Характеристика зерновых культур. (Лекция 3)

1. Общая характеристика зерновых культур

1.Народнохозяйственное
значение зерновых культур.
2.Морфологические и
биологические особенности
зерновых культур
3.Фазы роста и развития
растений.

2.

3.

4. Народнохозяйственное значение зерновых культур.

Огромное значение зерновых культур в народном
хозяйстве определяется высокой ценностью их урожая и
возможностью разностороннего использования.
Зерно:
- главным источником производства продуктов питания
для человека,
- корм для сельскохозяйственных животных,
- сырье для промышленности.
Наличие в зерне азотсодержащих соединений и
углеводов выражается соотношением 1:5—1:6. Именно
такое соотношение в наиболее полной мере обеспечивает
потребности организма человека.
Поэтому хлеб является одним из основных продуктов
питания.
Другие распространенные продукты питания имеют иное
соотношение между белками и углеводами. У картофеля,
например, оно равно 1:10, у продуктов из зернобобовых
культур - 1:2 и даже 2:1.

5. Питательная ценность зерновых культур

Культура
Пшеница
Рожь
озимая
Ячмень
Овес
Содержание в 1 кг зерна
сухого
вещества
корм.
ед.
переваримого
протеина, г
Каль
ция, г
фосфо
ра, г
Каро
тина,
мг
0,87
0,87
1,20
1,18
117
102
0,6
0,8
4,8
3,4
1
2
1,21
81
1,2
3,3
1
1,00
85
1,4
0,87
0,87
3,3
0

6. Народнохозяйственное значение зерновых культур

Н/з значительно, и зачастую диктуется еще экономическими
условиями.
Зерно является сырьем для технической переработки в
пивоварении, в крахмалопаточном, спиртовом и многих
других производствах.
Помимо разностороннего использования зерно имеет и ряд
других свойств, важных для народного хозяйства. Оно
обладает очень высокой лежкостью, при влажности зерна не
выше 14% , оно долго хранится, а средние годовые потери
не превышают 2-3%. Поэтому мировые запасы продуктов
питания - это в первую очередь запасы зерна.
Из-за низкого содержания воды зерно легко
транспортабельно в обычных транспортных средствах, при
этом не портиться под воздействием высоких и низких
температур.

7.

Высокое качество зерна и продуктов его
переработки определили ведущее положение
зернового производства в сельском хозяйстве,
сделали его основой всего сельскохозяйственного
производства.
Зерно по праву занимает первое место среди
источников энергии в питании человека.
Оно главный поставщик протеина, витаминов
группы В и минеральных веществ.
Поэтому доля зерновых в пашне РК , близка к
90%.

8. Народнохозяйственное значение зерновых культур

Пшеница- хлеб, хлебобулочные и кондитерские изделия,
макароны.
Ячмень – пиво, кофейный напиток.
Крупы:
Пшеница- манная, пшеничная
Ячмень – перловая, ячневая
Овес – геркулес, овсяные хлопья
Кукуруза – кукурузная
Рис – рисовая крупа
Из пшеницы, ячменя, риса получают спирт
Культуры пригодны для экспорта.
Зерно, солома и продукты переработки зерновых культур
используется в животноводстве.
Солома может использоваться как органика, как
строительный материал.

9.

10. Морфологические особенности зерновых культур.

В группу зерновых включены восемь культур из
семейства мятликовых: пшеница, рожь, овес,
ячмень, просо, кукуруза, рис, сорго и из гречиха
Все они относятся к семейству мятликовых
семейства гречишные - (Роасеае), кроме гречихи.
Гречиха хотя и относится к семейству гречишных
(Роlуgопасеае), но рассматривается в группе
культур семейства мятликовых, так как близка к
ним по свойствам зерна и целям возделывания.
Зерновые культуры имеют общие признаки

11. Морфология

Стебель (соломина) представляет собой полую или
выполненную сердцевиной трубку с внутренними
перегородками (стеблевыми узлами), разделяющими ее на
несколько частей - междоузлий.
Растет стебель нижней частью каждого междоузлия
(вставочный рост).
Лист состоит из двух частей: листового влагалища и
листовой пластинки. Влагалище листа плотно охватывает
стебель и придает ему прочность, защищает растущие
молодые ткани стебля от различных неблагоприятных
воздействий.
Листья прикрепляются к стеблю нижней частью
влагалища, образуя над стеблевыми узлами листовые
узлы.
Узлы играют большую роль в борьбе с полеганием. Ткань
стеблевых узлов долгое время остается жизнедеятельной,
способной к росту, поэтому при полегании растений в
относительно молодом возрасте нижняя часть узла
начинает, усиленно расти, и в силу этого стебель
постепенно приподнимается.

12.

13.

