МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
«ЦЕНТРЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР»
Выполнил:
студент группы
Ф.И.О.___________.
Проверил: _________.
2003 г.
СОДЕРЖАНИЕ
I. Введение
II. Учение академика Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений
III. Центры происхождения зерновых культур
IV. Характеристика злаковых культур и направление селекции
Задачи селекции, понятие о сорте, его значение
Химический состав и питательность злаковых культур
Страны – основные производители злаковых культур
Заключение
Выводы
Список использованной литературы
I. Введение
В решении проблемы обеспечения продовольственной безопасности страны зерно и продукты его переработки имеют особую важность, так как относятся к продовольствию стратегического назначения, пригодны к длительному хранению в качестве резервных фондов, при необходимости легко могут быть перераспределены по территории страны.
Зерно является главным источником производства продуктов питания для человека, кормов для сельскохозяйственных животных, служит сырьем для промышленности. Зерновые культуры занимают примерно половину посевной площади мира и выращиваются практически везде, где живут люди.
Зерно по праву занимает первое место среди источников энергии в питании человека. Оно — главный поставщик протеина, витаминов группы В и минеральных веществ. В зерне хорошее соотношение между белком и крахмалом, оно хорошо переваривается.
В получении высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур, отвечающих требованиям производителей продукции земледелия, а также перерабатывающей промышленности, важная роль принадлежит использованию лучших сортов и гибридов.
Опыт земледелия многих стран показал важность применения инорайонного сортового материала культурных растений. Использование растительных форм инорайонного происхождения связано с интродукцией растений — переносом в какую-либо страну или область видов и сортов растений, ранее не произрастающих в данной местности. Теоретические основы интродукции заложил академик Н.И.Вавилов. Он установил ряд важных закономерностей в наследственной изменчивости и географическом распространении культурных растений. В результате изучения сорговых растительных ресурсов мира академик Н.И.Вавилов создал учение о центрах происхождения культурных растений.
Создание и поддержание жизнеспособной коллекции культурных растений, создание новых форм растений возможно на основе достижений генетики и селекции.
Целью представленной работы является изучение центров происхождения зерновых культур. Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:
• Изучить теорию академика Н.И.Вавилова о центрах происхождения культурных растений;
• Охарактеризовать центры происхождения культурных растений;
• Дать характеристику основных злаковых культур.
Дипломная работа состоит из 5 глав:
I. гл. Введение – 2стр.
II. гл. Учение академика Н. И. Вавилова – 3стр.
III. гл. Центры происхождения зерновых культур – 5 стр.
IV. гл. Характеристика злаковых культур – 22 стр.
V. гл. Страны – основные производители зерновых культур – 4 стр.
Заключение – 3 стр.
Выводы – 1 стр.
Использованная литература включает 33 наименования.
В работе приведены 9 рисунков, 9 таблиц.
II. Учение академика Н.И. Вавилова о центрах происхождения культурных растений
В результате изучения различных видов и сортов растений, собранных в странах Европы, Азии, Африки, Северной и Южной Америки, он установил очаги формообразования, или центры происхождения культурных растений.
Открытые им закономерности географического распределения видового и сортового состава в первичных очагах и расселения растений из этих очагов облегчают поиски необходимого растительного материала для селекции и экспериментальной ботаники.
В одних районах сосредоточены растения с признаками скороспелости, в других — засухоустойчивости и т.д. Материалы и коллекции экспедиций позволили впервые в нашей стране (1923г.) произвести в разных зонах опытные географические посевы культурных растений с целью изучить их изменчивость и дать им эволюционную и селекционную оценку. Таким образом, была заложена основа для организации государственного сортоиспытания полевых культур.
Итогом всех экспедиций академика Вавилова стало одно из главных открытий ученого — установление основных центров происхождения культурных растений, которые одновременно являются и центрами древних цивилизаций. Под руководством и при участии академика Вавилова в СССР создана хранящаяся в ВИРе мировая коллекция культурных растений, насчитывающая более 300 тыс. образцов. Многие сорта различных сельскохозяйственных культур, распространенные в СССР, представляют собой результат селекционной работы с соответствующими образцами из коллекции ВИРа..
