Что относится к зерну. Зерновые культуры общая характеристика

На сегодняшний день известно более 350 тысяч видов растений. Из них на класс Однодольные приходится около 60000 видов. При этом данный класс включает в себя два самых распространенных по территории обитания и хозяйственному значению семейства:

• Лилейные.
• семейство Злаковые или Мятликовые.

Подробнее ознакомимся с семейством Злаковые.

Таксономия Злаковых

Место в данное семейство занимает следующее:

Царство Растения.

Подцарство Многоклеточные.

Класс Однодольные.

Семейство Злаковые.

Всех представителей этого семейства объединяют в 900 родов. Общая численность представителей около 11000 видов. Растения семейства Злаковых встречаются как луговые, так и культурные, имеющие важное сельскохозяйственное значение.

Условия произрастания и распространение

Семейство Злаковые занимает очень обширные места обитания благодаря своей неприхотливости, влаго- и засухоустойчивости (не все виды). Поэтому можно сказать, что они охватывают собой практически всю сушу, за исключением Антарктиды и покрытых льдами территорий.

Это сразу дает понять, что растения семейства Злаковых весьма неприхотливы к условиям произрастания. Так, к примеру, представители луговых трав (тимофеевка, мятлик, пырей, ежа, костер и другие) совершенно спокойно переносят неблагоприятные условия зимы и жару лета.

Культурные же растения (рожь, овес, пшеница, рис) уже более требовательны, однако и они способны переживать довольно большие температуры воздуха.

К солнечному свету относятся одинаково нейтрально почти все представители, которые включает семейство Злаковые. Представители луга, степей, пампасов, саванн - привычные к жестким условиям растения, а окультуренные виды подвергаются постоянной заботе и обработке со стороны человека, поэтому тоже чувствуют себя комфортно в периоды малой освещенности.

Общая характеристика семейства

Семейство Злаковые включает в себя как однолетние, так и двухлетние и чаще всего многолетние растения. Внешне они, как правило, похожи, так как имеют схожее и листьев. Стебель же их имеет явные отличительные признаки от стеблей других растений - он совершенно пуст внутри и представляет собой полую трубку, которая получила название соломины.

Большая численность представителей семейства объясняется важностью их в хозяйственном плане: одни растения идут на корм скоту, другие на переработку и получение зерна и крахмала, третьи на получение белка, а четвертые на декоративные цели.

Морфологические признаки

Внешние (морфологические) признаки семейства Злаковые можно описать несколькими пунктами.

1. Стебель соломина (кроме кукурузы и тростника), полый внутри.
2. Хорошо выражены междоузлия на стебле.
3. У некоторых представителей стебель в течение жизни одревесневает (бамбук).
4. Листья простые, сидячие, с выраженным влагалищем, охватывающим стебель.
5. удлиненная,
6. Расположение листовых пластин очередное.
7. типа, иногда в корневища превращаются подземные побеги.

Такими признаками обладают все представители, образующие семейство Злаковые.

Формула цветка

В период цветения растения данного семейства весьма непримечательны, так как склонны к самоопылению либо перекрестному опылению. Поэтому формировать огромные яркие и благоухающие цветки им смысла нет. Их цветочки мелкие, бледные, совершенно невзрачные. Собираются в соцветия разных типов:

• сложный колос (пшеница);
• початок (кукуруза);
• метелка (ковыль).

Цветки у всех одинаковы, формула цветка семейства Злаковых выглядит следующим образом: ЦЧ2+ Пл2+Т3+П1. Где ЦЧ - цветочные чешуи, Пл - пленки, Т - тычинки, П - пестик.

Формула цветка семейства Злаковых дает ясное представление о невзрачности данных растений в период цветения, а значит использовании в декоративных целях не цветков, а листьев и стеблей.

Плоды

После отцветания формируется богатый белком и крахмалом плод. Он одинаков у всех представителей, входящих в семейство Злаковые. Плод получил название зерновка. И действительно, большинство людей, далеких от биологии, знают сам термин "злаки", и он ассоциируется с зернами сельскохозяйственных растений, называемых зерновыми.

Однако не только культурные растения семейства Злаковые имеют такой плод, но и луговые. Зерна богаты витаминами, клейковиной, белком, крахмалом.

Представители Злаковых

Как уже говорилось выше, всего насчитывается около 11000 растений, образующих семейство Злаковые. Представители их встречаются среди дикорастущих и культурных видов растений.

Дикорастущие представители:

• тимофеевка;
• костер;
• ковыль;
• пырей;
• бамбук;
• житняк;
• овсяница;
• овсюг;
• щетинник и другие.

Большинство представителей дикорастущих Злаковых - это обитатели степей, лугов, лесов, саванн.

Культурные растения, образующие семейство Злаковые, плод свой образуют под влиянием разных условий окружающей среды. Именно поэтому, чтобы получить зерно достойного качества, многие из представителей Злаковых превратили в домашние культуры, за которыми осуществляется должный уход. К ним относятся:

• рожь;
• пшеница;
• сахарный тростник;
• овес;
• просо;
• ячмень;
• сорго;
• кукуруза и другие.

Культурные растения имеют большое хозяйственное значение для кормовой базы всей страны.

Однолетние растения

К однолетним растениям относятся те, которые весь жизненный цикл проходят за один То есть все основные жизненные процессы - рост, цветение, размножение и смерть - укладываются в один сезон.

Какое-то одно однолетнее растение семейства Злаковых привести в пример сложно. Их на самом деле достаточно много. Рассмотрим несколько наиболее часто встречающихся и имеющих промысловое значение.

1. Гаолян. Растение из рода Сорго, является наравне с рожью, пшеницей и так далее.
2. Дурра или Джугарра. Также кормовое растение, имеющее наибольшее распространение в южных частях Земли. Используется не только как зерновая культура, но в качестве сена и силоса для питания животных.
3. Костер. Широко распространенное растение семейства Злаковых, которое часто принимают и расценивают как сорняк. Произрастает на любых почвах, неприхотливо к теплу и влаге, может обходиться долгое время без солнечного света. Используется только для питания животных, его плоды хозяйственного значения не имеют.
4. Кукуруза. Одно из самых распространенных сельскохозяйственных культурных растений во многих странах мира. Из зерна кукурузы получают масла, муку, используют непосредственно сами зерна в вареном виде.
5. Лисохвост. Травянистое растение, относящееся как к однолетним, так и к многолетним формам. Основное значение - образование травяного покрова на лугах (заливных). Идет на корм животным.
6. Могар. Южная сельскохозяйственная однолетняя культура, которая выращивается не только на корм скоту, но и как продовольственное растение для получения ценного зерна. Теплолюбиво и светолюбиво, не произрастает на территории России.
7. Мятлик. Существует несколько разновидностей представителей этого рода, однако все они являются степными или луговыми травами, имеющими промышленное значение в качестве корма скоту.
8. Просо. Включает множество видов. Из всего многообразия в России всего 6 видов, часть из которых находит применение в декоративных целях. Вторая часть используется для получения питательного зерна на корм животным.

Многолетние растения

Большинство растений семейства являются многолетними. То есть их складывается из нескольких сезонов (вегетационных периодов). Они способны переживать неблагоприятные условия зимних периодов без потери жизнеспособности. Многие из них образуют семейство Злаковые. Характеристика таких растений очень обширна. Рассмотрим некоторых, самых важных в хозяйственном плане представителей.

1. Пшеница. Самая распространенная по занимаемой мировой площади сельскохозяйственная культура, которая ценится питательными веществами своего зерна.
2. Пырей. Многие знают его как злостный сорняк. Однако это не единственное его значение. Данное растение является ценной кормовой базой для питания животных.
3. Рис. Очень важная сельскохозяйственная культура, не уступающая пшенице по ценности и питательности зерна. Возделывается в Восточных районах мира.
4. Рожь. Один из самых востребованных злаков после пшеницы и риса. Большое количество данных растений выращивается у нас в России. Питательная ценность зерна на высоком уровне.
5. Сахарный тростник. Родина его - Индия, Бразилия и Куба. Основная пищевая ценность этой культуры - это добыча сахара.

Сельскохозяйственные культуры Злаковых

К сельскохозяйственным культурным растениям данного семейства можно отнести, помимо выше перечисленных, еще сорго. Данное растение имеет все признаки семейства Злаковые, а также обладает ценным зерном. В нашей стране сорго не выращивается, так как является очень теплолюбивым растением. Однако в странах Африки, Австралии, Южной Америки это очень ценная промысловая культура.

Зерна сорго перемалываются в муку, а части стебля и листьев уходят на корм скоту. Кроме того, из листьев и стеблей изготовляют мебель, плетут красивые предметы интерьера.

Ячмень также можно отнести к важным с/х культурам. Данное растение не требует особенных условий для произрастания, поэтому легко возделывается на территориях многих стран. Основная ценность зерна уходит на пивоварение, получение перловой крупы и ячневой крупы, а также идет на корм животным.

Также настои ячменя имеют большое значение в народной и традиционной медицине (средства от заболеваний печени и ЖКТ).

Питательная ценность зерна Злаковых

Почему же так важны и широко применимы зерна представителей, образующих семейство Злаковые? Характеристика состава зерна поможет это понять.

