geolike.ru

Характеристика злаковых культур и направление селекции

В группу полевых культур России входит около 90 видов растений, относящихся ко многим ботаническим семействам. Каждый из этих видов и даже отдельные сорта различаются по морфологическим, биологическим, хозяйственным признакам и приемам возделывания. Все разнообразие по левых культур принято делить на группы с учетом наиболее характерных признаков.

В таблице 2. приведена производственная и ботанико-биологическая группировка зерновых культур.

Таблица 2

Возделываемые зерновые культуры относят к трем ботаническим семействам - злаковых, гречишных и бобовых.

Семейство злаковых

Основные хлебные культуры - пшеницу, рожь, овес, кукурузу, рис, просо, сорго относят к семейству злаковых (Gramineae), классу однодольных растений.

Злаковые культуры имеют важнейшее значение для населения всего земного шара. Хлеб - основной продукт питания человека, зерно - концентрированный корм для сельскохозяйственных животных и сырье для многих отраслей промышленности. По морфологическим особенностям и характеру возделывания злаковые культуры делят на зерновые хлеба первой группы - настоящие злаки (пшеница озимая и яровая, рожь озимая и яровая, ячмень озимый и яровой, овес), зерновые хлеба второй группы - просовидные (кукуруза, просо, сорго, рис).

Различают две формы злаковых – яровые и озимые. Яровые растения высевают весной, за летние месяцы они проходят полный цикл развития и осенью дают урожай. Озимые растения сеют осенью, до наступления зимы они прорастают, а весной продолжают свой жизненный цикл и созревают несколько раньше, чем яровые. Озимую и яровую формы имеют пшеница, рожь, ячмень и тритикале. Все остальные злаки бывают только яровыми. Озимые сорта, как правило, дают более высокий урожай, однако их можно выращивать в районах с высоким снежным покровом и достаточно мягкими зимами.

К биологическим признакам, характеризующим злаковые культуры, относят строение корня, стебля, листьев, цветков и др.

Корневая система у злаковых хлебов мочковатая, хорошо развитая. При прорастании зерна сначала образуются зародышевые, или первичные, корни. Число их типично для отдельных видов: у ячменя оно составляет 5…8, у ржи – 4, у пшеницы – от 3 до 5, у тритикале – 6 и у овса – 3…4.

Основная масса корневой системы сосредоточена на глубине 15…25 см, но часть корней проникает в почву и глубже. У пшеницы, ржи, ячменя и овса основная часть корневой системы расположена на глубине до 20 – 30 см, поэтому эти злаки особенно чувствительны к засухе. Корневая система остальных злаковых культур уходит в землю глубже, поэтому они более засухоустойчивы. Наиболее мощная корневая система у кукурузы, озимой пшеницы и ржи (длина корешков достигает 3 м и более, а у кукурузы и сорго -8 – 10 м).

Стебель у зерновых хлебов – соломина, состоящая из 5…7 междоузлий и разделенная стеблевыми узлами. У длинностебельных сортов кукурузы может быть до 25 междоузлий. Число их соответствует количеству листьев. У ячменя, ржи, овса и мягкой пшеницы соломина внутри полая, что при неблагоприятных погодных условиях приводит к полеганию растений и большим потерям урожая, особенно у высокорослых растений. Поэтому при выведении новых сортов злаков стремятся к получению средне- и короткостебельных растений. Стебель твердой пшеницы и остальных злаков заполнен паренхимной тканью.

Стебель растет всеми своими междоузлиями.

Лист состоит из листового влагалища и листовой пластинки. На месте перехода влагалища в пластинку имеется тонкая бесцветная пленка, называемая язычком (Hgula). Язычок плотно прилегает к стеблю и препятствует проникновению воды внутрь листового влагалища. У основания листового влагалища образуются двусторонние линейные ушки, или рожки ( уи cular), охватывающие стебель. По строению язычка и ушек большинство хлебных злаков различаются между собой в ранние фазы развития – кущение, выход в трубку. Язычок у пшеницы, ржи и ячменя короткий, а у ов_у сильно развит и по краю зубчатый; у пшеницы ушки небольшие, ясно выраженные, часто с ресничками; у ржи они короткие, без ресничек, рано отпадают. У ячменя очень крупные, без ресничек, полулунной формы, у овса ушек нет.

Листья являются основными фотосинтезирующими органами; поэтому их число, размеры и состояние оказывают существенное влияние на урожайность.

Соцветие у злаковых культур – колос (рожь, пшеница, ячмень, три-тикале) или метелка (овес, просо, сорго, рис). У кукурузы на одном растении два соцветия: метелка с мужскими цветками и початок с женскими цветками.

Колос состоит из членистого колосового стержня (продолжение стебля) и колосков. У колоса пшеницы стержень коленчатый, на каждом его членике имеется один колосок, обычно состоящий из двух колосковых че_уи и одного или нескольких цветков; стержень заканчивается верхушечным колоском. Стержень колоса ржи опушенный; на каждом его членике имеется один колосок, обращенный к стержню широкой стороной; в каждом колоске два цветка. Колос ячменя отличается от колосьев пшеницы и ржи тем, что у него на каждом уступе колосового стержня сидят три одноцветковых колоска. У многорядных ячменей зерно образуется в каждом из трех колосков, а у двурядных – только в среднем колоске.

Метелка имеет центральную ось с узлами и междоузлиями. В узлах располагаются боковые разветвления, которые в свою очередь, могут ветвиться и образовывать ветви первого, второго и последующих порядков. На концах ветвей видят колоски.

Колосок состоит из одного или нескольких цветков и двух колосковых чешуи. Колосковые чешуи у пшеницы широкие, многонервные, с продольным килем; у ржи очень узкие, однонервные; у ячменя узкие, почти линейные; у овса широкие, со многими выпуклыми продольными нервами.

Каждый цветок имеет две цветковые чешуи: нижнюю, или наружную, и верхнюю, или внутреннюю, более тонкую, нежную и плоскую. Между цветковыми чешуями расположены завязь с одной обратной семяпочкой и двумя перистыми рыльцами и три тычинки (у риса – шесть). У основания цветковых чешуи еще имеется две небольшие тонкие пленки (lodicula), набухание которых во время цветения обусловливает раскрытие цветка.