Академик Н.И. Вавилов уделял много внимания продвижению земледелия в неосвоенные районы Севера, полупустынь и высокогорий. Проблема интродукции новых культур оказалась в значительной степени разрешенной для влажных и сухих субтропиков б. СССР.
По инициативе академика Вавилова в стране стали выращивать новые ценные культуры: джут, тунговое дерево, многолетние эфирномасличные, лекарственные, дубильные, кормовые и другие растения. В 1919г. обосновал учение об иммунитете растений к инфекционным заболеваниям, показав селекционерам возможности выведения иммунных сортов, среди которых особое значение имеют сорта, одновременно иммунные к нескольким заболеваниям и устойчивые против вредителей.
Другим важнейшим теоретическим обобщением академика Н.И. Вавилова стал закон гомологических рядов наследственной изменчивости (1920 г.) у близких видов, родов и даже семейств.
Этот закон показывает одну из важнейших закономерностей эволюции, состоящую в том, что у близких видов и родов возникают сходные наследственные изменения. Ученый обнаружил удивительное повторение одних и тех же признаков у растений родственных видов. Так, у мягкой пшеницы есть растения с остистыми, безостыми, полуостистыми колосьями; белоколосые, красноколосые, черноколосые, сероколосые формы и т.д. Родственные мягкой пшенице виды имеют те же формы. Академик Вавилов объяснил это тем, что у родственных организмов изменчивость признаков идет в одном направлении — параллельно. Такую параллельную изменчивость имеют виды не только одного рода, но и близких по своему происхождению родов, например, пшеницы, ячменя, ржи и других злаков.
Таким образом, обнаружение спонтанных или индуцированных мутаций у одного вида дает основания для поисков сходных мутаций у родственных видов растений или животных.
Закон гомологических рядов наследственной изменчивости с успехом используется в селекционной практике. Пользуясь этим законом, по ряду морфологических признаков и свойств одного вида или рода можно предвидеть существование соответствующих форм у другого вида или рода. Закон облегчает селекционерам поиски новых исходных форм для скрещивания и отбора.
Академик Вавилов дал определение линнеевскому виду как обособленной сложной подвижной морфо-физиологической системе, связанной в своем генезисе с определенной средой и ареалом (1930 г.). Академик Вавилов обосновал эколого-географические принципы селекции и принципы создания исходного материала для селекции.
Вавилов опубликовал около 300 научных работ по селекции, земледелию, географии, организации сельского хозяйства. Много внимания Николай Иванович уделял организации сельскохозяйственной науки.
III. Центры происхождения зерновых культур
Успех селекционной работы в основном зависит от генетического разнообразия исходной группы растений и животных. Между тем генофонд существующих сортов растений, естественно, очень ограничен по сравнению с генофондом исходного дикого вида. Поэтому поиски полезных признаков среди диких предков очень важны для выведения новых сортов растений. С целью изучения многообразия и географического распространения культурных растений академик Н.И.Вавилов (1887 — 1943) организовал многочисленные экспедиции как на территории нашей страны, так и во многих зарубежных странах. Экспедиции Всесоюзного Института растениеводства 1919-1939гт., возглавляемые выдающимся биологом и географом академиком Н.И. Вавиловым в Африку, Азию, Латинскую Америку доказали, что большинство культурных растений произошло в семи главных ареалах. В этот период академиком Вавиловым и другими сотрудниками ВИРа было совершено 180 экспедиций, из них 40 в 65 зарубежных стран. Установленные ареалы приурочены к территориям, где чрезвычайное богатство флоры, значительное по численности сельское население, сыгравшие решающую роль в использовании человеком дикой природы, привели к появлению древних земледельческих цивилизаций.