Во-первых, все зерна Злаковых содержат белок, просто количество его у разных представителей варьируется. Самыми высокими по содержанию белка глютена считаются сорта пшеницы.

Во-вторых, зерна Злаковых содержат крахмал, а значит обладают достаточной питательной ценностью и способны образовывать муку.

В-третьих, такая культура, как рис, содержит массу витаминов разных групп, что делает его еще более полезным.

Очевидно, что полноценное употребление злаков снабжает организм набором всех ежедневно необходимых веществ. Поэтому они и пользуются такой популярностью во всех странах мира.

Зерновые культуры – это основные источники питания человечества, корм для животных, а также сырьё для промышленности. На долю зерноводства в мире приходится 35% пашни.

Благодаря разнообразию видов, сортов и форм, культуры могут произрастать в различных климатических зонах. По этой причине концентрация зерновых на тяжелых и легких почвах одинакова, но урожайность существенно различается.

Зерно легко поддаётся транспортировке, не требует высоких затрат на хранение. При низкой влажности, порядка 18%, оно долго хранится, при этом потери составляют всего 2%.

Доля зерновых, произрастающих в умеренном климате, составляет 40%. Важнейшей зерновой культурой в России и мире является пшеница.

Зерновые культуры — список растений с фото

Зерновые культуры относятся к семейству злаковых (Poacea) или мятликовых (Pooideae ).

Среди них выделяют хлеба первой группы (типичные хлеба) и второй группы (просовидные). Типичные хлебные — это рожь, пшеница, ячмень, овес. К просовидным относятся рис, кукуруза, гречиха и другие.

Строение важных органов у большинства хлебов выглядит сходно. Корневая система злаковых мочковатая, исключение составляет гречиха – у неё стержневая. Наиболее мощными, хорошо развитыми корнями могут похвастаться рожь озимая, пшеница и кукуруза.

Стебель – полая соломина, имеет до 8 междоузлий. Наибольшая ширина — у корней и наименьшая — у верхушки. Исключение – кукуруза – её стебель заполнен рыхлой тканью.

Соцветие – колос (у ржи, ячменя и пшеницы) и метелка (овес, рис). Кукуруза имеет два вида соцветий – метелку и початок. Плод – зерновка или орешек у гречихи.

Рожь

Существуют однолетние и многолетние виды ржи. Из них возделывается всего один — Secale cereale.

Соцветие ржи – сложный колос. Среди озимых зерновых рожь имеет наиболее развитые корни. Листья линейные, зеленые, матовые. Ветроопыляема. Рожь лучше остальных культур переносит холод.

Основной состав зерновки: углеводы и белок (до 10%). Также содержатся витамины В, РР, Е и минералы.

Благодаря полезному составу рожь используется в народной медицине:

• повышает сопротивляемость организма к заболеваниям;
• понижает уровень сахара в крови;
• обладает отхаркивающим действием при кашле;
• пищевые волокна стимулируют работу желудочно-кишечного тракта.

Переработанные зерновки используют для выпечки хлеба. Отходы, получаемые в процессе сортировки, имеют питательную ценность для скота. Хороший урожай ржи можно получить даже при плохих климатических условиях.

Овес

Наибольшее распространение в возделывании получили два вида: овес посевной (Avenasativa) и овес византийский (Avenabyzantina).

Стебель травянистого растения — пустотелая соломина. Корневая система, как и у большинства злаковых, мочковатая. Листья вытянутые, имеют линейный рисунок. Соцветие овса — метелка, а плод – зерновка.

Химический состав зерновки богат витамином В, кальцием, железом, фосфором. Основное место занимают углеводы, крахмал и белок.

Овес широко используется для переработки в пищу для человека и кормов животных. Из его зерновок можно получить овсяные крупы, толокно, галеты. Каши, приготовленные из овсяной крупы, рекомендуются для диетического питания.

Также овес применяют для приготовления алкогольных напитков, браги. Зерно овса – качественный корм для крупного и мелкого рогатого скота. Сбор овса и других культур используют для сенажа, силосования.

Пшеница

Пшеница – самое распространенное культурное травянистое растение.

Часто спрашивают, пшеница — это кустарник или трава? Давайте посмотрим: из одного растения может вырастать до 10 стеблей, внешне пшеница похожа на кустарник, но ее стебли мягкие и полые внутри, что относит её к травянистым.

Благодаря способности произрастать на различных почвах и в разных климатических условиях, пшеница (Triticum) имеет множество видов, подвидов и сортов.

Озимая пшеница

Выделяют яровую и озимую пшеницу, в зависимости от срока посева; мягкую (T. Aestivum) и твёрдую (T. durum) – исходя из твёрдости зерновок. Мягкая пшеница содержит большую долю клейковины, в связи с этим из нее производят муку, а из твёрдой – макаронные изделия.

В составе зерен пшеницы большое количество клетчатки, витамины Е и В, магний, калий, цинк, фосфор, пектин.

Пшеница приносит пользу для организма человека:

• понижает уровень холестерина;
• улучшает процессы пищеварения;
• в связи с наличием фосфора в составе, стимулирует работу сердца;
• большое количество углеводов обеспечивают энергией;
• клетчатка в составе чистит кишечник, тем самым способствует сбросу лишних килограммов.

Произрастает практически по всему миру, за исключением тропиков. Имеет важное продовольственное и хозяйственное значение.

Перемолотые зерна пшеницы используют для выпечки, кондитерских и макаронных изделий, при варке пива, водки. Клетчатка входит в состав отрубей для диетического питания. Хорошая кормовая база для скота.

Из пшеницы делают манную крупу, полтавскую, Артек. Путем специальной обработки зерна можно получить булгур, кус-кус. В последнее время стали популярны цельнозерновые хлебобулочные изделия из пшеницы.

Пшеница и рожь – важнейшие злаковые растения в производстве хлебов. Тем не менее между ними существуют отличия:

1. Окультуривание пшеницы началось гораздо раньше. Изначально, рожь считалась сорным растением.
2. Химический состав и цвет зерновок различен.
3. Рожь легче переносит неблагоприятные климатические условия.
4. Количество культивируемых сортов пшеницы – множество, в то время как рожь представлена только одним.

Кукуруза

Кукуруза – раздельнополое однолетнее травянистое растение. Широкие линейные листья расположены вокруг стебля поочередно.

Известен один окультуренный вид кукурузы под названием Zea mays. В зависимости от строения зерновок, он делится на несколько подвидов. Наиболее популярные их них: крахмалистая, зубовидная, сахарная, лопающаяся, кремнистая. Каждый подвид имеет своё назначение в промышленности.

Давайте посмотрим, кукуруза - это зерновая культура или овощная? Кукуруза относится к семейству злаковых, однако для питания человека используется как овощ. Соответственно её можно отнести и к тем, и к другим.

В зерновках много витамина Е, крахмала, минеральных солей, аминокислот. Выращивают кукурузу для употребления в пищу и в качестве кормовой базы для животных.

В пищу употребляют в виде вареных початков, попкорна, крахмала, спиртов, кукурузных палочек, каш из кукурузной крупы.

Растение теплолюбиво, поэтому выращивают её в Китае, Бразилии, Аргентине, Центральной Америке, Мексике, США, Индии. Россия занимает 12 место в списке стран по возделыванию кукурузы.

Ячмень

Данная культура объединяет 30 видов. Возделывается ячмень посевной (Hordeum sativum). Внешний вид и строение его такое же, как у ржи и пшеницы.

Существует три подвида ячменя:

• многорядный (vulgare) – развиты три колоска;
• двурядный (distichum) – развит средний колосок;
• промежуточный (intermedium) – до трех развитых колосков.

Зерновки ячменя содержит малое количество белка, поэтому используются преимущественно в пивоваренной промышленности. Так же из него производят муку, крупы – ячневую и перловую. Солома и зелень идут на корм животным.

Выращиванием ячменя в промышленных масштабах занимаются такие страны, как Канада, Северная Америка, страны Европы и Азии. В России ячмень производится во всех регионах, занимающихся выращиванием зерна.

Рис

Рис (Oryza sativa) – травянистый злак. Система корней поверхностная, содержит воздухоносную ткань. Листья удлиненные, ланцетные, узкие, заостренные. Соцветие — метелка.

В зависимости от подвида различают формы зерновок:

• индийский – тонкие и длинные;
• яванский — широкие и короткие;
• японский – округлые.

Родиной риса считается Азия. Выращивают его в Канаде, Америке, Индии, Японии, Средиземноморье. В России рисовые плантации можно встретить в Краснодарском крае.

Крупа риса содержит углеводы в значительном количестве, но мало жира и белка. Обладает хорошими вкусовыми качествами, легко переваривается. Рисовый отвар применяется в медицинских целях.

В легкой промышленности используется рисовый крахмал и масло. Из соломы можно получить бумагу высокого качества, картон, веревки, используется в виде корма для скота.

Стоит отметить: среди зерновых рис наиболее урожаен.

Гречиха

Гречиха (esculentum moenh) – травянистое растение высотой до 190 см. Однолетнее. Подразделяется на подвиды – обыкновенная (vulgare) и многолистная (multifolium).

Полый ребристый стебель ветвится. Листья стреловидной формы, расположены поочередно. Цветки собраны в кисти, имеют интенсивный аромат, чем привлекают медоносных насекомых.

