Зерновые бобовые культуры

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

Решение проблемы растительного белка

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Зернобобовые культуры возделываются для получения белка, и относятся к семейству бобовых. У них стержневая корневая система и собственно семена (в ботаническом плане), а плоды называются бобами. Листья у них трех типов -- тройчатые, перистые и пальчатые. Культуры с тройчатыми листьями (кроме фасоли многоцветковой), а также пальчатыми выносят семядоли на поверхность почвы, в то время как с перистыми листьями -- не выносят.

У зернобобовых отмечают 8 фенологических фаз:

-Прорастание -- от набухания семян до появления первого листочка.

-Всходы -- появление на поверхности почвы семядольных листьев или первого настоящего листа, у растений не выносящих семядоли

- Стеблевание и ветвление стебля -- образование боковых побегов на главном стебле.

- Бутонизация -- в пазухах листьев на главном стебле и его разветвлениях закладываются бутоны последовательно снизу вверх. У люпинов соцветия закладываются на верхушках главного стебля и его разветвлениях.

-Цветение -- отмечается, как и фаза бутонизации, по первым самым нижним цветкам и соцветиям.

-Образование бобов -- идёт в том же порядке, что у бутонов, цветков и соцветий.

-Созревание -- побурение или почернение (кормовые бобы, вика) первых нижних бобов.

- Полная спелость -- созревание большинства бобов на растениях.

К группе зерновых бобовых культур относятся однолетние растения семейства Бобовые: горох, нут, соя, фасоль, чечевица, чина, кормовые бобы, люпин.

У всех зерновых бобовых растений есть ряд общих особенностей. По строению листьев зерновые бобовые делятся на три группы: растения с перистым листьями (горох, чечевица, чина, нут, бобы); с тройчатыми листьями (фасоль, соя); с пальчатыми листьями (люпины).

Растения первой группы прорастают за счет эпикотиля и поэтому не выносят семядоли на поверхность. Они допускают более глубокую заделку семян, боронование до появления всходов и после. Растения второй и третьей групп растут вначале благодаря растяжению подсемядольного колена (гипокотиля) и выносят на поверхность почвы семядоли. Они требуют более мелкой заделки семян, их нельзя бороновать до всходов.

Корневая система зерновых бобовых имеет главный стержневой корень, проникающий на глубину до 1 - 2 м, и многочисленные боковые корни второго, третьего и последующих порядков, размещенные в основном в пахотном слое.

Стебель у зерновых бобовых имеет различное строение. У гороха, вики, чечевицы, чины и некоторых форм фасоли стебли лазящие. Верхушечные листочки перистых листьев редуцированы в усики, с помощью которых растения цепляются друг за друга. До полного налива семян стебли поддерживаются в вертикальном положении, к созреванию стебли полегают. У сои, люпина, бобов, нута, кустовых форм фасоли стебли прямостоячие и сохраняют вертикальное положение в течение всей вегетации.

Цветки обоеполые, околоцветник двойной. Венчик состоит из лепестков неодинаковой величины и формы (лодочка, парус и крылья). В цветке 10 тычинок и один пестик. Окраска венчика от белой до ярко-красной и фиолетовой. У большинства зерновых бобовых цветки собраны в соцветия (головка, кисть) на верхушке главного стебля и боковых побегов.

Плод - боб. Раскрывается он двумя створками и содержит несколько семян. После созревания у большинства видов бобы растрескиваются по продольным швам, створки боба скручиваются и семена разбрасываются. У нута и некоторых видов и сортов люпина бобы не растрескиваются. В последнее время удалось создать сорта сои, чины и фасоли со слабой растрескиваемостью бобов.

Семена состоят из семенной оболочки и зародыша. Зародыш состоит из двух мясистых семядолей и заключенных между ними зародышевого корешка и почечки, из которых формируется надземная часть растения. Семядоли представляют собой зародышевые листья, в них откладываются питательные вещества, используемые при прорастании.

Требования к температуре. Зерновые бобовые по их отношению к температуре делят на три группы: наиболее холодостойкие, холодостойкие и теплолюбивые. Холодостойкие культуры (нут, горох, чечевица) переносят в фазе всходов заморозки до -8 °С, люпин и кормовые бобы до -6 °С, а соя до -3 °С. Наиболее чувствительна к заморозкам фасоль, всходы ее погибают при температуре -1 °С. Для зерновых бобовых растений особенно важны повышенные температуры в фазы налива и созревания семян, что не позволяет проводить посев в более поздние сроки и ограничивает продвижение некоторых из них в более северные районы.