Центр происхождения культурных растений — район земного шара, где возникли и были введены в культуру определенные виды и подвиды полезных для человека растений и где сосредоточено их наибольшее генетическое разнообразие. Эти центры являются макроареалами происхождения культурных растений. Внутри них выделяют локальные центры (микроцентры) возникновения отдельных культур. Академик Н. И. Вавилов, которому принадлежит разработка теории центров происхождения культурных растений, указывал на наличие первичных и вторичных центров происхождения культурных растений.
Первые — более древние, изначальные, вторые — возникшие с развитием экономических отношений в человеческом обществе, в результате перевоза изначальных предков культурных растений и введения в культуру диких форм. --PAGE_BREAK--
Центр происхождения — территория, в пределах которой формировался вид или другая систематическая категория перед их более широким распространением.
/>
Рис. 1 Центры происхождения культурных растений
На рис. 1 показаны центры происхождения культурных растений. Изначально сельское хозяйство в этих ареалах развивалось изолировано. Впоследствии, мировая торговля способствовала распространению некоторых видов растений на другие континенты. Большинство же видов (более 3/4) так и не вышло за пределы первоначальных ареалов видообразования.
Академик Н.И. Вавилов выделил семь таких центров: Южноазиатский — родина риса, сахарного тростника, цитрусовых; Юго-заладноазиатский — родина гороха, бобов, мягкой пшеницы; Восточноазиатский — китайский — родина хлебных злаков, бобовых; Средиземноморский — родина чечевицы, капусты, клевера; Абиссинский — родина твердой пшеницы, сорго, кофе, ячменя; Центрально-Американский — родина хлопчатника, кукурузы, томатов, тыквы, фасоли; Андийский — родина картофеля, хинного дерева. Эти центры особенно изобилуют многообразием видов. Академик Н. И. Вавилов со своими сотрудниками собрал из этих мест мировую коллекцию растений, обладающих большим генотипическим разнообразием. Эта коллекция и теперь служит богатым исходным материалом для скрещивания и выведения ценных сортов, т.е. для селекционной работы.
Азия — самый большой по площади материк, дал миру наибольшее число видов (около 70%) всей культурной флоры. Здесь выделяются Тропический, Юго-Западно-Азиатский и Восточно-Азиатский центры, связанные с древнеиндийской и индокитайской земледельческими цивилизациями.
В Средиземноморском центре существовали развитые эллинская, этрусская и древнеегипетская цивилизации.
Абиссинская земледельческая культура, по времени совпавшая с древнеегипетской, развилась в изолированных районах Эфиопского нагорья.
В пределах Нового Света выделяются Центрально-Американский и Андийский центры (цивилизации майя, муисков и инков).
Австралия — единственный континент, который до прихода европейцев не знал земледелия. Только в последние десятилетия эвкалипты и акации начинают использоваться в хозяйстве других регионов мира.
Особый интерес представляла экспедиция в Эфиопию (1926-1927гг.): академик Вавилов установил, что там находится центр происхождения твердых пшениц. Характеристика центров происхождения культурных растений, в том числе и зерновых, приведена в таблице 1.