Гречневая крупа имеет хорошие питательные свойства, приятный вкус и легко переваривается. Белок в плодах гречихи содержит большое количество ценных аминокислот, поэтому она считается одним из лучших диетических продуктов.

Для употребления в пищу идет гречневая крупа ядрица, мука. Отходы от переработки идут на корм скоту.

Урожайность гречихи зависит от мест произрастания. Наибольший урожай дают посевы, близко расположенные к лесополосам.

Заключение

Злаковые культуры – крупное семейство покрытосеменных растений. За весь период их существования окультурена лишь небольшая часть представителей. Однако, плод злаковых – зерновка – стал основным продуктом питания для населения всего земного шара.

Высокая питательная ценность злаков объясняется сбалансированным содержанием белка и крахмала. Растительный белок хорошо усваивается организмом человека.

Среди полевых культур наибольшее значение имеют зерновые культуры, дающие основной продукт питания человека - зерно. К зерновым культурам относятся пшеница, рожь, ячмень, овес, тритикале, рис, просо, кукуруза, сорго и гречиха.

В мировом земледелии зерновые культуры занимают ведущее место, они возделываются почти повсеместно и имеют важнейшее значение для населения всего земного шара, что связано с их большой ценностью и разнообразным использованием. Зерно содержит необходимые питательные вещества - белки, углеводы, жиры. Зерновые культуры широко используют в животноводстве в качестве концентрированного корма в виде зерна (ячмень, овес, тритикале, кукуруза) и отрубей (отходы переработки зерна). Солому и мякину также используют для кормления животных. Зерно служит сырьем для многих отраслей промышленности (крахмало-паточной, декстриновой, пивоваренной, спиртовой) и для производства биотоплива.

Высокий уровень производства зерна позволяет успешно решать зерновую проблему, обеспечивать население разнообразными продуктами питания, развивать животноводство и повышать его продуктивность, создавать государственные резервы зерна и обеспечивать продовольственную безопасность страны.

Увеличению производства зерна уделяется большое внимание - внедряются высокопроизводительная техника, новые высокопродуктивные сорта растений, минеральные и органические удобрения, средства защиты посевов от болезней и вредителей, что позволяет значительно увеличивать урожайность и валовые сборы зерна пшеницы, особенно твердых и сильных сортов, крупяных культур и гречихи. Задача состоит в том, чтобы в ближайшие годы обеспечить возрастающие потребности страны в высококачественном продовольственном и фуражном зерне.

Ботаническое описание. Зерновые культуры (кроме гречихи) относятся к семейству мятликовых (Роасеае ) (или злаковых (Сгаттеае )). Гречиха относится к семейству гречишных (Ро 1 у%опасеае ). По строению и развитию они имеют много общего. Рассмотрим их морфологические отличия.

Корневая система у зерновых хлебов мочковатая, состоит из отдельных корешков и большого количества корневых волосков, отходящих пучками (мочками) от подземных узлов. По морфологическим, биологическим особенностям и технологии возделывания они имеют много общего. При прорастании зерна сначала образуются зародышевые (первичные) корни. Их количество у разных хлебов неодинаковое: у озимой пшеницы - чаще 3, у яровой - 5, у овса - 3-4, у ячменя - 5-8, у тритикале - 3-5, у проса, кукурузы, сорго, риса - 1. Благодаря геотропизму зародышевые корешки растут вниз, а колеоптиле - вверх, независимо от положения семени в почве. Зародышевые корни не отмирают, а в засушливые годы только они подают воду и элементы питания растениям. Из подземных стеблевых узлов образуются узловые (вторичные) корни; которые составляют основную массу корневой системы зерновых культур и играют важную роль в жизни растений.

У высокостебельных хлебов (кукурузы, сорго) корни часто развиваются из ближайших к поверхности почвы стеблевых узлов - это так называемые опорные, или воздушные, корни, они также способствуют обеспечению растений влагой и повышают устойчивость растений к полеганию.

По мере роста и развития растений корневая система удлиняется и проникает на глубину 100-120 см и более, разветвляется и пронизывает почву во всех направлениях. Однако их основная масса (75-90%) размещается в пахотном слое почвы на глубине 20-25 см, где наиболее активно протекают аэробные процессы. При помощи корней растения потребляют из почвы воду и питательные вещества и снабжают ими другие органы растения.

Стебель у зерновых культур - соломина цилиндрической формы. У большинства хлебов она полая, у кукурузы и сорго она заполнена паренхимой, состоит из 5-7 междоузлий, разделенных узлами (перегородками). У позднеспелых сортов кукурузы число междоузлий достигает 23-25. Рост стебля происходит в результате удлинения всех междоузлий. Первым трогается в рост нижнее междоузлие, затем - последующие, которые обгоняют в росте нижние междоузлия. Такой рост называется интеркалярным, или вставочным. Длина первого междоузлия небольшая и колеблется от 1,5 до 5 см. Длина второго в 1,5-2,5 раза больше первого и достигает 5-10 см. Самое длинное верхнее междоузлие - до 35-40 см. Стебель зерновых хлебов способен куститься, образуя из нижних подземных узлов вторичные корни и боковые стеблевые побеги.

Лист состоит (рис. 4.1) из влагалища (а) и листовой пластинки (г). Влагалище прикреплено к стеблю в нижней части и охватывает его в виде трубки. В месте перехода влагалища в листовую пластинку имеется тонкая полупрозрачная пленка, называемая язычком (в), или лигулой. Язычок плотно прилегает к стеблю и предохраняет от проникновения воды и вредителей во внутрь листового влага-

Рис. 4.1.

7 - ячмень; 2 - овес; 3 - рожь; 4 - пшеница

лища. По обеим сторонам язычка располагается два полулунных ушка (auricula ) (б), охватывающих стебель и закрепляющих влагалище на стебле. Величина и форма язычка и ушек различны у разных зерновых культур и являются систематическими признаками при определении хлебов I группы в фазу кущения и выхода в трубку.

У пшеницы, тритикале, ржи и ячменя язычок короткий, у овса он сильно развит; у пшеницы и тритикале ушки небольшие, ясно выраженные, с ресничками; у ржи они короткие, без ресничек, рано опадают; у ячменя сильно развиты, без ресничек, полулунной формы; у овса отсутствуют.

Размеры и количество листьев колеблются в зависимости от культуры, сорта и условий возделывания.

Соцветие у зерновых культур бывает двух типов: сложный колос у пшеницы, ржи, тритикале и ячменя; метелка у овса, проса, риса; метелка с мужскими цветками и в пазухах листьев початки с женскими цветками у кукурузы.

Колос состоит из колосового стержня и колосков, расположенных на его уступах (рис. 4.2).

Широкая сторона стержня называется лицевой, узкая - боковой. На каждом уступе колосового стержня у пшеницы, ржи, тритикале находится один колосок, обычно двух- или многоцветковый. У ячменя на каждом уступе колосового стержня сидят три одноцветковых колоска. У многорядного ячменя в каждом колоске образуется зерно,

Рис. 4.2.

а - колосковая чешуя; б - наружная цветковая чешуя; в - внутренняя цветковая чешуя; г - тычинки; д - рыльце; е - завязь; ж - лодикула;

I - колосок; II - схема строения колоска; III - пестик и лодикула

у двухрядных - только в среднем колоске, два боковых колоска редуцированы (недоразвиты).

Метелка имеет центральную ось с узлами и междоузлиями. В узлах образуются боковые разветвления, которые, в свою очередь, могут ветвиться и создавать таким образом ветви первого, второго, третьего и других порядков. На концах каждой веточки сидит одно-или многоцветковый колосок. У пшеницы, тритикале, овса колоски многоцветковые, у ржи - двухцветковые, у проса, риса и сорго - одноцветковые.

Цветок состоит из двух цветковых чешуй: нижней, или наружной, и внутренней (верхней). У остистых форм наружная цветковая чешуя заканчивается остью. Между цветковыми чешуями расположены генеративные органы: женские - пестик с завязью и двухлопастным рыльцем и мужские - тычинки (у риса их шесть, у остальных культур три) с двухгнездным пыльником. У основания каждого цветка между цветковыми чешуями и завязью находятся две нежные пленки - ло-дикулы, при набухании которых цветок раскрывается.

Плод зерновых культур представляет собой односемянную зерновку, обычно называемую зерном. Зерновка состоит из зародыша, эндосперма и сросшихся с ними семенной и плодовой оболочек (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Строение зерновки пшеницы

• (схема):
  • 1,2 - плодовые оболочки; 3, 4 - семенные оболочки; 5 - алейроновый слой эндосперма; б - шиток; 7 - почечка; 8 - зародыш; 9 - зачаточный корешок; 10 - эндосперм; 11 - хохолок

У пленчатых хлебов (овса, проса, риса, сорго) зерновка покрыта цветковыми чешуями (оболочками), причем у ячменя они срастаются с зерновкой, у остальных - плотно облегают зерновку, не срастаясь с ней.