Плод злаковых культурпредставляет собой зерновку.У пленчатых хлебов зерновка покрыта цветковыми чешуями. У голозерной пшеницы и ржи зерно легко отделяется от этих чешуи; у проса, чумизы, риса цветковые чешуи плотно облегают зерновку; у пленчатого ячменя они даже срастаются с зерновкой. Зерновка, кроме того, покрыта семенной и плодовой оболочками, защищающими зародыш.

Зерновка пшеницы имеет удлиненную, округло-овальную форму. В зерновке различают спинную и брюшную стороны. Ее выпуклая сторона называется спинкой, а противоположная, более плоская - брюшком. На брюшке имеется продольное углубление - бороздка, усложняющую переработку зерна в муку. Глубина залегания бороздки изменяется в зависимости от района произрастания и метеорологических условий года получения урожая. В нижней части спинной стороны зерновки находится зародыш. На противоположной верхней части зерновки имеется хохолок, состоящий из тонких волосков - выростов покровной ткани. Каждую из двух боковых сторон зерновки называют бочком.

Форма зерновок других культур может быть шарообразной (просо, сорго), удлиненной (рожь, ячмень, овес, рис), округлой или гранистой (кукуруза). Поверхность зерновки бывает гладкая (пшеница), слабоморщинистая (рожь), опушенная (овес). Окраска - белая, желтая, серая, зеленая, коричневая. Злаки, имеющие плоды, похожие на зерновку пшеницы, относят к так называемым настоящим злакам (первая группа). Это пшеница, рожь, ячмень, овес. Вторая группа (просовидные злаки): просо, кукуруза, сорго, рис. Эта группа не имеет ни бороздки, ни хохолка и прорастает одним корешком.

При обмолоте пшеницы, ржи и тритикале зерновки легко отделяются от цветковых пленок. Чем больше масса цветковых пленок на поверхности зерновки - ядра и чем труднее они удаляются, тем соответственно меньше выход крупы или муки при переработке такого зерна.

При современной технологии переработки зерна оболочки и алейроновый слой стремятся удалить. При этом толщина оболочек и алейронового слоя, образующих отруби, оказывает влияние на качество вырабатываемого продукта. Очень тонкие оболочки легко измельчаются и переходят в муку, а чрезмерно толстые затрудняют отделение эндосперма, уменьшая выход муки. У пшеницы толщина плодовой и семенной оболочек колеблется от 0,03 до 0,97 мм, а алейронового слоя - от 0,03 до 0,06 мм. Интересно отметить, что алейроновый слой пшеницы, состоящий всего из одного ряда клеток, по толщине приближается к оболочкам. Как правило, мелкое зерно имеет более толстые оболочки.

По внешнему виду (морфологическим признакам) зерновки злаковых культур подразделяют на настоящие (пшеница, рожь, ячмень, овес) и просовидные (остальные культуры).

Эндосперм - основная часть зерновки. Эндосперм представляет собой мучнистое тело, в котором сосредоточены запасные питательные вещества. Наружный слой эндосперма наполнен алейроновыми зернами, богатыми азотистыми веществами. Под ним находятся клетки, наполненные крахмальными зернами.

Зародыш расположен у основания зерновки. Он состоит из щитка, соединяющего его с эндоспермом, почечки, покрытой зачаточными листьями, первичного стебля и корешка. Зародыш по сравнению с эндоспермом невелик и составляет у пшеницы, ржи и ячменя 1,5...2,5% массы зерновки, у овса-2,0... 3,5, у кукурузы- 10...14%.

Соотношение анатомических частей зерновки злаков имеет важное технологическое значение. Чем больше оболочек, тем меньше питательных веществ содержит зерно и меньше соответственно выход продуктов при переработке. У голозерных злаков содержание колеблется (в %): эндосперма - от 70 до 85, алейронового слоя - от 4 до 12, плодовой и семенной оболочки - от 5 до 9, зародыша -1,5 - 7 (у кукурузы до 15) массы зерновки.

Цветковая оболочка пленчатых культур составляет (в %): у ячменя - 9-13, проса -16 - 18, риса -18-22, овса - 25 - 30 массы зерновки.

Весовое соотношение отдельных анатомических частей зерна некоторых злаковых приведено в таблице 3.

Таблица 3

Анатомическое соотношение зерна злаков

Зерно используется в основном в пищу, на корм скоту и на переработку для непищевых целей. Направления использования зерна сильно различаются между видами. Из этого следует, что и цели выращивания разных зерновых культур разные.

Экономическая эффективность выращивания зерновых культур в большой мере определяется направлением использования. Повышенные требования к качеству зерна при разных направлениях использования окупаются повышенными ценами, например, при выращивании пивоваренного ячменя или качественной пшеницы для разных изделий. Регионы выращивания зерновых пригодны в разной мере. Экономическое преимущество определенной местности для получения требуемого качества зерна для специального использования важно умело реализовать.

Зерновые хлеба по значению и удельному весу в мировом земледелии занимают первое место среди всех сельскохозяйственных культур.

Посевы зерновых культур в России в 2002 году увеличились по сравнению с 2001 годом на 0,5 млн. гектаров (1,2%), в том числе пшеницы - на 2,0 млн. (8,4%).

В структуре посевов увеличился удельный вес зерновых культур до 57,2% (в 2001 году - 56,4%). В таблице 4. приведены размеры посевных площадей.

Таблица 4

Анатомическое соотношение зерна злаков

Зерновые злаковые культуры содержат углеводы, жиры, белковые вещества и другие органические соединения в количествах, необходимых для питания человека.

Наибольшее продовольственное значение имеют злаковые культуры первой группы - пшеница, рожь, ячмень и овес. Среди них наиболее значимы пшеница и рожь.

