرفية. هذه الحبوب عادة ما يكون لها وزن أكبر. وبعد إخصاب الزهرة يكون الانقسام سريع ، وخلال هذه الفترة يتم تشكيل خلايا الأندوسبرم  والأميلوبلاست. وتعرف هذه الفترة بمرحلة التأخر وتستمر لحوالي 20 إلى 30٪ من فترة امتلاء الحبوب. بعد هذه الفترة ، هناك مرحلة من نمو الخلايا، والتمايز وترسب النشا في الأندوسبرم الذي يتوافق مع نمو الحبوب الخطي ويستغرق من 50 إلى 70 ٪ من فترة امتلاءالحبوب. يتكون الجنين في وقت نمو الأندوسبرم. وتتأثر هذه المرحلة بشكل كبير بدرجات الحرارة المرتفعة في نهاية فصل النمو والتي قد تسبب نقص كبير في المحصول نظرا لضمور الحبوب الناتج عن تقليل فترة امتلاء الحبوب.