У основания зерна с выпуклой (спинной) стороны находится зародыш, в верхней части - хохолок (у пшеницы, ржи, тритикале, овса). Зародыш с внутренней стороны прикрыт щитком, который соединяет его с эндоспермом. Зародыш состоит из почечки, покрытой зачаточными листьями, первичного стебля и корешка, образующих зачатки будущего растения. На долю зародыша приходится у пшеницы, ржи, ячменя 2-2,5, тритикале 2,5-3, у овса 3-3,5, у кукурузы до 12% массы зерновки. Остальная часть зерновки (70-85%) представлена эндоспермом - запасными питательными веществами. Слой эндосперма, расположенный под оболочкой и состоящий из одного ряда клеток (у ячменя 3-5), называется алейроновым. Его клетки не содержат крахмала, но очень богаты белковыми веществами и ферментами, способствующими прорастанию зерна. Под алейроновым слоем находится основная часть эндосперма, состоящая из клеток с зернами крахмала. Промежутки между ними заполнены белковыми веществами. Плодовая и семенная оболочки защищают зерно от воздействия внешних условий и от различных возбудителей грибных болезней, вредителей и составляют 5-7% от массы зерновки.

Химический состав зерна. В состав зерна зерновых культур входят вода, органические и минеральные вещества (табл. 4.1), а также ферменты и витамины.

Азотистые вещества - важнейший компонент зерна хлебных злаков, состоящий главным образом из белков. По калорийности они превосходят крахмал, сахар и уступают только растительным жирам.

Таблица 4.1

Химический состав зерна хлебных культур

Культура
Тритикале
Кукуруза

Белки , не растворимые в воде, называются клейковинными, или клейковиной. Клейковина представляет собой сгусток белковых веществ, остающихся после отмывания теста от крахмала и других составных частей. По способности белков растворяться в том или ином растворителе их разделяют на четыре группы: 1) альбумины , растворимые в воде; 2) глобулины, растворимые в солевых растворах; 3) глютенины, растворимые в щелочных растворах; 4) глиадины, растворимые в спиртовых растворах. Наибольшую ценность представляют глиадины и глютенины, от соотношения между ними зависит качество клейковины. Лучшее для хлебопечения отношение глиа-дина к глютенину 1:1. Кроме белков в клейковине содержатся в небольших количествах крахмал, жир и другие вещества. От качества клейковины зависят вкусовые и хлебопекарные свойства муки. Хорошая клейковина обладает способностью растягиваться в длину и, не разрываясь, оказывать сопротивление растяжению. Хлебопекарные качества пшеничной клейковины лучше, чем ржаной и тритикале.

Пищевые и кормовые достоинства белков определяются содержанием и соотношением в них аминокислот (табл. 4.2). Наибольшую ценность представляют незаменимые аминокислоты (валин, лизин, триптофан и др.), которые не могут быть синтезированы в организме человека и животных, а поступают в него лишь с пищей и кормами.

Безазотыстые экстрактивные вещества представлены в основном крахмалом, большая часть которого содержится в эндосперме (около 80% всех углеводов); остальное приходится на долю растворимых углеводов - сахаров, находящихся преимущественно в зародыше. Содержание крахмала в зерне увеличивается по мере продвижения пшеницы на запад и к северу, а белка - по мере продвижения на юг и восток.

Жир - это высокоэнергетическое вещество, используемое при дыхании и при прорастании зародыша. Содержание жира в зерне составляет 2-6%. Наибольшее его количество содержится в зародыше и алейроновом слое (у пшеницы и тритикале около 14%, у ржи и ячменя 12,5%). Наиболее высокое содержание жира в зародыше кукурузы - 40%, овса - 26% и проса - 20%. Повышенное содержание жира в муке и крупе может вызвать их прогоркание. Поэтому перед размолом из зерна кукурузы удаляют зародыши и используют их для получения пищевого масла.

Клетчатка. Ее основная часть располагается в оболочках зерна, а наиболее высокое содержание отмечено в зерне пленчатых культур, имеющих цветковые чешуи (ячмене, овесе, рисе, просо).

Ферменты - органические соединения, которые играют важную роль в превращении запасных питательных веществ семени в усвояемую для прорастающего зародыша форму, например, амилаза расщепляет крахмал, липаза - жиры и др.

Витамины. В зерне хлебных злаков содержатся главным образом витамины А ь В, В 2 , С, О, РР, Е. Отсутствие или недостаток их в организме нарушает обмен веществ и вызывает заболевание авитаминоз.

Отличительные признаки зерновых культур. Зерновые культуры по морфологическим признакам и биологическим особенностям делятся на две группы.

Хлеба I группы относятся к семейству мятликовых (Роасеае) и включают пшеницу, рожь, тритикале, ячмень и овес. Растения этой группы характеризуются следующими признаками: соцветие -

Аминокислота			Тритикале			Кукуруза
Гистидин
Аспарагиновая
Глютаминовая
Метионин
Изолейцин
Фенилаланин
Триптофан

колос (у овса - метелка), плод - зерновка с продольной бороздкой, стебель - соломина, обычно полая; корневая система мочковатая, зерно прорастает несколькими корешками. Растения озимые и яровые менее требовательны к теплу, но нуждаются во влаге, относятся к растениям длинного дня.

Хлеба II группы также относятся к семейству мятликовых, это кукуруза, просо, сорго, рис и чумиза. Отличительные особенности растений этой группы: соцветие - метелка (у кукурузы женское соцветие - початок, мужское - метелка), стебель - соломина с выполненной сердцевиной; корневая система мочковатая, зерно прорастает одним корешком; плод - зерновка, бороздка отсутствует. Эта группа представлена только яровыми формами, растения требовательны к теплу и свету, засухоустойчивы (кроме риса), относятся к растениям короткого дня.

Возделываемые зерновые культуры значительно различаются по реакции на длину дня, типу развития и характеру роста, длине вегетационного периода и др. По реакции на длину дня зерновые культуры делятся на растения короткого и длинного дня. У растений короткого дня (хлеба II группы) ускоренные цветение и созревание отмечаются при длине дня 10 ч, у растений длинного дня (хлеба I группы) - при длине дня 14-16 ч.

По продолжительности вегетационного периода они делятся на растения с коротким периодом вегетации - 60-80 сут (ячмень, просо, гречиха и др.); со средним периодом вегетации - 90-100 сут (тритикале, яровая пшеница, овес и др.) и длинным периодом вегетации - 120-140 сут (кукуруза, рис и др.). На продолжительность вегетационного периода большое влияние оказывают почвенно-климатические условия, особенности сорта и другие факторы.

У зерновых культур различают следующие биологические формы: озимые, яровые и двуручки. Озимые - это хлеба, которые для прохождения стадии яровизации в начальный период развития требуют невысоких температур (-1-+10°С) в течение 20-50 сут. Поэтому их высевают осенью за 50-60 сут до наступления устойчивых морозов, а урожай получают в следующем году. При весеннем посеве растения, как правило, кустятся и не образуют стебля и колоса.

Яровые формы для прохождения стадии яровизации требуют более высоких температур (5-20°С) в течение 7-20 сут, поэтому их высевают весной и урожай собирают в том же году.

Двуручки проходят стадию яровизации при температуре 3-15°С в течение 10-15 сут. В южных районах страны имеются сорта, которые нормально растут и развиваются, дают урожай при весеннем и осеннем посевах.

Рост и развитие зерновых культур. В процессе индивидуального роста и развития зерновые культуры проходят ряд фенологических фаз и этапов органогенеза, каждый из которых характеризуется образованием новых органов и рядом внешних морфологических признаков. Рост - это накопление сухой биомассы. Развитые - это образование новых специализированных органов и частей растений для выполнения своей основной и важной функции в формировании зерна и урожая. В жизненном цикле растений Ф.М. Куперман установлено 12 этапов органогенеза (табл. 4.3).

Фазы роста, этапы органогенеза и формирование элементов продуктивности пшеницы (по Куперман и Семенову)

Таблица 4.3

	Этапы органогенеза	Показатели продуктивности	Агротехнические приемы ухода
Прорастание всходы. Третий лист, кущение	I. Дифференциация и рост зародышевых органов II. Дифференциация основания конуса на зачаточные узлы, междоузлия и стеблевые листья III. Дифференциация главной оси зачаточного соцветия	Полевая всхожесть, густота стояния растений. Габитус растения (высота, число листьев), коэффициент кущения	Прикатывание, боронование до всходов или по всходам. Обработка гербицидами до всходов. Подкормка. Защита от сорняков, вредителей,болезней, снежной плесени
Начало выхода в трубку	IV. Образование конусов нарастания второго порядка(колосковых бугорков)	Число члеников колосового Число колосков	Подкормка Защита от вредителей, болезней и полегания
Выход в трубку - начало стеблевания	V. Закладка покровных органов цветка, тычинок и пестиков VI. Формирование соцветия и цветка (микро- и макроспо-рогенез) VII. Гаметофи-тогенез, рост покровных органов, удлинение члеников колосового стержня	Число цветков в колосках Фертильность цветков, плотность колоса	Защита от болезней, вредителей и полегания. Подкормка

	Этапы органогенеза	Показатели продуктивности	Агротехнические приемы ухода
Колошение	VIII. Гаметогенез, завершение процессов формирования всех органов соцветия		Некорневая подкормка азотом, защита от вредителей и болезней
Цветение	IX. Оплодотворение и образование зиготы X. Рост и формирование зерновки	Озерненность Величина зерновки
Налив зерна. Молочная тестообразная спелость зерна	XI. Накопление питательных веществ в зерновке (семени)	Масса зерновки	Некорневая азотная подкормка. Сеникация
Восковая спелость	XII. Превращение питательных веществ в запасные вещества в зерновке(семени)		Уборка и послеуборочная обработка зерна

Более широкое распространение в международном плане получили шкала Фекеса и код Задокса, так называемый ЕС-код, разработанный для зерновых культур. Сегодня в Европе принята и используется расширенная шкала (код ВВСН) для установления стадий развития растений, основой которой являются признаки, возникающие при образовании у них новых органов. В своем развитии от посева семян до образования нового зерна зерновые культуры проходят стадии роста и развития (табл. 4.4).

