Растениеводство. Общая характеристика зерновых культур

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЗЕРНОВЫХ- КУЛЬТУР

2. Группировка зерновых культур

• Зерно является главным источником производства
продуктов питания для человека, кормов
сельскохозяйственных животных, служит сырьём для
промышленности, поэтому зерновые культуры
занимают основное место в структуре посевных
площадей. Вследствие наличия многочисленных видов,
форм и сортов зерновых культур, выращивание их
возможно при разных почвенных и климатических
условиях.
• Основными видами зерновых культур на мировом
рынке являются пшеница, ячмень, овес, кукуруза, рис,
гречиха и горох.
• В настоящее время мировой рынок зерна контролируют
пять основных экспортеров: США, Канада, Австралия,
Аргентина, ЕС.

3. Морфологические и биологические особенности зерновых культур

• Морфологические особенности. Зерновые хлеба первой
группы относятся к семейству Злаковые (Gramineac),
или Мятликовые (Роасеае). Строение важнейших
органов у всех хлебов очень сходно.
• По морфологическим особенностям и характеру
возделывания зерновые культуры делятся на
• зерновые хлеба первой группы (пшеница озимая и
яровая, рожь озимая и яровая, ячмень озимый и
яровой, овес),
• зерновые хлеба второй группы (кукуруза, просо, сорго,
рис и гречиха — последняя из семейства Гречишные
(Polygonaccae)
• и зерновые бобовые (горох, кормовые бобы, чечевица,
чина, нут, фасоль, соя, люпин), относящиеся к семейству
Бобовые (Legumiosae, или Fabaceae).

4. Корневая система

• Корневая система у зерновых хлебов мочковатая. При
прорастании зерна сначала образуются зародышевые,
или первичные, корни. Число их у разных хлебов
• неодинаково: у озимой пшеницы их чаще бывает 3, у
яровой — 5, у овса — 3—4, у ячменя — 5—8, у проса,
кукурузы, сорго и риса—1.
• Из подземных стеблевых узлов образуются
придаточные, или узловые, корни, которые при
достаточном увлажнении начинают быстро расти,
однако первичные корни при этом не отмирают.
• Как первичные, так и вторичные, или придаточные,
корни имеют большое значение для растений.

5. Проростки семян злаков (зародышевые корешки): 1 — пшеницы; 2 — овса; 3 —ржи; 4 — ячменя; 5 —проса; 6 — кукурузы  

Проростки семян злаков (зародышевые
корешки):
1 — пшеницы; 2 — овса; 3 —ржи; 4 —
ячменя; 5 —проса; 6 — кукурузы

6. Стебель

• Стебель у хлебных злаков — 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
большинства хлебных злаков соломина полая, у кукурузы и
сорго она заполнена паренхимой.
• Стебель растет всеми своими междоузлиями. Первым трогается
в рост нижнее междоузлие, затем средние и верхние. Каждое
новое междоузлие обгоняет в росте предыдущее. Верхнее
междоузлие во много раз длиннее нижнего и достигает
наибольшей величины во время цветения.
• Стебель имеет наибольшую толщину в средней части,
наименьшую — в верхней. Прочность стебля зависит от состава
механической ткани. Стебель обладает способностью
образовывать боковые побеги из подземных стеблевых узлов.

7. Лист

• Лист состоит из листового влагалища и
листовой пластинки. На месте перехода
влагалища в пластинку имеется тонкая
бесцветная пленка, называемая язычком
(ligula). Язычок плотно прилегает к стеблю и
препятствует проникновению воды внутрь
листового влагалища. У основания
листового влагалища образуются
двусторонние линейные ушки, или рожки
(auricula), охватывающие стебель .

8.

• Язычки и ушки (рожки):
• 1 –овес 2 рожь 3 пшеница 4 ячмень

9. Соцветие

• Соцветие у зерновых хлебов — колос
(рожь, пшеница, ячмень, тритикале) или
метелка (овес, просо, сорго, рис); у
кукурузы на одном растении образуются
два соцветия — метелка с мужскими
цветками и початок с женскими цветками

10. Колосок

• Колосок состоит из нескольких цветков и
двух колосковых чешуи.
• Каждый цветок имеет две цветковые чешуи
— наружную и внутреннюю. Между
цветковыми чешуями расположены завязь
с одной семяпочкой и двумя перистыми
рыльцами и три тычинки.

