Страница:
Анализируя все приведенные причины старения семян, можно сделать вывод, что процесс гибели семени неизбежен, но продлить его жизнеспособность – это реальная задача специалистов, отвечающих за хранение семенных партий зерна.
Какова же долговечность семян полевых культур? Решением этого вопроса занимались и занимаются ученые как в России, так и за рубежом. Одним из первых исследователей, изучавших всхожесть семян различного возраста, был Карразерс, живший в начале прошлого столетия. Он испытывал в течение 9 лет семена красной белозерной пшеницы урожая 1896 г. Свежеубранные семена имели всхожесть соответственно 99 и 100 %. Через 5 лет эти показатели снизились до 80 %, а семена восьмилетнего хранения имели всхожесть 51 и 29 %, т. е. были практически полностью не пригодны для хозяйственных посевов.
Рис. 29. Возможные пути потери жизнеспособности семян
Проведенные в 1947 г. Уаймпером и Бредли исследования с высушенными семенами пшеницы до уровня влажности 4,1 % и помещенными в герметичные емкости для предотвращения сорбции влаги семенами из водяных паров воздуха показали, что при таких условиях всхожесть сохранялась до 19 лет.
Как предполагают эти исследователи, в оптимальных лабораторных условиях хранения семена могут сохранять жизнеспособность не менее 50 лет.
Таковы потенциальные возможности долговечности семян пшеницы. В производственной же практике хранить так долго зерно и семена не имеет смысла, т. к. затраты на хранение превысят их стоимость.
Снижение жизнеспособности при длительном хранении товарных партий продовольственного зерна всегда служит сигналом ухудшения их технологических свойств.
Как видим, семена обладают способностью длительное время сохранять жизнеспособность, находиться в состоянии покоя. Для практики хранения имеет большое значение создание для хранящихся семян вынужденного покоя, связанного с отсутствием необходимых условий для прорастания семян. Главным фактором, определяющим состояние покоя, является вода. Снижение количества воды в семенах определяет переход их от активного метаболизирующего состояния к состоянию вынужденного покоя, когда жизнедеятельность семян сведена к минимуму. При прочих равных условиях низкое содержание воды в семенах обеспечивает лучшую их сохранность.
Исследования, проведенные К. Н. Дановичем и другими учеными, изучавшими состояние воды в семенах, показали наличие ряда водных фракций со специфическими физико-химическими параметрами и типами взаимодействия с различными структурами и биохимическими веществами семени. При этом в семенах были выделены 4 фракции воды: первая фракция – гидратная вода белка; вторая – вода, гидратирующая запасные полисахариды; третья – иммобилизованная структурными белками зародышевой части семени; четвертая – вода жидкой фракции (аналогичная свободной, чистой воде).
Изучение влияния отдельных водных фракций на сохранность семян показало, что содержание второй фракции (крахмально-гидратного комплекса) воды положительно коррелирует с сохранностью семян. Семена злаков, содержащие значительное количество запасных углеводов, в основном крахмала, имеют высокую сохранность, по сравнению с семенами других видов, видимо, из-за буферной роли крахмала. На сохранность семян злаковых культур, колебания влажности атмосферного воздуха оказывают меньшее влияние, по сравнению с сохранностью семян других культур. Но при избытке влаги она передается структурными белками и начинается их гидролиз, семена выходят из состояния покоя.
Третья водная фракция, сосредоточенная в основном в зародышевой части семени, устойчива к физическим воздействиям, и ее потеря семенами, видимо, имела бы катастрофическое воздействие на жизненные процессы, протекающие в зародыше. Влага зародыша, предположительно, является одной из сторон механизма защиты наиболее важной в воспроизводстве вида части семени – зародыша – от влияния неблагоприятных факторов внешней среды.
С повышением влажности семена выходят из состояния вынужденного покоя, они способны прорастать. Для обоснования теоретических основ хранения семян следует учитывать, что при сорбции воды семенами из водяных паров воздуха и повышении влажности семян на 10–15 % от исходной вся вода адсорбируется крахмало-гидратом семян. При прямом же контакте семян с водой она появляется внутри семени в свободном виде. Семена, высеянные в почву, начинают прорастать при наличии в ней капельно-жидкой влаги.
