Зерновые культуры — исходное сырье для изготовления муки, макаронных и хлебобулочных изделий, кормов для скота. Наиболее ценными в пшенице являются ферментативные, белковые и углеводные свойства. Семя злакового растения называется зерновкой. Строение зерна пшеницы и его составляющие — важная информация для тех, кто стремиться повысить урожайность зерна.
Строение зерновки
Строение зерновки пшеницы (продольный разрез):
У пленчатых сортов зерновка пшеницы покрыта чешуйками, прикрывающими цветок. У голозерных сортов зернышки быстро отделяются от чешуек.
Строение семени
Строение семени пшеницы основывается на эндосперме. Он представляет из себя ядро мучнистой структуры. В центральной его части расположены крупные, тонкостенные, обычно неправильной формы клетки. По мере удаления от центра клетки приобретают прямоугольную форму. Внутри клеточных структур расположены белки, образующие сплошную матричную систему с крахмальными гранулами.
Краевой слой эндосперимия алейроновый. По внешнему виду он резко отличается от структуры остального семени. Его формируют клетки с толстыми стенками, похожие на кубики.
Оболочка
Оболочки играют защитную функцию. Голозерные сорта имеют 2 оболочки. Снаружи перикарпий, образующийся из тканей завязи. Перикарпий состоит из трех слоев, формируемых толстостенными клеточными одревесневшими структурами, полыми внутри. Локализация клеток напоминает по структуре кирпичную кладку. Такое положение делает оболочку более плотной, способной выдерживать механические повреждения.
Семенную оболочку формируют стенки почки. Состоит она из нескольких слоев мелких клеточных структур, неправильной формы. Центральный слой содержит красящее вещество, придающее цвет семени.
По внешнему виду строение семя пшеницы напоминает цилиндр, заостренный сверху и снизу. Цвет его желтовато-золотистый. Структура плотная.
Тип плода пшеницы
Зерновка относится к паракарпным формированиям. Основной ее слой выстлан паракарпным гинецеем. К однодольному типу пшеницу относят, опираясь на характерные морфологические признаки:
Строение зародыша семени
Строение зародыша зерна пшеницы:
Рассмотреть его можно только при помощи лупы. Семядоля (щиток) представляет собой тонкую пластинку, прилегающую к эндосперму, состоящую из алейроновых клеток. Паренхимная часть щитка состоит из пористых оболочек. По центральной части семядоли проходит линия (тяж), соединяющийся с пучком корешковых сосудов у основания почки. Нижняя область щитка соединена с тканью колеоризы.
С внешней стороны, граничащей с эндоспермом, семядоля покрыта секреторными клетками (эпителием). В момент прорастания эти клеточные структуры выделяют ферменты, расщепляющие сложные питательные соединения на простые водорастворимые элементы.
Щиток образует выступ (лигула) в верхней части зародыша, который закрывает почку от повреждений. В нижней части расположен эпибласт орган, поглощающий влагу из почвы в период прорастания, и передает ее по сосудистой системе.
Апикальная меристема обеспечивает развитие из зародыша полноценного ростка. Она продуцирует все новые клеточные структуры.
Почечка точка роста, состоящая из 3 листовых эмбрионов. Развивается обычно только 2, а 3-й представлен дуговидным валиком. Наружную часть почечки покрывает колеоптиле, предохраняющий семя от повреждений в период вегетации.
В колеоптилярном узле расположены центральный корень и 1-2 пары дополнительных. Все они покрыты пленками из калиптрогена. Внешний слой центрального корня состоит из дерматогена, который превращается в эпиблему в момент прорастания. Последующий слой периблема преобразуется в первичную кору. Плерома — начальный слой центральной цилиндричной полости.
Питательные вещества в зерне
В зерновке запасы питательных веществ содержатся в эндосперме. Наружный его слой, примыкающий к оболочке, содержит зерна алейрона, богатые азотистыми соединениями. Под эндоспермом расположены крахмалсодержащие клетки.
Семена пшеницы содержат в своем составе:
Слои эндосперма отличаются по содержанию белка. От центральной части до периферии его количество в слоях растет от 7 до 16%. Семена пшеницы состоят из эндосперимия, который занимает около 80% общей массы культуры.
