Зерновые культуры представляют собой группу растений, выращиваемых преимущественно для получения зерна, которое служит основой продовольственной безопасности и кормовой базы. К ним относятся злаки семейства мятликовых, такие как пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, рис, просо и сорго, а также гречиха из семейства гречишных. Зерно является универсальным сырьём: из него производят хлеб, крупы, макаронные и кондитерские изделия. Оно также широко используется в животноводстве в составе комбикормов и в технических целях — для производства крахмала, аминокислот, лекарств и спиртов. Побочные продукты переработки, такие как солома и полова, применяются как корм и подстилка для скота. Многие зерновые, особенно в смеси с бобовыми, выращивают на зелёный корм, сено, сенаж и силос.
Классификация и историческое значение
Зерновые культуры классифицируются по своему основному назначению. Пшеница и рожь считаются главными продовольственными (хлебными) культурами. Ячмень, овес, кукуруза и сорго относят к зернофуражным, используемым преимущественно на корм животным. Рис, гречиха и просо являются крупяными культурами. В СССР была выведена новая зернокормовая культура — тритикале, представляющая собой гибрид пшеницы и ржи.
Зерно обладает исключительной питательной ценностью, калорийностью, хорошей лёжкостью и удобством транспортировки. Эти свойства были оценены человеком ещё в глубокой древности, что сделало зерновые основой растениеводства. Например, пшеницу начали возделывать с 7-го тысячелетия до н.э., рис — с 3-го тысячелетия до н.э., а кукуруза является одним из древнейших растений, выращиваемых коренным населением Америки.
В современном мире зерновые занимают более половины всей пашни планеты — свыше 750 млн гектаров. В СССР под них отводилось более 125 млн га, а среднегодовое производство зерна в период десятой пятилетки достигало 205 млн тонн. Отрасль сельского хозяйства, специализирующаяся на выращивании зерновых, называется зерновым хозяйством.
Биологические особенности
Биология хлебных злаков имеет много общих черт. Для них характерна мочковатая корневая система, состоящая из первичных (зародышевых) и вторичных (основных) корней, большая часть которых (80–90%) сосредоточена в пахотном слое почвы. Исключением является гречиха, обладающая стержневой корневой системой, хотя и её разветвления в основном находятся в поверхностном слое.
Стебель (соломина) у большинства злаков полый, с 5–7 узлами и междоузлиями, высотой от 50 до 200 см (у кукурузы и сорго — выше). Селекционеры работают над созданием низкорослых (карликовых и полукарликовых) сортов с прочной соломиной, устойчивых к полеганию. Стебель гречихи обычно ветвистый, красноватого цвета, высотой 30–150 см. Листья злаков линейные, а у гречихи — стреловидные.
Соцветия у зерновых культур разнообразны: колос (пшеница, ячмень, рожь), метёлка (овес, просо, рис, сорго). У кукурузы мужское соцветие — метёлка, а женское — початок. У гречихи соцветие — кисть. Большинство культур, кроме кукурузы, имеют обоеполые цветки. Рожь, кукуруза, сорго и гречиха являются перекрёстноопыляемыми растениями (опыление происходит с помощью ветра, а гречиха в основном опыляется насекомыми, например, пчёлами). Остальные культуры — самоопыляющиеся.
Плод злаков — зерновка (голая или плёнчатая), а у гречихи — трёхгранный орешек, который в сельском хозяйстве также называют зерном.
Химический состав и фазы развития
Химический состав зерна непостоянен и зависит от вида растения, сорта, почвенно-климатических условий и агротехники. Например, в засушливом климате в зерне пшеницы содержание белка может достигать 18%, а в регионах с умеренным влажным климатом — снижаться.
Белка в зерне содержится от 10 до 18% (иногда больше). Наибольшее количество характерно для пшеницы, особенно твёрдых и сильных сортов. Углеводов (в основном крахмала) накапливается от 60 до 80%, больше всего — в рисе, ржи, кукурузе и гречихе. Содержание жиров варьируется: в овсе без плёнок — до 7%, в кукурузе — около 4%, а в рисе — всего 0,4%. Количество зольных веществ также различно: от 0,8% в рисе до 2,7% в просе. Влажность зрелого зерна обычно составляет 12–16%.