Избыточная влажность семян способна не только активизировать физиологические процессы и в первую очередь дыхание за счет использования на него продуктов гидролиза запасных веществ семени, но и оказывать влияние на генетические аспекты семени. Ученые (Хорошайлов Н. Г. и др.) предполагают, что высокая влажность хранящихся семян повышает уровень биохимических и физиологических процессов, которые затем на генетическом уровне влияют на анатомо-морфологические изменения в семенах. Избыточная влажность семян – одна из причин получения дефектных проростков, а из них и растений, что может служить причиной снижения урожая.
Семена с глубоким физиологическим покоем не прорастают из-за особых свойств зародыша или тканей, окружающих его, а именно эндосперма и семенной кожуры, а также околоплодника или его части. Такой покой называют также органическим. Находящиеся в органическом покое семена характеризуются сниженной всхожестью или полной ее отсутствием даже при благоприятных для этого условиях. Характерным покоем обладают семена из-за низкой водопроницаемости семенной кожуры и наличия в ней палисадного слоя, отчего такие семена получили название твердосемянных. Твердосемянность присуща семенам большинства видов бобовых культур. Явление твердосемянности имеет в агрономии большое значение, ее причиной считают сухость воздуха во время созревания семян и их хранения. В процессе длительного хранения семена вики через 5–7 лет утрачивали свойства твердосемянности, семена же клевера способны сохранять твердосемянность несколько десятилетий.
Неглубоким физиологическим покоем обладает огромное количество видов растений и в том числе, например, семена подсолнечника. В этом случае свежеубранные семена не прорастают при благоприятных для этого условиях или имеют пониженную всхожесть.
В процессе хранения посевного материала происходит снижение всхожести семян, они становятся не пригодными для посева. Это явление получило название старения семян. Оно происходит при длительном хранении или при неблагоприятных условиях хранения. В стареющих семенах снижается содержание углеводов, они расходуются на дыхание, и, как показал В. Л. Кретович, снижается активность окислительно-восстановительных систем, ослабляется дыхание, в зерне накапливается аммиак, угнетающе действующий на жизнеспособность семян. У таких семян снижается активный иммунитет, и при хранении потерявшей всхожесть пшеницы зерна интенсивно поражаются плесневыми грибами.
Как указывают Е. Д. Казаков и В. Л. Кретович, зерно с пониженной жизнеспособностью или полностью ее потерявшее поглощает парообразную и капельно-жидкую влагу в меньшем количестве. Это приводит к неравномерной влажности различных участков насыпи зерна и может вызвать гнездовое самосогревание и порчу зерна и семян.
При длительном хранении зерно снижает свою стойкость в хранении и требует особого ухода за ним.
В соответствии с долговечностью семян исследователь Р. Эвартан еще в начале прошлого столетия разделил их по этому показателю на 3 биологических класса: недолговечные, или «микробиотические», семена с продолжительностью жизни не более 3 лет, «мезобиотические» семена, которые могут сохраняться от 3 до 15 лет, и «макробиотические» семена, сохраняющиеся от 15 до 100 и более лет.
Из хлебных злаков наиболее долговечными являются овес, пшеница и ячмень, быстрее всех теряет всхожесть просо.
Основная направленность старения семян противоположна созреванию: изменяется биохимический состав зерна, у белков снижается растворимость, постепенно меняется аминокислотный состав белков, снижается доля доступного лизина. Эти изменения особенно заметно протекают в первые месяцы хранения, а также при тепловой сушке зерна.
Со временем количество углеводов снижается ввиду их расходования на дыхание, но затем наблюдается постепенный рост содержания растворимых углеводов за счет ослабления процесса дыхания.
В липидном комплексе хранящегося зерна протекают ферментативные процессы – расщепляются фосфолипиды, глицериды; при этом накапливаются свободные жирные кислоты. Под действием кислорода воздуха и фермента липоксигеназы они окисляются, образуются перекиси, гидроперекиси и другие продукты окисления. Во многом долговечность зерна зависит от его исходного качества и условий хранения.