Химический состав зародыша зерна
Зародыш зерна пшеницы состоит из следующих химических элементов:
Массовая часть зародыша составляет 2-3%. Пшеничные белки содержат в своем составе незаменимые кислоты. В масле пшеницы главными элементами выступают олеиновые и линолевые кислоты. Помимо этого, в зернах пшеницы имеются каротиноиды, альфа-токоферол, стерины.
Питательные вещества постоянно кочуют от растения к семязачатку в период вегетации.
За счет этого процесса значительное количество питательных соединений скапливается в эндосперме. Зародыш полностью отделяется от семяножки, а питательные вещества переходят в созревшие плоды. Семечко высыхает, теряя влагу. Кожура становится твердой, окружая защитным слоем уже новый зародыш.
Информационно-аналитический портал для крестьянских фермерских хозяйств
Главная
Доска объявлений
Новости
Аграрные форумы
Зерно-Weekly
Каталог организаций
Подписка
Контакты
Виды деятельности
Растениеводство
Хранение урожая
Кормопроизводство
Животноводство
Птицеводство
Звероводство
Рыбоводство
Сельхозтехника
Удобрения
Кондитерские изделия
Ноу хау
Авторизация
13 Ноябрь 2012 г. 16:25
Зерновые культуры строение и развитие
ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ
По морфологическим признакам (по строению и форме) и биологическим особенностям зерновые культуры дёлят следующим образом:
Строение и развитие зерновых культур
Строение важнейших органов (корни, стебли, листья, соцветия) у хлебных злаков очень сходно.
Листья злаков линейные (у пшеницы, ржи, овса, тритикале и риса), средние (у ячменя) или широкие кукурузы, сорго, проса). Различают зародышевые, прикорневые (розеточные) и стеблевые листья.
Лист состоит из листовой пластинки и влагалища, охватывающего стебель (рис. 35). В месте перехода влагалища в листовую пластинку находится пленчатое образование – язычок.
Колоссостоит из стержня, на уступах которого поочередно с обеих сторон формируются колоски. Метелка имеет ветви первого, второго и третьего порядка, на концах, которых также расположены колоски.
Под семенной оболочкой, в нижнем левом углу зерновки расположены почечка зародыша и зародышевый корешок.
Фазы вегетации злаков. Период от начала появления всходов до созревания семян называют вегетационным. За это время растения проходят определенные фазы роста и развития, выражающиеся во внешних морфологических изменениях.
Фаза колошения (у растений с соцветием колосков) или выметывания (у растений с соцветием метелок) наступает с появлением соцветий на верхушках стеблей.
Фаза цветения отмечается выбрасыванием пыльцы из пыльников.
У овса и ячменя цветение может происходить до полного появления соцветия. В период цветения пыльца попадает на рыльца пестиков и оплодотворяет находящиеся в завязях семяпочки, из которых образуются семена.
У ячменя, овса, пшеницы, проса, риса цветение протекает таким образом, что пыльца всегда или в большинстве случаев попадает на рыльце пестика в том же цветке, поэтому эти культуры относят к самоопыляющимся. Перекрестное опыление, характеризующееся переносом пыльцы с цветков одного растения на цветке другого, происходит у ржи, кукурузы и сорго.
В фазе молочной спелости (формирование зерна) зерно еще зеленое. Имеет влажность 50. 65 %. На растении в это время начинают желтеть и отмирать нижние листья.
Фаза полной (твердой) спелости наступает при подсыхании зерна, которое становится твердым и приобретает свойственную ему окраску. В зависимости от зоны возделывания влажность спелого зерна составляет 8. 10 %. В начале фазы полной спелости желательно начинать уборку зерновых комбайнами. В фазу полной спелости зерно легко высыпается из цветочных чешуек.
По сезонным особенностям роста и развития зерновые делятся на озимые и яровые.
Озимые культуры проходят полный цикл развития после перезимовки в почве. При весеннем посеве они не образуют вегетативных органов и, следовательно, не могут дать урожая зерна.
Яровые культуры не могут перезимовывать и проходят полный цикл развития при весеннем или летнем посеве.
У некоторых зерновых культур есть сорта, обладающие свойствами озимых и яровых растений. Их можно возделывать как осенью, так и весной. Такие сорта зерновых культур называют двуручками.