Пшеница( Triticum )

род одно- и двулетних трав семейства злаков, одна из важнейших зерновых культур. Многие сорта пшеницы специально выведены селекционерами, тысячи других возникли спонтанно путем скрещивания культурных форм друг с другом и с дикорастущими травами. Вероятно, древнейшими культурными видами пшеницы являются эллипсовидная (Т. aegilopoides )и однозернянка (Г. топососсит).Только в их клетках обнаружен диплоидный набор из семи пар хромосом. Центр распространения первого вида - Армения, Турция и Грузия, откуда он проник западнее. Пшеница-однозернянка, возможно, возникла на северо-востоке Турции и юго-западе Закавказья или немного южнее - на востоке Ирака. Считается, что она стала родоначальником почти всех современных сортов. Следующим шагом в эволюции пшеницы стало появление тетраплоидных видов с 14 парами хромосом. В дикорастущем состоянии известен только один из них - полба, эммер, или пшеница-двузернянка (Т. dicoccum ),распространенная на юге Армении, северо-востоке Турции, западе Ирана, севере Израиля, Сирии и Иордании. Это также древнейший из культурных тетраплоидов, возделывавшийся некогда шире всех прочих типов пшеницы. Хотя у эммера, как и у однозернянки, ось колоса ломкая и чешуи не отстают от зерен при обмолоте, другие тетраплоиды стали первыми пшеницами, у которых колосья уже не разламывались, а зерно полностью вымолачивалось из чешуи. К таким видам относятся пшеница твердая, персидская, польская и тучная.

Самые молодые пшеницы - гексаплоиды с 21 парой хромосом. Это продукт гибридизации тетраплоидов с каким-то близким видом, у которого семь пар хромосом, скорее всего с дикорастущим злаком рода эгилопс ( Aegilops ).У двух гексаплоидных видов, включая спельту, бывшую когда-то основной центрально-европейской пшеницей, зерна, как у однозернянки и полбы, невымолачивающиеся (пленчатые). На три других гексаплоида, называемых голозерными, т.е. на пшеницу летнюю, карликовую и шарозерную, приходится большая часть мировой продукции этой культуры.

Получаемая из зерна пшеницы мука идет на выпечку белого хлеба и производство других пищевых продуктов; отходы мукомольного производства служат кормом скоту и домашней птице, а в последнее время все шире используются и как сырье для промышленности. Пшеница – ведущая зерновая культура во многих регионах мира и один из основных продуктов питания на севере Китая, в некоторых частях Индии и Японии, во многих ближневосточных и североафриканских странах и на равнинах юга Южной Америки. Существуют тысячи сортов пшеницы, и классификация их довольно сложна, однако главных типов всего два - твердые и мягкие. Мягкие сорта делят также на краснозерные и белозерные. Обычно их выращивают в регионах с гарантированным увлажнением. Твердые сорта разводятся в областях с более сухим климатом, например там, где естественный тип растительности - степь. В Западной Европе и Австралии производят в основном мягкие сорта, а в США, Канаде, Аргентине, Западной Азии, Северной Африке и бывшем СССР - главным образом твердые.

Мягкие и твердые сорта пшеницы имеют много общего, однако четко различаются по ряду признаков, которые важны для использования муки. Историки утверждают, что разницу между двумя типами пшеницы знали уже древние греки и римляне, а возможно, и более ранние цивилизации.

В муке, полученной из мягких сортов, зерна крахмала крупнее и мягче, консистенция ее более тонкая и рассыпчатая, она содержит меньше клейковины и поглощает меньше воды. Такую муку используют для выпечки в основном кондитерских изделий, а не хлеба, поскольку продукты из нее крошатся и быстро черствеют. В областях выращивания мягких сортов хлеб пекут из ее смеси с мукой, полученной из привозных твердых сортов.

В муке из твердых сортов пшеницы крахмальные зерна мельче и тверже, консистенция ее мелкозернистая, клейковины относительно много. Такая мука, называемая «сильной», поглощает большие количества оды и идет в первую очередь на выпечку хлеба, за исключением полученной из вида Т. durum, идущей на изготовление макаронных изделий.

По мере увеличения доли в рационе людей мяса и другой незерновой пищи количество непосредственно потребляемых ими пшеницы и других злаков сокращается. Однако пшеница широко используется также на корм скоту, причем питательная ценность зерна почти не зависит от мукомольных качеств. Пшеничные отруби особенно ценятся как добавка к рациону стельных коров и овцематок. Раньше их в большом количестве давали также лошадям в связи с известными слабительными свойствами. Свиньям подходят мелкие отруби, включающие зародыши и приставшую к ним муку. Использование мукомольных отходов в птицеводстве, особенно бройлерном, в последнее время стало сокращаться в связи с ростом популярности низковолокнистых рационов.

Из пшеничного белка был впервые получен глутамат натрия - усиливающее вкус вещество, которое в Японии широко применяют в составе соевых соусов, однако теперь его производят главным образом из той же самой сои.

До последнего времени прикладные исследования пшеницы были направлены в основном на улучшение ее пищевых свойств. В промышленности находят применение клеящие и вязкие свойства самой пшеничной муки. Она служит присадкой к буровым растворам, используемым при нефтедобыче, и флокулирующим (хлопьеобразующим) агентом при извлечении золота из раствора, улучшают связывание минеральной части с бумажным покрытием в гипсовом картоне, является наполнителем водостойких клеев в фанере, пропиточным составом и т.п.

Существенное экономическое значение имеют всего три вида пшеницы - пшеница летняя, мягкая, или обыкновенная (Т. aestivurri ),пшеница твердая (Т. durum )и пшеница плотноколосая, или карликовая (Т. compactum ).Первый из них - обычная хлебопекарная пшеница, выращиваемая по всему миру. Зерно второго, как уже сказано выше, используется для производства макаронных изделий, поскольку богато клейковиной - смесью белков, образующих липкую массу, которая не только связывает тесто, но и удерживает в нем пузырьки углекислого газа; тесто «поднимается», и хлеб становится пышным. Пшеница карликовая идет в основном на получение рассыпчатой выпечки.

