Злаковые хлебные и крупяные культуры представлены большим разнообразием полевых культурных растений. К ним относятся - пшеница, рожь, тритикале, ячмень, овес, кукуруза, сорго, рис, просо – семейства мятликовые (Poaceae) или злаковые (Gramineae). Это основные ботанические роды, многие из них представлены несколькими видами, которые подразделяются на разновидности и сорта.
По морфологическим, биологическим и хозяйственным признакам зерновые культуры делят на две группы:
Ø зерновые культуры (хлеба) первой группы: пшеница, рожь, ячмень, овес; тритикале
Ø второй группы: рис, кукуруза, просо, сорго.
Строение важнейших органов растений у зерновых культур сходно (признаки семейства).
Корневая система по форме мочковатая, она имеет зародышевые – первичные и придаточные (узловые) – вторичные корни. У пшеницы бывает 3–5 зародышевых корешка, у ржи - 4, у овса – 3–4, у ячменя – 5–8, у кукурузы, риса, проса, сорго – 1 (рис. 1). У кукурузы и сорго развиваются еще и корни третьего типа: опорные, или воздушные.
Корни при благоприятных условиях образуют мощную мочковатую корневую систему и проникают в почву на глубину до 1,5 м. Однако основная (по массе) часть корней размещается в верхнем слое почвы на глубине 25-30 см.
Стебель (соломина) по всей длине разделен перегородками, которые образуют небольшие утолщения (стеблевые узлы). Части стебля, находящиеся между стеблевыми узлами, называются междоузлиями. У зерновых первой группы, у риса и проса их 5-7, а у кукурузы и сорго – 8-16 и более. Соломина большинства зерновых полая, у кукурузы и сорго она заполнена паренхимой.
Лист состоит из листовой пластинки и влагалища, по форме линейный. В месте перехода влагалища в листовую пластинку находятся: язычок (тонкая бесцветная пленка) и ушки. Наличие и форма их служат отличительными признаками зерновых культур в ранние фазы развития (рис. 2).
Соцветие – колос (у пшеницы, ржи, тритикале, ячменя) или метелка (у овса, проса, риса, сорго); у кукурузы на одном растении образуется два соцветия – метелка с мужскими цветками и початок с женскими цветками. Колос состоит из членистого стержня и колосков. Широкая сторона стержня называется лицевой, а узкая – боковой (рис. 3). Метелка имеет центральную ось и боковые ветви первого, второго и последующих порядков. На концах ветвей расположены колоски. Каждый колосок состоит из одного или нескольких цветков и двух колосовых чешуй.
Цветок имеет нижнюю, или наружную, чешую (у остистых форм она имеет ость) и верхнюю, или внутреннюю (более тонкую и нежную). Между ними расположены завязь с двумя перистыми рыльцами и три тычинки (рис.4), у риса тычинок шесть.
|
Рис. 1. Прорастание и всходы ржи (схематично)
на 1, 5, 7, 11 и 15-й день:
а – первичные корни, б - колеоптиле
пшеница ячмень
Рис. 2. Схема строения стебля и листа хлебных злаков:
| а – корни; б – междоузлие стебля; в – узлы; г – влагалище листа; д – пластинка листа; е – ушки; ж – язычок; з – выход колоса | Язычок и ушки хлебных злаков а – ячмень б – овес в – рожь г - пшеница |
| Рис. 3. Часть стержня пшеничного колоса (с боковой стороны) | Рис. 4. Колосок пшеницы: I – колосок; II – схема строения колоска; III – пестик и лодикуле; а – колосковые чешуи; б – наружная цветочная чешуя; в – внутренняя цветочная чешуя; г – пыльники; д – рыльце; е – завязь; ж – лодикуле; з - цветоножки |
Плод (зерновка) в агрономической практике называется зерном. Зерновки бывают голые и пленчатые (покрытые цветковыми чешуями). Они различаются формой, массой и окраской в зависимости от рода зерновых культур.