Контрольные вопросы и задания
Глава 2. Состав и свойства зерновой массы
2.1. Состав и причины разнокачественности зерновой массы
2.2. Насекомые и клещи как компоненты зерновой массы
Какова же долговечность семян полевых культур? Решением этого вопроса занимались и занимаются ученые как в России, так и за рубежом. Одним из первых исследователей, изучавших всхожесть семян различного возраста, был Карразерс, живший в начале прошлого столетия. Он испытывал в течение 9 лет семена красной белозерной пшеницы урожая 1896 г. Свежеубранные семена имели всхожесть соответственно 99 и 100 %. Через 5 лет эти показатели снизились до 80 %, а семена восьмилетнего хранения имели всхожесть 51 и 29 %, т. е. были практически полностью не пригодны для хозяйственных посевов.
Проведенные в 1947 г. Уаймпером и Бредли исследования с высушенными семенами пшеницы до уровня влажности 4,1 % и помещенными в герметичные емкости для предотвращения сорбции влаги семенами из водяных паров воздуха показали, что при таких условиях всхожесть сохранялась до 19 лет.
Как предполагают эти исследователи, в оптимальных лабораторных условиях хранения семена могут сохранять жизнеспособность не менее 50 лет.
Таковы потенциальные возможности долговечности семян пшеницы. В производственной же практике хранить так долго зерно и семена не имеет смысла, т. к. затраты на хранение превысят их стоимость.
Снижение жизнеспособности при длительном хранении товарных партий продовольственного зерна всегда служит сигналом ухудшения их технологических свойств.
Как видим, семена обладают способностью длительное время сохранять жизнеспособность, находиться в состоянии покоя. Для практики хранения имеет большое значение создание для хранящихся семян вынужденного покоя, связанного с отсутствием необходимых условий для прорастания семян. Главным фактором, определяющим состояние покоя, является вода. Снижение количества воды в семенах определяет переход их от активного метаболизирующего состояния к состоянию вынужденного покоя, когда жизнедеятельность семян сведена к минимуму. При прочих равных условиях низкое содержание воды в семенах обеспечивает лучшую их сохранность.
Исследования, проведенные К. Н. Дановичем и другими учеными, изучавшими состояние воды в семенах, показали наличие ряда водных фракций со специфическими физико-химическими параметрами и типами взаимодействия с различными структурами и биохимическими веществами семени. При этом в семенах были выделены 4 фракции воды: первая фракция – гидратная вода белка; вторая – вода, гидратирующая запасные полисахариды; третья – иммобилизованная структурными белками зародышевой части семени; четвертая – вода жидкой фракции (аналогичная свободной, чистой воде).
Изучение влияния отдельных водных фракций на сохранность семян показало, что содержание второй фракции (крахмально-гидратного комплекса) воды положительно коррелирует с сохранностью семян. Семена злаков, содержащие значительное количество запасных углеводов, в основном крахмала, имеют высокую сохранность, по сравнению с семенами других видов, видимо, из-за буферной роли крахмала. На сохранность семян злаковых культур, колебания влажности атмосферного воздуха оказывают меньшее влияние, по сравнению с сохранностью семян других культур. Но при избытке влаги она передается структурными белками и начинается их гидролиз, семена выходят из состояния покоя.
Третья водная фракция, сосредоточенная в основном в зародышевой части семени, устойчива к физическим воздействиям, и ее потеря семенами, видимо, имела бы катастрофическое воздействие на жизненные процессы, протекающие в зародыше. Влага зародыша, предположительно, является одной из сторон механизма защиты наиболее важной в воспроизводстве вида части семени – зародыша – от влияния неблагоприятных факторов внешней среды.
С повышением влажности семена выходят из состояния вынужденного покоя, они способны прорастать. Для обоснования теоретических основ хранения семян следует учитывать, что при сорбции воды семенами из водяных паров воздуха и повышении влажности семян на 10–15 % от исходной вся вода адсорбируется крахмало-гидратом семян. При прямом же контакте семян с водой она появляется внутри семени в свободном виде. Семена, высеянные в почву, начинают прорастать при наличии в ней капельно-жидкой влаги.
Избыточная влажность семян способна не только активизировать физиологические процессы и в первую очередь дыхание за счет использования на него продуктов гидролиза запасных веществ семени, но и оказывать влияние на генетические аспекты семени. Ученые (Хорошайлов Н. Г. и др.) предполагают, что высокая влажность хранящихся семян повышает уровень биохимических и физиологических процессов, которые затем на генетическом уровне влияют на анатомо-морфологические изменения в семенах. Избыточная влажность семян – одна из причин получения дефектных проростков, а из них и растений, что может служить причиной снижения урожая.