Сорта пшеницы делятся на озимые и яровые. Озимую пшеницу сеют осенью и убирают на следующее лето. Это наиболее распространенная пшеница во всем мире. Начиная развиваться раньше высеваемой весной яровой, она быстрее поспевает и дает более высокий урожай. Яровую пшеницу, за исключением Т. durum, выращивают в тех местах, где зима слишком сурова.

Пшеница может расти в широком диапазоне почвенно-климатических условий и разводится практически во всех сельскохозяйственных зонах, кроме тропиков. К более холодостойким культурам относятся только ячмень, картофель и некоторые кормовые травы; жара ей также не страшна, если не сочетается с высокой влажностью: в последнем случае выращивание становится нерентабельным из-за сильного ущерба, наносимого растению болезнями. Однако в целом выделяются два основных «пшеничных пояса» - между 30 и 55°С северной широты и между 25 и 40°С южной широты, где годовая норма осадков составляет в среднем 300... 1100 мм. В самых холодных их частях культура ограничена районами, где в год выпадает 250... 1000 мм осадков, а в самых жарких - где их годовое количество не выходит за пределы 500... 1800 мм. Оптимальный урожай созревает при 250... 1000 мм осадков в год и сезонном их распределении. Рост идет, пока температура не падает ниже 3°С и не поднимается выше 32° С при при оптимуме 25° С. Слишком ранний сев повышает шансы заболевания всходов и, как и запоздалый, чреват их зимним вымерзанием.

Яровую пшеницу сеют с марта по май в зависимости от местных условий.

Урожай обычно убирают, когда влажность зерна снижается до 13%. Яровой пшенице для созревания нужно около 100 безморозных дней. Более ранняя уборка, когда влажность зерна выше, требует его сушки, а более поздняя - снижает объем получаемой продукции, поскольку зерно начинает осыпаться из колосьев, а растения имеют тенденцию полегать.

Озимую пшеницу выращивают и на зеленый корм скоту, который можно выпускать пастись, когда всходы достигают в высоту 13...20 см. Если на следующий год планируется собрать с этого поля урожай зерна, выпас прекращают с началом выхода растений в трубку.

Пшеничное зерно покрыто буроватой оболочкой, дающей при помоле отруби, которые богаче, чем цельное зерно, белком, витаминами и особенно целлюлозой. Под оболочкой находится алейроновый слой из мелких гранул. Зародыш в основании зерна богат маслом, а также белком и минеральными веществами. Остальное - это тонсколойные клетки эндосперма, заполненные крахмальными зернами и частичками клейковины, которая придает тесту вязкость.

При помоле, т.е. получении из зерна муки, ставится цель отделить от прочих его компонентов как можно Дольше крахмала и клейковины, поскольку зародыш делает муку липкой и приводит к ее быстрому потемнению и прогорканию, а алейроновый слой придает ей буроватый оттенок. В результате образуются мукомольные отходы (15-18% массы очищенного зерна) - отруби и более тонкие высевки, или мучка.

Хлеб получают, смешивая муку с водой или иной жидкостью и добавляя закваску - обычно дрожжи, а иногда и другие вещества - для придания продукту особого аромата либо текстуры или же для стимуляции роста дрожжей. Смесь замешивают, формуют и пекут. Сейчас пшеничный хлеб белый, а всего столетие назад он был, так сказать, серым. Это объясняется повышением качества муки - более полным отделением при помоле эндосперма от оболочек зерна и зародыша.

Из зерна пшеницы вырабатывают высшие сорта муки, манную крупу, макароны, вермишель и другие изделия. Кроме того, пшеничная мука широко используется в кондитерской промышленности.

Рожь

Является одним из основных хлебных злаков, особенно в районах с ограниченным возделыванием пшеницы. Ржаной хлеб отличается специфическим ароматом и вкусом.

Кроме выпечки хлеба, рожь используют как концентрированный корм для домашнего скота, а также для выработки спирта, крахмала и солода.

Посевы ржи в России распространены почти повсеместно. Наибольшие площади ее сосредоточены в Нечерноземной зоне и в центральных черноземных областях, а также в районах Поволжья. За последние годы посевы под рожью увеличились в Сибири. Посевы ржи на севере европейской части доходят до Заполярья (69° северной широты), в Сибири-до 64° северной широты, а на юге-до южных степей и горных районов. Широкое распространение ржи объясняется высокой питательностью. По химическому составу зерно ржи мало отличается от зерна пшеницы даже содержанием белка. Так, по данным Всероссийского института растениеводства, количество белка в зерне ржи колеблется от 9,2 до 17% (в зависимости от условий выращивания и сорта), тогда как у пшеницы - от 9.6 до 25%. Однако белок ржи (клейковина) отличается более рыхлой консистенцией, меньшей связностью, упругостью и растяжимостью, благодаря чему ржаной хлеб не такой рыхлый и пористый, как пшеничный. Рожь возделывается главным образом как продовольственная культура. Ржаной хлеб, обладая особым вкусом, наряду с пшеничным является основным продуктом питания населения. Уступая пшеничному хлебу по содержанию белка и усвояемости, ржаной хлеб выше пшеничного по количеству углеводов.

Кроме того, он обладает высокой калорийностью и содержит витамины А и В, что делает его весьма ценным в питании человека. Огромное значение имеет рожь (дробленое и цельное зерно, мука, отруби) в качестве концентрированного корма для животных. Ржаные отруби используют главным образом при откорме крупного скота, а муку - при откорме свиней. Отруби содержат переваримого белка 10,1%, а мука - 9,9%. Солома ржи по кормовым достоинствам значительно уступает соломе других злаков, поэтому используется в основном на подстилку для скота. В то же время ее с успехом применяют для технических целей - приготовления бумаги, изготовления головных уборов, корзин, матов и т. д. Озимая рожь является хорошим сороочистителем, она благодаря быстрому росту и большой кустистости подавляет развитие многих сорняков; к тому же сравнительно ранняя уборка ее очищает поля от поздно обсеменяющихся сорняков. В районах Западной Сибири с продолжительной суровой зимой эта культура урожайнее озимой пшеницы и дает в среднем от 15 до 20 ц зерна на 1 га. В Восточной Сибири с более мягким климатом колебания урожаев озимой ржи очень большие, что можно видеть на примере Красноярского края, где они составляют от 10 до 30 ц с 1 га.