Таблица 1
Центры происхождения культурных растений
Центр и его доля в происхождении мировой культурной флоры
Географическое положение
Основные культуры
Тропический (30%)
(Южноазиатский)
Тропическая Индия, Индокитай, Южный Китай, о-ва Юго — Восточной Азии
рис, сахарный тростник (о. Новая Гвинея), финиковая пальма (Индия), бананы (Малайзия), персик (Китай), некоторые плодовые и овощные культуры
2. Восточно-Азиатский (20%)
Субтропические и умеренные районы Центрального и Восточного Китая, Кореи, Японии, о.Тайвань
Соя, просо, гречиха, камфорное дерево (о. Тайвань), соя (Китай), просо, таро, чай, некоторые овощные культуры, цитрусовые, кокосовая пальма, манго
3. Юго — Западно — Азиатский
(15%)
1) Кавказский
пшеница, рожь, бобовые плодовые (яблоня, груша)
2) Переднеазиатский (п-в Малая Азия, Сирия, Палестина, Иордания, Иран, Северный Афганистан)
овес, рожь, морковь, инжир, виноград
3) Северо — Западно — Индийский (Пенджаб, Кашмир, Белуджистан, юг Афганистана)
дикие родственники пшеницы, ржи, плодовых, опийный мак
4. Средиземноморский (10-11%)
Побережье Средиземного моря
Чечевица, маслина, свекла, капуста, лен
5. Абиссинский (3—4%)
Эфиопское нагорье
Твердая пшеница, ячмень, хлебный злак тэфф, кофейное дерево, некоторые виды сорго, коровий горох, арбуз
6. Центрально-Американский (8%)
1) Вест — Индский
длинноволокнистый хлопчатник, арахис
2) Центрально — Американский
тыква, сладкий картофель, фасоль, авокадо
3) Южно — Американский
Кукуруза, какао (бассейн р.0риноко), табак (бассейн р.Ла-Плата), арахис
7. Андийский (8-9%) (Южноамериканский)
Горные районы Анд
томаты, хинное дерево, кокаиновый куст, картофель
IV. 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
№
п/п
Биологическая группировка
Культура
1
Зерновые хлеба (озимые и яровые)
Пшеница, рожь, ячмень, овес
2
Зерновые хлеба яровые и растения других семейств
Кукуруза, просо, сорго, рис, гречиха
3
Зерновые бобовые
Горох, чина, нут, кормовые бобы, чечевица, фасоль, соя, люпин
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 узлаковых 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. продолжение
--PAGE_BREAK--
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 культур представляет 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
Культура
Цветковые пленки
Плодовая и семенная оболочки
Алейроновый слой
Зародыш
Эндосперм
Пшеница
-
4,5… .6,5
6,5… .9,5
1,5… .3,0
83… .85
Рожь
-
11,5… .15,0
11,6… .12,0
2,5… .3,0
70,5… 74,5
Овес
26… 32
2,5… .4,0
4,0… .6,0
3,0… .4,0
61,0… .65,0
Ячмень
10… .12
5,5… .6,5
11,0… .13,0
2,5… .4,0
65,0… 68,0
Кукуруза
-
7,0… .14,0
7,0… .9,0
8,0… .15,0
61,0… .77,0
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%). продолжение
--PAGE_BREAK--
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
Культура
Цветковые
пленки
Плодовая
и семенная
оболочки
Алейроновый
слой
Зародыш
Эндосперм
Пшеница
-
4,5…6,5
6,5…9,5
1,5…3,0
83…85
Рожь
-
11,5…15,0
11,6…12,0
2,5…3,0
70,5…74,5
Овес
26…32
2,5…4,0
4,0…6,0
3,0…4,0
61,0…65,0
Ячмень
10…12
5,5…6,5
11,0…13,0
2,5…4,0
65,0…68,0
Кукуруза
-
7,0…14,0
7,0…9,0
8,0…15,0
61,0…77,0
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 тетраштоиды 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 центральноевропейской пшеницей, зерна, как у однозернянки и полбы, невымолачивающиеся (пленчатые). На три других гексаплоида, называемых голозерными, т.е. на пшеницу летнюю, карликовую и шарозер-ную, 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. продолжение
--PAGE_BREAK--
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. KuprijanoviiSrossh.) — 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. cerealeL.) 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. продолжение
--PAGE_BREAK--
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.
