Злаковые хлебные растения

Злаковые  хлебные

Зерновые  культуры относятся к обширному  семейству Мятликовые — Роасеае (син. Злаковые — Gramineae), объединяющему около 620 родов и 10 тыс. видов. Хотя из них лишь небольшое число видов было в древности окультурено, но зерно стало основным продуктом питания значительной части человечества. Кроме того, наряду с зеленой массой и соломой оно широко используется на корм домашним животным и служит сырьем для пищевой и других отраслей промышленности.

Такая популярность зерновых культур объясняется целым рядом причин. 
Прежде всего высокой питательной ценностью и усвояемостью зерна, в основном состоящего из крахмала и белка, находящихся в благоприятном соотношении (6-8:1). В состав зерна также входят жиры, минеральные соли и витамины. Зерно компактное, сухое, удобное для хранения, транспортировки и посева. Затраты на его производство значительно меньше, чем на многие другие сельскохозяйственные культуры. Зерновые легко улучшаются путем селекции, что дает возможность выводить сорта с оптимальными хозяйственными характеристиками. Они имеют очень широкую экологическую амплитуду и пластичность, т. е. могут возделываться в различных климатических и почвенных зонах. Хорошо отзываются на улучшение условий выращивания, в том числе на интенсивные приемы агротехники: внесение удобрений, контроль за болезнями, вредителями и сорняками, орошение, механизацию. Хлебные злаки имеют наиболее высокий коэффициент размножения (отношение убранных семян к посеянным). У некоторых видов зерновых культур продолжительное побегообразование дает возможность использовать посевы как на зерно, так и для выпаса домашних животных.

По данным бюллетеня ФАО (1989), в общем объеме пашни на долю зерновых культур приходится более 50%, или 702 млн га, что обеспечивает ежегодное производство зерна от 1,6 до 1,9 млрд т. В развивающихся странах, занимающих большую часть зоны тропиков и субтропиков, под зерновыми культурами находится более 60% от всех их посевов (426 млн га), основные площади отведены под рис (33%), пшеницу (23%) и кукурузу (19%). Однако общий сбор зерна хлебных злаков здесь не превышает 55% от мирового. Он лимитирован низкой урожайностью — 1,9-2,2 т/га, уровень которой значительно ниже по сравнению с экономически развитыми странами (2,6-3,1 т/га). Статистический анализ показывает, что в развивающихся странах за последние 20 лет произошел значительный рост производства зерновых культур. Однако он оказался недостаточным для удовлетворения спроса бурно растущего населения. А по прогнозам ФАО, население этих стран с 1980 по 2000 г. увеличится еще на 1,6 млрд и достигнет 4,9 млрд человек, что приведет к ухудшению их продовольственного положения. Для удовлетворения спроса населения на основные продукты питания необходимо значительное увеличение темпов производства зерновых культур, что вряд ли возможно при современном материальных ресурсов и технологии, находящихся в распоряжении мелких производителей. Наиболее реальный путь решения продовольственной проблемы развивающихся стран — увеличение импорта зерна и продовольственной помощи со стороны развитых стран.

Экологические особенности определяют основные зоны распространения зерновых культур. Пшеницу, ячмень, овес, рожь возделывают главным образом в умеренном климате и на сравнительно меньших площадях в субтропиках и тропиках. Рис, кукуруза, сорго, просо-видные более приспособлены к условиям тропиков и субтропиков, где они и занимают основные территории.

Пшеница

Использование. Пшеница — наиболее важная зерновая культура, дающая почти 30% мирового производства зерна и снабжающая продовольствием более половины населения земного шара. Ее широкая популярность объясняется разносторонним использованием ценного по качеству зерна. Оно идет прежде всего на производство муки, из которой почти повсеместно готовят хлеб и многие другие продукты питания. Хлеб из хорошей муки содержит до 70-74% углеводов (главным образом крахмала), 10-12% белка, минеральные вещества, аминокислоты, витамины. Этот вкусный, питательный, калорийный продукт (в 100 г до 347 кал) хорошо усваивается и переваривается организмом. Зерном и его отходами при уборке (мякина, солома) и отрубями кормят домашних животных. Из соломы делают бумагу, передвижные стенки, крыши, циновки, предметы домашнего обихода.

