Зерновые хлебные культуры, характеристика

Определение "Зерновые хлебные культуры, характеристика" в ЭБНБ

К основным зерновым хлебным культурам относятся пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, просо, сорго, рис и гречиха. Все они однолетние травянистые растения, принадлежат к семейству мятликовых (злаков), кроме гречихи, которая относится к семейству гречишных.

Многие хлебные культуры, а именно пшеница, рожь, ячмень и овес, имеют яровые и озимые формы. Эти формы различаются между собой по способу выращивания. Так, нормальное развитие озимых культур связано с условиями перезимовки - их высевают осенью, а урожай получают на следующий год. Яровые культуры нуждаются в более коротком периоде воздействия пониженными температурами, им достаточно весеннего периода. Поэтому их высевают весной, и урожай они дают в год посева.

Все злаковые культуры сходны по морфологическому строению. Их корневая система состоит из множества тонких придаточных корней, собранных в пучок (мочку). Различают корни первичные, или зародышевые, и вторичные, возникающие из подземных стеблевых узлов, преимущественно из узла кущения. Преобладающая часть корней хлебных злаков развивается в верхнем (пахотном) слое, почвы, и лишь отдельные корни проникают на глубину до 100 - 150 см (ячмень, овес, рис, кукуруза), 180 - 200 см (пшеница, рожь), 200 - 250 см (сорго).

Стебель зерновых культур, называемый соломиной, у большинства злаков полый, имеет несколько (5 - 6) стеблевых узлов, разделяющих его на междоузлия. Высота стебля зависит от биологических особенностей культуры и условий ее произрастания и колеблется от 50 до 200 см. У сорго и кукурузы стебель достигает 3 - 4 м и более. Высокий стебель зерновых культур не всегда является достоинством сорта, так как при высоком стебле у растений снижается устойчивость к полеганию.

Лист хлебных злаков состоит из листового влагалища, охватывающего стебель, и линейной листовой пластинки. Влагалищной частью лист прикрепляется к стеблевому узлу, образуя над последним кольцеобразное утолщение - листовой узел. В том месте, где влагалище переходит в листовую пластинку, с внутренней его стороны возникает в виде прозрачной пленки язычок, а с наружной - ушки. Форма ушек и язычка - отличительный признак при определении различных злаков до цветения. У овса, например, язычок сильно развит, а ушек нет; у ячменя язычок короткий, а ушки сильно развиты; у пшеницы язычок короткий, ушки небольшие, ясно выраженные, часто с ресничками; у ржи язычок тоже короткий, ушки короткие, рано опадают. Окраска листа злаков - от светло - зеленой до темно - зеленой, иногда до фиолетовой. Она зависит от сортовых особенностей растения и условий питания.

Соцветие зерновых культур - сложный колос (у пшеницы, ячменя, ржи и женское соцветие у кукурузы, обычно называемое початком) или метелка (у овса, проса, сорго, риса, гречихи и мужское соцветие у кукурузы). Сложный колос имеет удлиненную главную ось, на уступах которой с обеих сторон расположены колоски, содержащие несколько цветков. На главной оси метелки на разной высоте развиваются боковые ветви различного порядка (первого, второго, третьего и т. д.), на концах которых также расположены колоски.
Цветки зерновых культур, кроме кукурузы, обоеполые, т. е. в одном и том же цветке находятся тычинки и пестики.

Среди злаков встречаются перекрестноопылители (рожь, кукуруза - , сорго) и самоопылители (пшеница, ячмень, овес, просо, рис). Однако самоопыление не очень строгий признак. У самоопылителей в большей или меньшей степени может быть перекрестное опыление.

Плод хлебных злаков - односемянная зерновка, называемая зерном. Снаружи зерно покрыто плодовой и семенной оболочками. В нижней части зерна расположен зародыш, в котором имеются в зачатке органы будущего растения - первичный корень, первичный стебель и почечка. Основную массу зерна составляет эндосперм, заполненный крахмалом и белком, что обеспечивает питанием зародыш при его прорастании. От эндосперма зародыш отделен щитком, который обращен к эндосперму всасывающими клетками. Через них - то при прорастании зародыша из эндосперма И поступают питательные вещества, необходимые для роста и развития всходов.