Зерновка имеет спинную и брюшную стороны. Спинная сторона выпуклая, противоположная ей (брюшная) – более плоская. На брюшной стороне у зерновки хлебов первой группы имеется продольное углубление – бороздка. Часть зерновки, в которой расположен зародыш, называется нижней, противоположная – верхней. На верхней части зерновки у хлебов первой группы (кроме ячменя) находится хохолок, состоящий из тонких волосков.
У зерновки различают - длину, ширину и толщину. Длиной считается расстояние от основания зерна до верхнего конца. У зерна, положив брюшной стороной книзу, определяют: ширину (по наибольшему поперечному расстоянию) и толщину – по высоте, выражая в мм все три показателя.
Зерновка состоит из околоплодника, плотно сросшегося с кожурой эндосперма и зародыша. Эндосперм (запасающая ткань) имеет наружный алейроновый слой, богатый азотистыми веществами, внутренний крахмалистый слой. Он состоит из щитка, почечки и корешка (рис. 5)
От всходов семян до полной спелости растения проходят несколько фаз, которые характеризуются определенными морфологическими признаками.
Различают следующие фазы: 1) всходы, 2) кущение, 3) выход в трубку, 4) колошение (выметывание), 5) цветение, 6) формирование зерна (молочное и тестообразное состояния), 7) созревание (восковая, полная спелости).
Основные отличия зерновых культур первой и второй групп приведены в таблице 1.
1. Отличительные признаки хлебных злаков первой и второй групп
| Отличительные признаки | Первая группа | Вторая группа |
| 1. Продольная бороздка на брюшной стороне зерна | имеется | нет |
| 2. Опушение (хохолок) на верхушке зерна | есть (кроме ячменя) | нет |
| 3. Число зародышевых корешков | несколько (3-8) | один |
| 4. Выполненность стебля | полый | полый или выполнен |
| 5. Развитие цветков в колоске | нижние сильнее развиты | верхние сильнее развиты |
| 6. Требования к теплу | невысокие | высокие |
| 7. Требования к влаге | высокие | невысокие |
| 8.Отношение к продолжительности дня | растения длинного дня | растения короткого дня |
| 9. Развитие от всходов до кущения | быстрое | медленное |
| 10. Наличие озимых и яровых форм | озимые и яровые | только яровые |
Отличия зерновых культур первой группы по соцветиям и зерну приведены в таблице 2, второй группы в таблице 3.
Рис. 5. Продольный разрез зерна пшеницы:
з — зародыш; к — зачаточные корешки; п — почечка; щ — щиток;
а и б — плодовые оболочки; в и с — семенные оболочки;
о — алейроновый слой эндосперма; э— эндосперм; х — хохолок.
2. Характеристика родов зерновых культур первой группы по соцветиям и зерну
| Признак | Пшеница | Рожь | Ячмень | Овес |
| Латинское название | Triticum | Secale | Hordeum | Avena |
| Тип соцветия | колос | колос | колос | метелка |
| Число колосков на уступе стержня или веточке | ||||
| Число цветков в колоске | 3-5 | 2 редко 3 и более | 2-4, иногда 1 | |
| Колосковые чешуи | широкие, многонервные | очень узкие, однонервные | узкие, почти линейные с остевидными заострениями наверху | широкие, с выпуклыми продольными нервами |
| Наружные цветковые чешуи | гладкие | с ресничками | с выпуклым нервом | гладкие |
| Характер прикрепления остей у остистых форм | к верхушке наружной цветковой чешуи | к спинке наружной цветковой чешуи | ||
| Форма зерна (зерновки) | продолговато-овальная, яйцевидная | удлиненная заостренная к основанию | эллиптическая веретеновидная | удлиненная, сильно суженная |
| Пленчатость зерна | обычное голое, редко пленчатое (чешуи с зерном не срастаются) | голое | пленчатое, редко голое | пленчатое, редко голое |
| Форма бороздки | широкая | глубокая | широкая | широкая |
| Наличие хохолка | имеется | имеется | отсутствует | имеется |
| Поверхность зерна | гладкая | мелкоморщинистая | гладкая или слабоморщинистая | опушенная |