Рост и развитие зерновых культур проходят через последовательные фазы: всходы, кущение, выход в трубку, колошение (или вымётывание метёлки), цветение и созревание. Созревание зерна, в свою очередь, делится на три стадии: молочную, восковую и полную спелость. В фазе восковой спелости, когда зерно становится пластичным и желтеет, обычно начинают раздельную уборку урожая. При полной спелости, когда зерно твердеет, применяют прямое комбайнирование.
Яровые и озимые культуры
Зерновые злаки делятся на яровые и озимые. Озимые культуры (озимые пшеница, рожь, ячмень) высевают осенью, чтобы они перезимовали и дали урожай на следующий год. Для начала развития им необходимы пониженные температуры (0–10°C). Яровые культуры сеют весной, и они дают урожай в год посева, так как их начальные фазы развития проходят при более высоких температурах (10–20°C). Озимые, как правило, более урожайны, поскольку эффективнее используют осеннюю и весеннюю влагу, но они более уязвимы к суровым зимним условиям: морозам, ледяной корке, вымоканию. Поэтому в регионах с малоснежными и суровыми зимами (Заволжье, Сибирь, Северный Казахстан) их почти не выращивают.
География возделывания и сорта
Размещение зерновых культур напрямую связано с их биологическими потребностями и климатическими условиями. В европейской части России широко распространены озимые: в северных районах с суровыми зимами — более зимостойкая озимая рожь (сорта Вятка 2, Омка, Саратовская крупнозерная), в центральных и южных — озимая пшеница (Безостая 1, Мироновская 808, Краснодарская 39) и озимый ячмень.
Яровая пшеница — ведущая культура в засушливых степных районах Поволжья, Урала, Сибири и Казахстана (сорта Саратовская 29, Новосибирская 67). Ячмень и овёс выращивают почти повсеместно. Кукуруза и сорго, как теплолюбивые культуры, распространены в южных регионах и средней полосе. Сорго, кроме того, ценится за засухо- и солеустойчивость. Просо, требовательное к теплу, возделывают в районах с тёплым климатом. Рис, нуждающийся в обилии тепла и влаги, выращивают на чеках (затопляемых полях) на Северном Кавказе, в Средней Азии, Приморье. Гречиха, теплолюбивая и влаголюбивая культура с коротким вегетационным периодом, распространена в зоне умеренного климата.
Агротехника возделывания
Агротехника зерновых культур имеет как общие принципы, так и специфические особенности, зависящие от вида. При размещении в севообороте учитывают их принадлежность к озимым или яровым, способ посева (сплошной или пропашной) и сроки созревания. Озимые лучше всего размещать после раноубираемых предшественников, например, бобовых, по чистым парам. Яровые зерновые дают высокие урожаи после пропашных культур, озимых, многолетних трав и зернобобовых.
Основная обработка почвы включает зяблевую вспашку осенью и предпосевную подготовку весной (боронование, культивация). В засушливых районах для сохранения влаги применяют безотвальную и плоскорезную обработку. Посев проводят в оптимальные, научно обоснованные сроки, используя высококачественные семена районированных сортов. Нормы высева сильно различаются: от 120–250 кг/га для яровой пшеницы до 15–25 кг/га для кукурузы. Сплошные посевы осуществляют рядовыми сеялками, пропашные (кукуруза) — сеялками точного высева. Глубина заделки семян зависит от влажности почвы и культуры.
Для получения высоких урожаев под все культуры вносят органические и минеральные удобрения. Основное внесение проводят осенью под зябь, при посеве — в рядки, а в период вегетации — в виде подкормок. Важным элементом ухода является защита растений: применение гербицидов и пестицидов для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями. На посевах гречихи для улучшения опыления размещают пчелиные ульи.
Современная технология возделывания зерновых основана на комплексной механизации, что позволяет минимизировать ручной труд.
Уборка урожая и перспективы
Уборку урожая проводят двумя основными способами: раздельным (скашивание в валки с последующим обмолотом) и прямым комбайнированием. Раздельный способ позволяет начать уборку раньше, в фазе восковой спелости, и снизить потери. Высокой эффективностью отличается поточный метод уборки, известный как ипатовский метод, при котором все операции (уборка, транспортировка, обработка) объединены в единый комплекс.
Главный путь увеличения производства зерна — это повсеместное повышение урожайности и улучшение качества зерна за счёт внедрения современных агротехнологий, выведения высокопродуктивных сортов и гибридов, а также рационального использования ресурсов.