Основные зерновые культуры: выращивание, урожайность

Выращивание зерновых культур представляет собой важнейшую с/х отрасль. Эти растения дают корма для животных, промышленное сырье. Зерновые культуры занимают одно из важнейших мест в пищевой промышленности.

Общая классификация

Зерновые сельскохозяйственные культуры разделяются на бобовые и хлебные. Последние в большинстве своем относятся к ботаническому злаковому семейству. Основные зерновые культуры – это:

• Просо.
• Сорго.
• Кукуруза.
• Ячмень.
• Пшено.
• Рис.
• Рожь.
• Пшеница.
• Гречиха и прочие.

Значение растений

Продукция зерновых культур используется для развития животноводства и птицеводства. Большое количество питательных веществ, содержащихся в растениях, способствует активному росту скота, увеличению надоев. Из зерна вырабатываются и такие важнейшие продукты, как макаронные и хлебные изделия, мука, крупа. Растения выступают в качестве сырья для получения крахмала, спирта, патоки и так далее.

Химический состав

Зерновые культуры богаты углеводами и белками. Последние присутствуют в количестве от 10 до 16%. Углеводов в растениях содержится от 55 до 70%. В большинстве зерновых культур присутствует от 1.5 до 4.5% жиров. В кукурузе и овсе его содержится около 6%. Процент белка в зерновых культурах непостоянен. Его доля зависит от сортовых и видовых особенностей, агротехнических приемов, климата, погоды. Так, размещение зерновых культур на территориях с континентальным климатом, в областях, где много света и тепла, позволяет получить растения с большим количеством белка, чем в районах с мягкими условиями и дождливой погодой. Кроме этого, повышение содержания этого соединения отмечается на почвах, богатых фосфором и азотом. Зерновые культуры богаты витаминами В группы, РР. В проросших злаках содержатся С, А и Д.

Важность белков

Особую ценность представляют соединения, которые образуют клейковину. От ее качества и количества будут зависеть хлебопекарные свойства полученной муки (объем изделий, пористость, упругость теста). Зерно пшеницы может содержать от 16 до 40% сырой клейковины. В белке хлебных злаков присутствуют аминокислоты. В их числе есть и незаменимые – те, которые не синтезируются в организме человека и животных. К ним, например, относят триптофан, метионин, лизин и прочие. Эти аминокислоты должны поступать в организм с пищей. В этой связи повышенное их содержание в злаках благоприятно сказывается на состоянии животных и человека.

Питательная ценность

Она измеряется в кормовых единицах. За 1 ед. принято считать питательность килограмма сухого овса. Таким образом, у 1 кг пшеницы и ржи показатель 1.18, ячменя – 1.27, кукурузы – 1.34. Питательная ценность килограмма соломы может составлять от 0.2 (пшеница, рожь) до 0.3-0.35 (ячмень, овес) кормовой единицы.

Актуальные вопросы отрасли

Ежегодно разрабатываются программы, позволяющие повысить урожайность зерновых культур. Однако это не единственная задача агропромышленного комплекса сегодня. Вместе с увеличением объемов сырья особое внимание уделяется его качеству. Упор, прежде всего, делается на производство зерновых культур, наиболее востребованных в пищевой и с/х промышленности. К ним относят сильную и твердую пшеницы, важнейшие фуражные и крупяные сорта. Многие хлебные злаковые, например овес, ячмень, рожь и пшеница, имеют озимые и яровые формы. Они отличаются друг от друга способом выращивания. Развитие озимых связано с условиями зимовки. Посев зерновых культур осуществляют осенью, а сбор – на будущий год. Яровые формы могут выдержать воздействие низкой температуры лишь непродолжительный период. Посадка зерновых культур в этом случае осуществляется весной, а сбор – в тот же год.

Строение: корневая система

Все зерновые культуры имеют примерно одинаковую структуру. Корневую систему составляет множество придаточных ветвей, которые собраны в мочку (пучок). Различают зародышевые (первичные) корни и вторичные. Последние формируются из стеблевых узлов, расположенных под землей. Большая часть корней развивается в пахотном (верхнем) слое земли. Вглубь почвы проникают только некоторые ответвления: у кукурузы, риса, овса и ячменя – на 100-150 см, у ржи и пшеницы – на 180-200 см, у сорго – на 200-250 см. При прорастании зерно сначала формирует первичные корни. Из подземных узлов стебля впоследствии начинают развиваться вторичные ответвления. При достаточном количестве воды они начинают достаточно быстро расти. Отмирания первичных корней не происходит. Они выполняют главную роль в доставке влаги и питательных веществ наземным частям. У сорго и кукурузы из надземных узлов, ближайших к поверхности, формируются воздушные (опорные) корни.