1. 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 5Методы селекции
Метод
Использование в селекции растений
Гибридизация
Неродственная (аутбридинг)
Внутривидовое, межвидовое, межродовое скрещивание, ведущее к гетерозису, для получения гетерозиготных популяций с высокой продуктивностью
Близкородственная (инбридинг)
Самоопыление у перекрестноопыляющихся растений путем искусственного создания чистых линий
Отбор
Массовый
Применяется в отношении перекрестноопыляющихся растений
Индивидуальный
Применяется в отношении самоопыляющихся растений, выделяются чистые линии – потомство одной самоопыляющейся особи
Экспериментальное получение полиплоидов
Применяется для получения более продуктивных и урожайных форм полиплоидов (редко)
Экспериментальный мутагенез
Применяется для получения исходного материала для селекции высших растений и микроорганизмов
Генетическая инженерия
Создание новых комбинаций генов в молекуле ДНК (более перспективно при получении лекарственных препаратов)
2. 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
Содержание, % на
сухое вещество
углеводов
продолжение
--PAGE_BREAK--
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--
Страны дальнего зарубежья
19
82
Страны СНГ
224
2
Объем экспорта пшеницы в Россию в 1-ом полугодии 2002 года превышал объем импорта в 16,7 раза, ржи — в 5,8 раза, ячменя — в 10,8 раза.
Объем экспорта пшеницы в Россию в 1-ом полугодии 2002 года превышал объем импорта в 16,7 раза, ржи – в 5,8 раза, ячменя – в 10,8 раза.
За 1-е полугодие 2002 года объем экспорта пшеницы вырос по отношению к соответствующему периоду 2001 года в 38 раз.
Общий объем экспорта пшеницы в 1-ом полугодии 2002 года составлял 2752827 тонн на сумму 233168 тыс. долл.
На рис. 9 представлены доли основных стран – получателей российской пшеницы за 1-е полугодие 2002 года.
/>
Рис. 9. Сегмент основных стран – получателей пшеницы из России
Анализ рис. 2 показывает, что на долю 6-ти основных стран – получателей российской пшеницы в 1-ом полугодии 2002 года приходилось 70% от общего объема российского экспорта.
Объем импорта пшеницы в 1-ом полугодии 2002 года составил 164647 тонн на сумму 16595 тыс. долл.
Основными странами, поставляющими пшеницу в Россию являются США и Казахстан. В 1-ом полугодии 2002 США поставила в Россию пшеницу в количестве 10901 тонн на сумму 3183 тыс. долл. по средней контрактной импортной цене 0,29 долл. за кг. Объем импорта Казахстана составил 148548 тонн на сумму 12820 тыс. долл. по средней контрактной цене 0,09 долл. за кг.
Объем импорта ячменя в 1-ом полугодии 2002 года составил 107718 тонн на сумму 14894 тыс. долл. Основными странами, поставляющими ячмень в Россию, являются Дания и Франция. Объем импорта ячменя Дании в Россию в 1-ом полугодии 2002 года составил 90430 тонн на сумму 12844 тыс. долл. по средней контрактной импортной цене 0,14 долл. за кг. Франция поставила 5793 тонн на сумму 834 тыс. долл. по контрактной цене 0,14 долл. за кг.
Уровень цен, сложившийся в настоящее время на зерновом рынке России, довольно высок и имеет тенденцию к повышению, считают эксперты Зернового союза России.
Заключение
Испокон веков человек связан с природой неразрывными узами, его окружает богатый и разнообразный мир растений, обусловивший саму возможность существования человека на Земле. В настоящее время насчитывается около 1500 наименований культурных растений. Введение в культуру началось в глубокой древности, с развитием земледелия, которое у разных народов насчитывает от 7 до 10 тысячелетий.
Академик Н.И. Вавилов, собирая растительные богатства нашей планеты, собрал почти все, что было создано человечеством за многовековую историю земледелия, обнаружил диких предков многих культурных растений. Николай Иванович объездил пять континентов. Побывал более чем в 50 странах: Иран, Афганистан, Алжир, Египет, Сирия, Эфиопия, Греция, Италия, Испания, Китай, Япония, Корея, Мексика, Перу, Боливия, Бразилия, Куба.