Требования к влаге. Зерновые бобовые предъявляют более высокие требования к влагообеспеченности в течение вегетации, чем другие зерновые культуры. Это связано с тем, что даже при непродолжительном дефиците влаги клубеньки отмирают из-за недостатка углеводов. Прекращение симбиотической азотфиксации вызывает азотное голодание растений и снижение продуктивности. При восстановлении оптимальной влажности почвы на периферии корневой системы образуются новые клубеньки, однако азотный стресс отрицательно сказывается на урожайности культур. Наиболее требовательны к влаге соя, люпин, кормовые бобы, горох. Группу засухоустойчивых составляют чина и нут. Промежуточное положение занимают фасоль и чечевица.

Оптимальная влажность почвы для всех культур, обеспечивающая самую активную азотфиксацию и наибольший урожай лучшего качества - это влажность в диапазоне от 100 % ППВ до влажности разрыва капилляров (около 60 % ППВ).

Отношение к свету. По требованиям к свету зерновые бобовые классифицируют на 3 группы: 1 - растения длинного дня (горох, чечевица, чина, люпин и бобы) у них период вегетации укорачивается с удлинением светового дня; 2 - растения короткого дня (соя и некоторые виды фасоли), у них период вегетациии сокращается с уменьшением светового дня; 3 - группа нейтральных растений (большинство сортов фасоли обыкновенной и нута). Однако почти у каждой культуры есть сорта, которые к продолжительности дня относятся нейтрально.

Требования к почве. Наиболее благоприятны для зерновых бобовых среднесвязные, слабокислые или нейтральные суглинистые и супесчаные почвы, содержащие достаточно фосфора, калия и кальция. Они плохо растут на кислых и песчаных почвах. Исключение составляет люпин желтый, который дает хорошие урожаи на песчаных почвах даже при рН = 4,0 - 4,5. На песчаных слабокислых почвах неплохо растет горох полевой (пелюшка).

Оптимальная плотность почвы для нормального развития корневой системы 1,0 - 1,3 г/см3. Особые требования зерновых бобовых культур к объемной массе почвы обусловлены необходимостью повышенной аэрации корневой системы, так как для биологической фиксации 1 мл азота воздуха в энергетических центрах клубеньков расходуется 3 мл кислорода, поступающего через поверхность клубеньков. На связных почвах с повышенной плотностью симбиотическая система испытывает кислородное голодание, и активность биологической азотфиксации снижается. Это определяет дифференциацию технологических приемов.

Размещение в севообороте и система удобрений. Зерновые бобовые размещают в севообороте после любых культур, кроме многолетних бобовых трав и зерновых бобовых. Считают, что зерновые бобовые культуры можно возвращать на то же поле не ранее чем через 3 - 4 года, когда численность специфичных вредителей и болезней снизится. Сами зерновые бобовые культуры являются хорошими предшественниками для зерновых, пропашных и технических культур, поскольку при благоприятных условиях симбиоза они менее, чем другие культуры, истощают почву азотом.

Поскольку зерновые бобовые культуры содержат больше питательных веществ в единице урожая, то и потребность их в элементах минерального питания выше, чем у злаковых культур. При очень низком и низком содержании в почве фосфора и калия и повышенной кислотности внесение даже высоких норм фосфорно-калийных удобрений и извести непосредственно под бобовую культуру не обеспечивает активной азотфиксации и хорошего урожая из-за наличия в пахотном слое почвы многочисленных очагов с повышенной кислотностью и низким содержанием фосфора и калия. На такой почве рекомендуется высевать бобовые на второй год после известкования и внесения фосфорно-калийных удобрений.

На почвах с повышенным и высоким содержанием фосфора и калия фосфорно-калийные удобрения, как правило, несущественно повышают урожайность зерновых бобовых. Исключение среди зерновых бобовых представляет люпин желтый, под который фосфорно-калийные удобрения не вносят, если содержание этих элементов в почве составляет более 50 мг/кг почвы.