Таблица 4.4

Сравнительная характеристика стадий фенологического развития

зерновых культур

Описание			по 7абок5, (ОС, ЕС),
	по Ку-перман
0. Прорастание Сухие семена

Описание			по 7абок5, (ОС, ЕС),
	по Ку-перман
Начало набухания
Конец набухания
Появление зародышевого корня
Появление колеоптиля
Выход колеоптиля из почвы
1. Развитие листа Выход первого листа из колеоптиля (всходы)
Первый лист развернут
Второй лист развернут
Третий лист развернут
Девять листьев развернуты
2. Кущение Появление первого побега кущения
Появление второго побега кущения
Появление третьего побега кущения
Восемь побегов кущения
Более девяти побегов кущения
3. Выход в трубку Листовое влагалище направляется вверх, образование стебля
Первый узел виден на поверхности почвы (начало выхода в трубку)
Второй узел виден на поверхности почвы
Третий узел виден на поверхности почвы
Шесть узлов видны на поверхности почвы
Появление флагового листа
Виден листовой язычок флагового листа

Описание			по 7абок5, (ОС, ЕС),
	по Ку-перман
4. Набухание соцветий Удлинение листового влагалища флагового листа
Начало набухания листового влагалища флагового листа
Набухание листового влагалища листа
Открытие листового влагалища
Появление ости над лигулой флагового листа
5. Появление соцветий Начало появления соцветия (колошение)
Появление 25% соцветий
Появление половины соцветий
Появление 75% соцветий
Конец колошения
6. Цветение Начало цветения, появление первых тычинок
Полное цветение 50% зрелых тычинок
Конец цветения
7. Образование зерен
Средняя молочная спелость
Поздняя молочная спелость, содержание зерна молочное
8. Созревание зерна Мягкая восковая спелость. Вмятина от ногтя выпрямляется
Твердая восковая спелость. Вмятина от ногтя не выпрямляется
9. Отмирание Полная спелость
Поздняя полная спелость. Узлы соломы сухие

Фазы роста и развития зерновых культур. В течение вегетации у зерновых культур отмечают следующие фазы роста и развития: всходы, кущение, выход в трубку, колошение или выметывание, цветение и созревание (рис. 4.4).

Началом фазы считают день, когда в нее вступает не менее 10% растений; полная фаза отмечается при наличии соответствующих признаков у 75% растений. У озимых культур первые два этапа органогенеза и две фазы при благоприятных условиях протекают осенью, остальные - весной и летом следующего года; у яровых - весной и летом в год посева. Фазе всходов предшествуют набухание и прорастание семян.

Набухание и прорастание семян (1-2-й этапы органогенеза). Для того чтобы семена проросли, они должны набухнуть, т.е. поглотить определенное количество воды, что зависит от их крупности и химического состава. Например, семена ржи поглощают 55-65% воды от массы, пшеницы - 47-48, тритикале - 50-60, ячменя -

1 2 3 4 5 6 7 8

Рис. 4.4. Фазы роста и развития пшеницы:

1 - всходы; 2 - кущение; 3 - выход в трубку; 4 - колошение; 5 - цветение; б -

молочная; 7 - восковая и 8 - полная спелость

48-57, овса - 60-75, кукурузы - 37-44, проса и сорго - 25-38%. Для набухания семян зерновых бобовых культур требуется 100-125% воды от их массы. При набухании в семенах происходят биохимические и физиологические процессы. Под воздействием ферментов сложные химические соединения (крахмал, белки, жиры и др.) переходят в простые растворимые соединения. Они становятся доступными для питания зародыша и через щиток перемещаются в него. Получив питание, зародыш из состояния покоя переходит к активной жизнедеятельности. Семена начинают прорастать. В это время им необходимы влага, кислород и определенные температурные условия.

Минимальные температуры, при которых могут прорастать семена зерновых культур: хлебов I группы 1-2°С (оптимальная 15- 25°С), хлебов II группы 8-12°С (оптимальная 25-30°С). Недостаток влаги, пониженные или повышенные (выше оптимальных) температуры, слабый доступ воздуха в почву задерживают прорастание семян и появление всходов.

Всходы. По мере набухания семена начинают прорастать. Первыми трогаются в рост зародышевые корешки, затем - стеблевой побег (3-й этап органогенеза). Прорвав семенную оболочку, у голозерных хлебов стебель появляется возле щитка, у пленчатых культур он проходит под цветковой чешуей и выходит у верхней части зерна, начиная пробиваться на поверхность почвы. Сверху он покрыт тонкой прозрачной пленкой в виде чехлика, называемого колеоп-тилем. Колеоптилъ - видоизмененный первичный влагалищный лист растения, он предохраняет молодой стебель и первый лист от механических повреждений во время их роста в почве. Как только стебелек выйдет на поверхность почвы, под действием солнечного света колеоптиль прекращает рост и под давлением растущего листа разрывается, наружу выходит первый настоящий лист. В момент выхода первого зеленого листа у зерновых культур отмечается фаза всходов.

Через 10-14 сут после появления всходов у растений образуется несколько листьев (чаще три, реже четыре). Одновременно с их ростом развивается корневая система. Ко времени образования 3-4 листьев зародышевые корни разветвляются и проникают в почву на глубину 30-35 см, рост стебля и листьев временно приостанавливается, и начинается новая фаза развития растений - кущение.

Кущение. Образование побегов из подземных стеблевых узлов (3-4-й этапы). Сначала из них развиваются узловые корни, затем - боковые побеги, которые выходят на поверхность почвы и растут так же, как и главный стебель. Верхний узел главного стебля, который расположен на глубине 1-3 см от поверхности почвы, где происходит этот процесс, называется узлом кущения (рис. 4.5). Узел кущения - важный орган растения, его повреждение приводит к ослаблению роста или гибели растения.

Рис. 4.5.

7 - узел кущения; 2 - колеоптиль; 3 - подземное междоузлие (эпикотиль); 4 - зародышевые корни

Одновременно с образованием боковых побегов формируется вторичная корневая система, которая размещается в основном в поверхностном слое почвы.

Интенсивность кущения зависит от условий произрастания, видовых и сортовых особенностей зерновых культур.

При благоприятных условиях (оптимальной температуре и влажности почвы) период кущения растягивается, а число побегов увеличивается. В обычных условиях озимые культуры образуют 3-6 побегов, яровые - 2-3.

Различают общую и продуктивную кустистость. Под общей кустистостью понимают среднее количество стеблей, которое приходится на одно растение, независимо от степени их развития. Продуктивная кустистость - среднее количество плодоносящих стеблей, приходящееся на одно растение.

Стеблевые побеги, образовавшие соцветия, но не успевшие к уборке сформировать семена, называются подгоном , а побеги без соцветий - подседом.

Выход в трубку. Этот период характеризуется началом роста стебля и формированием генеративных органов растения (5-7-й этапы). Началом выхода в трубку считают такое состояние растений, когда у поверхности почвы на высоте 3-5 см внутри листового влагалища главного стебля легко прощупываются стеблевые узлы - бугорки. В этот период растению требуется хорошая обеспеченность влагой, элементами питания и т.д., так как начинается его усиленный рост.

Колошение или выметывание. Характеризуется появлением соцветия из влагалища верхнего листа (8-й этап). Поскольку в этот период усиленно растут листья, стебель и формируется колос (метелка), растения предъявляют повышенные требования к условиям произрастания.

Цветение. Эта фаза у зерновых культур наступает во время или вскоре после колошения (выметывания) (9-10-й этапы). Так, у ячменя цветение проходит еще до полного колошения, когда колос не вышел из влагалища листа; у пшеницы - через 2-3 сут, у ржи - через 8- 10 сут, у тритикале через 5-8 сут после колошения.

По способу опыления зерновые хлеба делятся на самоопыляющиеся и перекрестноопыляемые. К самоопыляющимся относятся пшеница, тритикале, ячмень, овес, просо, рис; к перекрестноопы-ляемым - рожь, гречиха, кукуруза, сорго.

Растения-самоопылители опыляются преимущественно при закрытых цветках своей пыльцой. Иногда (при жаркой погоде) цветки раскрываются и может происходить перекрестное (спонтанное) опыление.

У перекрестноопыляемых растений во время цветения с помощью набухших лодикул раздвигаются цветковые чешуи и появляются созревшие пыльники и рыльца пестиков. Перенос пыльцы происходит с помощью ветра или насекомых. Опыление лучше протекает в теплую ясную погоду. При неблагоприятных условиях в период цветения снижается завязываемость семян и образуется череззерница. У такой культуры, как рожь, она может достигать 25-30% и более, что снижает урожайность.

У колосовых культур (пшеницы, ржи, тритикале, ячменя) цветение начинается с колосков средней части колоса, у метельчатых (овса, проса, сорго) - с верхней части метелки.