14. Корневая система - мочковатая, в ней отсутствует главный корень, но имеется большое количество тонких ветвящихся корней, покрытых мельчайш

Морфология
Соцветия зерновых двух типов: колос и метелка. Исключение
представляет кукуруза, имеющая оба типа соцветий на каждом
растении. Мужские цветы ее собраны в метелку и располагаются
на верхушке стебля, женские - в початок, находящийся в пазухах
листьев.
Колос имеет колосовой стержень, состоящий из отдельных
члеников. На их выступах сидят колоски. Метелка хлебов имеет
центральную ось и боковые разветвления, которые, в свою
очередь, могут ветвиться. На кончиках веточек метелки
располагаются колоски.
Цветок состоит из двух чешуи - внутренней и наружной, у
остистых форм наружная чешуя с остью. Между цветочными
чешуями заключена завязь с двумя перистыми рыльцами и тремя
тычинками (у риса 6 тычинок).
У основания каждого цветка за тычинками находятся две нежные
пленочки (лодикулы), которые при цветении набухают и открывают
цветок. Цветки у всех хлебов, за исключением кукурузы,
обоеполые.

15. Морфология

Плод - зерновка. Плодовая оболочка плотно срастается
с семенной. У пленчатых культур зерновка, кроме того,
покрыта цветковыми чешуями.

16. Плод - зерновка. Плодовая оболочка плотно срастается с семенной. У пленчатых культур зерновка, кроме того, покрыта цветковыми чешуями.

17.

Химический состав зерна
Основную массу зерна составляют безазотистые,
экстрактивные вещества - углеводы.
Более 90% углеводов представлено крахмалом, и лишь 10%
приходится на долю растворимых углеводов - сахаров,
находящихся в основном в зародыше.
Азотистые вещества - наиболее ценная часть зерна. Из
азотистых соединений преобладают белки.
Они не однородны, некоторые формы белков, главным
образом глютенин и глиадин, образуют клейковину, от свойств
которой зависят хлебопекарные качества зерна. Клейковина
имеется в зерне пшеницы, ржи и ячменя. Лучшая клейковина в зерне пшеницы.
В лучших сортах пшеницы на севере Казахстана в отдельные
годы содержание белка доходит до 18-20%.
Содержание жира в зерне невелико. Больше всего его в зерне
овса и кукурузы. Содержится он преимущественно в зародыше.

18. Химический состав зерна

Клетчатка содержится главным образом в оболочке.
Наиболее высокое ее содержание имеют пленчатые хлеба
Зола также содержится преимущественно в оболочке. Она
богата фосфором (около 50% от массы золы) и калием (около
25%). Кроме этих химических соединений, в зерне содержатся
энзимы (ферменты) и витамины.
Ферменты - органические соединения, играющие важную роль
в превращении веществ в зерне, особенно в процессе его
формирования, созревания и прорастания, к ним относятся
диастаза, амилаза, липаза и др.
Витамины — группа органических соединений, необходимых
для питания человека и животных и имеющих огромное
значение для поддержания на нормальном уровне процессов
обмена веществ и всех важных жизненных функций организма.
В зерне в наибольшем количестве содержатся такие витамины
как В1 , В2, РР, Е, А и др.

19.

Химический состав зерна
Химический состав зерна хлебов меняется в зависимости от вида
и сорта растений, климата, обеспеченности питанием, агротехники
и других условий. Нагляднее это можно показать на изменении
содержания наиболее ценного вещества - белка.
Установлено, что выращивание растений в районах,
отличающихся количеством осадков, суммой температур,
освещенностью, почвенными разностями, существенно влияет на
синтез белка.
В зависимости от влияния географического фактора накопление
белка в зерне колеблется (в %): у гороха- от 20,4 до 34,5, у сои - от
28,4 до 50,0.
Многолетние опыты, проведенные в ВИРе им. Н.И. Вавилова,
показали, что при возделывании одних и тех же сортов в районах
с повышенной температурой и пониженной влажностью в зерне
увеличивается содержание белка.
Зависимость химического состава зерна от климатических
условий установлена и в пределах одного географического
района.
Многочисленные исследования показали, что различные приемы
агротехники оказывают существенное влияние на химический
состав зерна.

20. Химический состав зерна

хлебных культур
(П.П. Вавилов и др., 1986), %
Культура
Белки
Углеводы
Жиры
Зола
Клетчатка
Пшеница мягкая
13,9
79,9
2,0
1,9
2,3
Пшеница твердая
16
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
Рис
7,6
72,5
2,2
5,9
11,8
Просо
12,1
69,8
4,5
4,3
9,2
Гречиха
13,1
67,8
3,1
2,8
13,1

21. Химический состав зерна хлебных культур (П.П. Вавилов и др., 1986), %

Рост и развитие растений
У зерновых хлебов в процессе роста и развития
происходят резкие морфологические изменения,
связанные с органообразованием, называемые
фазами.
От посева до созревания отмечаются фазы: всходы,
кущение, выход в трубку, колошение (выметывание),
цветение и созревание.
Начало каждой фазы отмечается в то время, когда
она наступает у 10% растений посева, полная - при
наступлении ее более чем у 75% растений.