Микроэлементы растения потребляют в незначительных количествах, однако они имеют очень важное значение для симбиотической азотфиксации. Недостаток их резко снижает, а иногда исключает фиксацию азота воздуха. Наибольшую важность из них представляют бор и молибден. Молибден входит в ферментный комплекс нитрогеназу, который осуществляет расщепление молекул азота. Бор способствует развитию сосудисто-проводящей системы, доставляющей углеводы из листьев в клубеньки. При выращивании зерновых бобовых культур применяют бактериальные удобрения. Для образования клубеньков на корнях бобовых культур необходимо наличие специфичного вирулентного активного штамма ризобий. Каждый вид рода Rhizobiumинфицирует один или несколько видов бобовых культур. Там, где данную культуру возделывают давно, в почве есть спонтанные штаммы Rhizobium. А культуры, высеваемые впервые на данном поле, требуют искусственного заражения специфичным штаммом.

При благоприятных условиях симбиоза (рН, соответствующая биологии этой культуры, достаточная обеспеченность макро- и микроэлементами, наличие специфичного вирулентного активного штамма Rhizobium) под зерновые бобовые культуры не следует вносить азотные удобрения. Они, угнетая симбиоз, снижают количество фиксированного азота воздуха на величину усвоенного азота удобрений и не повышают семенную продуктивность зерновых бобовых культур.

Посев и уход за посевами. В возделывании зерновых бобовых есть много общих элементов, однако для каждой культуры есть свои технологические особенности.

Основная обработка почвы под зерновые бобовые культуры та же, что и под зерновые мятликовые. При посеве их после зерновых проводят лущение стерни, затем проводят зяблевую вспашку.

Предпосевная обработка заключается в культивации, выравнивании и прикатывании почвы. Предпосевное выравнивание и прикатывание обеспечивают равномерную заделку семян, дружные всходы и развитие растений, снижают потери при уборке на семена культур с полегающим стеблем.

Семена обрабатывают в день посева, еще лучше делать это непосредственно перед посевом, так как Rhizobium, нанесенные на поверхность семян, быстро гибнут - уже через 5 - 6 ч после обработки их число уменьшается вдвое. Если бактеризованные семена не были высеяны в тот же день, их снова обрабатывают в день посева. Обработку семян пестицидами лучше осуществлять заблаговременно, не менее чем за 3 - 4 недели до посева; обработку препаратами, менее токсичными для клубеньковых бактерий (фундазолом), можно совмещать с обработкой бактериальным удобрением в день посева.

Сроки и нормы высева обусловлены биологией культуры, целью и условиями ее возделывания. Холодостойкие культуры высевают в самые ранние сроки. Запаздывание с посевом на 7 - 12 дней снижает их урожайность на 15 - 20 %. Теплолюбивые культуры (сою и фасоль) сеют при температуре верхнего слоя почвы 8 - 12 °С.

Уход за посевами заключается в уничтожении почвенной корки, борьбе с сорняками, вредителями и болезнями растений.

Уборка зерновых бобовых. Особенности уборки зерновых бобовых заключаются в двухфазной уборке в связи с неравномерностью созревания семян. Сначала скашивают в валки, а после высыхания массы обмолачивают зерновыми комбайнами, отрегулированными на обмолот зерновых бобовых культур. Нут и сою убирают прямым комбайнированием.

Выращивание зерновых бобовых культур на зеленую массу. Максимальный урожай зеленой массы бобовых культур наилучшего качества и с наименьшими затратами можно получить при выращивании многолетних бобовых трав в чистых посевах. Для получения высокобелковой зеленой массы широко выращивают однолетние бобовые культуры. Семена таких культур, как горох полевой, люпин узколистный, вика посевная и мохнатая, практически не используют в комбикормовой промышленности; их выращивают преимущественно на зеленую массу. Кроме того, на зеленую массу возделывают и культуры зернового использования - горох посевной, кормовые бобы, чину, сою, люпин белый.

Агротехника зерновых бобовых культур на зеленую массу в основном не отличается от агротехники их на семена. Лишь норму высева семян увеличивают на 10 - 15 %. Уборку урожая на зеленую массу проводят в период полного налива семян в средних бобах, когда растения еще не сбрасывают листья.

В практике распространено возделывание на зеленую массу зерновых культур, таких, как овес, озимая рожь, кукуруза, сорго. Однако корма, приготовленные из зерновых культур, содержат мало белка. При выращивании зерновых бобовых в смеси с культурами семейства Мятликовые повышаются количество белка в зеленой массе, усвояемость и переваримость белка мятликовых. Содержание белка в бобово-мятликовых смесях обусловлено соотношением компонентов. Например, если в вико-овсяной смеси доля вики составляет 55 - 60 %, а овса - 40 - 45 % (по массе), то содержание белка в такой смеси достигнет 14 %, а если вики в смеси 20 - 30 %, то белка - не более 9 %.