Семена с глубоким физиологическим покоем не прорастают из-за особых свойств зародыша или тканей, окружающих его, а именно эндосперма и семенной кожуры, а также околоплодника или его части. Такой покой называют также органическим. Находящиеся в органическом покое семена характеризуются сниженной всхожестью или полной ее отсутствием даже при благоприятных для этого условиях. Характерным покоем обладают семена из-за низкой водопроницаемости семенной кожуры и наличия в ней палисадного слоя, отчего такие семена получили название твердосемянных. Твердосемянность присуща семенам большинства видов бобовых культур. Явление твердосемянности имеет в агрономии большое значение, ее причиной считают сухость воздуха во время созревания семян и их хранения. В процессе длительного хранения семена вики через 5–7 лет утрачивали свойства твердосемянности, семена же клевера способны сохранять твердосемянность несколько десятилетий.
Неглубоким физиологическим покоем обладает огромное количество видов растений и в том числе, например, семена подсолнечника. В этом случае свежеубранные семена не прорастают при благоприятных для этого условиях или имеют пониженную всхожесть.
В процессе хранения посевного материала происходит снижение всхожести семян, они становятся не пригодными для посева. Это явление получило название старения семян. Оно происходит при длительном хранении или при неблагоприятных условиях хранения. В стареющих семенах снижается содержание углеводов, они расходуются на дыхание, и, как показал В. Л. Кретович, снижается активность окислительно-восстановительных систем, ослабляется дыхание, в зерне накапливается аммиак, угнетающе действующий на жизнеспособность семян. У таких семян снижается активный иммунитет, и при хранении потерявшей всхожесть пшеницы зерна интенсивно поражаются плесневыми грибами.
Как указывают Е. Д. Казаков и В. Л. Кретович, зерно с пониженной жизнеспособностью или полностью ее потерявшее поглощает парообразную и капельно-жидкую влагу в меньшем количестве. Это приводит к неравномерной влажности различных участков насыпи зерна и может вызвать гнездовое самосогревание и порчу зерна и семян.
При длительном хранении зерно снижает свою стойкость в хранении и требует особого ухода за ним.
В соответствии с долговечностью семян исследователь Р. Эвартан еще в начале прошлого столетия разделил их по этому показателю на 3 биологических класса: недолговечные, или «микробиотические», семена с продолжительностью жизни не более 3 лет, «мезобиотические» семена, которые могут сохраняться от 3 до 15 лет, и «макробиотические» семена, сохраняющиеся от 15 до 100 и более лет.
Из хлебных злаков наиболее долговечными являются овес, пшеница и ячмень, быстрее всех теряет всхожесть просо.
Основная направленность старения семян противоположна созреванию: изменяется биохимический состав зерна, у белков снижается растворимость, постепенно меняется аминокислотный состав белков, снижается доля доступного лизина. Эти изменения особенно заметно протекают в первые месяцы хранения, а также при тепловой сушке зерна.
Со временем количество углеводов снижается ввиду их расходования на дыхание, но затем наблюдается постепенный рост содержания растворимых углеводов за счет ослабления процесса дыхания.
В липидном комплексе хранящегося зерна протекают ферментативные процессы – расщепляются фосфолипиды, глицериды; при этом накапливаются свободные жирные кислоты. Под действием кислорода воздуха и фермента липоксигеназы они окисляются, образуются перекиси, гидроперекиси и другие продукты окисления. Во многом долговечность зерна зависит от его исходного качества и условий хранения.
Контрольные вопросы и задания
Какие фазы зрелости зерна имеют зерновые злаковые культуры?
Какие биохимические изменения происходят в зерне при созревании?
Какие фазы развития проходят семена подсолнечника?
Какие биохимические процессы протекают при созревании семян подсолнечника?
В чем сущность матрикальной разнокачественности семян?
Укажите особенности созревания семян зерновых колосовых, гречихи и подсолнечника.
Опишите строение зерновых хлебных злаков.
Каково соотношение анатомических частей зерна злаков?
Опишите строение оболочек зерновки пшеницы.