Спелость. Процесс образования зерна у хлебов Н.Н. Кулешов делит на три периода: формирование, налив и созревание. И.Г. Строна разделил первый период еще на два: образование и формирование семян.

Образование семян - период от оплодотворения до появления точки роста. Семя способно дать слабый росток. Масса 1000 семян - 8-12 г.

Налив - период от начала отложения крахмала в эндосперме до прекращения этого процесса (11 -12-й этапы) Влажность зерна снижается до 37-40%. Продолжительность периода - 20-25 сут. Период налива делят на четыре фазы:

• 1) водянистое состояние - начало формирования клеток эндосперма. Содержание сухого вещества составляет 2-3% максимального количества. Продолжительность фазы - 6 сут;
• 2) предмолочная фаза - содержимое семени водянистое с молочным оттенком. Сухое вещество составляет 10%. Продолжительность фазы - 6-7 сут;
• 3) молочное состояние - зерно содержит молокообразную белую жидкость. Содержание сухого вещества - 50% массы зрелого семени. Продолжительность фазы - 7-15 сут;
• 4) тестообразное состояние - эндосперм имеет консистенцию теста. Сухое вещество составляет 85-90%. Продолжительность фазы - 4-5 сут.

Созревание начинается с прекращения поступления пластических веществ.

Период созревания делят на две фазы:

• 1) восковой спелости - эндосперм восковидный, упругий, оболочка зерна приобретает желтый цвет. Влажность снижается до 30- 35%. Продолжительность фазы - 3-6 сут. В этой фазе приступают к двухфазной (раздельной) уборке;
• 2) твердой спелости - эндосперм твердый, на изломе мучнистый или стекловидный, оболочка плотная, кожистая, окраска типичная. Влажность в зависимости от зоны 8-22%. Продолжительность фазы - 3-5 сут. В этой фазе протекают сложные биохимические процессы, после чего появляется новое и самое главное свойство семени - нормальная всхожесть. Поэтому дополнительно выделяют еще два периода: послеуборочное дозревание и полная спелость.

Во время послеуборочного дозревания заканчивается синтез высокомолекулярных белковых соединений, свободные жирные кислоты превращаются в жиры, укрупняются молекулы углеводов, дыхание затухает. В начале периода всхожесть семян низкая, в конце - нормальная. Продолжительность его колеблется от нескольких суток до нескольких месяцев в зависимости от особенностей культуры и внешних условий.

В ряде южных и юго-восточных районов страны посевы зерновых культур в период налива подвергаются действию суховеев, возникающих в условиях высокой температуры и низкой влажности. Налив зерна в таких условиях прекращается, происходит так называемый запал, или захват, - зерно становится морщинистым, щуплым, невыполненным, что приводит к резкому снижению урожайности. Основное средство борьбы с суховеями - расширение полевого лесонасаждения, накопление влаги в почве.

В условиях дождливой и теплой погоды в период налива и созревания зерна может происходить стекание (чаще наблюдается у пшениц) в результате выщелачивания из зерна растворимых веществ. Зерно теряет массу, ухудшаются его технологические свойства.

В условиях Сибири в отдельные годы период созревания зерна затягивается и посевы попадают под заморозки, в результате чего снижается урожайность и получают морозобойное зерно низкого качества. В этих районах надежное средство получения более высоких урожаев зерна хорошего качества - применение двухфазной уборки с первой половины восковой спелости.

К зерновым культурам относят однодольные растения семейства мятликовых (злаков): пшеницу, рожь, ячмень, овес, кукурузу, рис, просо, сорго, а также гречиху из семейства гречишных. Все эти культуры выращивают прежде всего для получения зерна - основного продукта сельского хозяйства, из которого изготовляют хлеб, крупу, макаронные и кондитерские изделия и др. Зерно идет также на корм животным в чистом виде и в различных смесях - комбикормах; на технические цели: из него вырабатывают крахмал, аминокислоты, лекарственные средства, спирты и другие изделия. Побочную продукцию - солому и полову - используют в основном как корм и на подстилку скоту. Многие зерновые культуры, особенно в смеси с бобовыми, выращивают для получения зеленого корма , сена, сенажа, силоса.

Пшеница и рожь - основные продовольственные хлебные культуры; ячмень, овес, кукуруза, сорго относят к зернофуражным; рис, гречиху и просо - к крупяным культурам. В СССР получена новая зернокормовая культура - тритикале (гибрид пшеницы и ржи).

Зерно отличается очень высокой питательностью и калорийностью, хорошо хранится, удобно для перевозок и переработки. Эти качества зерна были известны человеку в глубокой древности, и потому зерновые культуры стали основой развития растениеводства. Пшеница известна с 7-го тысячелетия до н.э., рис - с 3-го тысячелетия до н.э.; одно из древнейших растений - кукуруза, которую местное население Америки выращивало с незапамятных времен.

В наше время более половины всей пашни земного шара, свыше 750 млн. га, занято посевами зерновых культур. Их выращивают на всех континентах. В СССР зерновыми культурами засевали более 125 млн. га. Среднегодовое производство зерна в десятой пятилетке составило 205 млн. т.

Отрасль сельского хозяйства, занимающаяся возделыванием зерновых культур для получения зерна, называется зерновым хозяйством.

Биологические особенности всех хлебных злаков имеют много общего. Корневая система их мочковатая. Различают корни первичные (зародышевые) и вторичные (основные), 80-90% корней располагается в пахотном слое почвы. У гречихи корневая система стержневая, она проникает на большую глубину, но разветвляется в основном также в поверхностном слое почвы.

Стебель (соломина) у хлебных злаков в большинстве случаев полый, у него 5-7 стеблевых узлов и междоузлий. Высота стебля - от 50 до 200 см, а у кукурузы и сорго больше. Селекционеры стремятся выводить сорта зерновых (карликовые и полукарликовые) с прочной и короткой соломиной, чтобы предотвратить полегание растений. У гречихи стебель обычно ветвистый, высотой от 30 до 150 см, красноватого цвета. Лист у зерновых злаков линейный, а у гречихи стреловидный.

У хлебных злаков соцветие - колос (пшеница, ячмень, рожь) или метелка (овес, просо, рис, сорго). У кукурузы мужское соцветие метелка, а женское - початок. Соцветие у гречихи - кисть. Цветки у всех зерновых культур, кроме кукурузы, обоеполые. Рожь, кукуруза, сорго, гречиха - растения перекрестноопыляющиеся. Пыльцу переносит ветер, а гречиха опыляется в основном насекомыми (чаще пчелами). Остальные культуры самоопыляющиеся.

Плод у хлебных злаков - голая или пленчатая зерновка (зерно), а у гречихи-трехгранный орешек. В сельскохозяйственном производстве его тоже называют зерном.

Химический состав зерна зависит от вида и сорта растения, почвенно-климатических условий, агротехники. Например, в условиях сухого жаркого климата в зерне пшеницы повышенное содержание белка (до 18%), а в зоне с умеренным климатом и при обилии осадков - пониженное.

Рост и развитие зерновых происходят по фазам. У большинства злаков такие фазы. Всходы-первые зеленые листья появляются на 7-10-й день после посева семян. Кущение - еще через 10-20 дней у растений появляются первые боковые побеги и вторичные узловые корни. Выход в трубку - через 12-18 дней после кущения начинается рост нижних междоузлий, растет стебель. Колошение (выметывание метелки) - на верхушке стеблей появляются соцветия. Цветение и созревание - завершающие фазы. Для определения созревания или спелости зерна выделяют три фазы: молочную, восковую и полную спелость. В фазе молочной спелости зерно имеет зеленую окраску и содержит до 50% воды. Зерно восковой спелости подсыхает, становится желтым, а содержимое его - пластичным, как воск. Это период раздельной уборки урожая. При полной спелости зерно затвердевает, оно легко высыпается из цветочных чешуек. В этой фазе спелости зерна урожай убирают только прямым комбайнированием.

Хлебные злаки делят на яровые и озимые. Озимые хлеба (озимую пшеницу, озимую рожь и озимый ячмень) сеют в конце лета или в начале осени до наступления устойчивых заморозков. Урожай собирают на следующий год. В начале роста и развития им необходимы пониженные температуры (от 0 до 10°). Яровые растения проходят начальные фазы развития при повышенных температурах (от 10-12 до 20°), поэтому их высевают весной и в том же году получают урожай зерна. Озимые хлеба по сравнению с яровыми более продуктивны, так как они лучше используют осенние и зимне-весенние запасы влаги и элементы питания. Осенью они образуют хорошо развитую корневую систему и листовую поверхность. Однако озимые страдают от неблагоприятных условий зимовки: сильных морозов, смены оттепелей и заморозков, ледяной корки, обилия снега и талых вод. В районах, где бывают суровые малоснежные зимы, частые осенние засухи, например в Заволжье, на Южном Урале, в Сибири, Северном Казахстане, озимые почти не возделывают.

Размещение зерновых культур связано прежде всего с их биологическими особенностями и почвенно-климатическими условиями. В европейской части широко распространены озимые культуры, причем в северных районах с более суровыми зимами возделывают преимущественно озимую рожь - наиболее зимостойкую культуру; в центральных, западных и южных - озимую пшеницу и в самых южных, кроме того, - озимый ячмень.