По морфологическим признакам (по строению и форме) и биологическим особенностям зерновые культуры дёлят следующим образом:
Строение и развитие зерновых культур
Строение важнейших органов (корни, стебли, листья, соцветия) у хлебных злаков очень сходно.
Листья злаков линейные (у пшеницы, ржи, овса, тритикале и риса), средние (у ячменя) или широкие кукурузы, сорго, проса). Различают зародышевые, прикорневые (розеточные) и стеблевые листья.
Лист состоит из листовой пластинки и влагалища, охватывающего стебель (рис. 35). В месте перехода влагалища в листовую пластинку находится пленчатое образование – язычок.
Колоссостоит из стержня, на уступах которого поочередно с обеих сторон формируются колоски. Метелка имеет ветви первого, второго и третьего порядка, на концах, которых также расположены колоски.
Под семенной оболочкой, в нижнем левом углу зерновки расположены почечка зародыша и зародышевый корешок.
Фазы вегетации злаков. Период от начала появления всходов до созревания семян называют вегетационным. За это время растения проходят определенные фазы роста и развития, выражающиеся во внешних морфологических изменениях.
Фаза колошения (у растений с соцветием колосков) или выметывания (у растений с соцветием метелок) наступает с появлением соцветий на верхушках стеблей.
Фаза цветения отмечается выбрасыванием пыльцы из пыльников.
У овса и ячменя цветение может происходить до полного появления соцветия. В период цветения пыльца попадает на рыльца пестиков и оплодотворяет находящиеся в завязях семяпочки, из которых образуются семена.
У ячменя, овса, пшеницы, проса, риса цветение протекает таким образом, что пыльца всегда или в большинстве случаев попадает на рыльце пестика в том же цветке, поэтому эти культуры относят к самоопыляющимся. Перекрестное опыление, характеризующееся переносом пыльцы с цветков одного растения на цветке другого, происходит у ржи, кукурузы и сорго.
В фазе молочной спелости (формирование зерна) зерно еще зеленое. Имеет влажность 50. 65 %. На растении в это время начинают желтеть и отмирать нижние листья.
Фаза полной (твердой) спелости наступает при подсыхании зерна, которое становится твердым и приобретает свойственную ему окраску. В зависимости от зоны возделывания влажность спелого зерна составляет 8. 10 %. В начале фазы полной спелости желательно начинать уборку зерновых комбайнами. В фазу полной спелости зерно легко высыпается из цветочных чешуек.
По сезонным особенностям роста и развития зерновые делятся на озимые и яровые.
Озимые культуры проходят полный цикл развития после перезимовки в почве. При весеннем посеве они не образуют вегетативных органов и, следовательно, не могут дать урожая зерна.
Яровые культуры не могут перезимовывать и проходят полный цикл развития при весеннем или летнем посеве.
У некоторых зерновых культур есть сорта, обладающие свойствами озимых и яровых растений. Их можно возделывать как осенью, так и весной. Такие сорта зерновых культур называют двуручками.
ЗЕРНО, важнейший продукт с.-х. производства, основа народного питания и кормовой базы для с.-х. ж-ных, сырьё для мукомольно-крупяной, спиртовой, пивоваренной, консервной и др. отраслей промышленности.
Табл. I. Химический состав и калорийность зерна
В состав безазотистых экстрактивных веществ входит, гл. обр., крахмал. Содержание его в эндосперме З. злаков составляет до 85% его веса- Крахмал в сочетании с клейковиной обусловливает консистенцию и структуру хлеба. В холодной воде крахмал нерастворим, в горячей образует вязкий коллоидный раствор (клейстер), а при охлаждении превращается в студень. Под действием ферментов крахмал разлагается на ряд промежуточных продуктов и даёт в конечном счёте глюкозу.
Количество жира в З. незначительно. Больше содержится жира в зародыше зерна. Содержание основных веществ в различных частях З. пшеницы представлено в табл. 2.
Табл. 2. Химический состав анатомических частей пшеничного зерна (в % на абсолютно сухое вещество по Н. Раменскому)
В З. хлебных злаков содержатся витамины А, Е, В1, В2 и PP.
Признаки товарного качества З. Зерно обладает рядом признаков, характеризующих принадлежность его, как продукта урожая, к той или др. группе, виду, сорту р-ний и определяющих его качество для продовольственного, кормового использования и как сырья для переработки.