Какие механические повреждения получают оболочки пшеницы при обмолоте и послеуборочной подработке зерна?
Опишите анатомические и морфологические особенности зерновки ржи, ячменя, проса, кукурузы, овса.
Чем отличается строение семян бобовых культур от строения злаковых?
Опишите анатомические и морфологические особенности семян гороха и чечевицы.
Каков характер травмирования семян гороха?
В чем заключаются морфологические и анатомические особенности строения семян гречихи?
Какие виды механических повреждений могут иметь семена гречихи?
Опишите морфологические и анатомические особенности строения зерновки риса.
Чем вызвано пожелтение отдельных зерновок риса?
В чем причины микроповреждений зерновок риса?
Что относится к физико-механическим свойствам единичных зерен и семян?
Охарактеризуйте форму зерна, укажите ее значение при очистке зерновых масс.
Какие типы органического покоя имеют семена?
Каковы причины экзогенного покоя семян?
Как влияют внешние факторы на покой семян?
Что влияет на долговечность семян?
Каковы причины старения семян?
Каковы возможные пути потери жизнеспособности семян?
Опишите влияние водных фракций на сохранность семян.
Какие биохимические изменения происходят в зерне при созревании?
Какие фазы развития проходят семена подсолнечника?
Какие биохимические процессы протекают при созревании семян подсолнечника?
В чем сущность матрикальной разнокачественности семян?
Укажите особенности созревания семян зерновых колосовых, гречихи и подсолнечника.
Опишите строение зерновых хлебных злаков.
Каково соотношение анатомических частей зерна злаков?
Опишите строение оболочек зерновки пшеницы.
Какие механические повреждения получают оболочки пшеницы при обмолоте и послеуборочной подработке зерна?
Опишите анатомические и морфологические особенности зерновки ржи, ячменя, проса, кукурузы, овса.
Чем отличается строение семян бобовых культур от строения злаковых?
Опишите анатомические и морфологические особенности семян гороха и чечевицы.
Каков характер травмирования семян гороха?
В чем заключаются морфологические и анатомические особенности строения семян гречихи?
Какие виды механических повреждений могут иметь семена гречихи?
Опишите морфологические и анатомические особенности строения зерновки риса.
Чем вызвано пожелтение отдельных зерновок риса?
В чем причины микроповреждений зерновок риса?
Что относится к физико-механическим свойствам единичных зерен и семян?
Охарактеризуйте форму зерна, укажите ее значение при очистке зерновых масс.
Какие типы органического покоя имеют семена?
Каковы причины экзогенного покоя семян?
Как влияют внешние факторы на покой семян?
Что влияет на долговечность семян?
Каковы причины старения семян?
Каковы возможные пути потери жизнеспособности семян?
Опишите влияние водных фракций на сохранность семян.
Глава 2. Состав и свойства зерновой массы
2.1. Состав и причины разнокачественности зерновой массы
В процессе уборки зерновых и масличных культур происходит отделение плодов и семянок от вегетативных органов растений, после несложной очистки в основном от половы и соломы в бункер комбайна ссыпается зерно с различными примесями органического и минерального происхождения, а также травмированные зерна, семена сорняков и т. д.
Состав этой зерновой массы зависит от многочисленных факторов: вида культуры, наличия в посевах основной культуры растений других культурных и сорных растений, применяемых агротехнических мероприятий, способа уборки урожая, пораженности посевов болезнями и вредителями, агроклиматическими условиями года, отлаженности работы зерноуборочной техники, попадания в зерновую массу при транспортировке зерен других культур.
За последние годы применение гербицидов в России на посевах зерновых культур снизилось, и зерновая масса стала более насыщена семенами сорняков.
В сухие годы из-за низкого стеблестоя зерновых культур валок скошенной массы получается щуплым, рыхлым. При подборе таких валков в бункер комбайна вместе с зерном в большом количестве попадают минеральная примесь и пыль. Когда в период уборки урожая выпадает большое количество осадков, зерно, особенно ржи, способно прорастать в поле в валках, и в зерновой массе оказывается много проросших зерен.
