Многочисленное семейство хлебных злаков — самое известное представительство класса однодольных.
Разнообразное соотношение белков, углеводов, ферментов и витаминов в составе злаковых культур соответствует потребностям организма человека, представляет ценность для животных. Для людей на основе зерна изготавливаются такие базовые продукты питания, как мука и крупы, для животных — комбикорм.
Хлебные злаки характеризуются рядом общих признаков, которые отличают их от других однодольных.

Виды злаков

Злаковые культуры представлены двумя большими группами.
К первой относятся виды хлебных злаков одноименного семейства (так называемые настоящие хлеба):

1. Пшеница (в том числе полба — предок современных твердых сортов пшеницы).
2. Рожь.
3. Овес.
4. Ячмень.
5. Тритикале (гибрид, промежуточная форма ржи и пшеницы).

Вторую группу составляют зерновые культуры (просовидные хлеба) семейства злаковых:

1. Кукуруза.
2. Рис.
3. Просо.
4. Сорго.

К роду просо относятся разновидности:

• Чумиза (головчатое просо, буда, черный рис) культивируется в Китае, на Дальнем Востоке.
• Пайза (дикое просо, ежовник хлебный, японское просо) возделывается на Дальнем Востоке, в Азии, Австралии, на юге Африки.
• Могар (итальянское просо, щетинник итальянский) выращивается на Северном Кавказе, в Украине, Азии, Австралии, Африке, Северной Америке.
• Дагусса (пальчатое просо, элевсина коракан) произрастает в засушливых районах Африки, Азии, Индии.

В отдельную группу можно выделить зерновые культуры:

1. Квиноа (иные названия: киноа, рисовая лебеда). Древнейший злак, заменявший инкам рис и хлеб. Семейство маревых.
2. Амарант. Использовался вместо пшеницы ацтеками и доныне популярен у горных племен Китая, Непала, Пакистана, Индии. Семейство амарантовых.
3. Гречиха. Отсутствие клейковины делает ее непригодной для выпечки хлеба, она используется для лепешек, оладий и блинов. Семейство гречишных.

Эти культуры не входят в семейство злаковых, однако подобны им по строению и пищевой ценности, имеют плод в виде зерновки.

Строение хлебных и зерновых злаков

Злаковые культуры характеризуются общими морфологическими признаками.
Корневая система мочковатая. При благоприятных условиях уходит на 1,5-2 метра в грунт. Основная масса корней располагается в верхнем слое почвы, в 25-30 см от поверхности. Корни злаковых разделяют на 3 типа:

• первичные;
• вторичные (придаточные);
• опорные (воздушные) — есть только у кукурузы и сорго.

Стебель — тонкая соломина, разделенная утолщенными перегородками (стеблевыми узлами) по всей длине. Внутреннюю часть стебля у кукурузы и сорго наполняет паренхима (мякоть).
Лист линейной формы, листовые пластины бывают свернутыми.
Соцветия имеют форму:

• Колосовидную (с членистым стержнем и колосками): рожь, пшеница, тритикале, ячмень.
• Метельчатую (с центральной осью и боковыми ветвями с колосками): овес, рис, просо, сорго.
• Сочетание метелки и початка: кукуруза.

Цветок состоит из чешуи двух видов:

• нижняя (наружная);
• верхняя.

Цветки имеют разное развитие: у первой группы злаков сильнее развиты нижние, у второй группы — верхние.
Между цветками находится завязь (2 перистых рыльца и 3 тычинки; у риса — 6 тычинок).

Строение зерна

Корневая система

Все зерновые культуры имеют примерно одинаковую структуру. Корневую систему составляет множество придаточных ветвей, которые собраны в мочку (пучок). Различают зародышевые (первичные) корни и вторичные. Последние формируются из стеблевых узлов, расположенных под землей. Большая часть корней развивается в пахотном (верхнем) слое земли. Вглубь почвы проникают только некоторые ответвления: у кукурузы, риса, овса и ячменя — на 100-150 см, у ржи и пшеницы — на 180-200 см, у сорго — на 200-250 см. При прорастании зерно сначала формирует первичные корни. Из подземных узлов стебля впоследствии начинают развиваться вторичные ответвления. При достаточном количестве воды они начинают достаточно быстро расти. Отмирания первичных корней не происходит. Они выполняют главную роль в доставке влаги и питательных веществ наземным частям. У сорго и кукурузы из надземных узлов, ближайших к поверхности, формируются воздушные (опорные) корни.