Основные районированные сорта озимой ржи - Вятка 2, Омка, Саратовская крупнозерная, Харьковская 55, Харьковская 60, Белта, Восход 2, Чулпан (короткостебельный). Основные сорта озимой пшеницы - Безостая 1, Мироновская 808, Ильичевка, Одесская 51, Полесская 70, Краснодарская 39, Прибой, Зерноградка, Ростовчанка.

Яровая пшеница - основная зерновая культура степных засушливых районов Поволжья, Урала, Сибири, Казахстана. Основные сорта - Харьковская 46, Саратовская 29, Саратовская 42, Новосибирская 67, Московская 21.

Яровые ячмень и овес выращивают почти повсеместно. Районированы сорта Винер, Московский 121, Нутанс 187, Донецкий 4, Донецкий 6, Луч, Альза, Надя. Основные сорта овса - Льговский 1026, Золотой дождь, Победа, Орел, Геркулес.

Кукуруза и сорго - теплолюбивые культуры, и их распространение ограничено южными районами и средней полосой страны. Основные сорта и гибриды кукурузы - Чишминская, Воронежская 76, Буковинский ЗТВ, Днепровский 56ТВ, Днепровский 247МВ, ВИР 25, ВИР 24М, ВИР 156ТВ, Краснодарская 1/49, Одесская 10.

Сорго как солеустойчивая и засухоустойчивая культура имеет преимущества на засоленных почвах и при недостатке влаги. Районированы сорта сорго Украинское 107, Красный янтарь.

Просо отличается повыше ной потребностью в тепле и засухоустойчивостью, поэтому его возделывают в районах с теплым климатом. Выращивают сорта Саратовское 853, Весело-подолянское 38, Мироновское 51.

Рис требует много тепла и влаги. Рисовые поля - чеки - сплошь затопляют водой. В нашей стране рис выращивают в основном на Северном Кавказе, юге Украины, в Поволжье, Средней Азии, Приморском крае, на юге Казахстана. Районированы сорта Дубовский 129, Кубань 3, Краснодарский 424, Узрос 59.

Гречиха - культура теплолюбивая и влаголюбивая. У этого растения сравнительно короткий вегетационный период, и поэтому ее возделывают главным образом в зоне умеренного климата, а также как повторную культуру на юге при орошении. Основные сорта - Богатырь, Казанский местный, Калининская, Юбилейная 2.

Зерновые культуры, кроме риса, выращивают в нашей стране без полива, но в районах с развитым орошением они занимают значительные площади поливных земель. Это в основном озимая пшеница и кукуруза, которые при поливе дают урожаи зерна 50-100 ц/га и больше.

Агротехника зерновых культур различна, но имеет и много общего. При размещении в севообороте прежде всего их разграничивают на озимые и яровые, пропашные и сплошного (рядового) посева, ранние и поздние. Озимые размещают после раноубираемых культур, особенно бобовых, по чистым и занятым парам. Они лучше, чем яровые, переносят повторные посевы, меньше страдают от сорняков. Яровые зерновые лучше всего размещать после пропашных культур, озимых, многолетних трав и зернобобовых. В засушливых районах основную зерновую культуру - яровую пшеницу - размещают по чистому пару 2 года подряд. Затем рекомендуется высевать яровой ячмень. Высокие урожаи зерна после многолетних трав дает просо. Лучшие предшественники кукурузы - озимые, пропашные и зернобобовые. Гречиха хорошо удается после удобренных озимых и пропашных культур. Рис возделывают на рисовых оросительных системах в специальных рисовых севооборотах . В них бессменные посевы риса (3-4 года) чередуют с посевами люцерны, озимых и некоторых других культур, а также с занятым паром.

Основная обработка почвы под яровые зерновые культуры обычно состоит из зяблевой обработки осенью (в зоне с достаточным увлажнением плугами с предплужниками на глубину пахотного слоя, в степных засушливых районах - плоскорезными орудиями). Чтобы снизить испарение влаги, весной в зонах достаточного увлажнения почву под яровые культуры боронуют зубовыми боронами, а в засушливых степных районах - игольчатыми. Затем после появления сорняков поля культивируют 1-3 раза в зависимости от срока посева культуры и засоренности. В степных засушливых районах предпосевную культивацию под яровую пшеницу обычно проводят вместе с посевом. Одновременно на поля вносят удобрения . Для этого созданы комбинированные агрегаты. Обработку почвы под озимые проводят после уборки предшественников. Часто, особенно при недостатке влаги в почве, целесообразна поверхностная обработка (на 10-12 см) дисковыми или плоскорезными орудиями.

Сеют зерновые в оптимальные сроки, которые устанавливают научно-исследовательские учреждения для каждой культуры и сорта по всем зонам страны. Поля засевают высококачественными семенами районированных сортов и гибридов. Нормы высева семян по культурам и сортам сильно различаются, они также устанавливаются научно-исследовательскими учреждениями для каждой зоны. Например, на гектар высевают яровой пшеницы 120-250 кг зерна, а кукурузы - 15-25 кг.

Культуры сплошного посева сеют рядовыми зерновыми или зернотуковыми сеялками, а пропашные, например кукурузу, - сеялками точного высева. Одновременно вносят удобрения . В засушливых степных районах зерновые культуры сеют стерневыми сеялками при одновременной культивации. При рядовом посеве расстояния между рядками растений - 15 см, узкорядном - 7-8 см.

Гречиху и просо часто сеют широкорядным способом, расстояние между рядками растений составляет 45-60 см, чтобы можно было проводить междурядную обработку почвы для ее рыхления и уничтожения сорняков.

Семена проса, сорго заделывают в землю на глубину 2-4 см, кукурузы - до 8-10 см. Чем меньше влажность верхнего слоя почвы, тем глубже заделывают семена.

Чтобы получать высокие урожаи, под все зерновые культуры вносят органические и минеральные удобрения . Основное внесение удобрений - главным образом органических и минеральных фосфорно-калийных - лучше всего проводить осенью под зяблевую обработку. В рядки при посеве вносят гранулированные фосфорные и азотные

Зерном называют продукт, который состоит из совокупности большого количества зерен или семян той или иной культуры — злаковой, бобовой, масличной.

Товарная партия зерна получает название определенной зерновой культуры (пшеницы, ржи и т.д.), если она содержит не менее 85 % зерен данной культуры. Если количество зерен основной культуры меньше этой нормы, партия называется смесью зерна разных культур с указанием из состава в процентах. Например, смесь: пшеница + рожь (60 + 40).

Исключительное значение среди растений, культивируемых человеком, имеют растения с сухими плодами — зерновками (у злаков), бобами (у бобовых), семенами (у некоторых масличных) и т.д.

Зерна злаковых, семена бобовых и масличных культур хорошо сохраняются, поэтому естественно, что человек с незапамятных времен начал их использовать в пишу, скармливать животным.

Строение зерна всех злаковых культур примерно одинаковое, и его можно рассмотреть на примере зерна пшеницы. Форма его овальная. Выпуклая сторона его называется спинкой, противоположная — брюшком. Вдоль брюшка проходит выемка (бороздка). На остром конце зерна имеется опушение (хохолок, бородка), а на тупом — зародыш.

Плодовая оболочка покрывает его снаружи и защищает зерно. Она состоит из четырех слоев полупрозрачных клеток, содержит много клетчатки, лигнина, пенгозанов, минеральных солей, которые составляют 5-6 % массы зерна. Организмом плодовые оболочки не усваиваются.

Семенная оболочка состоит из трех слоев клеток и составляет 6-8 % массы зерна. Они более богаты минеральными, азотистыми веществами, сахарами и в них меньше клетчатки, пентозанов. Пигментный слой семенной оболочки придает зерну соответствующую окраску.

Оболочки плодовые и семенные ухудшают товарный вид муки и крупы, их пищевую ценность, консистенцию, поэтому при получении муки и крупы их отделяют.

Внутренняя часть зерна (рис. 2.1). Эндосперм, или мучнистое ядро, составляет 80-85 % массы зерна и является самой ценной его частью для получения муки и крупы. Состоит в основном из крахмала и белков, содержит небольшое количество сахара, жира, витаминов и очень мало минеральных веществ. Все ценные продукты переработки зерна получают из эндосперма.

Рис. 2.1. Продольный разрез зерна пшеницы: 1 — зачаточные корешки; 2- зародыш; 3 — почечка; 4 — щиток; 5 — эндосперм; 6 — хохолок

Зародыш составляет в среднем 3 % массы зерна и содержит много , Сахаров, ферментов. Однако при переработке его удаляют, так как жир в процессе хранения прогоркает, вызывая порчу продуктов переработки зерна — муки и крупы.

Алейроновый (внешний) слой мучнистого ядра примыкает к семенной оболочке. Он составляет 4-13,5 % массы зерна, содержит большое количество белков, жиров, Сахаров, минеральных веществ, витаминов, но эти ценные вещества почти не усваиваются, гак как клетки, в которых они находятся, покрыты толстыми оболочками из клетчатки. При шлифовке зерна алейроновый слой отделяют вместе с оболочками.

Семена бобовых растений состоят из зародыша и двух семядолей, практически не имеют эндосперма. Семя защищено плотной семенной оболочкой, внешняя часть ее покрыта кутикулой — тонкой пленкой из кутина.