Решение проблемы растительного белка

бобовый выращивание растительный белок

В решении проблемы растительного белка решающая роль принадлежит зерновым бобовым культурам, которые относятся к числу наиболее древних на Земле растений. Многие виды зернобобовых (соя, фасоль, горох, чечевица, кормовые бобы, вигна, голубиный горох, долихос и др.) и в настоящее время не утратили значения продовольственных культур.

Из зерновых бобовых культур человек получает 20% протеина, и в рационе половины населения многих развивающихся стран белок этих культур является основным. Зерновые бобовые культуры характеризуются высоким содержанием белка не только в семенах, но и в вегетативных органах. Белки их обладают высокой растворимостью и поэтому хорошо перевариваются и усваиваются, они более полноценны по аминокислотному составу. Содержание наиболее важных незаменимых аминокислот (лизина, метионина, цистина, триптофана) у зернобобовых в 2-4 раза выше, чем у злаковых культур.

Семена зернобобовых культур -- высокопитательный и концентрированный корм для сельскохозяйственных животных.

Зернобобовые культуры производят на единице площади значительно больше белка, чем злаковые культуры. Основная часть запасаемого ими белка создается за счет азота воздуха в результате симбиотической деятельности клубеньковых бактерий. Бактерии, находящиеся в почве до посева или внесенные вместе с семенами при посеве в виде препарата нитрагина, проникают в корни растений и начинают усиленно размножаться. На 7-10-й день после появления всходов на корнях бобовых образуются клубеньки. Бактерии, живущие в клубеньках, усваивают азот воздуха и снабжают им растения, от которых в свою очередь получают углеводы. Для каждого вида бобового растения существуют соответствующие расы клубеньковых бактерий. С учетом этого промышленность выпускает 7 видов нитрагина.

Зернобобовые развивают мощную корневую систему, способную усваивать питательные вещества из глубоких слоев почвы, а также труднорастворимые фосфаты. Они являются прекрасными предшественниками для большинства полевых культур.

Благодаря широкому видовому и сортовому разнообразию зерновые бобовые культуры возделывают в тропической, субтропической и умеренной зонах земного шара. Мировая площадь посева их составляет около 123 млн га. Средняя урожайность семян крайне низкая -- 0,7-0,8 т/га.

Зерновые бобовые культуры до недавнего времени относились к малоинтенсивным культурам из-за некоторых биологических особенностей: медленный рост растений в начальные фазы развития, растянутость периода цветения и формирования бобов, неодновременность их созревания, предрасположенность к полеганию, низкое прикрепление бобов от поверхности почвы и их растрескиваемость, значительная поражаемость болезнями и вредителями. Все это препятствовало применению интенсивной технологии их возделывания.

В настоящее время в производстве появились сорта интенсивного типа сои, фасоли, гороха и др. Эти сорта имеют низкую форму растений, устойчивы к полеганию, приспособлены к механизированной уборке.

В последние годы внимание к зерновым бобовым культурам усилилось в связи с необходимостью ликвидации белковой недостаточности в питании и кормлении сельскохозяйственных животных. Проблема растительного белка превратилась в жизненно важную, а белок приобретает значение стратегического сырья.

Заключение

В связи с повышенным интересом к проблеме растительного белка особое место среди сельскохозяйственных растений принадлежит зерновым бобовым культурам, в частности чечевице.

Однако последние годы насыщены событиями, связанными с глубокими экономическими преобразованиями, которые не могли, не отразится на производстве зерна чечевицы. Так в стране повсеместно наблюдается сокращение посевных площадей такой ценнейшей бобовой культуры, как чечевица. Среди зернобобовых она наиболее богата белком - до 32 %, уступая только сое. Тем не менее, уже многие годы чечевица зачислена в разряд дефицитных продуктов, хотя по кулинарным и потребительским достоинствам принадлежит к тем не многим культурам, которые очень высоко ценятся на мировом рынке.

По питательности и усвоению организмом чечевица занимает первое место среди зерновых бобовых культур. Несъедобная часть в семенах составляет всего 0,5 % общей товарной массы продукта, в то время как у сои - 2 %, а у мяса от 14 до 28 %

Основные углеводы, определяющие качество зерна зернобобовых культур, - это крахмал, гемицеллюлозы, клетчатка. Содержание крахмала в семенах различных зернобобовых культур колеблется в пределах 40-55 %, в сое и люпине его очень мало - в них накапливаются другие запасные вещества. Состав крахмала у многих бобовых культур примерно такой же, как у злаков.