Стебель

Его называют соломиной. Зерновые культуры, как правило, имеют полый стебель с 5-6 узлами, разделяющими его на междоузлия. Соломина может достигать в высоту от 50 до 200 см — это зависит от биологических особенностей сорта и условий его произрастания. Кукуруза и сорго имеют стебель высотой 3-4 и более метров. Однако большая высота не всегда считается достоинством сорта. Это обусловлено тем, что при длинном стебле понижается устойчивость к полеганию.
Количество междоузлий совпадает с числом листьев. Первым в рост трогается самое нижнее, далее — все последующие. Стебель развивается всеми междоузлиями. Верхнее к концу развития становится длиннее нижнего. У твердой пшеницы и кукурузы стебель наполнен губчатой тканью. Нижняя часть погружена в почву вместе с узлами. Из них формируются корни и вторичные стебли. Эта часть называется узлом кущения. При его повреждении растение гибнет.

Листья и соцветия

Зерновые культуры могут иметь линейные (рис, овес, рожь, пшеница), средние (ячмень) или широкие (просо, сорго, кукуруза) листья. Также их различают в зависимости от местоположения. Листья могут быть стеблевыми, прикорневыми (розеточными) и зародышевыми. Все они состоят из влагалища, которое охватывает стебель, и пластинки. В участке, где влагалище переходит в пластинку, расположен язычок — пленчатое образование. У тритикале, ячменя, ржи, пшеницы соцветие представляет собой сложный колос. Рис, сорго, просо и овес имеют метелку. На одном растении кукурузы формируется метелка, в которой присутствуют мужские цветки (султаны), и початок, где находятся женские цветки. В колосе выделяется стержень. На его уступах с обеих сторон поочередно образуются мелкие колоски. В метелке присутствуют ветви 1, 2 и 3-го порядка. На их концах также располагаются колоски. Цветки имеют небольшой размер. Как правило, они зеленоватые. В цветках выделяется две чешуйки: внутреннюю и внешнюю (у остистых форм она переходит в ость). Внутри между ними располагается пестик. Он состоит из завязи, в которой присутствует три тычинки и два перистых рыльца. Зерновые культуры имеют обоеполые цветки. Их количество в колоске бывает разным.

Плод

В качестве него выступает односемянная зерновка, называемая зерном. У сорго, риса, ячменя, овса и проса плоды покрыты чешуйками. Зерно пшеницы сверху покрывает семенная оболочка. Под ней располагается эндосперм — мучнистая ткань. Она обеспечивает питание растения в процессе прорастания. В эндосперме присутствует порядка 22% белка и 80% углеводов от общей массы зерна. Под оболочкой, слева в нижнем углу, находятся зародышевый корешок и почечка.

Выращивание

Хлебные злаки неприхотливы, но все же требуют определенного ухода. В оптимальных условиях урожайность и качество зерна будут выше.
Злаки первой группы (настоящие хлеба) предъявляют невысокие требования к теплу, но нуждаются во влаге. Это растения длинного дня, быстро развивающиеся от всходов до кущения.
Зерновые культуры (просовидные хлеба) теплолюбивы и засухоустойчивы. От всходов до кущения развиваются медленно. Нуждаются в коротком световом дне.
Главный вредитель хлебных злаков — хлебный пильщик, личинка которого прогрызает у растения междоузлия.

Яровые и озимые

Существуют 2 формы злаковых:

• Озимые.
• Яровые.