| Окраска зерна | белая, красная | зеленоватая, серая, желтая, коричневая | желтая или черная | белая, желтая, коричневая |
3. Характеристика родов зерновых культур второй группы по соцветиям и зерну
| Признак | Кукуруза | Просо | Сорго | Рис |
| Латинское название | Zea | Panicum | Sorghum | Oryza |
| Тип соцветия | метелка (мужское) початок (женское) | метелка | метелка | метелка |
| Число колосков на веточке метелки | 2, реже 4, расположены попарно. В початке колоски расположены попарно, вертикальными рядами | 2-3, из них один плодущий, остальные опадают после цветения | Несколько | |
| Число цветков в колоске | мужских – 2, женских 2, из них только верхний плодущий | |||
| Колосковые чешуи | мужские – широкие, женские – короткие | округло-выпуклые | выпуклые, кожистые | узкие, линейно-ланцетные |
| Цветковые чешуи | тонкие, пленчатые | гладкие, глянцевые | тонкие, нежные | широкие, ребристые |
| Характер прикрепления остей у остистых форм | - | - | к основанию наружной цветковой чешуи | к верхушке наружной цветковой чешуи |
| Зерно: форма | округлая или гранистая, иногда заостренная сверху | округлая, слегка заостренная на концах | округлая или яйцевидная | удлиненно-овальная |
| пленчатость | голое | пленчатое, чешуи с зерном не срастаются | голое или пленчатое | пленчатое, чешуи не срастаются с зерном |
| окраска | белая, желтая, реже другая | белая, кремовая, желтая, красная, коричневая, серая | белая, желтая, бурая, коричневая, черная | белая, иногда коричневая, красная |
Контрольные вопросы
1. Расскажите о строении зерновки хлебных злаков (на примере пшеницы).
2. На какие группы делятся хлебные злаки?
3. Чем отличаются хлебные злаки первой и второй групп.
4. Назовите латинские названия хлебных злаков.
5. Расскажите о строении колоска хлебных злаков (на примере пшеницы).
6. Что такое семя злаков?
7. Какое число колосков на уступе колосового стержня у хлебов первой группы и число цветков в колоске? (по каждой культуре).
2. Рожь (Secale)
Это сложный полиморфный род. По современной систематике, предложенной В.Д. Кобылянским в роде Secale выдяляют четыре вида:
S. silvestre - рожь дикая
S. iranicum - рожь иранская
S. montanum - рожь горная
S. cereale - рожь посевная
Культурный вид один - S. cereale объединяет популяции с диплоидным (2n = 14) или тетраплоидным (2n = 28) набором хромосом в соматической клетке, встречаются как однолетники, так и многолетние представители. Высота растений достигает 65 – 200 см. Колос неломкий, длиной 6-30 см., состоит из 20-40 шт. колосков. Зерно чаще не закрыто плотно цветковыми чешуями, серо-зеленой, желтой или коричневой окраски, длиной 8-12 мм.
Перекрестноопыляющиеся ветром растения. Вид отличается от других высокой урожайностью, зимостойкостью, устойчивостью к осыпанию и крупным зерном.
Вид S. cereale делится на пять подвидов и 40 разновидностей (табл. 4).
4. Характеристика разновидностей ржи вида S. cereale
| Разновидность | Признаки разновидностей | |||
| форма колоса | окраска колоса | положение зерна в чешуях | опушение наружных цветковых чешуй | |
| vulgare | типичный ржаной* | белая | открытое | голая |
| rufum | типичный ржаной | красная | открытое | голая |
| bruneum | типичный ржаной | коричневая | открытое | опушенная |
| velutinum | типичный ржаной | белая | закрытое | голая |
| nigrescens | типичный ржаной | черная | закрытое | голая |
| compositum | ветвистый | белая | открытое | голая |
| monsresum | ежовка | белая | открытое | голая |
| triticiforme | пшеницеобразная | белая | открытое | голая |
| nudipaleatum (2n=28) | типичный ржаной | белая | открытое | голая |
* - колос длинный (8-30), призматической или веретеновидной формы, колоски чаще двухцветковые, колосовые и цветковые чешуи узкие и длинные с реснитчатым краем, остистый.