22. Рост и развитие растений

Всходы.
Жизнь растений начинается с прорастания семени. При наличии
всех необходимых условий трогается в рост зародыш.
Первыми появляются зародышевые корешки. Число их у разных
культур различно. Семена озимой пшеницы прорастают обычно
тремя корешками, а яровой - пятью. При прорастании овса
появляются обычно три зародышевых корешка, ржи - четыре,
ячменя — пять - семь.
Все хлеба второй группы прорастают одним зародышевым
корешком, хотя позднее их образуется несколько.
Зародышевые корешки живут до конца жизни растения. Их
усвояющая способность примерно в 1,5 раза выше, чем у корней,
появляющихся позднее.
Вслед за корешками появляется проросток, заключенный в
колеоптиле (первый видоизмененный влагалищный лист), которое
благодаря высокому тургору клеток предохраняет молодой
проросток от механических повреждений в период прорастания
при прохождении к поверхности почвы.
Появление первого развернутого зеленого листа из колеоптиле
отмечается фаза всходов.

23. Всходы.

Прорастание и всходы пшеницы: А - поверхность почвы; В глубина заделки семян; 1 - первый лист; 2 - колеоптиле; 3 первичные корни
1

24. Прорастание и всходы пшеницы: А - поверхность почвы; В - глубина заделки семян; 1 - первый лист; 2 - колеоптиле; 3 - первичные корни

Кущение
Кущение совпадает с укоренением растений.
Корни, образующиеся при кущении, называются вторичными или
узловыми. Они играют очень большую роль в жизни хлебов, создавая
за счет своего последующего ветвления основную массу корневой
системы.
Рост и развитие корневой системы опережает рост надземных частей
растения.
Кущение пшеницы, овса, ячменя наступает через" 12-15 дней. после
появления всходов, проса - через 15-20 дней., а иногда и позднее.
Число побегов, образовавшихся в среднем на одном растении, носит
название общей кустистости.
Число нормально развитых вызревших колосьев, приходящихся на
одно растение, носит название продуктивной кустистости
Продуктивная кустистость хлебов обычно невысокая. У яровой
пшеницы в Казахстане она чаще всего бывает в пределах 1,1-1,5, иногда
меньше единицы и лишь в очень редких случаях доходит до 2 или
выше.
Фаза кущения является ответственным периодом в жизни хлебов.
Хорошее кущение важно потому, что в этом случае создается большая
ассимиляционная поверхность листьев, образуется большое число
узловых корней, за счет которых формируется мощная корневая
система.
Фаза кущения имеет большое значение и потому, что в это время у
яровых хлебов происходит формирование соцветия (колоса, метелки).

25. Кущение

Кущение. Фаза кущения отмечается при
появлении у растений первых боковых
побегов в виде листочка из влагалищ
нижних листьев основного побега.
Кущение - это ветвление растений. От
обычного ветвления оно отличается
только тем, что происходит на подземной
части стебля.
Состоит оно в том, что на небольшой
глубине от поверхности почвы из
сближенных узлов появляются боковые
побеги и корни.
Каждый боковой побег, в свою очередь,
обладает способностью образовывать в
подземной части новые боковые побеги
и корни.
То место, от которого отходят боковые
побеги, носит название узла кущения. Он
закладывается на глубине 1-2 см.

26.

Фаза выхода зерновых в трубку
Когда начинается рост стебля и первый узел
поднимается на высоту 1,5-2 см над
поверхностью почвы, отмечается фаза
выхода в трубку
Первым начинает расти самое нижнее
междоузлие. Почти одновременно с ним
трогается в рост и зачаточный колос.
Вслед за первым междоузлие растет второе,
затем третье, четвертое и т. д., причем каждое
последующее растет дольше и обгоняет в
росте предыдущее.
У взрослого растения самым коротким
является нижнее междоузлие, самым длинным
- верхнее.
Растение в этой фазе ощутимо реагирует на
недостаток воды, питательных веществ,
особенно азота и поражениями болезнями.
После отграничения верхушечного колоска в
зачаточном колосе или метелке и
значительной дифференциации внутри
каждого колоска начинается рост зачаточного
стебля.
Стеблевание заканчивается с окончанием
формирования колосьев, с выбрасывание
колосьев начинается колошение.