Рожь относится к семейству злаковые, роду Secale. Широко распространена и введена в культуру только рожь посевная (S. cereale L,). относящаяся к разновидности vulgare. Корневая система у ржи посевной мочковатая, разливается на глубине до 25 см, по отдельные корни могут проникать на глубину 1-1,5 м. Стебель полый (соломина), имеет 3-6 узлов. Лист -длинная узкая листовая пластинка. Соцветие - сложный колос. Опыление перекрестное. Плод - зерновка, голая, узкая, с глубокой бороздкой. Рожь посевная имеет озимые и яровые формы. Возделывается в основном более урожайная озимая рожь, яровая распространена в Восточной Сибири и Забайкалье, поэтому в дальнейшем будет рассматриваться озимая рожь. Озимая рожь выносливая и малотребовательная культура. Она отличается высокой холодостойкостью: по данным Д. Н. Прянишникова, озимая рожь даже в бесснежные зимы может переносить в зоне узла кущения морозы до 25 °С. Высокая холодостойкость позволяет расширять ее посевы в юго-восточных и восточных районах, высевать озимую рожь в малоснежных районах Сибири и Казахстана, где морозы нередко достигают 40 °С и более.

Такая зимостойкость объясняется тем, что при своевременном посеве рожь осенью до наступления морозов приобретает должную закалку, которой растения в наибольшей степени обладают в фазе кущения. Рожь обладает высокой засухоустойчивостью, чему способствует использование осенних осадков, сильное развитие корневой системы с осени. Семена ржи прорастают при 1- 2°С тепла, всходы появляются через 4...7 дней после посева, в зависимости от влажности почвы, температуры, глубины заделки семян. Рожь обычно дает 4... 6 плодоносящих стеблей па одно растение, хотя при благоприятных условиях может выбросить до 50 стеблей, но они обычно позднее появляются и не образуют нормального колоса, Кущение, в основном заканчивается осенью. Длина вегетационного периода у ржи составляет 260...270 дней в южных районах и 360 дней и более в северных. Период от появления всходов до колошения у озимой ржи наиболее продолжительный. Цветение начинается через 10... 12 дней после колошения и продолжается 10... 15 дней. Озимая рожь обычно созревает на 8... 10 дней раньше озимой пшеницы- К почвам озимая рожь не очень требовательна. Она дает хорошие урожаи на песчаных и суглинистых почвах, а при соответствующем уходе даже на заболоченных почвах. Но максимальные урожаи ее получают на плодородных черноземах. Озимая рожь сильно реагирует на внесение удобрений.

Виды ржи.

Рожь (Secale) насчитывает 11 видов, из которых десять - дикорастущие и один культурный - посевная рожь. В России встречается 5 видов. Род Secale представлен однолетними, реже многолетними растениями. Корень у них мочковатый, стебель полый (соломина), имеет несколько узлов. Лист узкий, ланцетовидной формы. Соцветие - колос. Практическое использование в России могут иметь три вида:

• рожь Куприянова ( S. Kuprijanovii Srossh.) -многолетнее растение (3...4 года), достигающее в высоту 2 м, хорошо облиственное, сильно кустящееся, быстро отрастающее весной после перезимовки и после Снашивания в летнее время. Зерно мелкое, коричневое. Встречается в диком состоянии в горных районах Предкавказья и Западного Закавказья. Ценное кормовое растение;

• рожь сорнополевая ( S. Segetale )-однолетнее растение, широко распространено как сорняк в посевах ячменя и пшеницы в горных и предгорных районах Закавказья и Средней Азии. Зерно культурного типа, содержит много белка.

• Рожь посевная ( S. cereale L.)имеет озимые и яровые формы. Известны также ветвистые формы ржи (Казахстан), отличающиеся высокой продуктивностью.

Путем скрещивания ржи с пшеницей получен ржано-пшеничный гибрид высокоурожайный и устойчивый против вымерзания.

Из зерна ржи вырабатывают муку, которая в больших количествах идет на хлебопечение. Пшеница и рожь используются в ряде случаев и как зернофуражные культуры.

Однако имеется ряд злаковых культур, которые являются главным образом фуражными. Зерно их идет в основном на корм скоту. К таким зернофуражным культурам относятся кукуруза, ячмень и овес. В корм скоту используется зерно не только фуражных культур, но и отходы мукомольного производства и продовольственных культур (отруби), которые представляют собой высокопитательный корм для животных. Кроме того, после обмолота зерновых хлебов остаются грубые корма (солома, мякина). Они также имеют значительную кормовую ценность и скармливаются животным вместе с другими кормами.

Зерно хлебных злаков, помимо продовольственного и кормового значения, представляет большую ценность как техническое сырье для пивоваренного, спиртового, крахмалопаточного и других производств.

Ячмень.

Ячмень широко распространенная зерновая культура.

Ячмень - одна из древнейших культур, возделываемых человеком. На территории России ячмень возделывали еще за четыре-пять тысяч лет до нашей эры. Зерно ячменя широко используется человеком с древности для продовольственных, кормовых и технических целей. Из зерна ячменя вырабатывают муку, крупы: ячневую и перловую. Ячмень является основным сырьем для производства пива и солода. Ячмень является сырьем спиртового производства.

Посевные площади ячменя в нашей стране составляют в зависимости от года от 8 до 10... 12 млн.га. При этом на долю ярового ячменя приходится до 90 %

Ячмень возделывают всюду, от Самых северных районов, где только возможно земледелие, до южных. Основные площади посевов ячменя сосредоточены в южных районах (Ростовская область, Краснодарский и Ставропольский края). Большие площади ячмень занимает на юго-востоке России, на Урале (Свердловская и Челябинская области.) Зерно ячменя имеет высокие кормовые достоинства. В зерне и отрубях содержится около 10% белка. Ячмень считается лучшим кормом для свиней. Откормленные им свиньи дают мясо и сало наивысшего качества, увеличивается выход продукции. В размолотом виде зерно идет для откорма крупного рогатого скота. Целое зерно представляет лучший корм для птицы. Широко используются на корм солома и мякина ячменя. По питательности ячменная солома не уступает пшеничной. Ячменная мякина имеет сильно зазубренные ости, поэтому применяется на корм в запаренном виде или добавляется при силосовании сочных кормов. Ячменная солома и мякина содержат много протеина: солома - 4,4%, мякина - 6,2%.