Производственное значение имеют две разновидности:
vulgare (обыкновенная)
nudipaleatum (тетраплоидная)
Рожь посевная перекрестноопыляемое растение и ей свойственно явление череззерницы.
Череззерница (%) = 
где Кц – количество цветков в колосе, шт;
Кз – количество зерен в колосе, шт.
Различают череззерницу: низкую – ниже 10%,
среднюю – от 10% до 30%,
высокую – выше 30%.
В системе Государственного сортоиспытания Российской Федерации вся ее территория разделена на 12 регионов:
1. Северный (4)*
2. Северо-Западный (8)
3. Центральный (8)
4. Волго-Вятский (7)
5. Центрально-Черноземный (6)
6. Северо-Кавказкий (10)
7. Средневолжский (4)
8. Нижневолжский
9. Уральский (4)
10.Западно-Сибирский (7)
11.Восточно-Сибирский (7)
12.Дальневосточный (6)
* - число областей в регионе.
Пермский край наряду с Кировской, Нижегородской, Свердловской областями и республиками Марий-Эл, Удмуртией и Чувашией входят в четвертый Волго-Вятский регион.
5. Характеристика сортов ржи
| С о р т | Где выведен | К о л о с | Масса 1000 зерен, г | Зимостойкость | ||
| длина, см | плотность | форма | ||||
| Чулпан | ГНУ Башкирский НИИСХ | 10-12 | средняя | веретеновидная | 26-33 | средняя |
| Татарская 1 | Татарский НИИСХ | 10-12 | рыхлый | призматический | 28-37 | средняя |
| Кировская 89* | ГУ Зональный НИИСХ Северо-Востока | 10-12 | рыхлый | удлиненно-эллиптическая | 30-40 | выше средней |
| Фаленская 4* | ГУ Зональный НИИСХ Северо-Востока | 10-12 | рыхлый | призматический | 26-36 | выше средней |
| Вятка 2* | ГУ Зональный НИИСХ Северо-Востока | 12-14 | рыхлый | призматический | 22-30 | высокая |
| Крона* | НПО «Подмосковье» | 10-12 | средняя | призматический | 22-37 | выше средней |
| Онохойская (яровая) | Онохойская селекционная станция | 6-8 | средняя | призматический | 24-30 | - |
* - Районированные сорта в Пермском крае
Продолжение таблицы 5
5. Характеристика сортов ржи
| С о р т | Засухоустойчивость | У с т о й ч и в о с т ь | Районы возделывания (2005 г.) | ||
| к полеганию | к осыпанию | к болезням | |||
| Чулпан | высокая | средняя | высокая | ржавчине слабая, снежной плесени и мучнистой росе средняя | 1,2,3,4,5,6,7,9 и 10 регионы (59 областей и республик) |
| Татарская 1 | высокая | выше средней | высокая | средняя к снежной плесени и ржавчине, восприимчив к мучнистой росе | 1,3,4,7, и 9 регионы (28 областей и республик) |
| Кировская 89* | средняя | выше средней | высокая | бурой ржавчине и снежной плесени средняя, стеблевой ржавчине и мучнистой росе высокая | 1,2,3,4 регионы (27 области и республики) |
| Фаленская 4* | средняя | выше средней | средняя | высокая к спорынье, средняя к ржавчине и мучнистой росе, слабая к снежной плесени | 1,2,3,4 (27 областей и республик) |
| Вятка 2* | средняя | низкая | выше средней | снежной плесени высокая, ржавчине и мучнистой росе средняя | 1,2 и 4 регионы (19 областей и республик) |
| Крона* | средняя | выше средней | средняя | снежной плесени и склеротиний слабая, ржавчине средняя | 3 и 4 регионы (15 областей и республик) |
| Онохойская (яровая) | средняя | низкая | средняя | средняя к ржавчине и мучнистой росе | 11 регион (7 областей и республик) |
* - Районированные сорта в Пермском крае
Контрольные вопросы
1. Дать морфологическую характеристику вида Secale cereale.