27. Фаза выхода зерновых в трубку

Колошение (выметывание) .
-отмечается
в то время, когда из влагалища верхнего
листа появляется верхушка соцветия.
Срок колошения является наиболее надежным
показателем скороспелости сорта, так как он
подвержен меньшим изменениям, чем
созревание, хотя и несколько меняется в
зависимости от внешних условий.
По характеру цветения зерновые хлеба делятся
на две группы: самоопылители и
перекрестноопылители.
У растений-самоопылителей (пшеница, овес,
просо, рис) преобладает самоопыление, но и у
них возможно перекрестное опыление.
Особенно часто оно наблюдается при жаркой
погоде.
Ячмень является строгим самоопылителем.

28. Колошение (выметывание) .

Рожь и кукуруза - перекрестноопылители.
Самоопыление у этих растений в естественных
условиях наблюдается редко.
Принудительное же самоопыление дает низкий
процент оплодотворения и ведет к сильной
депрессии потомства.
У хлебов-самоопылителей цветение идет почти
одновременно с выколашиванием с разрывом в 23 дня, а у ячменя - до колошения, когда колос
находится внутри влагалища листа.
У перекрестноопылителей имеется обычно
большой разрыв между появлением соцветий и их
цветением.
У ржи, например, он составляет 7—10 дн., а иногда
доходит до 15 дн., у кукурузы - 9-15 дн

29.

Цветение
Цветение колосовых хлебов начинается в
средней части колоса с нижних цветков в
колоске. Отсюда оно распространяется вверх и
вниз.
У метельчатых хлебов цветение начинается с
верхней части метелки.
Фаза цветения отмечается в то время, когда
появляются пыльники из цветов средней части
колоса у колосовых хлебов или из цветов
верхней части метелки у метельчатых хлебов.
Цветение является очень важным переломным
этапом в жизни растений, так как к концу его
прекращается прирост вегетативных органов.
В большинстве случаев к этому времени
приостанавливается и рост корневой системы.

30. Цветение

В период цветения хлеба очень чувствительны
к внешним воздействиям.
Резкая смена температур, недостаток влаги,
затяжные дожди и некоторые другие
воздействия ведут к ухудшению условий
опыления и, следовательно, к снижению
озерненности колоса.
Особенно сильно сказываются
неблагоприятные условия в период цветения на
перекрестноопылителях.
Наиболее благоприятно проходит цветение при
относительной влажности воздуха 60-80% и
температуре воздуха 18-23 0С

31.

32.

Созревание.
В этой фазе еще идет некоторый приток пластических
веществ (10-15%), однако интенсивность его снижается и
затем полностью прекращается к середине восковой
спелости.
В семенах происходят процессы полимеризации и
подсыхания, пластические вещества превращаются в
запасную форму.
Семена начинают отчленяться от материнского растения, в
это время их влажность зависит от окружающей среды.
Днем, особенно в полдень, семена бывают более сухие, а к
вечеру и ночью они увлажняются. Поэтому подбор валков
на семенных участках необходимо проводить в дневные
часы. Эндосперм становится восковидным, упругим.
Оболочка желтеет, исчезает хлорофилл в бороздке зерна.
Влажность семян в этот период снижается до 40-20%.
Продолжительность фазы созревания в зависимости от
метеорологических условий колеблется от 6 до 12 суток.
Созревание делится на восковую и полную спелость.
Восковая спелость в свою очередь делится на три
периода: начало, середина и конец.

33. Созревание.

Фаза полной спелости делится на два периода
Начало полной спелости и полная спелость. В
начале полной спелости. Семена уже твердые, их
можно только разрезать, влажность семян 2018%. В этот период рекомендуется уборку
производить прямым комбайнированием.
Полная спелость наступает при влажности 1716%. Семена легко, с незначительными потерями
вымолачиваются, они сухие, качественные.
Налив и созревание семян зависят от факторов
окружающей среды: температуры, влажности
почвы и воздуха, плодородия почвы,
освещенности растений и т. д.
В процессе формирования, налива и созревания
семян происходят значительные изменения их
химического состава, от которого зависят
технологические качества и биологические
свойства семян.

34. Фаза полной спелости делится на два периода

По мере созревания семян в них постепенно
накапливаются пластические вещества в виде углеводов,
белков и жиров.
Если при наливе они интенсивно поступают в виде
простых, легкорастворимых соединений, то к концу
созревания они переходят в более сложные, трудно
растворимые соединения в виде запасных питательных
веществ.
Холодная и дождливая погода затягивает налив и
созревание семян, изменяется химический состав зерна,
так как некоторые вещества не превращаются в конечные
продукты.
При низкой температуре и высокой относительной
влажности воздуха содержание белка в семенах
снижается.
Созреванием семени на корню развитие еще не
заканчивается