Посев яровых производят весной, полный цикл развития они проходят в течение лета, урожай дают осенью (позже озимых).
Посев озимых проводится осенью. До начала зимы они успевают прорасти, на зимовку уходят в фазе кущения и в состоянии покоя, а ранней весной следующего года, продолжая свой жизненный цикл, активно развивают стебли и начинают плодоношение в середине лета.
Озимые сорта, используя весной запасы почвенной влаги, дают не только более ранний, но и более обильный урожай.
По сравнению с яровыми, озимые сорта обладают меньшей засухоустойчивостью и требуют соблюдения определенных условий при выращивании:

• высокий снежный покров и мягкие зимы;
• плодородная почва.

Хлебные злаки имеют обе формы. Озимая рожь среди них обладает наибольшей морозостойкостью.

Пшеница

Пшеница — древнейший род хлебных злаков. Ее прародитель — полба, известная еще со времен Древнего Египта. Культурные и дикорастущие виды пшеницы многочисленны, но исследователями описаны только 22 из них. Классификация проводится по разным признакам, на практике же пользуются разделением на две группы:

1. Настоящие. Отличительный признак — неломкий стержень колоса. В результате этого колосья пшеницы не распадаются при созревании на отдельные колоски, при обмолоте освобождаются из чешуи (цветковой и колосковой) легко. Существует 11 видов настоящих пшениц, среди которых: твердая, мягкая, тургидум, месопотамская, полоникум, карликовая, круглозерная.
2. Полбяные. Отличительный признак — ломкий стержень колоса. Колосья пшеницы распадаются на отдельные колоски с отломленной частью стержневого членика. При обмолоте зерно не освобождается от чешуи, поэтому требуется дополнительная обработка. Существует 11 видов полбяных пшениц, среди них: абиссинская, колхидская, халдская, двузернянка и дикая двузернянка, зандури.

Сортовая принадлежность определяет хозяйственное предназначение пшеницы. Например, клейковина муки, которую делают из твердых сортов, крепкая и упругая. Благодаря этому из твердых сортов получаются макароны высокого качества. Из мягких сортов производят хлебопекарную муку. Твердая и мягкая пшеница подразделяется на классы: твердая — на 5, мягкая — на 6. В зависимости от класса, основной хлебный злак применяют непосредственно для производства продуктов питания или используют в качестве фуража.

Ячмень

История окультуривания ячменя насчитывает 10 тысяч лет. Родиной его древнейших предков считается Месопотамия, хотя упоминания об этом злаке встречаются у народов Азии, Египта, Европы.
Территории его распространения обширны: от северных районов (включая Заполярье) до тропиков. Горные условия Альп, Кавказа, Тибета также не являются препятствием для возделывания ячменя. Несмотря на столь широкое распространение, культурным видом является один-единственный — ячмень посевной, который принято делить на 3 подвида.
По химическому составу зерновки такие хлебные злаки, как пшеница и рожь, превосходят ячмень, содержащий в составе зерна белки, которые плохо усваиваются человеческим организмом. Малое содержание клейковины приводит к тому, что ячменный хлеб крошится и быстро черствеет.
Наибольшей популярностью пользуются крупы, которые изготавливаются из ячменя: перловая, ячневая.

Рожь

В древние времена рожь была известна как сорное растение, всходящее среди посевов пшеницы. Слава пришла к этому злаку постепенно. В те годы, когда суровые морозы и устойчивая засуха истребляли пшеницу, землепашцам приходилось довольствоваться лишь урожаем неприхотливой ржи. На генном уровне рожь сохранила устойчивость своих прародителей к погодным стрессам и болезням.
Культурный вид этого злака — рожь посевная, объединяющая разные формы и сорта. Другие виды ржи — дикая, иранская, горная.
Рожь посевная высокоурожайна, устойчива к осыпанию, зимостойка; зерно крупное. Подразделяется по качеству на 4 класса: с первого по третий используются для изготовления муки, четвертый — для фуражных целей.
Существует озимая рожь и яровая. Урожайность с 1 гектара — 2 тонны. Помимо пищевой ценности, рожь обладает бесценным качеством улучшителя тяжелых почв. Благодаря интенсивному росту мощная разветвленная корневая система способна рыхлить почву на глубине до 2 метров, тем самым создавая благоприятные условия для последующих культур. Произрастая на бедных почвах, играет роль сидерата.
Ржаной хлеб полезен: в нем больше аминокислот и витаминов, чем в пшеничном. Зерно ржи содержит белков в 2 раза меньше, при этом их питательная ценность выше.