Ученый предположил, что в старых районах земледелия можно найти множество разнообразных форм культурных растений. Причем обязательно обнаружатся растения с ценными свойствами, например засухоустойчивая неполегающая пшеница, сладкие крупные дыни, крахмалистый картофель, высокобелковая фасоль, хлопчатник с длинным и тонким волокном. Такие районы с удивительным разнообразием растительных форм академик Вавилов назвал центрами происхождения культурных растений. Отсюда началось их распространение в другие места.
Мировая коллекция Всероссийского института растений к 1940 году состояла из 250000 образцов, из них 36000 образцов пшеницы, 10000 кукурузы, 23000 кормовых и т.д. В настоящее время эта коллекция по-прежнему используется как исходный материал при выведении новых сортов.
В последнее время, во многом благодаря открытиям академика Н.И. Вавилова, биотехнология, используя рекомбинантные (полученные за счет объединения вместе не встречавшихся в природе фрагментов) ДНК, превратилась в неоценимый новый научный метод исследования и производства продукции сельского хозяйства. Эта генетическая трансформация сулит огромную пользу производителям сельскохозяйственной продукции, в частности, повышая устойчивость растений к насекомым-вредителям, болезням и гербицидам. Дополнительные выгоды связаны с выведением сортов, более устойчивых к недостатку или избытку влаги в почве, а также к жаре или холоду – основным характеристикам современных прогнозов грядущих климатических катаклизмов.
В качестве примера можно сказать о работах Нормана Э. Борлоуга, лауреата Нобелевской премии мира 1970 г. В 40-х годах прошлого столетия, работая в Мексике над улучшением сортов пшеницы, Н.Э.Борлоуг обнаружил, что из многочисленных сортов, привезенных из разных стран, лишь четыре обладают устойчивостью против ржавчины. Борлоуг провел их скрещивание с местными сортами и отобрал гибриды, устойчивые к болезням и вредителям и в то же время адаптированные к особенностям мексиканского климата. Вывел новые сорта пшеницы, значительно превосходившие по урожайности мексиканские сорта. Скрещивая сорта с коротким мощным стеблем, получил короткостебельную («карликовую») пшеницу, устойчивую к полеганию, которая при правильном выращивании давала высокие урожаи. В результате к 1956 Мексика уже полностью обеспечивала себя пшеницей.
В 60-х годах Борлауг работал в Индии. На тот период в этой огромной стране производилось всего около 50 млн. тонн продовольственного зерна в год. В прошлом году Индия произвела 209 млн тонн продовольственного зерна – во многом благодаря новым сортам Борлауга, в частности его карликовым пшеницам, которые позволили увеличить производство в семь раз.
Центры происхождения культурных растений не единственное открытие академика Н.И. Вавилова.
Академик Н.И. Вавилов сделал ряд крупнейших теоретических обобщений, получивших мировое признание: закон гомологических рядов в наследственной изменчивости, учение о центрах происхождения культурных растений, эколого-географический принцип внутривидовой систематики, учение об иммунитете растений, теоретические основы селекции, теория интродукции растений.
Выводы
1. Зерно является основным продуктом сельского хозяйства. Из зерна вырабатывают важные продукты питания: муку, крупу, хлебные и макаронные изделия. Зерно необходимо для успешного развития животноводства и птицеводства, что связано с увеличением производства мяса, молока, масла и других продуктов. Зерновые культуры служат сырьем для получения крахмала, патоки, спирта и других продуктов.
2. Всемерное увеличение производства зерна — главная задача сельского хозяйства. Наряду с увеличением производства зерна особое внимание обращается на улучшение качества зерна, и прежде всего, твердых и сильных пшениц, ржи, а также важнейших крупяных и фуражных культур.
3. Важным направлением на пути успешного решения этих задач является создание высокоурожайных сортов и гибридов на основе изучения существующей в Всероссийском институте растениеводства мировой коллекции образцов различных зерновых культур и выявления источников высокого качества зерна.
4. Живая коллекция культурных растений, собранная академиком Н.И. Вавиловым и его последователями существует и сейчас. Она все время пополняется. Это наше национальное богатство. Она имеет огромное значение для селекционной и научно-исследовательской работы. Селекционеры и в настоящий современный период развития сельскохозяйственной науки используют ее как исходный материал при выведении новых сортов.
