Злаковые хлебные и крупяные культуры
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 |