11.

• Колосок пшеницы 1 — колосковая чешуя, 2 —
наружная цветковая чешуя 3 — внутренняя
цветковая чешуя , 4 — тычинки5 — рыльце

12.

13. Строение и химический состав зерна

• Плод зерновых хлебов, называемый обычно зерном, представляет
собой зерновку, в которой единственное семя покрыто не только
семенной оболочкой, развившейся из двух оболочек семяпочки, но и
плодовой, образовавшейся из тканей завязи.
• У пленчатых хлебов зерновка, кроме того, покрыта цветковыми
чешуями. У голозерной пшеницы и ржи зерно легко отделяется от
чешуи; у проса, чумизы, риса цветковые чешуи плотно облегают
зерновку; у пленчатого ячменя они даже срастаются с зерновкой.
• Эндосперм зерновки представляет собой ткань с запасными
питательными веществами. Наружный слой эндосперма,
непосредственно примыкающий к оболочке, наполнен
алейроновыми зернами, богатыми азотистыми веществами. Под ним
находятся клетки, наполненные крахмальными зернами.
• Зародыш расположен у основания зерновки, на выпуклой стороне. 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—3,5, у
кукурузы—10—14%.

14. Строение зерновки пшеницы

• Строение зерновки
пшеницы: 1 и 2 ~
плодовые оболочки; 3
и 4 — семенные
оболочки 5 —
алейроновый слой
эндосперма; б —
щиток 7 —почечка, 8~
зародыш, 9 —
зачаточные корешки,
10 — эндосперм; 11 —
хохолок.

15. Химический состав зерна.

• В зависимости от сорта, агротехники и
условий произрастания химический состав
зерна изменяется. Различия в содержании
белка, жира, углеводов и других веществ
показаны в таблице.

16. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕРНА ХЛЕБНЫХ КУЛЬТУР (в %)

Культура
Пшеница мягкая
Бел Углево Жир Зола Клетча
ки ды
ы
тка
13,9 79,9 2,0 1,9
2,3
Пшеница твердая
16,0
77,4
2,1
2,0
2,4
Рожь
12,8
80,9
2,0
2,1
2,4
Ячмень
12,2
77,2
2,4
2,9
5,2
Овес
11,7
68,5
6,0
3,4
11,5
Кукуруза
11,6
78,9
5,3
1,5
2,6
Просо
12,1
69,8
4,5
4,3
9,2
Гречиха
13,1
67,8
3,1
2,8
13,1

17. Химический состав зерна.

• Наиболее богата белками пшеница, особенно
твердая. Содержание белка в зерне всех хлебов
увеличивается при продвижении их посевов с
севера на юг и с запада на восток. На качество зерна
оказывают влияние возрастающая сухость климата
и повышенное содержание азота в почве.
• Повысить содержание белка в зерне можно
соответствующей агротехникой. Его накоплению
благоприятствует внесение органических и
минеральных удобрений, размещение по лучшим
предшественникам. При уборке пшеницы в фазе
восковой спелости в зерне часто содержание белка
выше, чем при полной спелости.

18. Белки

• Белки — основной материал при построении тканей у
человека и животных. По калорийности белки превосходят
крахмал, сахар и уступают лишь растительным жирам. Они
делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды:
нуклеопротеиды, липопротеиды и др.), отличающиеся более
сложным химическим составом.
• Простые белки в основном включают следующие фракции:
альбумины (водорастворимые белки), глобулины (белки,
растворимые в слабых растворах нейтральных солей), глиадины
(белки, растворимые в 70—80%-ном этиловом спирте),
глютенины (белки, растворимые в слабых растворах кислот и
щелочей). Наибольшую ценность представляют глиадины и
глютенины. Для хлебопечения лучшее отношение их примерно
1:1.

19. Белки, нерастворимые в воде, называются клейковинными, или клейковиной.