Овес

Овес — вторичная культура, как и рожь. Обладает большой жизнестойкостью. Родина овса — Монголия и Китай. В Европе стал культивироваться в бронзовом веке.
В природе встречаются 70 видов, но хозяйственную ценность имеют только 11. Наиболее известен овес посевной, идущий на изготовление крупы, овсяного кофе, толокна, муки для кондитерских изделий и блинов.
В животноводстве овес используется как концентрированный корм или составная часть комбикорма.
Хлебные злаки отдают овсу пальму первенства по производству диетического и детского питания: овсяное печенье, мюсли, хлопья «Геркулес». Пищевая ценность овса обусловлена оптимальным содержанием белков, крахмала, органических кислот, жиров и сахара, которые легко усваиваются, нормализуют обмен веществ, защищают сердце и кровеносную систему.

Кукуруза

Среди культурных злаков кукуруза занимает особое место, так как по строению не похожа ни на представителей настоящих хлебов (первая группа), ни на «собратьев» из второй группы, к которой непосредственно относится.
Необычен стебель: прямой и мощный, способный достигать 5 метров в высоту, снабженный воздушными корнями, расположенными на нижних надземных узлах.
Листовая пластина широкая, сами листья длинные, опушенные сверху.
Кукуруза — растение однодомное, но раздельнополое, так как у нее 2 соцветия: початок состоит из женских цветков, метелка на верхушке — из мужских.
Селекционерами выведено огромное количество сортов и гибридов, от которых зависит форма и окраска зерен, располагающихся на початке вертикальными рядами.
Родина кукурузы — Америка (Центральная и Южная). Древние майя считали ее священным растением, достойным поклонения.
В Европе она появилась благодаря Колумбу, увидевшему ее впервые на острове Куба.
Основной состав кукурузного зерна — крахмал (70 %), белок (10 %), жир (8 %).
Применение кукурузы разнообразно: молодые початки варят, зерна замораживают и консервируют, перемалывают в крупы и муку. Дальнейшая обработка превращает зерна в хлопья для легких завтраков, попкорн и другие лакомства.
В животноводстве кукуруза считается ценной кормовой культурой.

Рис

Прародитель современного риса был известен в Индии свыше 15 тыс. лет назад. Основные территории культивирования — южные районы на заливных площадях.
Сыном воды и солнца, кормильцем Востока, вторым хлебом человечества, белым золотом называют этот высококалорийный злак. И это вполне оправданно, ведь он кормит более половины населения земного шара.
Рисовое зерно на 75 % состоит из крахмала, на 8 % — из белков; рисовая оболочка богата витамином В1.
Разнообразно применение риса: из зерна делают крупы и муку, из рисовой соломы — высококачественную бумагу для письма, шляпы и циновки.
Два десятка видов и свыше тысячи сортов риса по форме объединяются в 3 типа:

• Длиннозерный — с длинным и тонким зерном. Обладает максимальной прозрачностью. Применение этой типа риса универсально для восточной и универсальной кухни: от салатов до гарниров.
• Среднезерный — с зернами широкими и короткими. Менее прозрачен, чем длиннозерный, со средним содержанием клейковины. Основное назначение — паэлья, ризотто, пудинги.
• Круглозерный — с зернами круглой формы. Такой рис непрозрачен, в нем высокое содержание крахмала. Благодаря повышенной клейкости используется для приготовления каш, пудингов, запеканок, суши.

Известна интересная особенность риса: любой сорт имеет разный вкус и цвет в зависимости от его обработки и времени приготовления.

