Для того чтобы зерно начало прорастать, требуется наличие воды, тепла и кислорода воздуха.
Вода необходима для набухания зерна и проявления жизнедеятельности ферментов. Зародыш поглощает воду быстрее, чем эндосперм; под влиянием неравномерного набухания частей зерна при прорастании разрываются оболочки зерна.
Крахмал под влиянием ферментов по мере прорастания зерна превращается в растворимые сахара, которые перемещаются в зародыш.
Д. Н. Прянишников показал, что находящийся в эндосперме белок расщепляется с образованием аминокислот и небольших количеств аспарагина и глютамина. Азотистые вещества, вступая в реакции с продуктами расщепления углеводов, служат для синтеза новых белков в растущем зародыше.
Потребность прорастающих зерен отдельных злаков в воде неодинакова. По Гоффману, для набухания и начала прорастания зерна пшеницы требуется воды (в % к весу воздушносухих семян): пшенице 45,6, ржи 57,7, ячменю 48,2, овсу 59,8, кукурузе 44, просу и сорго 25.
Для сравнения можно указать, что семена бобовых культур для набухания требуют воды 100— 125% от своего веса. На быстроту поглощения воды оказывает влияние температура среды, концентрация почвенного раствора, структура и крупность зерна.
Набухание протекает тем энергичнее, чем выше температура воды, хотя общее количество поглощенной воды остается почти одинаковым. На почвах с повышенной концентрацией солей набухание, а затем и прорастание затягиваются.
Структура зерна также оказывает большое влияние на быстроту поглощения воды. Мучнистое зерно пшеницы поглощает воду энергичнее, чем стекловидное. Крупное зерно медленнее поглощает воду, чем мелкое.
Для получения дружных всходов посевной материал должен быть выравненным. Пленчатые зерна набухают медленнее, чем голозерные.
Прорастание хлебов начинается при минимальной температуре, свойственной зерну каждой культуры.
В климатических условиях нашей страны оптимальная температура для появления всходов и начального роста при обычных сроках посева пшеницы, ржи, ячменя и овса находится между 6— 12°, проса, кукурузы и сорго 15—18° и риса 18— 22°, хотя физиологические оптимумы температуры выше (у хлебов I группы около 20°, у II группы — 25—27°).
При дальнейшем повышении температуры прорастание начинает замедляться, по достижении определенного, высшего предела роста останавливается. Температура, лежащая за максимумом, не только вредна, но даже губительна для жизни растения. Температура ниже минимума лишь останавливает прорастание.
На дружности прорастания отрицательно сказывается недостаток воздуха. При избытке влаги приток воздуха к семени уменьшается, отчего резко снижается прорастание. По мере развития проростка потребность в кислороде увеличивается.
Отсюда понятна вредность чрезмерно глубокой заделки семян, особенно на тяжелых почвах, и образования почвенной корки на поверхности почвы, затрудняющей доступ воздуха к проросткам.