2. Перечислить признаки разновидности S.cereale vulgare.
3. Дать определение понятию череззерница.
4. Перечислить сортовые признаки ржи.
5. Дать сравнительную характеристику районированных сортов озимой ржи по морфологическим признакам.
6. Дать сравнительную характеристику районированных сортов озимой ржи по хозяйственно-биологическим признакам.
Технология возделывания озимой ржи
Условия:
Сорт Крона
Плановая урожайность 3 т/га
Предшественник – вико-овсяная смесь на зеленую массу в занятом пару
Зона возделывания – Пермский район (2 зона)
Удобрения рассчитаны по выносу N, Р2О5 и К2О с плановой урожайностью:
N – 90 кг/га, Р2О5 – 45 кг/га, К2О – 80 кг/га (д.в.)
Посевные качества семян:
где В – лабораторная всхожесть – 95%,
Ч – чистота – 99%
Масса 1000 семян – 30,5 г.
Посевная годность 
Норма высева с поправкой на посевную годность (ПГ) определена по формуле:
где К – коэффициент высева, млн. всх. семян/га;
М – масса 1000 семян, г.
227,1 кг/га
6. Технология возделывания озимой ржи
| Агроприём | Агрегат | Срок проведения | Агротехнические требования |
| 1. Вспашка | Т-150 + ПН-5-35 +БЗСТ-1 | за 3-4 недели до посева ржи | с предплужниками, бороной, сразу после уборки парозанимающей культуры на полную глубину пахотного горизонта + 2 см |
| 2. Погрузка и внесение минеральных удобрений | МТЗ-80 +ПЭ-0,8 МТЗ-80 +РУМ-5 | под предпосевную культивацию | 50 кг/га N; 30 кг/га Р2О5; 80 кг/га К2О; равномерно, формы удобрений любые |
| 3. Предпосевная культивация с боронованием | МТЗ-80 +КПС-4 +БЗСТ-1 | не более чем за сутки до посева | в 2 следа (поперек и вдоль вспашки) на глубину 6-8 см + 1 см |
| 4. Протравливание семян | ПС-10 | заблаговременно (за месяц) или перед посевом | Бенлат 50% с.п. 2-3*кг/т или байтан универсал 19,5% с.п. 2 кг/т с увлажнением или прилипателем (* - здесь и далее дозы по препарату) |
Продолжение таблицы 6
| 5. Загрузка и транспортировка семян | загрузчик на базе ГАЗ-53 | в день посева | герметичность и оперативность |
| 6. Посев | ДТ-75+ ЗСЗ-3,6 | 10-20 августа | норма высева 7 млн. + 5% всх. семян на га (227 кг/га) глубина 3-4 см (+ 1 см), семена 1-2 класса, с внесением 10 кг/га Р2О5 |
| 7. Прикатывание | МТЗ-80 +ЗККШ-6 | сразу после посева | давление не менее 0,3-0,4 кг/см2 поверхности почвы |
| 8. Опрыскивание посевов фунгицидом для защиты от снежной плесени | МТЗ-80 +ОПШ-15 | конец сентября | Фундазол 50% с.п. 0,3-0,6 кг/га |
| 9. Подкормка посевов азотными удобрениями | МТЗ-80 +РУМ-5 или МТЗ-80 +СЗ-3,6 | апрель по мерзло-талой почве или май при физической спелости почвы | доза N 40кг/га д.в. при раннем ВВВВ, 60 кг/га при позднем ВВВВ, форма NН4NО3, отклонение от дозы + 10% |
| 10. Боронование посевов | ДТ-75 + БЗСС-1 | при физической спелости почвы | поперек посева, в 1 след |
| 11. Опрыскивание посевов гербицидом | МТЗ-80 + ОПШ-15 | фаза кущения | Агритокс, 59% в.к. 1-1,5 л/га при засоренности однолетними двудольными сорняками и лонтрел 300, 30% в.р. – 0,16-0,66 л/га при наличии многолетних сорняков более 1 ш/м2 |
| 12. Опрыскивание посевов фунгицидами | МТЗ-80 + ОПШ-15 | фаза трубкования | Байлетон, 25% с.п. – 0,5 кг/га или ТИЛТ, 25% к.э. – 0,5 л/га против ржавчины и мучнистой росы. Бенлат, 50% с.п. – 0,3-0,6 кг/га против корневых гнилей |