В период вегетации растений зерно может повреждаться вредителями и хлебными клопами, из которых наиболее распространен вредный клоп-черепашка (Eurygaster integriceps Put). Уколы в фазу молочной спелости зерна клопа-черепашки в колос вызывают у пшеницы недоразвитость зерна, снижают его технологические достоинства, от этих зерен повышается интенсивность дыхания всей зерновой массы. По данным Миловской, отношение интенсивности дыхания пораженного зерна к уровню дыхания здорового составляло 1: 1,26 (при поражении 4,5 %), а в пораженной ткани 1: 2,3–3,4. Зерновая масса пшеницы, имеющей зерна, пораженные клопами-черепашками, в хранении менее стойка.
Сильно загрязняется микроорганизмами зерно при уборке урожая. Их количество зависит от способа уборки. Прямое комбайнирование дает меньшую обсемененность зерновой массы микроорганизмами. Морфологические признаки зерна влияют на скопление на нем пыли вместе с микроорганизмами. Большому скоплению способствуют шероховатая поверхность эпидермиса, наличие бороздки и хохолка у мягкой пшеницы.
По данным Е. Н. Мишустина, численность микроорганизмов на 1 г свежеубранного зерна примерно следующая: рожь – 2500 тыс., пшеница – 1500 тыс., горох – 40 тыс., просо – 20 тыс.
Беднее микрофлорой, по сравнению с семенами пшеницы и ржи, семена пленчатых культур и кукурузы, початки которых закрыты обертками, а также семена бобовых, созревающих в стручках.
Микрофлора зерновой массы представлена в основном бактериями, но они для хранящейся зерновой массы не представляют особого значения за исключением только термофильных микроорганизмов.
В зерновой массе активно могут развиваться дрожжи. В большом количестве они появляются в закрытых силосах при ограниченном доступе воздуха и повышенной влажности зерна. Они могут расти при температуре от -2 до +47 °C. На одной зерновке может находиться свыше 60 тыс. колоний дрожжей. По своей природе дрожжи-эпифиты не наносят вреда зерну, но при их интенсивном развитии в зерновой массе появляется запах брожения.
Особое значение при хранении зерновых масс имеет грибная микрофлора. Грибы на зерне хлебных злаков, поражающие семена на вегетирующих растениях, называются «полевые», а развивающиеся в насыпи зерна «плесенями хранения». Заражение полевыми грибами зерен пшеницы при определенных условиях вызывает заболевание, получившее название «черный зародыш».
Грибы из рода Fusarium поражают сами растения злаковых культур и его репродуктивные части колоса. Это вызывает ухудшение качества зерна, оно становится щуплым, часто на его поверхности появляются розовые пятна, изменяется химический состав зерна, снижается всхожесть, ухудшаются технологические достоинства и возможно накопление токсических веществ.
По характеру заражения различают зерно явно фузариозное – при наличии конидиального плодоношения все зерно пронизывается гифами фузариума, и зерно, пораженное скрытой формой – грибница гриба распространяется в наружных слоях зерновки (в плодовой и семенной оболочках). Скрытая форма поражения возникает в случае позднего заражения вследствие инфицирования зерна во время уборки или при хранении с повышенной влажностью. Во время хранения при сильной степени развития гриба разросшийся мицелий может как бы сцементировать всю зерновую массу в плотные комья. Предотвратить развитие фузариума можно, соблюдая технологию хранения: не следует засыпать на хранение зерно с влажностью свыше 13–14 %, не смешивать влажное зерно с сухим и здоровым. Зараженные фузариумом зерна могут находиться в зерновых массах таких культур, как пшеница, рожь, овес, ячмень, гречиха, просо и кукуруза.
Зерновые злаковые культуры могут поражаться головней, грибом из класса базидиальных. Различные виды головни обладают избирательной особенностью: твердой (мокрой), пыльной и стеблевой головней поражается пшеница, пыльной и пузырчатой – кукуруза, пыльной – просо (рис. 30).
При поражении твердой (вонючей, мокрой) головней разрушаются эндосперм и зародыш, но сохраняются целостными оболочки и ости. Зерно превращается в головневые мешочки, заполненные темной споровой массой с неприятным запахом. Головневые зерна, попадающие в зерновую массу, непрочны, легко раздавливаются и загрязняют спорами здоровое зерно.
Зерна, испачканные сухими спорами (споры обладают высокой гигроскопичностью), приобретают неприятный селедочный запах и их называют маранными. Зерна, запачканные сухими спорами в опушенной части зерна мягкой пшеницы – бородке, получили название синегузочные.