Просо и сорго

Происхождение проса в качестве сельскохозяйственной культуры начинает отсчет с 3 тысячелетия до нашей эры.
Археологические раскопки в Среднем Приднестровье свидетельствуют, что просо возделывали еще древние скифы. В Европу оно пришло из Индии, Монголии и Китая. В Древнем Китае просо стояло в одном ряду с другими священными растениями: рисом, пшеницей, ячменем, соей.
Зерновой злак теплолюбив и засухоустойчив. Просяная зерновка самая мелкая и твердая из всех злаковых, а содержание белка в нем выше, чем у пшеницы и ячменя.
Зерно используется для изготовления крупы, известной нам как пшено, и муки, из которой выпекают лепешки и хлеб. На корм скоту идут все части злака: зерно, лузга, солома, мучель.
В культурном земледелии существует злак, напоминающий просо. Сорго вот уже 5 тысячелетий используется в засушливых районах Африки как основной хлеб. Внешне этот зерновой злак подобен просу, по химическому составу зерна — кукурузе.
Из зерен сорго производят крупу, муку, крахмал, из соломы — плетеные изделия, бумагу и веники. Зеленую массу используют в составе силоса.

Выращивание зерновых культур представляет собой важнейшую с/х отрасль. Эти растения дают корма для животных, промышленное сырье. Зерновые культуры занимают одно из важнейших мест в пищевой промышленности.

Значение растений

Продукция зерновых культур используется для развития животноводства и птицеводства. Большое количество питательных веществ, содержащихся в растениях, способствует активному росту скота, увеличению надоев. Из зерна вырабатываются и такие важнейшие продукты, как макаронные и хлебные изделия, мука, крупа. Растения выступают в качестве сырья для получения крахмала, спирта, патоки и так далее.

Химический состав

Зерновые культуры богаты углеводами и белками. Последние присутствуют в количестве от 10 до 16%. Углеводов в растениях содержится от 55 до 70%. В большинстве зерновых культур присутствует от 1.5 до 4.5% жиров. В кукурузе и овсе его содержится около 6%. Процент белка в зерновых культурах непостоянен. Его доля зависит от сортовых и видовых особенностей, агротехнических приемов, климата, погоды. Так, размещение зерновых культур на территориях с континентальным климатом, в областях, где много света и тепла, позволяет получить растения с большим количеством белка, чем в районах с мягкими условиями и дождливой погодой. Кроме этого, повышение содержания этого соединения отмечается на почвах, богатых фосфором и азотом. Зерновые культуры богаты витаминами В группы, РР. В проросших злаках содержатся С, А и Д.
Особую ценность представляют соединения, которые образуют клейковину. От ее качества и количества будут зависеть хлебопекарные свойства полученной муки (объем изделий, пористость, упругость теста). Зерно пшеницы может содержать от 16 до 40% сырой клейковины. В белке хлебных злаков присутствуют аминокислоты. В их числе есть и незаменимые — те, которые не синтезируются в организме человека и животных. К ним, например, относят триптофан, метионин, лизин и прочие. Эти аминокислоты должны поступать в организм с пищей. В этой связи повышенное их содержание в злаках благоприятно сказывается на состоянии животных и человека.

Питательная ценность

Она измеряется в кормовых единицах. За 1 ед. принято считать питательность килограмма сухого овса. Таким образом, у 1 кг пшеницы и ржи показатель 1.18, ячменя — 1.27, кукурузы — 1.34. Питательная ценность килограмма соломы может составлять от 0.2 (пшеница, рожь) до 0.3-0.35 (ячмень, овес) кормовой единицы.

Актуальные вопросы отрасли

Ежегодно разрабатываются программы, позволяющие повысить урожайность зерновых культур. Однако это не единственная задача агропромышленного комплекса сегодня. Вместе с увеличением объемов сырья особое внимание уделяется его качеству. Упор, прежде всего, делается на производство зерновых культур, наиболее востребованных в пищевой и с/х промышленности. К ним относят сильную и твердую пшеницы, важнейшие фуражные и крупяные сорта. Многие хлебные злаковые, например овес, ячмень, рожь и пшеница, имеют озимые и яровые формы. Они отличаются друг от друга способом выращивания. Развитие озимых связано с условиями зимовки. Посев зерновых культур осуществляют осенью, а сбор — на будущий год. Яровые формы могут выдержать воздействие низкой температуры лишь непродолжительный период. Посадка зерновых культур в этом случае осуществляется весной, а сбор — в тот же год.