Из др. общих свойств З., влияющих на его качество (зерновой массы), следует указать гигроскопичность, теплопроводность, сыпучесть.
Чтобы судить о качестве зерновой массы, из неё отбирают, согласно установленным правилам, образец для анализа: вначале берут исходный образец, отражающий среднее качество З., из к-рого составляют средний образец, а из последнего берут навески для анализа. Составление среднего образца можно производить вручную или механически. Наиболее распространён для этой цели так наз. делитель Гусева (упрощённый).
Абсолютный вес З. (вес 1000 зёрен) определяют так: навеску (образец) З. насыпают ровным слоем на гладкой поверхности стекла в виде квадрата, к-рый делят по двум диагоналям на 4 треугольника. Из двух противоположных треугольников отсчитывают пробы (по 500 зёрен крупносемянных культур и по 1000 зёрен мелкосемянных), к-рые взвешивают. Чтобы иметь более точное представление об абсолютном весе З., производят пересчёт на сухое вещество, пользуясь формулой:
Натура З., или вес единицы объёма З. в г (натурный вес), имеет известное значение как показатель нек-рых физ. свойств зерновой массы, выполненности и мукомольных свойств З. В зависимости от характера поверхности З., его влажности и т. д. натура З. может значительно изменяться. Определяют натуру З. литровой пуркой (см.), а для больших партий З. пользуются 20-литровой пуркой.
Влажность З., содержание в нём воды, выраженное в процентах, один из важнейших показателей состояния З. при сдаче его на заготовительные пункты, при подготовке к помолу (гидротермической обработке или кондиционировании). Особенно большое значение степень влажности имеет в полевых условиях и на всех дальнейших этапах движения З. до амбара, элеватора, мельницы. Определение влажности производится в сушильных шкафах и посредством особых приборов («влагомеров»).
Засорённость З., содержание (в %) посторонних примесей. Примеси (сорняки, мёртвый сор, битые зёрна и др.) понижают ценность зерна.
Мукомольная оценка качества З. основана на определении зольности зерна и муки, продолжительности размола и расхода энергии на размол. Признаки эти устанавливают путём проведения помолов малых по весу образцов З. на лабораторной мельнице.
Хлебопекарная оценка качества З. производится методом пробных выпечек с определением: объёмного выхода формового хлеба, расплывчатости его (отношения высоты подового хлеба к его диаметру), структуры, пористости, цвета мякиша. Существуют и косвенные методы хлебопекарной оценки З. спец. приборами по определению физ. свойств теста (альвеограф и др.).
См. также Стандартизация.
Вредители З. и меры борьбы с ними см. Амбарные вредители, Дезинсекция.
При использовании З. на корм применяют след. способы подготовки: 1) измельчение, дробление, плющение, размол; измельчением З. облегчается его разжёвывание и усвояемость питательных веществ ж-ными; степень измельчения З. различна, в зависимости от свойств корма, вида ж-ных и возраста; 2) дрожжевание или обогащение корма дрожжами (см. Дрожжи, Корма); 3) осолаживание, при к-ром для улучшения вкуса часть крахмала переводят в сахар (см. Корма); 4) проращивание, при к-ром образуются витамины, увеличивается содержание растворимых азотистых и фосфорных соединений, осахаривается крахмал. При скармливании З. бобовых (гороха, чечевицы, сои) рекомендуется варка и пропаривание для повышения биологической ценности протеинов; такая подготовка даёт наилучшие результаты при кормлении свиней.
Табл. 3. Питательность зерна
Литература: Попов И., Кормление сельскохозяйственных животных, 7 изд., М., 1946; его же. Кормовые нормы и кормовые таблицы, 11 изд., М., 1948; Попов И. [и др.], Корма СССР, состав и питательность. С предисл. Е. Ф. Лискуна, М., 1944; Томмэ М. [и др.], Минеральный состав кормов, М., 1948.
Зерна пшеницы используют для выпечки хлеба, производства макаронных, а также кондитерских изделий и алкогольной продукции; производства кормов для животных.
Пшеница является не только одной из самых широко выращиваемых в мире культур, но и основой питания во многих странах мира, таких как Россия, Китай, Индия, Япония, страны Ближнего Востока и некоторых стран Африки.