Распространение. По данным бюллетеня ФАО (1989 г.), пшеницу возделывают на огромной территории в 220 млн га, занимающей 31,4% всей мировой площади под зерновыми культурами. 
Основные посевы находятся в Евразии — 71,8% (в том числе в СССР — 21,8%, или 48 млн га) и Америке — 20,2% (в том числе в Северной — 16,0%), гораздо меньше в Африке — 3,8% и Океании — 4,2%. Больше половины пшеничных посевов (55%) размещено в экономически развитых странах, которые производят 57,5% зерна (общее производство в мире — 510 млн т) со средней урожайностью 2,4 т/га. Основной вклад в производство зерна пшеницы вносят США, Канада, Австралия, СССР, Италия, Испания, Румыния, Франция, Великобритания. Две последние страны получают наиболее высокую урожайность зерна — 5-6,9 т/га.  
В развивающихся странах пшеница размещается на площади около 100 млн га, с которой получают 217 млн т зерна в год. В субтропической и тропической зонах основные производители зерна пшеницы: Китай, Индия, Турция, Пакистан, Иран, Аргентина, Мексика, Бразилия, Марокко, Алжир, ЮАР. Довольно значительные площади под культурой в Ираке, Египте, Эфиопии, Чили. Кроме того, ее возделывают в Непале, Бангладеш, Афганистане, Перу, Уругвае, Кении, Танзании, Судане, Зимбабве и некоторых других тропических странах.

Описание  растения. Пшеница представляет собой однолетнее прямостоячее злаковое растение высотой от 0,3 до 1,2 м. Размножается семенами (зерновками), которые прорастают 3-6 зародышевыми корнями, играющими большую роль в жизнедеятельности растения. При появлении 4-5 листьев из подземного узла кущения начинает формироваться вторичная корневая система (узловые корни). Она мочковатая, неширокая, иногда отдельные корни проникают на глубину до 1 м и больше. Боковые побеги появляются из узла кущения несколько раньше узловых корней — при формировании 3-го листа. Всего образуется от 1 до 6 побегов (процесс кущения).

Побег (стебель) — полая соломина, разделенная узлами на междоузлия (4-7), длина которых возрастает вверх по стеблю. Междоузлия снизу плотно охвачены влагалищами листьев, которые сверху расходятся и переходят в свободно торчащие гладкие, линейные листовые пластинки шириной 1-2 см, длиной от 20 до 37 см. По окончании фазы кущения начинается интенсивный рост стеблей за счет последовательного удлинения междоузлий снизу вверх (фаза — выход в трубку, или стеблевание). В процессе стеблевания соцветие (колос) поднимается по стеблю и выходит из влагалища верхнего листа, растение вступает в фазу колошения. Колос длиной 5-10 см состоит из стержня, на каждом уступе которого сидит по колоску в 2 параллельных рядах, сверху он заканчивается колоском. Колоски состоят из 2 колосковых чешуи и нескольких цветков (от 1 до 5), каждый из которых заключен в 2 цветковые чешуи. У остистых колосьев наружная чешуя несет ость. Цветок состоит из завязи с семяпочкой, 2 перистых рылец и 3 тычинок. Цветение у пшеницы наступает сразу вслед за колошением. Оно начинается с центра колоса, затем распространяется одновременно вверх и вниз. Цветение может быть закрытым (при пасмурной или дождливой погоде) или открытым. Преобладает самоопыление. С наступлением цветения рост стебля прекращается. После оплодотворения начинается формирование, налив и созревание плода (фаза созревания).

Плод — зерновка — состоит из плотно сросшихся плодовой и семенной оболочек, эндосперма с наружным алейроновым (белковым) и внутренним крахмалистым слоями и зародыша. Масса 1000 зерен — 30-50 г. Зерно очень ценное, оно содержит 75-79% углеводов, 15-20% белка, 1,9-2,2% жира, 1,9-2,1% золы и 2,2-2,4% клетчатки. Используется в хлебопечении в качестве улучшателя муки мягкой пшеницы. В основном идет на изготовление лучших сортов манной крупы, макарон, лапши, вермишели.

Ячмень

Использование. Ячмень — культура многопланового использования. Зерно идет на продовольственные, технические и кормовые цели. В нем содержится 65-68% углеводов, 7-18% белка, 2,1 % жира, 1,5-2,5% золы и 3-5% клетчатки. При продовольственном использовании зерно перерабатывают в перловую и ячневую крупы, суррогат кофе и муку, из которой в некоторых тропических и субтропических странах выпекают хлеб. Однако хлеб из ячменя крошится и быстро черствеет, что связано с низким качеством и малым количеством клейковины в зерне. Во многих странах ячмень используют для заводского и домашнего приготовления пива. В пивоварении чаще употребляют зерно двурядного ячменя. Оно выровненное, имеет низкую пленчатость, мягкий, мучнистый эндосперм и высокое содержание углеводов, т. е. наиболее пригодно для приготовления пивоваренного сырья — солода. Зерно — очень ценный корм для свиней и лошадей (в 1 кг зерна содержится 1,2 корм. ед.). Зеленая масса ячменя также используется в качестве корма для домашнего скота.