Ячмень (Hordeum L.) принадлежит к семейству злаковые. Насчитывается 25 видов ячменя, из которых в России распространено 12 видов. Ячмень, введенный в культуру (Hordeum sativum), - однолетнее растение. Ячмень не требователен к теплу, может вызревать даже на Крайнем Севере. Длина вегетационного периода у различных форм и сортов ячменя колеблется, по данным ВИР, от 55 до 111 дней, в связи с чем сорта подразделяются на скороспелые, среднеспелые и позднеспелые. Ячмень - засухоустойчивое растение. Большая стойкость к засухе объясняется тем, что корни ячменя глубже проникают в почву, чем корни других злаков, и могут брать влагу из более глубоких слоев почвы, а также более быстрым ростом ячменя в начале вегетации. Степень засухоустойчивости различных сортов ячменя не одинакова. Меньше влаги требуют многорядные ячмени. В то же время некоторые сорта очень хорошо отзываются на повышенную влажность и орошение, особенно двухрядные ячмени. Для прорастания семян ячменя требуется меньше влаги, чем для прорастания семян и других зерновых культур. Наибольшее количество влаги необходимо ячменю в фазе кущения и особенно выколашивания.

Ячмень требователен к почве. Наиболее высокие урожаи он дает на плодородных структурных почвах и на связных суглинистых. Не удается на солонцеватых и заболоченных почвах, плохо мирится с песчаными почвами, страдает от повышенной кислотности почвы. Одна из важнейших биологических особенностей ячменя - быстрый ход поступления питательных веществ, значительно превосходящий в этом отношении яровую пшеницу. Поэтому необходимо обеспечить ячмень в первый период его жизни достаточным количеством усвояемых элементов питания. На развитие корневой системы благоприятно влияют калийные, азотные и фосфорные удобрения. Они усиливают также кустистость и увеличивают число колосьев на куст. Из-за лучшей кустистости ячмень быстро затеняет площадь и ослабляет рост сорняков, Семена ячменя обладают способностью послеуборочного дозревания, что имеет большое производственное значение. Культурный ячмень (Horderum sativum) насчитывает 20 разновидностей и 3 подвида, которые отличаются друг от друга количеством плодущих колосков, находящихся на членике стержня.

      ·    Двухрядные ячмени имеют с каждой стороны колосового стержня лишь по одному ряду колосков, т, е. два ряда на колос. Многорядные ячмени подразделяются на две группы:

• шестигранные ячмени, имеющие плотный колос, с каждой стороны которого три ряда вертикальных колосков;

• четырехгранные ячмени, у которых колос менее плотный с двумя узкими гранями (с боковых сторон колоса) и двумя широкими с лицевых сторон колоса.

Кроме двухрядных и многорядных ячменей встречаются промежуточные формы, у которых на уступах колосового стержня имеется от одного до трех нормально развитых и плодоносящих колосков, В культуре получили широкое распространение лишь ячмень двухрядный и ячмень многорядный. Промежуточный подвид ячменя возделывается на ограниченных площадях главным образом в Африке (Эфиопия), отчасти в Малой Азии (Аравия). В России встречается редко и производственного значения не имеет. Двухрядные ячмени характеризуются крупным выровненным и тонкопленчатым зерном, поэтому они более подходят для выращивания на продовольственные цели. Эти же качества, а также меньшее содержание белков по сравнению с многорядными ячменями делают их наиболее пригодными для пивоварения. Двухрядные ячмени в отличие от многорядных более урожайны, меньше осыпаются, больше подходят для уборки комбайном. Они более высокорослые, дают больше соломы и притом лучшего кормового достоинства. Многорядные ячмени более скороспелы и поэтому могут быть продвинуты в северные районы, они также и более засухоустойчивы и могут возделываться в засушливых районах юга и юго-востока. Благодаря хорошим питательным качествам их можно с успехом возделывать для продовольственных и кормовых целей. Однако в России двухрядные ячмени занимают посевные площади в несколько раз больше, чем многорядные.

Овес.

Овес - зернофуражная культура, значительно распространенная в России. В нашей стране возделывают овес почти повсеместно, но основные площади его сосредоточены в таежно-лесной и лесостепной зонах, в северных районах Центрально-черноземной зоны. Значительные площади под овсом находятся в Сибири. На крайнем юге и в степной зоне европейской и азиатской части России посевы овса занимают незначительное место из-за его влаголюбивости. Зерно - хороший концентрированный корм. Для лошадей зерно овса является лучшим кормом, а в размолотом виде (посыпка) - хорошим кормом для коров, особенно для молодняка. Зерно овса представляет собой ценный пищевой продукт и может быть использовано для приготовления муки, круп, галет и т. д. В зерне содержится в среднем около 8 % белка. На корм скоту идет также овсяная солома и мякина.

Овес (Avena L.) относится к семейству злаковые. Среди значительного количества видов имеются культурные и дикорастущие формы (сорняки - дикие овсы, или овсюги). Культурные овсы относятся к наиболее распространенному в культуре виду - овсу посевному (Avena sativa L.). Овес посевной -однолетнее злаковое растение с мочковатой корневой системой. Овес посевной не требователен к теплу. Семена его могут прорастать при температуре 3...4°С, а всходы хорошо переносят весенние заморозки до 3...4°С. Вегетационный период сравнительно короткий (от 98 до 110 дней). Это дает возможность с успехом возделывать овес в северных районах, где, однако, опасны для него -осенние заморозки в фазе молочной спелости зерна. Овес - растение умеренного климата, наиболее благоприятна для него температура 15...25 °С. Высокие температуры овес переносит хуже, чем ячмень, поэтому значение его в засушливых степных районах юга и юго-востока падает. Овес - влаголюбивое растение. Много влаги требуется во время прорастания зерна. При посеве в сухую почву, особенно в холодную погоду, семена овса долго могут пролежать, не прорастая. В отличие от пшеницы и ячменя овес удается на всех почвах, кроме сильнопесчаных и солонцеватых; лучше других зерновых культур переносит кислые почвы, хорошо отзывается на известкование, может расти на болотистых почвах и осушенных торфяниках.

