Загальна характеристика зернових культур

Зернові культури — основа сільськогосподарського виробництва. Зерно є основним енергетичним джерелом життєдіяльності людського організму. У структурі продуктів харчування зернові та зернобобові культури становлять 76%. На бульбоі коренеплоди, овочі, фрукти та цукор припадає тільки 17,2% виробництва продуктів харчування. Решту (6,8%) продукції людство одержує від тваринництва і риболовства.

Із зерна виробляють основні продукти харчування — хліб, крупу, макарони, кондитерські вироби тощо. Близько половини світового виробництва зерна використовується на корм худобі. У тваринництві використовують також полову, значну частину соломи. Зернові культури вирощують для одержання зеленої маси, силосу, сінажу, сіна, трав’яного борошна.

Зерно і солому використовують як сировину для технічної переробки. Із зерна виробляють пиво, спирт, крохмаль, глюкозу та ін. Зерно зберігає свої добрі поживні властивості впродовж багатьох років. Воно зручне для перевезення на далекі відстані, легко піддається технологічній переробці. Солому використовують для виробництва целюлози, паперу, різних побутових речей. Як підстилка худобі солома є складовою частиною органічних добрив. В останні роки значну частину соломи подрібнюють при збиранні зерна і заробляють у ґрунт для поповнення його органікою.

В кінці XX століття в Європі підвищився інтерес до ресурсоощадних, адаптивних, екологічно чистих технологій вирощування зернових культур. Вони повинні забезпечувати достатній, економічно вигідний рівень урожайності при найменших затратах матеріальних ресурсів. Можливі різні ступені біологізації — від повної відмови щодо застосування агрохімікатів (біологічне рослинництво) — до певних рівнів ресурсоощадних варіантів застосування добрив та засобів хімічного захисту рослин. Будова найважливіших органів у зернових культур родини тонконогових дуже подібна, що дозволяє дати загальну їх характеристику у цьому підрозділі. Коренева система мичкувата, не має головного кореня. При проростанні насінин, із зародка формуються первинні або зародкові корінці. Пізніше з вузла кущіння виростає основна маса кореневої системи. Ці корінці називаються вторинними або вузловими. У кукурудзи, сорго на першому-другому надземних стеблах розвиваються повітряні або опорні корені.

Найбільш розвинута коренева система у кукурудзи, жита, озимої пшениці. Основна частина кореневої системи розміщується в орному шарі ґрунту на глибині до 30 см. Окремі корені можуть проникати у ґрунт на глибину 1 м, інколи — до 1,5−2,0 м.

Коренева система вівса, жита, гречки характеризуються високою фізіологічною активністю — може засвоювати елементи живлення з важкорозчинних сполук ґрунту У ярої пшениці, ячменю засвоювальна здатність менша, тому у ґрунт необхідно вносити легкорозчинні сполуки з добривами.

Стебло — соломина, що складається з 5−7 міжвузлів. У кукурудзи може бути до 25 міжвузлів. З кожного вузла починає свій ріст листок. Стебло порожнисте висотою 70−150 см. У кукурудзи і сорго виповнене паренхимою, висотою 3−5 м.

Листок лінійної форми. Складається з листкової піхви, яка у вигляді трубки охоплює стебло; листкової пластинки, що відходить під кутом до стебла. На місці переходу піхви у пластинку розрізняють язичок і вушка. За будовою язичка і вушок можна відрізнити культури між собою на ранніх фазах розвитку Суцвіття у зернових культур буває трьох типів: колос (пшениця, жито, тритікале, ячмінь), волоть (овес, просо, сорго, рис, кукурудза), качан (кукурудза). Спільним у будові цих суцвіть є наявність колосків.

Колос складається з колосового стрижня, на виступах якого розміщуються колоски. Волоть складається з основної осі і бокових гілок. На кінцях гілок останнього порядку сидять колоски.

Колосок складається з однієї чи декількох квіток і двох колоскових лусок. Кожна квітка має дві квіткові луски — нижню (зовнішню) і верхню (внутрішню). Колосок у ячменю одноквітковий, у жита переважно двоквітковий, у пшениці, вівса — багатоквітковий.

Плід — суха однонасінна зернівка, голозерна або плівчаста, якщо квіткові луски не від'єднуються від зернівки (ячмінь, овес, просо, рис).

Зернівка складається з оболонок (плодової і насінневої), які щільно зростаються між собою. Маса оболонок становить 4−7% (у плівчастих до 15%) від маси зернівки.

Основну частину зернівки займає ендосперм, що складається з клітин, які наповнені крохмальними зернами, між ними розміщені білкові речовини.

Периферійний шар клітин ендосперму називається алейроновим. Його клітини містять багато білка і не містять крохмалю.

У нижній частині зернівки знаходиться зародок. Він складається з щитка, який є сім'ядолею зернівки. Його функція — регулювання надходжень поживних речовин до зародка з ендосперму. Крім щитка, до складу зародка входять зародкові корінці і стебельце, яке закінчується брунечкою.

Хімічний склад зернівок змінюється під впливом виду і сорту, родючості ґрунту, метеорологічних умов, застосовуваної технології. Зерно складається з води, органічних і мінеральних речовин.

Насіння зернових культур засипають на зберігання при вологості не більше 14−15% (повітряно-сухим). Якщо вологість вища, то воно при зберіганні псується і втрачає схожість.

Найбільше в зерні безазотистих екстрактивних речовин (БЕР), що представлені вуглеводами, серед яких переважає крохмаль. Для людини вони мають велике значення як енергетичний матеріал.

Білки є основою створення тканин у людини і тварини. За калорійністю вони переважають крохмаль, цукор і поступаються лише рослинному жиру Важливо, щоб у білках містилося багато амінокислот, особливо лізину і триптофану, які підвищують продовольчу і кормову цінність зерна. Найбільше білка є в зерні пшениці, особливо твердої, найменше в зерні рису.

Якість борошна в значній мірі залежить від вмісту і якості клейковини. Клейковина — це згусток нерозчинних у воді білків, що залишається після відмивання тіста від крохмалю, клітковини та інших компонентів.

Найбільше клейковини у зерні пшениці (16−50%). Зерно жита містить від 3 до 26%, ячменю — від 2 до 19% клейковини, але нижчої якості ніж у пшениці.

Клейковина пшениці найкраща, завдяки цьому хліб має високі хлібопекарські і смакові якості. У твердої пшениці клейковина жорсткіша, але борошно придатне для виробництва макаронів і круп. У зерні інших зернових культур клейковини майже немає, тому для випікання хліба їх борошно мало придатне.

Жир у зерні знаходиться у зародку. Найбільше його у зародках кукурудзи — до 40%, вівса — до 26%, проса — до 20%, менше у пшениці, жита, ячменю — до 14%.

У кукурудзи видаляють зародки, з яких добувають харчову і лікувальну олію. Якщо жир потрапляє в борошно — воно гіркне.

Клітковина входить до складу клітинних стінок, оболонок зерна і лусок. На відміну від інших органічних речовин вона погано перетравлюється.

Зола міститься переважно в оболонках і лусках зерна. У золі багато фосфору і калію.

У зерні міститься комплекс вітамінів (В1 В2, В6, РР, Е, А та ін.).