Распространение. По данным бюллетеня ОАО (1989), мировые площади под ячменем достигают 76 млн га. Большая часть посевов находится в Евразии — около 79,8%, в том числе в СССР — 39,4%. В субтропических и тропических регионах мира основные площади под ячменем размещены в Индии, Иране, Сирии, Китае, КНДР, Афганистане, Пакистане, Мексике, Бразилии, Перу, Боливии, Колумбии, Эквадоре, Марокко, Алжире, Эфиопии, Танзании, Кении, Ливии, ЮАР, Египте и в некоторых других странах.

Ежегодное производство зерна ячменя составляет 152-183 млн т. Оно главным образом сосредоточено в Канаде, США, Франции, Великобритании, СССР, ГДР, Польше.

Средняя урожайность зерна в мире 1,9-2,3 т/га, в том числе в развитых странах — 2,1-2,6, в развивающихся — 1,3-1,6 т/га.

Происхождение и систематика. Ячмень принадлежит к роду Hordeum, объединяющему около 40 видов.

Один  из видов Н. spontaneum С. Koch — дикий двурядный ячмень — встречается в самых древних археологических раскопках на территории Передней Азии, насчитывающих 7 тыс. лет до н. э. Ученые сделали вывод, что уже тогда этот вид был окультурен.

Считают, что культурный двурядный ячмень — Н. distihon L. (син. Н. aestivum Hall.) — произошел именно от этого вида.

Другой  культурный вид — шестирядный, или многорядный, ячмень — Н. vulgare L. (син. Н. sativum Pers.) — вошел в культуру на 2 тыс. лет позже, когда зародилось земледелие в Месопотамии и Египте. Именно он был первым завезен в Европу. Предполагается, что многорядный ячмень возник в результате мутации из двурядного.

Ячмень двурядный происходит из Передней Азии, включает яровые и озимые формы. Это однолетнее травянистое растение с прямой голой соломиной, высотой от 0,5 до 1 м, желтыми, коричневыми или черными линейными плоскими колосьями, несущими длинные, прямые или веерообразно расходящиеся ости. Встречаются безостые, или фуркатные, колосья (ость представляет собой трехрогий придаток в виде лопасти). Из 3 колосков, сидящих на уступе стержня, средний — одноцветковый, обоеполый, фертильный, 2 боковых редуцированы до колосковых чешуи. Зерновки пленчатые, реже голые, от желтой до черной окраски. Основные регионы возделывания: Европа, Передняя и Средняя Азия.

Ячмень  шестирядный происходит из Восточной Азии. Представляет собой однолетнее яровое, реже озимое растение. Колосья желтые, коричневые, черные, различной длины и плотности, остистые или безостые. На каждом уступе стержня по 3 фертильных одноцветковых колоска, одинаково (6-гранные ячмени) или неодинаково (4-гранные) развитые. Зерновки пленчатые или голые, различной окраски. Большая холодостойкость и засухоустойчивость вида обусловила более широкий ареал его распространения в мире по сравнению с двурядным ячменем. Его посевы встречаются от 70° с. ш. до пустыни Сахары и поднимаются в горных районах Китая, Непала и Индии до 4500-5000 м над ур. моря.

Биологические особенности. Ячмень отличается высокой продуктивностью (число продуктивных побегов 2-3, масса 1000 зерен — 30-50 г), скороспелостью, засухоустойчивостью, сравнительной холодостойкостью яровых форм и малой требовательностью к теплу и механическому составу почвы. Яровой ячмень наиболее скороспелая зерновая культура, созревающая через 60-120 дней после посева. В период вегетативного роста он мало требователен к теплу. После выбрасывания метелки потребность в тепле возрастает. В это время и в период налива семян ячмень может переносить воздушную засуху и повышение температуры до 40°С и выше, этим он выгодно отличается от пшеницы. К почвенной засухе более чувствителен, особенно при переходе к генеративным фазам. Почвы могут быть разные. Однако лучше его размещать на плодородных структурных легко- и среднесуглинистых почвах с глубоким пахотным слоем и нейтральной или слабощелочной реакцией. В тропиках возделывают как яровые формы ячменя, так и озимые, а чаще полу-озимые («двуручки»). Их распространение характерно для горных районов и субтропической зоны.