Химический состав зерна хлебных культур значительно варьирует. Так, белка в зерне содержится от 10 до 16%, углеводов - от 55 до 70%, жиров - от 1,5 до 4,5%, а в зерне овса и кукурузы - до 6%, зольных веществ - от 1,5 до 3,0%, воды - от 12 до 14%.

Содержание белка (как и других составных частей) в зерне хлебных злаков непостоянно. Оно зависит от видовых и сортовых особенностей культуры, климатических условий, погоды и приемов агротехники. У зерновых культур, выращенных в районах с континентальным климатом, а в других районах - в годы с большим количеством тепла и света белка в зерне больше, чем у культур, выращенных в районах с мягким климатом и в дождливые годы. На почвах, богатых азотом и фосфором, а также удобренных азотом зерно хлебных злаков отличается повышенным содержанием белка. В зерне продовольственных зерновых культур ценятся белки, образующие клейковину, от количества и качества которой зависят хлебопекарные свойства муки (упругость теста, пористость и объем хлеба). В зерне пшеницы количество сырой клейковины может колебаться от 16 до 40 %.

Белок хлебных злаков содержит аминокислоты, в том числе незаменимые, т. е. такие, которые не могут синтезироваться в организме животных и человека (лизин, метионин, триптофан и др.) и должны доставляться в организм с пищей. Поэтому повышенное содержание этих аминокислот в белке злаков полезно для человека и животных. В зерне содержатся также витамины группы В (Вь В2, В6) и витамин РР, а в проросшем зерне - витамины А, С и Д.

Питательная ценность зерна и кормов измеряется с помощью кормовых единиц. За одну кормовую единицу принята питательность 1 кг сухого (зерна) овса; питательность 1 кг пшеницы и ржи приравнивается к 1,18 кормовой единице, 1 кг ячменя - к 1,27, 1 кг зерна кукурузы - к 1,34 кормовой единице; кормовая ценность 1 кг соломы составляет от 0,2 (рожь, пшеница) до 0,30 - 0,35 (овес, ячмень)кормовой единицы.

На протяжении периода вегетации зерновые культуры проходят несколько фаз развития. У зерновых злаков наблюдаются следующие фазы: прорастание зерна, появление всходов, кущение, выход в трубку, колошение (выметывание), цветение, формирование и налив зерна, созревание.

Для прорастания зерна нужны тепло, влага и воздух (кислород). Зерно прорастает после того, как набухнет. При достаточном количестве тепла в набухающем зерне начинает работать ферментная система, в результате чего белки, жиры и крахмал переходят в более простые и растворимые в воде органические соединения, которые идут на питание зародыша.

При поступлении питательных веществ в зародыш сначала трогаются в рост первичные корешки, а затем - и первичный стебель. Когда проросшее зерно образует первый развернутый лист над поверхностью почвы, отмечают фазу появления всходов. В полевых условиях всходы хлебных злаков появляются на 7 - 10 - й день.
Фаза кущения у зерновых культур обычно наступает через две недели после фазы появления всходов.
Кущение - это образование надземных побегов (стеблей) и вторичных корней из подземных стеблевых узлов (узлов кущения). Оно начинается с появления у растений 3 - 4 настоящих листьев.

Количество стеблей, развивающихся из одного семени, или кустистость, зависит от многих условий: влажности и температуры почвы, ее плодородия, видовых и сортовых особенностей, агротехнических приемов (сроков посева, нормы высева, качества семян, глубины заделки и др.).

Различают общую и продуктивную кустистость. Под общей кустистостью понимают среднее количество стеблей, приходящихся на одно растение, под продуктивной - количество стеблей на одно растение, образовавших продуктивный колос или метелку. Продуктивная кустистость v озимых составляет 3 - 4 стебля и более, у яровых - 1 - 3 стебля. В начале фазы кущения у яровых хлебных злаков закладывается соцветие.

В фазу кущения побеги уже имеют стеблевые узлы и очень короткие междоузлия - длина их меньше поперечного среза стебля. В дальнейшем междоузлия вытягиваются, соцветие, формирующееся из точки роста стебля, начинает подниматься вверх. Момент, когда соцветия (сложный колос или метелка) «выходят в трубку», т. е. когда верхний стеблевой узел можно прощупать внутри листового влагалища главного стебля на высоте 5 см от поверхности почвы, является началом фазы выхода в трубку. У яровых культур она наступает дней через десять после начала фазы кущения, у озимых - после перезимовки.