От фазы восковой до полной спелости в зерне постепенно снижается интенсивность синтеза крахмала вследствие сокращения поступления углеводов из листьев.

В зародышах семян зернобобовых культур накапливается значительное количество сахаров, представленных в основном сахарозой, а в оболочках семян синтезируется много клетчатки и пентозанов. Общее содержание клетчатки в семенах бобовых обычно составляет 3-6 %, а у некоторых культур может достигать 10-15 %. Наряду с использованием чечевицы как продукта питания, зерно чечевицы и ее вегетативная масса идет на корм скоту. В соломе чечевицы содержится от 8-14 % белков, в полове более 18 %. Сено чечевицы, убранное в фазе цветения, содержит до 21 % белка и по кормовым достоинствам приближается к концентрированным зерновым кормам.

Накопление белков в семенах бобовых культур. Семена зернобобовых имеют по сравнению со всеми зерновыми благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями, которые в состоянии фиксировать азот из воздуха, наивысшее содержание сырого протеина. Оно от двух до четырех раз выше, чем в зерне мятликовых зерновых.

Белки семян зернобобовых растений хорошо сбалансированы по содержанию незаменимых аминокислот и поэтому имеют высокую питательную и биологическую ценность. Особенно это относиться к такой культуре, как соя, в белках которой концентрация незаменимых (кроме метионина и триптофана) аминокислот значительно выше, чем требуется по нормам питания человека или кормления сельскохозяйственных животных.

Белки зернобобовых культур - сои, бобов, гороха, фасоли, люпина, вики и т. д. - могут быть использованы как добавка для обогащения незаменимыми аминокислотами других растительных белков, имеющих низкую биологическую ценность, например у злаковых растений.

Значительное количество аминокислот и амидов поступает в созревающие семена из корней, где атмосферный азот с помощью клубеньковых бактерий связывается, а затем восстанавливается до аммонийной формы.

На первых этапах формирования, в семенах содержится много азотистых небелковых веществ, структурных и каталитических белков, а запасных белков очень мало.

В дальнейшем содержание азотистых небелковых веществ уменьшается и усиливается синтез запасных белков, однако общее количество белковых веществ в созревающем зерне почти не изменяется. Общее количество белков в зрелом зерне зернобобовых культур обычно достигает 25-30 %, а в сое и люпине - 30-40 %.

Азотистые соединения бобовых культур. Для многих представителей бобовых, способных «заболевать» клубеньковыми азотфиксаторами (горох, люпин), транспортная форма азота -- это амиды аспарагин и глутамин. Амиды играют важную роль в жизни бобовых растений, и не только бобовых.

В результате их образования не только обезвреживается аммиак, но одновременно запасается в тканях азот. Аспарагин и глутамин, как аспартат и глутамат, принимают участие в переаминировании. Амиды - транспортная форма азота, обеспечивающая его передвижение из одного органа в другой. И, наконец, амиды стимулируют синтез белка.

Благодаря содержанию биоактивных вторичных растительных веществ, витаминов и минералов, зернобобовые потребляют в зеленом состояние в качестве овощей, например, мозговые и сахарные формы гороха, крупнозерные формы кормовых бобов, фасоль, соя, нут и чина. Как правило, их потребляют в вареном состоянии.

Попытки использовать зернобобовые как возобновляемое сырье для химической и фармацевтической промышленности пока еще в стадии исследований. Исследования ведутся в направлении экстракции вторичных растительных веществ для производства биологических препаратов для защиты растений (экстракты из горьких люпинов) и для применения в медицине. Лецитины экстрагируют из семян сои (содержание 2,03 %) и из узколистного люпина (2,19 %), галактаны извлекают из белого люпина.

Таким образом, значение зернобобовых культур в мире велико. Их выращивают непосредственно для питания человека и кормления животных. Также они широко используются в промышленности.

Список использованной литературы

1. Гортлевский А.А., Макеев В.А. Высокобелковые культуры (соя, горох, люпин, рапс).- М.: Знание, 1984

2. Посыпанов Г.С., Долгодворов В.Е., Жерунов Б.Х. и др. Растениеводство/ Под ред. Г.С. Посыпанова - М.: Колос, 2007.

3. http://www.valleyflora.ru/64.html

Размещено на Allbest.ru