| 13. Опрыскивание от полегания | МТЗ-80 + ЖВН-6;10 | фаза трубкования | разрешенными препаратами, Н2О – 300 л/га |
Продолжение таблицы 6
| 14. Уборка зерна | «Нива», «Енисей» Жатки: ЖВН-6,10; ЖРБ-4,2 | конец восковой спелости, высота среза15-20 см | однофазная уборка при влажности зерна 22-28%. уборку завершить не позднее 6 дней после наступления твердой спелости зерна. Обороты барабана 900-1100 об/мин |
| 15. Уборка соломы | МТЗ-80 +ВНК-11 МТЗ-80 +ПФ-0,5 | сразу после уборки зерна | скирдование по краям полей, на предварительно вспаханных местах. Солома должна быть сухой или обработанной жидким аммиаком |
Контрольные вопросы
1. Подкормка озимой ржи азотом: дозы и формы удобрений, сроки и способы.
2. Обоснование сроков посева озимой ржи в Предуралье.
3. Особенности технологии возделывания озимой ржи по занятому пару.
4. Приемы подготовки семян озимой ржи к посеву.
3. Пшеница – Triticum L
Пшеница – обширный и богатый формами род хлебных злаков. Число видов, составляющих этот род, не установлено. Разные исследователи называют разное их число, дано описание 22 видов пшеницы, объединяющих как культурные, возделываемые, так и дикорастущие виды и имеющих весьма различное распространение и значение.
Все виды пшениц разделяются на четыре генетически обособленные группы:
1) диплоидная группа (2п = 14), имеющая в соматических клетках 14 хромосом (или 7 в половых);
2) тетраплоидная группа с числом хромосом 2п = 28;
3) гексаплоиднаяя группа (2п = 42);
4) октаплоидная группа (2п = 56).
Для практических целей часто удобнее бывает иное подразделение, основанное только на морфологических и хозяйственно важных признаках. В этом случае все виды пшениц можно сгруппировать только в две группы:
1) настоящие пшеницы;
2) полбяные пшеницы.
Деление основано на следующих признаках.
У настоящих пшениц стержень колоса неломкий, т.е. колос при созревании не распадается на отдельные колоски. Зерна при обычных способах обмолота легко освобождаются из чешуй, в которых они заключены.
Полбяные пшеницы имеют стержень ломкий, колос при созревании довольно легко распадается на отдельные колоски, каждый – с члеником стержня. Зерна при обычных способах обмолота не освобождаются из цветковых и колосковых чешуй и получается не голое зерно, а целые колоски, подлежащие для освобождения зерен дальнейшей обработке.
К той и другой группе относится по II видов пшениц. К группе настоящих пшениц относятся: дика, твердая, ванская, грибобойная, тургидум, месопотамская, полоникум, мягкая, карликовая, круглозерная, широколистная. К группе ненастоящих – полбяных пшениц относятся: спельта, маха, колхидская двузернянка, полба двузернянка, зандури (Тимофееви), культурная однозернянка, дикая пшеница Урарту, халдская, абиссинская, дикая двузернянка.
Важнейшие признаки для определения видов пшениц:
1. Стержень колоса – ломкий, при обмолоте распадается на колоски и неломкий.
2. Колос – остистый или безостый, рыхлый или плотный.
3. Ости – короткие, расходящиеся или длинные обычно параллельные.
4. Колосковые чешуи – кожистые, перепончатые, тонкокожие; равны цветковым или длиннее цветковых; киль слабо выражен или резко выражен.
5. Зерно – голое или пленчатое, округлое или угловатое, с ясно выраженным хохолком или едва заметным, стекловидное или мучнистое.
6. Соломина – полая или выполненная.
7. Наличие озимых и яровых форм.