К странам-лидерам по производству пшеницы относятся Китай, США, Россия, Индия, Канада, Франция, Турция, Казахстан и Украина.
колосья пшеницы
Это растение может достигать высоты 1,5 метра. Имеет прямостоячие стебли. Листья пшеницы чаще всего плоские, шириной от 3 до 20 мм. Корни пшеницы имеют мочковатую форму, погружение корневой системы в грунт не сильное.
Онтогенез пшеницы
Онтогенез пшеницы состоит из 12 фаз:
Зерновка, то есть твердый плод пшеницы или зерно как таковое, вырастает из завязи после оплодотворения. Она формируется из стенки завязи, неразрывно связанным с семенем, которое содержит эндосперм.
Зародыш в зерне пшеницы состоит из корешка, почечки и видоизмененной семидоли, которая называется «щиток». После прорастания зародыша корешок пускает начальную корневую систему. Почечка в свою очередь производит вторичные (взрослые) корни пшеницы и задатки ее надземных органов. Щиток производит и выделяет специальные ферменты, с помощью которых происходит переваривание эндосперма, необходимых для всхода растения. строение зерна пшеницы подробно показано на рисунке ниже.
Структура зерна пшеницы
Всходы пшеницы
После посева в грунт зерно начинает впитывать влагу, постепенно набухая и, в конце концов, прорастает. Из зародыша почечка и корешок выделяются наружу и начинают расти вверх (почечка) и вниз (корешок).
Из почечки формируется первый узелок соломины на поверхности земли. От нее ответвляются придаточные корни, образующие корневую шейку.
Из пазух листьев нижних узлов стебля, находящихся над шейкой, вырастают боковые побеги. Так происходит кущение пшеницы.
Третьим этапом является образование соцветия растения, то есть колошение.
За молочной следует «тестообразная спелость», когда влажность внутри зерна понижается. На данной стадии, как понятно из названия, консистенция содержимого зерна напоминает жидкое тесто. Затем следует фаза «восковой спелости».
И, наконец, на стадии полного созревания зерна оно становится твердотелым.
Плоды пшеницы могут иметь разнообразную окраску и значительно отличаться по массе.
Урожайность пшеницы обычно достаточно высокая. Но для получения хорошего урожая нужно соблюдать определенные агротехнические стандарты. Причиной снижения урожайности пшеницы могут быть как продолжительные дожди, так и, наоборот, засуха, сильные ветра, заболевания и вредители.
К преимуществам пшеницы можно отнести стойкость к умеренным похолоданиям и иммунитет к некоторым болезням.
Характеристика и свойства пшеницы
Прежде чем говорить о свойствах пшеницы, стоит рассказать о ее видах: яровой и озимой, мягкой и твердой.
Яровая и озимая пшеница
Все сорта пшеницы подразделяются на яровые и озимые. Яровая пшеница распространена в северных регионах с низкими температурами в зимний период. Высеивают яровую пшеницу весной (с марта по май).
Яровая пшеница
Вызревает яровая пшеница в среднем за 100 теплых дней. За это время влажность зерна снижается примерно до 13%. Данный показатель принято считать сигналом к старту уборки пшеницы.
Озимая пшеница высеивается под зиму, осенью, а урожай собирают летом. Озимая пшеница в отличие от яровой имеет более раннее развитие и более быстрый рост, и, следовательно, более высокие урожаи.
Мягкая и твердая пшеница
Эти две формы отличаются формой зерна и колосьев, их окраской и опушением.
Мягкие сорта пшеницы могут быть как яровыми так и озимыми, как остистыми, так и безостыми.
Твердые сорта бывают только яровые и только остистые.
Так к мягким видам пшеницы относятся:
Распространенные твердые виды пшеницы:
Потребность пшеницы во влаге
В условиях недостаточного увлажнения почвы у пшеницы в фазе кущения заметно уменьшается кустистость, зернистость колоса, а также ухудшается его структура и уменьшается размер.
Устойчивость к холоду и морозам
Пшеница отличается высокой устойчивостью к холодам. Это доказывает тот факт, что ее зерно начинает прорастать при температуре всего 1-2 градуса С.
Наилучшей для сева пшеницы температуры является 14-16 градусов С. А вот при повышении ртутного столба выше 25 градусов у пшеницы появляются ослабшие проростки, которые сильно подвержены заболеваниям.