• Клейковина представляет собой сгусток белковых веществ,
остающихся после отмывки теста от крахмала и других составных
частей.
• От количества и качества клейковины зависят вкусовые и
хлебопекарные свойства муки. Содержание сырой клейковины
колеблется у пшеницы от 16 до 50%, у ржи от 3,1 до 9,5% и у ячменя от
2 до 19%.
• На выход и качество клейковины большое влияние оказывают
внешние условия. Если налив зерна происходит в условиях жаркой
сухой погоды, содержание клейковины повышается. Повреждение
зерна вредной черепашкой значительно снижает его качество.
• Хорошая клейковина растягивается в длину и, не разрываясь,
оказывает сопротивление растяжению.
• Клейковина пшеницы обладает наиболее ценными свойствами,
благодаря чему пшеничный хлеб отличается высокой пористостью и
переваримостью. Клейковина ржи по качеству значительно уступает
клейковине пшеницы: она менее эластична и растяжима, поэтому
ржаной хлеб имеет меньшую пористость и объем.

20. Безазотистые экстрактивные вещества

Безазотистые экстрактивные вещества представлены в основном углеводами,
среди которых преобладает крахмал, который содержится в эндосперме и
составляет около 80% всех углеводов.
Остальная часть приходится на тростниковый сахар, находящийся по
преимуществу в зародыше (около 1,5% массы зерна). Углеводов больше в
центральной части зерновки, чем по периферии.
В зависимости от характера расположения крахмальных зерен в клетках
эндосперма зерно хлебных злаков может быть мучнистым или
стекловидным.
В зерне с мучнистым эндоспермом промежутки между крупными
крахмальными зернами заполнены большим количеством мелких
крахмальных зерен и прослойки белка тонкие.
В стекловидном зерне мелких крахмальных зерен почти нет, а белковые
прослойки более толстые и заполняют все промежутки между крупными
зернами крахмала.
Содержание крахмала в зерне увеличивается по мере продвижения посевов
на запад и к северу, то есть изменяется в обратном порядке по сравнению с
изменением количества белка.

21. Содержание жира

• Содержание жира в зерне хлебных культур 2—
6%. Распределение его в зерновке крайне
неравномерно. Наибольшее его количество у
всех хлебов находится в клетках зародыша: у
пшеницы около 14%, у ржи и ячменя 13,4, у
овса до 26, у проса до 20, у кукурузы до 40%.
Наличие в муке значительного количества
жира вызывает ее прогоркание.
• Для улучшения качества муки у кукурузы
перед помолом удаляют зародыш, из которого
получают пищевое и лечебное масло

22. Зольные вещества

• Зола у пленчатых хлебов находится
преимущественно в пленках, а у голозерных —
в плодовой оболочке. При сложном помоле
преобладающая часть золы отходит в отруби,
поэтому чем лучше мука отделена от отрубей,
тем меньше в ней золы.
• Зола хлебов (например, пшеницы) богата
фосфорной кислотой (около 50% массы золы)
и бедна кальцием (2,8%), магния в ней
несколько больше (12%), окиси калия около
30% массы золы.

23. клетчатка

• Клетчатка составляет основу клеточных
стенок и оболочек зерна, поэтому ее
больше у пленчатых хлебов. В мелких
зернах клетчатки больше, чем в крупных.

24. Вода

• Вода, регулирующая жизненные физиологические процессы,
находится в зерне в следующих видах:
• 1) химически связанная, входящая в состав молекул веществ в
строго определенных соотношениях (эта вода постоянна и
инертна);
• 2) физико-химически связанная, входящая в состав зерна в
различных соотношениях; к этой форме связи относится
адсорбционно связанная, осмотически поглощенная и
структурная вода;
• 3) механически связанная, или свободная, количество которой
может изменяться очень сильно; эта вода легко удаляется при
высушивании.
• Семена зерновых хлебов закладывают на хранение с
влажностью не выше 14—15% (воздушно-сухое состояние).

25. Помимо белков, углеводов, жиров, зольных элементов, в зерне содержатся ферменты и витамины

• Ферменты играют важную роль в превращении
запасных веществ семян в усвояемую для
прорастающего семени форму.
• Основные ферменты: диастаза, амилаза —
расщепляющие углеводы (крахмал и сахар); липаза,
расщепляющая жиры; группа протеолитических
ферментов, изменяющих белки; окислительные
ферменты — пероксидаза.
• Витамины (соединения сложного и разнообразного
химического состава) имеют большое значение для
растений, человека и животных. В зерне хлебных злаков
содержится комплекс витаминов (Вь В2 В6 РР, Е, А и
др.).