Список использованной литературы
Бахтеев Ф.Х. Николай Иванович Вавилов. — Новосибирск: Наука, 1987.
Вавилов Н.И. Закон гомологичных рядов в наследственной изменчивости. – В кн.: Классики советской генетики (1920-1940). – Л., 1968, с. 9-50.
Вавилов Н.И. Критический обзор современного состояния генетической теории селекции растений и животных (публикация статьи, написанной в 1940 г.). – Генетика, 1965, № 1, с. 20-40.
Вавилов Н.И. Научные основы селекции пшеницы. – Избранные труды, т. П. – М.: Наука, 1967, с. 56-57.
Генетические основы селекции растений. – М.: Наука, 1971.
Гилл К. Карликовые пшеницы. – М.: Колос, 1984.
Гужов Ю.Л. и др. Селекция и семеноводство культурных растений. – М.: Агропромиздат, 1991.
Гуляев Г.В. Генетика. – М.: Колос, 1977.
Дорофеев В.Ф. Новые данные о центрах происхождения, ботанического разнообразия и формообразования пшениц (T. aestivumL.) – Сельскохозяйственная биология, 1969, № 4, с. 358-362.
Дорофеев В.Ф. Селекционный фонд карликовых и короткостебельных пшениц. – В кн.: Селекция короткостебельных пшениц. – М.: Колос, 1975, с. 28-38.
Дубинин Н.П. Генетика популяций и селекция. – М.: Наука, 1967.
Дубинин Н.П… Генетика. Страницы истории. – Кишинев: Штиинца, 1990.
Животков Л.А. Пшеница. – Киев: Урожай, 1989. -320 с.
Журнал Природа, 1987, № 10 (номер журнала, посвященный 100- летию Н.И.Вавилова).
Захаров И.А. Краткие очерки по истории генетики. — Москва: Биоинформсервис,1999.
Зерновые культуры / Шпаар Д. и др – Минск: ФУАинформ, 2000. – 421 с.
Калиненко И.Г. Селекция озимой пшеницы. – Москва: Родник, 1995. – 220 с.
Лелли Я. Селекция пшеницы. – М.: Колос, 1980. — 384 с.
Медников Б. Закон гомологических рядов в наши дни / Наука и жизнь, 1979, № 2, с.32.
Методы и организация селекции карликовых пшениц в Индии. – М., 1970.
Мутационная селекция. – М.: Наука, 1968.
Плохинский Н.А. Наследуемость. – Новосибирск: Наука, 1964.
Поповский М. Дело академика Вавилова. — Москва: Книга, 1991.
Пучков Ю.М. и др. Результаты и новые направления в селекции пшеницы. – в сб. Теоретические и прикладные аспекты селекции и семеноводства пшеницы, ржи, ячменя и тритикале. – Одесса, 1981. – с.195.
Пшеницы мира: видовой состав, достижения селекции, современные проблемы и исходный материал. – М.: Агропромиздат, 1987.
Растениеводство /Под ред. Г.С. Посыпанова. – М.: Колос, 1997.
Рейтц Л.П. Мировое распространение и значение пшениц. – В кн.: Пшеница и ее улучшение. – М.: Колос, 1970, с. 17.
Селекция и сортовая агротехника пшеницы интенсивного типа. – М., 1982.
Селекция растений. – Кишинев, 1991.
Теоретические основы селекции зерновых культур на продуктивность. – Мн: Наука и техника, 1987. — 279 с.
Турбин Н.В. Теоретические основы и методы современной селекции. – С.-х. биология, 1981, т.6, № 5, с. 652-653.
Федин М.А. Генетика пшеницы и гетерозис. – М.: Колос, 1979. – 204 с.
Филипченко Ю.А. Генетика мягких пшениц. – М., 1979. – 311 с.