Стебель

Его называют соломиной. Зерновые культуры, как правило, имеют полый стебель с 5-6 узлами, разделяющими его на междоузлия. Соломина может достигать в высоту от 50 до 200 см – это зависит от биологических особенностей сорта и условий его произрастания. Кукуруза и сорго имеют стебель высотой 3-4 и более метров. Однако большая высота не всегда считается достоинством сорта. Это обусловлено тем, что при длинном стебле понижается устойчивость к полеганию.

Количество междоузлий совпадает с числом листьев. Первым в рост трогается самое нижнее, далее – все последующие. Стебель развивается всеми междоузлиями. Верхнее к концу развития становится длиннее нижнего. У твердой пшеницы и кукурузы стебель наполнен губчатой тканью. Нижняя часть погружена в почву вместе с узлами. Из них формируются корни и вторичные стебли. Эта часть называется узлом кущения. При его повреждении растение гибнет.

Листья и соцветия

Зерновые культуры могут иметь линейные (рис, овес, рожь, пшеница), средние (ячмень) или широкие (просо, сорго, кукуруза) листья. Также их различают в зависимости от местоположения. Листья могут быть стеблевыми, прикорневыми (розеточными) и зародышевыми. Все они состоят из влагалища, которое охватывает стебель, и пластинки. В участке, где влагалище переходит в пластинку, расположен язычок – пленчатое образование. У тритикале, ячменя, ржи, пшеницы соцветие представляет собой сложный колос. Рис, сорго, просо и овес имеют метелку. На одном растении кукурузы формируется метелка, в которой присутствуют мужские цветки (султаны), и початок, где находятся женские цветки. В колосе выделяется стержень. На его уступах с обеих сторон поочередно образуются мелкие колоски. В метелке присутствуют ветви 1, 2 и 3-го порядка. На их концах также располагаются колоски. Цветки имеют небольшой размер. Как правило, они зеленоватые. В цветках выделяется две чешуйки: внутреннюю и внешнюю (у остистых форм она переходит в ость). Внутри между ними располагается пестик. Он состоит из завязи, в которой присутствует три тычинки и два перистых рыльца. Зерновые культуры имеют обоеполые цветки. Их количество в колоске бывает разным.

Плод

В качестве него выступает односемянная зерновка, называемая зерном. У сорго, риса, ячменя, овса и проса плоды покрыты чешуйками. Зерно пшеницы сверху покрывает семенная оболочка. Под ней располагается эндосперм – мучнистая ткань. Она обеспечивает питание растения в процессе прорастания. В эндосперме присутствует порядка 22% белка и 80% углеводов от общей массы зерна. Под оболочкой, слева в нижнем углу, находятся зародышевый корешок и почечка.

Семена зерновых культур: устойчивость

Сухие плоды не теряют своей всхожести даже после пребывания в жидком водороде. Таким образом, они выдерживают охлаждение до -250 град. При этом прорастающее зерно не переносит температуру -3…-5 град. Плоды обладают высокой стойкостью к засухе. Они сохраняют свою жизнеспособность даже в случаях, когда теряют практически всю влагу. Во время активного роста, однако, зерновые культуры становятся весьма чувствительны к обезвоживанию. Они могут погибать и при незначительных потерях влаги.

Фазы развития

В ходе вегетационного периода растения проходят несколько стадий. Выделяют следующие фазы развития:

• Прорастание семян.
• Формирование всходов.
• Кущение.
• Образование трубки.
• Выметывание (колошение).
• Цветение.
• Образование и налив зерен.
• Созревание.

Для прорастания необходимо достаточное количество воздуха, влаги и тепла. Этот процесс начинается после набухания зерна. При достаточном поступлении тепла в нем запускается ферментная система. В результате ее деятельности крахмал, жиры и белки трансформируются в растворимые в воде, более простые органические соединения. Они являются питательными веществами для зародыша. При их поступлении начинают расти первичные корешки, а затем и стебель. При появлении первого развернутого листа над поверхностью земли наступает фаза формирования всходов. Они появляются на 7-10 день.