В фазу выхода в трубку усиленно растут все органы растения стебель, корни, листья и соцветия. Поэтому в эту фазу зерновые культуры. Очень требовательны ко всем условиям роста (теплу, свету, воздуху, питательным веществам и влаге).

Следующая фаза развития хлебных злаков - колошение (выметывание) - характеризуется выходом соцветия из влагалища верхнего листа: колоса - у пшеницы, ржи и ячменя, метелки - у овса, проса, риса и сорго. У кукурузы сначала происходит выметывание мужских соцветий - метелок (на верхушке стебля), несколько позже (на 2 - 4 сут) появляются женские соцветия - сложный колос (в пазухах листьев), так называемый початок, длина которого может составлять от 4 до 50 см, диаметр - от 2 до 10 см и масса - от 30 до 500 г. Эта фаза у зерновых культур в различных климатических условиях наступает в разные сроки, у яровых - чаще через 30 - 45 дней после фазы появления всходов. В фазу колошения (выметывания) для формирования высококачественного урожая зерна растения должны быть обеспечены необходимыми питательными веществами и влагой.

Фаза цветения у большинства злаков наступает после колошения. У самоопылителей (пшеница, ячмень, овес, просо, рис) пыльники тычинок созревают одновременно с пестиками и вскрываются, как правило, еще в закрытом цветке. Поэтому на рыльце пестика самоопылителей попадает прежде всего своя пыльца.
Перекрестноопылители (рожь, кукуруза, сорго) цветут при открытых цветковых пленках; поэтому пыльца с одних цветков ветром переносится на другие.
С момента оплодотворения яйцеклетки до полной спелости зерна в семени наблюдается ряд сложных превращений. Этот процесс делят на четыре периода, которые наиболее подробно изучены у зерновых культур.
Образование семян - период от оплодотворения яйцеклетки до появления точки роста. Семя может дать слабый росток. Масса 1000 семян 1 г. Продолжительность периода 7 - 9 дней.
Формирование семян - период от образования семян до установления окончательной длины зерна. В семени много свободной воды и мало сухого вещества. Масса 1000 семян 8 - 12 г.

Налив зерна - период от начала отложения крахмала в эндосперме (питательной ткани) до прекращения этого процесса. Влажность зерна снижается до 37 - 40 %. Продолжительность периода 20 - 25 дней.
Период налива зерна делят на четыре фазы:
фазу водянистого состояния - начинают формироваться клетки эндосперма; сухое вещество составляет 2 - 3%; продолжительность фазы до 6 дней;
фазу предмолочного состояния - водянистое содержимое семени имеет молочный оттенок; сухое вещество составляет 10%; продолжительность фазы 6 - 7 дней;
фазу молочного состояния - зерно содержит молокообразную белую жидкость; сухого вещества накапливается до 50 0; продолжительность фазы 7 - 15 дней;
фазу тестообразного состояния - эндосперм имеет консистенцию теста; сухое вещество составляет 85 - 90 %; продолжительность фазы 4 - 5 дней.

Созревание зерна - период от начала до полного прекращения поступления пластических веществ. Влажность зерна снижается до 12 и даже до 8% - Зерно созрело и пригодно для технического использования, но развитие семени еще не закончено.
Период созревания зерна делят на две фазы:
фазу восковой спелости - эндосперм восковидный, упругий, легко режется ножом, оболочки желтые; влажность снижается до 30 %; продолжительность фазы 3 - 6 дней;

фазу твердой спелости - эндосперм твердый, на изломе мучнистый или стекловидный, оболочка плотная, кожистая, окраска типичная; влажность 8 - 22 %; продолжительность фазы 3 - 5 дней.

Во второй фазе периода созревания зерна протекают сложные биохимические процессы, после чего появляется новое и самое главное свойство семени - нормальная всхожесть. Поэтому дополнительно выделяют еще два периода: послеуборочное созревание и полная спелость.

В период послеуборочного созревания зерна заканчиваются процессы синтеза высокомолекулярных веществ (белков, жиров, углеводов) и затухает процесс дыхания. В начале периода всхожесть семян низкая, в конце - нормальная. Продолжительность периода колеблется от нескольких дней до нескольких месяцев в зависимости от биологических особенностей культуры и внешних условий.
Период полной спелости начинается с превращения семян в полноценные зачатки новых растений - их всхожесть становится максимальной.