Овес (Avena L.) насчитывает 70 видов. В России встречается 19 видов. Овсы подразделяют на две группы видов:

а) однолетние, или настоящие, овсы-полевые злаки;

б) многолетние овсы - луговые кормовые злаки (например, райграс высокий).

В группе однолетних овсов насчитывается 16 видов, большинство из которых - дикие растения (овсюги). Из диких видов овса наиболее распространен овсюг обыкновенный (A. fatua L.) и овсюг южный (A. Ludoviciana Dur.), которые, как злостные сорняки, засоряют посевы яровых зерновых (.пшеницы, ячменя и др.). В России возделывается в основном лишь один вид овса - овес посевной (A. sativa L.).

Этот вид подразделяется на три группы;

первая - овес раскидистый,

вторая - овес сжатый с пленчатым зерном;

третья - голозерные овсы.

Вторая и третья группы (сжатые и голозерные овсы) имеют очень небольшое распространение. Овес посевной культивируется главным образом в центральночерноземных областях, в северной части Нечерноземной зоны, Сибири, на Дальнем Востоке. На крайнем юге и в степной полосе европейской части России посевы овса занимают небольшое место.

Задачи селекции, понятие о сорте, его значение

Селекция (от лат. selectio-выбор, отбор) - это наука о методах создания новых и улучшении существующих сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. По Н. И. Вавилову, селекция — это эволюция, направляемая волей человека. Для успешной селекционной работы учитывают:

1) исходное сортовое и видовое разнообразие растений и животных — объектов селекционной работы;

2) мутации и роль среды в проявлении и развитии изучаемых признаков;

3) закономерности наследования при гибридизации;

4) формы искусственного отбора (массовый и индивидуальный).

Задачи селекции можно представить в виде схемы (рис.8):

Рис. 8 Задачи селекции

На разработку новых методов селекционной работы большое влияние оказала генетика — теоретическая база селекции. Селекционная работа в нашей стране проводится в специальных хозяйствах, на опытных станциях, в селекционных центрах, в племенных совхозах. Обычно породу или сорт выводят для районов с определенными климатическими условиями, в которых их генотип проявится в наилучшей форме.

На разработку новых методов селекционной работы большое влияние оказала генетика — теоретическая база селекции. Селекционная работа в нашей стране проводится в специальных хозяйствах, на опытных станциях, в селекционных центрах, в племенных совхозах. Обычно породу или сорт выводят для районов с определенными климатическими условиями, в которых их генотип проявится в наилучшей форме.

Порода, сорт, штамм — это популяции организмов, полученных в результате селекции. Они характеризуются сходными наследственными особенностями и определенными внешними признаками, наследственно закрепленной продуктивностью. Сорт сельскохозяйственных культур -совокупность культурных растений, созданная путем селекции, обладающая определенными наследственными, морфологическими, биологическими и хозяйственно ценными признаками и свойствами.

Сорта должны быть приспособлены по месту их возделывания к почвенно-климатическим и агротехническим условиям и давать при хорошей агротехнике высокие и устойчивые урожаи. Кроме того, сорта должны обеспечивать различные отрасли промышленности сырьем, отвечающим определенным технологическим требованиям. Так, сорта пшеницы должны обладать высокими мукомольными и хлебопекарными достоинствами, сорта крупяных культур обеспечивать получение крупы высоких технологических и потребительских качеств.

Совершенствование существующих форм растений невозможно без знания исходного материала, без изучения его происхождения и эволюции. Этим целям отвечают работы академика Н. И. Вавилова по установлению центров происхождения культурных растений в очагах древнейшего земледелия, созданию их коллекции и использованию в качестве исходного материала для выведения новых сортов. При районировании культурных растений учитывают закономерности, установленные академиком Вавиловым (закон гомологических рядов).

Основные методы селекции приведены в таблице 5.

Таблица 5. Методы селекции

Химический состав и питательность злаковых культур

Пищевая ценность зерна и продуктов его переработки определяется химическим составом, усвояемостью веществ, образующих их, и колеблется в зависимости от многих факторов. Зерновые культуры, относящиеся к разным семействам, отличаются не только соотношением питательных веществ, но и их составом и свойствами.

По химическому составу злаковые культуры относятся к группе зерновых, богатых крахмалом: они содержат в среднем в пересчете на сухое вещество 70-80% углеводов, основную часть которых составляет крахмал. Кроме крахмала, основные вещества: 10... 16% белков и 2...5% жира. Зерно злаков, как видно из табл. 6, не имеет резких различий по количеству содержащихся веществ, но характеризуется определенными особенностями. Ядро пленчатых культур после удаления цветковой пленки по содержанию основных веществ приближается к химическому составу голозерных злаков. Белки - важнейшие вещества, входящие в состав любой живой клетки. Их содержание в зерне, состав и свойства определяют технологические и пищевые достоинства продуктов переработки зерна.

Таблица 6

Органическая часть сухого вещества растений состоит из азотистых и безазотистых соединений.

Общее количество азотистых соединений называется сырым протеином, который является одним из показателей высокой питательности корма. В сыром протеине различают белки, составляющие наиболее ценную питательную часть протеина. Они не могут быть заменены другими органическими веществами. В сыром протеине содержатся и азотистые вещества небелкового характера под общим названием амиды.