Пшеница

Она выступает в качестве одной из основных зерновых культур. По ботаническим особенностям выделяют мягкую и твердую пшеницу. В зависимости от времени посева культура подразделяется на озимую и яровую. Мягкая пшеница отличается плодом мучнистой, полустекловидной либо стекловидной консистенции. Зерно имеет округлую или овальную форму, слегка расширено к зародышу, с глубокой бороздкой и выраженной бородкой. Плод может быть желтым, красным или белым. Мягкую пшеницу используют в хлебопекарном и кондитерском производствах. В зависимости от технологических свойств сырье разделяется на три категории:

1. Слабая пшеница. В ней присутствует 9-12% белка, низкокачественная клейковина. Для повышения ее хлебопекарных свойств, ее смешивают с твердой или сильной пшеницей.
2. Сильная пшеница. В ней повышено содержание белка (более 16%). В культуре присутствует эластичная, упругая клейковина, не меньше 60% стекловидных плодов.
3. Средняя пшеница. Она занимает промежуточную позицию, отличается усредненными качественными показателями.
   

Твердая пшеница имеет существенные отличия от мягкой. Ее плоды удлиненные, с утолщением на зародышевой спинке. Ребристое зерно на разрезе просвечивающееся, стекловидное. Бородка плода развита слабо, входящая неглубоко внутрь бороздка открыта. Цвет зерна может варьировать от светлого до темного янтарного. В нем содержится больше сахара, белка и минеральных соединений, чем в плодах мягкой пшеницы. Твердые сорта используются при изготовлении манной крупы, макаронных изделий. Их также добавляют в пшеницу, отличающуюся плохими хлебопекарными свойствами. Кроме этого, ее используют для получения муки-крупчатки.

Рожь

Это зимостойкое озимое растение. Зерна ржи длиннее, чем пшеницы. Цвет плода может быть коричневым, фиолетовым, серо-зеленым, желтым. Серо-зеленые зерна крупнее прочих. В нем содержится больше белка. Такие зерна отличаются высокими хлебопекарными свойствами. Во ржи, меньше чем в пшенице, присутствует эндосперма. Это, в свою очередь, обуславливает большое количество оболочек, в которых содержится алейроновый слой. В среднем во ржи присутствует порядка 9-13% белков. Их особенность заключается в том, что они не могут образовывать клейковину. В этой связи рожь используется преимущественно для получения муки. Незначительное ее количество идет на производство спирта и солода.

Тритикале

Это гибрид ржи и пшеницы. Тритикале – хлебный злак, отличающийся зимостойкостью. Его зерна крупнее ржаных и пшеничных. Из муки, полученной из тритикале, отмывается клейковина. В этой связи, его хлебопекарные свойства близки к пшеничным. В зависимости от сорта цвет хлеба из тритикале может быть темным, серым или белым.

Просо

Эта крупяная культура отличается устойчивостью к засухе. Просо – теплолюбивое растение. Его выращивают как яровую культуру. Плод растения покрывают цветочные пленки. Они достаточно легко отделяются от ядер. Зерно проса может быть овально-удлиненным или шаровидным, а эндосперм – мучнистым или стекловидным.

Ячмень

Эта яровая культура отличается коротким периодом созревания (вегетация продолжается 70 дней). Ячмень может быть двух- или шестирядным. Произрастает культура повсеместно. Из ячменя вырабатывают крупы (ячневую и перловую). Небольшое количество идет на производство солода и муки. Ячмень считается главным пивоваренным сырьем. Злак также используется как корм для скота.

Рис

Эта зерновая культура любит тепло и влагу. Форма плода может быть продолговатой (широкой и узкой) или округлой. Эндосперм бывает мучнистым, полустекловидным и стекловидным. Последний считается наиболее ценным. Это обусловлено тем, что в процессе обрушивания (технологического процесса, в ходе которого происходит отделение крупы от оболочек) стекловидный рис меньше подвержен дроблению и дает больший объем крупы.

Овес

Это достаточно требовательная культура. Овес любит влагу и тепло. Растение выращивают повсеместно как яровую культуру. Процесс созревания проходит достаточно быстро. Зерно имеет желтый или белый цвет. Кроме белков и крахмала, в овсе присутствует достаточно большой процент жира – около 4-6. Культура используется при откорме скота и для получения круп.