Семена подсолнечника и сои состоят в основном из зародыша с одним рядом клеток эндосперма и защищены семенной оболочкой.

Злаковые культуры

Основные злаковые культуры — пшеница, рожь, просо, ячмень, рис, овес, кукуруза, гречиха.

Пшеница - основная зерновая культура. По срокам посева ее подразделяют на яровую и озимую. В зависимости от ботанических особенностей делят на основные виды — мягкую и твердую (рис. 2.2).

Мягкая пшеница имеет зерно стекловидной, полустекловидной или мучнистой консистенции, округлой или овальной формы, слегка расширенной к зародышу, с выраженной бородкой и глубокой бороздкой. Цвет зерна может быть белый, красный или желтый. Мягкая пшеница используется в кондитерском и хлебопекарном производствах.

Рис. 2.2. Зерно пшеницы: а — мягкой; б — твердой

По технологическим свойствам мягкую пшеницу делят на три группы:

• сильная пшеница — содержит повышенное количество белка (свыше 16 %), упругую, эластичную клейковину и не менее 60 % стекловидных зерен;
• средняя занимает промежуточное положение, характеризуется усредненными показателями качества;
• слабая содержит 9-12% белка и дает клейковину низкого качества, для улучшения хлебопекарных свойств в нее добавляют сильную или твердую пшеницу.

Твердая пшеница значительно отличается от мягкой. Зерно ее более удлиненной формы с утолщением на спинке у зародыша, ребристое, на разрезе стекловидное, просвечивающее, бородка развита слабо, бороздка открытая, неглубоко входящая внутрь зерна. Цвет от светло- до темно-янтарного. Оно содержит больше белка, сахара и минеральных веществ, чем мягкая пшеница. Твердую пшеницу используют для производства макаронных изделий, манной крупы, добавляют при размоле пшеницы с низкими хлебопекарными свойствами, получают муку-крупчатку.

Рожь — зимостойкая озимая культура. Зерно ржи длиннее зерна пшеницы. Цвет зерна желтый, серо-зеленый, фиолетовый, коричневый. Зерно серо-зеленого цвета крупнее остальных, содержит больше белков и обладает лучшими хлебопекарными свойствами.

Рожь меньше, чем пшеница, содержит эндосперма, следовательно, больше оболочек с алейроновым слоем, меньше в ней и белков (9-13 %). Особенностью белков ржи является то, что они не способны образовывать клейковину. Используют в основном для получения муки и в небольшом количестве-для получения солода и спирта.

Тритикале — хлебный зимостойкий злак, гибрид пшеницы и ржи. Зерно крупнее пшеничного и ржаного. Белки этого злака полноценны и хорошо усваиваются организмом. Из муки тритикале клейковина отмывается, поэтому по хлебопекарным качествам она ближе к пшеничной. В зависимости от сорта хлеб из тритикале может иметь белый, серый или темный цвет.

Просо - ценная теплолюбивая и засухоустойчивая крупяная культура, выращивается как яровая культура. Зерно покрыто цветочными пленками, которые легко отделяются от ядра, форма зерна может быть шаровидная, овально-удлиненная, а эндосперм стекловидный или мучнистый.

Ячмень - быстросозревающая (вегетационный период длится 70 дней) яровая культура, произрастающая повсеместно. Делится на шестирядный и двурядный. Из ячменя вырабатывают перловую и ячневую крупы, частично получают муку и солод. Этот злак является главным сырьем пивоваренного производства и используется на корм скоту.

Рис - влаго- и теплолюбивая зерновая культура. По форме бывает продолговатый (узкий и широкий) и округлый. Эндосперм его может быть стекловидным, полустекловидным и мучнистым. Наиболее ценным является рис стекловидный, так как при обрушивании (технологический процесс, в результате которого крупа отделяется от оболочек) он меньше дробится и дает больший выход крупы.

Овес - влаголюбивая и довольно требовательная к теплу культура. Выращивают повсеместно, сеют как яровую культуру, созревает быстро. Цвет зерна белый или желтый. Помимо крахмала и белковых веществ в зерне содержится много жира (4-6 %). Используется на откорм скоту и для получения круп.

Кукуруза по форме, строению початка и зерна подразделяется на кремнистую, зубовидную, полузубовидную, сахарную, пленчатую, крахмалистую, восковидную, лопающуюся и др. Содержит меньше, чем другие злаки, белка, но больше жира (до 5 %), который находится в основном в зародыше. Зародыш отделяют и используют для производства масла. Из кукурузы получают крупы, крахмал, спирт, патоку.

Гречиха имеет плод трехгранной формы, покрытый не цветочными пленками, как у злаков, а плотной плодовой оболочкой, под которой находится ядро, состоящее из семенной оболочки, алейронового слоя, эндосперма и крупного зародыша в виде S-образно изогнутой пластины. Плод гречихи — трехгранный орешек серой, коричневой или черной окраски, масса 100 плодов 20-30 г, пленчатость 18-30 %.

Бобовые культуры

Продовольственное значение имеют горох, фасоль, чечевица, чина, нут, соя, бобы (рис. 2.3). Семена бобовых культур снаружи покрыты плотной оболочкой, под которой лежат две семядоли, соединенные ростком.

Бобовые культуры содержат: белков 30 % и более (ценные по составу, так как богаты незаменимыми аминокислотами), углеводов до 60 %, жира около 2 % (кроме сои, содержащей жиров до 20 %, углеводов до 30 %, белков до 40 %).

Недостатком бобовых культур является медленная развариваемость их семян (от 90 до 120 мин). Для ускорения разваривавемости семена некоторых бобовых культур (гороха, чечевицы) обрушивают, т.е. удаляют семенную оболочку. Это сокращает варку примерно в 2 раза.

Горох происходит из Афганистана и Восточной Индии. Плод гороха — боб — состоит из створок и семян. По строению створок бобов сорта гороха делят на сахарные и лущильные. Бобы сахарных сортов используют в пищу вместе с семенами в виде так называемых лопаток. Створки лущильных сортов не съедобны. При созревании семян створки бобов легко разлущиваются, поэтому такие сорта гороха называют лущильными.

Рис. 2.3. Бобы различных зерновых бобовых растений: а — горох; 6- чечевица; в — нут; г — фасоль; д — вика; е — кормовые бобы; ж — соя; з — люпин

Лущильные сорта подразделяют на мозговые, которые в молочной спелости используют для приготовления овощных консервов (зеленый горошек), и гладкосеменные, которые в полной зрелости делят на два типа: продовольственный и кормовой. Продовольственный горох в зависимости от окраски семядолей бывает белым, желтым и зеленым. По крупности семян горох подразделяют на крупный, средний и мелкий.

Семена гороха сохраняют питательные и вкусовые свойства в течение 10-12 лет.

Фасоль по цвету делят на три типа: белая, цветная однотонная и цветная пестрая.

Чечевица — древнейшая сельскохозяйственная культура, в России известна с XIV в. Семена диаметром 5 мм напоминают двояковыпуклую линзу. Бывает двух типов — северная, произрастающая в центральных районах России, и южная, выращиваемая на Украине.

Соя - универсальная мировая бобовая культура. Из сои получают муку, масло, молоко, сыр; ее добавляют в кондитерские изделия, консервы, соусы и другие продукты питания. Сою используют только после промышленной обработки. В натуральном виде соевые бобы в пищу не пригодны.

Нут и чина во многом сходны с горохом. В пищу их употребляют, как и горох, в свежем, вареном и жареном виде. Из них приготавливают консервы, а из муки — печенье и другие изделия.

Бобовые культуры в России появились в VIII-Х вв. В пищу идут в зеленом и зрелом виде, а также перерабатываются на консервы.

Классификация зерна и семян бобовых осуществляется по целевому назначению, химическому составу, ботаническим признакам.

По целевому назначению зерновые и бобовые делят на следующие группы:

• продовольственные (мукомольные и крупяные) — зерно пшеницы, ржи, крупяных культур (гречихи, проса, риса и др.) и семена бобовых (гороха, фасоли, чечевицы и др.);
• фуражные — ячмень, овес и кукуруза, а также семена некоторых бобовых (вика, чина, кормовые бобы и др.);
• технические — ячмень пивоваренный, соя, рожь и овес для переработки на солод.

По химическому составу зерновые и бобовые делят на три группы: богатые крахмалом (зерновые злаки, плоды гречихи); богатые белком (семена бобовых); богатые маслом (соя, семена масличных и эфирно-масличных).

По ботаническим признакам зерновые и бобовые делят на однодольные (злаковые и гречиха) и двудольные (семена бобовых). Злаковые (рожь, ячмень, овес), зерно которых имеет опушение (бородку) и углубление (бороздку), бывают озимой и яровой форм; просовидные хлеба, или ложные (просо, рис, кукуруза, сорго), зерно которых не имеет бородки и бороздки, выращиваются яровой формы.

По ботаническим признакам зерновые культуры делят также на семейства, семейства подразделяют на роды, роды — на виды, виды — на разновидности и последние уже по хозяйственным признакам делят на селекционные сорта.

Ботанические признаки — вид, разновидность, форма, размеры, цвет, консистенция, строение зерна — широко применяются в товарных классификациях для установления типа и подтипа зерна и семян. Такое деление позволяет формировать партии зерна и семян со сходными технологическими и пищевыми свойствами.