Морозостойкие сорта пшеницы в зоне кущения способны выдержать температуры до минус 20 градусов. Но даже и обычные сорта нормально себя чувствуют при снижении температуры до минус 18 градусов.
Озимая пшеница
А вот весенние перепады температуры для пшеницы несут вред. Обусловлено это тем, что растение имеет самый высокий уровень устойчивости к холодам в начале зимы, а всеной этот показатель заметно снижается.
Какую почву предпочитает пшеница?
Пшеница также весьма привередлива к почве. Ей нравятся структурные почвы среднего механического состава.
Больше всего для выращивания пшеницы подходят чернозем, серые лесные и каштановые почвы.
Сбор пшеницы в Африке
Больших урожаев можно добиться и на дерново-подзолистых почвах. Правда в этом случае придется вносить достаточное количество удобрений, как органических, так и миниральных.
Хуже всего растет пшеница на глиннистых, песчаных почвах и на солончаке.
Переработка зерна
Переработка зерна пшеницы сводится к ее помолу. Наружная оболочка зерна перерабатывается в отруби.
Пшеничные отруби применяются в медицине, лечебном и диетическом питании, производстве кормов. Они чрезвычайно богаты белком, целлюлозой и различными витаминами.
Помол муки
Саму же муку получают из содержимого эндосперма, который наполнен клейковиной и крахмалом.
Именно из пшеницы впервые получили глутамат натрия, который в настоящее время широко применяется в пищевой промышленности. Правда сегодня глутамат чаще изготавливают химическим способом.
Применение пшеницы
Роль пшеницы в развитии человечества сложно переоценить. Это и основа питания для миллионов человек, и кормовая база для животных. Пшеница уже многие века является одной из наиболее масштабно выращиваемых сельскохозяйственных культур.
Из пшеницы производят различные виды круп: кускус, манную крупу, булгур.
Широко применяется пшеница и в промышленности. Здесь главным фактором является ее клеящее-связывающеее свойство. Используют пшеницу при производстве фанеры и гипсокартона.
Пшеница широко используется в ликероводочной промышленности и является основой для производства спирта, водки, пива и других горячительных напитков.
Пшеничная мука является ценным продуктом за счет содержания в ней большого количества макро- и микроэлементов, таких как железо, фосфор, кальций, магний, калий, натрий, олово, хром, молибден, цинк, бор, селен, хром).
Богата она и витаминами, такими как B,PP,H,E, холин. Чуть ли ни полный комплекс необходимых для человека минеральных веществ.
В зависимости от качества и свойств муки она классифицируется на несколько сортов:
Польза пшеницы
Продукты, изготовленные из пшеницы, благотворно влияют на деятельность желудочно-кишечного тракта и пищеварительной системы в целом. Производные пшеницы оказывают стимулирующее действие на мышцы кишечника, а также замедляют усвоение углеводов, предотвращая жировые отложения.
Витамины группы B (в частности B12) необходимы для нормального функционирования нервной системы.
Медицина давно признала зерна пшеницы кладезем витамина E. Витамин E очищает кровеносные сосуды и снижает уровень холестерина в крови, помогает нормальному течению беременности и развитию плода, кроме того, способствует поддержанию мыщц сердца и скелета в хорошей форме.
Фитоэстрогены и селен, которыми также богата пшеница, защищают организм от развития раковых заболеваний груди и внутренних органов.
Содержащийся в пшенице пектин способствует выводу шлаков и вредных веществ из организма за счет своего абсорбирующего эффекта.
Глютен, содержащийся в зернах пшеницы, представляет из себя высокомолекулярный белок. Он помогает нормализовать кислотно-основной баланс эпидермиса и защищает клетки от окисления.
В медицине используется пророщенная пшеница, масло пшеницы и сок.
Это растение может достигать высоты 1,5 метра. Имеет прямостоячие стебли. Листья пшеницы чаще всего плоские, шириной от 3 до 20 мм. Корни пшеницы имеют мочковатую форму, погружение корневой системы в грунт не сильное.
После посева в грунт зерно начинает впитывать влагу, постепенно набухая и, в конце концов, прорастает. Из зародыша почечка и корешок выделяются наружу и начинают расти вверх (почечка) и вниз (корешок).