Белки злаковых характеризуются значительным содержанием проламинов, менее ценных по аминокислотному составу, чем альбумины и глобулины. Проламины растворимы в 60...80% растворе зтанола. В них мало лизина, треонина и триптофана. Среди белков этой группы хорошо изучены глиадин пшеницы и ржи, зеин кукурузы, гордеин ячменя, авенин овса и др. Однако и в пределах группы проламинов их биологическая и технологическая значимость различна. Так, зеин кукурузы практически не содержит важных незаменимых аминокислот - лизина, треонина и триптофана, чем и объясняется сравнительно низкая кормовая и пищевая ценность кукурузной муки, получаемой из эндосперма.

Глиадин пшеницы также имеет немного лизина и триптофана. Биологически ценным считается авенин овса.

Глютелины также наиболее характерны для белков злаковых. Они растворяются в растворах щелочей (0,1...0,2%). Подобно проламинам, они менее ценны, чем альбумины и глобулины. Среди глютелинов изучены и имеют наибольшее значение глютенин пшеницы (составная часть клейковины), ржи, ячменя, оризенин риса и глютелин кукурузы.

Среди белков пшеницы особое место занимают композиционные белки, составляющие ее клейковину - глютенин и глиадин. Глютениновая часть белка клейковины служит ее основой, а глиадиновая – склеивающим началом.

В биологическом отношении белки риса, ржи, овса, пшеницы, ячменя ценнее, чем белки кукурузы и проса.

Важное свойство белков злаковых - способность к набуханию и образованию гелей. Белки активно поглощают воду, изменяя объем продукции и скважин. При набухании белки вбирают до 180...250% воды от массы. Пшеничная клейковина является типичным белковым, сильно гидратированным гелем. Гидрофильные свойства белков зерна имеют большое значение при хранении и переработке зерна, при выпечке хлеба, производстве макарон и т.д. Различная гидрофильность белков --один из важных признаков зерна сильной и слабой пшеницы.

Большое значение при хранении и переработке зерна имеет процесс денатурации белков под влиянием тепла. Тепловая денатурация белков наиболее часто наблюдается при сушке зерна с нарушением режимов, а также в результате самосогревания зерновой массы. При нагревании до 45° всхожесть зерна не снижается, а при 50...60° С повреждается хлебопекарное достоинство, особенно зерна пшеницы.

Безазотистых соединений в сухом веществе растений значительно больше, чем протеина, и количественно в питании они занимают первое место. В этих соединениях основную роль играют углеводы, среди них особо важное значение имеют крахмал и сахара, содержание которых служит одним из признаков, характеризующих кормовое достоинство растений.

В зерне злаковых углеводы представлены главным образом полисахаридами, среди которых большую часть составляет крахмал. Среднее содержание крахмала в зерне кукурузы, ржи, риса и пшеницы составляет от 60 до 75%, у ячменя - от 50 до 60%, особенно много крахмала в рисовом зерне - от 75 до 80%.

Кроме углеводов и белков, в растениях содержится жир - ценное питательное вещество, но его в растениях и в зерне обычно немного. В растениях имеется также клетчатка; главную долю ее составляет оболочка растительных клеток. Количество клетчатки в разных частях растений различно: меньше всего ее в плодах, больше в листьях и особенно много в стеблях.

Если в семенах жира мало, то его выделением в качестве самостоятельного продукта занимаются редко. Лишь при переработке зерна (например, кукурузы и риса) в другие продукты с отделением зародыша из него извлекают масло для пищевых или технических целей.

Количество клетчатки и гемицеллюлоз в зерновке колеблется в больших пределах. Основные факторы, определяющие их содержание, -выполненность зерна и анатомические особенности его строения. Так, зерно и семена пленчатых культур всегда богаты клетчаткой, гемицеллюлоза-ми и входящими в их группу пентозанами. При плохой выполненности зерна возрастает процентное содержание оболочек (по отношению к массе всего зерна), а в связи с этим резко возрастает и содержание клетчатки и гемицеллюлоз.

Высокое содержание клетчатки указывает на низкую питательность и переваримость корма. Несмотря на низкое кормовое значение клетчатки,
она, однако, необходима, так как способствует усвоению организмом других питательных веществ, а отсутствие ее нарушает у крупного рогатого скота пищеварение.

При определении питательных веществ пользуются термином безазотистые экстрактивные вещества, которыми обозначается общее название всех безазотистых соединений, за исключением жира и сырой клетчатки. В составе безазотистых экстрактивных веществ преобладают углеводы.

Таким образом, степень питательности определяется содержанием в растениях протеина, безазотистых экстрактивных веществ и жира.

Питательность одних и тех же растений значительно зависит от фазы вегетации растений (молодые части растений содержат больше белков), климатических и почвенных условий и ряда других причин. Оценка кормовых растений, или, их кормовое достоинство, определяется содержанием питательных веществ, степенью их переваримости, а также поедаемости животными. В хозяйстве в качестве единицы измерения общей питательности кормов и установления сравнительной питательности их принята условная кормовая единица с определенным продуктивным действием. В России кормовой единицей считается 1 кг овса (0,6 кг крахмала). Эта кормовая единица утверждена как стандартная мера при оценке питательности кормов. Кроме того, для характеристики питательной ценности кормов одновременно указывается содержание переваримого белка.

В таблице 7 приведен химический состав и питательность зерна и муки злаковых культур.

Большое кормовое значение имеют отруби (отходы мукомольного производства) и грубые корма полеводства - солома и мякина (табл. 8).

Следует отметить, что зернофуражные культуры по сравнению с другими кормами отличаются высоким содержанием переваримого белка и кормовых единиц. Зерно зернофуражных культур богато углеводами, содержит большое количество безазотистых экстрактивных веществ, главным образом крахмала, и поэтому является ценным концентрированным кормом.

Таблица 7.

Химический состав и питательность зерна и муки хлебных злаков

Таблица 8

Химический состав и питательность зерна и муки хлебных злаков

Источником получения зерновых концентрированных кормов, кроме кукурузы, ячменя и овса, могут служить сорго, чумиза, могар и другие злаковые растения, дающие хорошие урожаи зерна, отличающегося высокой питательностью. Эти культуры имеют особенно большое значение в засушливых районах из-за их высокой засухоустойчивости.