Наличие головневых мешочков и маранных зерен при заготовках зерна не допускается. Головня по стандарту на зерно пшеницы относится к вредной примеси.
Спорынья, чаще поражающая рожь, пшеницу и иногда ячмень, также относится к вредной примеси (рис. 31). Это заболевание вызывает паразитный гриб, относящийся к сумчатым грибам. Заражение спорыньей происходит в поле во время цветения. В колосках вместо зерен образуются крупные (от 2 до 40 мм) фиолетового цвета рожки, содержащие ядовитые для человека и животных алкалоиды: эрготимин, эргобазин, эрготоксин, вызывающие отравление, в отдельных случаях со смертельным исходом. В заготовляемой пшенице содержание спорыньи допускается не более 0,5–0,05 %. При обмолоте в зерновую массу попадают и менее вредные различные примеси.
Рис. 30. Головня зерновых культур: 1 – твердая; 2 – пыльная головня пшеницы; 3 – каменная головня ячменя; 4 – головня овса
Рис. 31. Колосья ржи с рожками спорыньи
Следовательно, зерновая масса – продукт, получаемый в результате обмолота какой-то зерновой или масличной культуры, состоящая:
1) из зерен или семян основной культуры различного состояния и качества;
2) зерен других культурных растений;
3) всевозможных минеральных и органических примесей;
4) новообразований, возникших в результате развития на зерне болезней;
5) битых, давленых и щуплых зерен основной культуры;
6) микрофлоры зерновой массы;
7) воздуха межзерновых пространств с характерным составом газовой и паро-воздушной смесей;
8) из насекомых, как случайно оказавшихся в зерновой массе, так и вредителей хлебных запасов.
В технологии послеуборочной подработки и хранения зерновых масс большое внимание уделяется ее составу, чем меньше примесей, тем выше качество партий зерна.
Состав этой зерновой массы зависит от многочисленных факторов: вида культуры, наличия в посевах основной культуры растений других культурных и сорных растений, применяемых агротехнических мероприятий, способа уборки урожая, пораженности посевов болезнями и вредителями, агроклиматическими условиями года, отлаженности работы зерноуборочной техники, попадания в зерновую массу при транспортировке зерен других культур.
За последние годы применение гербицидов в России на посевах зерновых культур снизилось, и зерновая масса стала более насыщена семенами сорняков.
В сухие годы из-за низкого стеблестоя зерновых культур валок скошенной массы получается щуплым, рыхлым. При подборе таких валков в бункер комбайна вместе с зерном в большом количестве попадают минеральная примесь и пыль. Когда в период уборки урожая выпадает большое количество осадков, зерно, особенно ржи, способно прорастать в поле в валках, и в зерновой массе оказывается много проросших зерен.
В период вегетации растений зерно может повреждаться вредителями и хлебными клопами, из которых наиболее распространен вредный клоп-черепашка (Eurygaster integriceps Put). Уколы в фазу молочной спелости зерна клопа-черепашки в колос вызывают у пшеницы недоразвитость зерна, снижают его технологические достоинства, от этих зерен повышается интенсивность дыхания всей зерновой массы. По данным Миловской, отношение интенсивности дыхания пораженного зерна к уровню дыхания здорового составляло 1: 1,26 (при поражении 4,5 %), а в пораженной ткани 1: 2,3–3,4. Зерновая масса пшеницы, имеющей зерна, пораженные клопами-черепашками, в хранении менее стойка.
Сильно загрязняется микроорганизмами зерно при уборке урожая. Их количество зависит от способа уборки. Прямое комбайнирование дает меньшую обсемененность зерновой массы микроорганизмами. Морфологические признаки зерна влияют на скопление на нем пыли вместе с микроорганизмами. Большому скоплению способствуют шероховатая поверхность эпидермиса, наличие бороздки и хохолка у мягкой пшеницы.
По данным Е. Н. Мишустина, численность микроорганизмов на 1 г свежеубранного зерна примерно следующая: рожь – 2500 тыс., пшеница – 1500 тыс., горох – 40 тыс., просо – 20 тыс.
Беднее микрофлорой, по сравнению с семенами пшеницы и ржи, семена пленчатых культур и кукурузы, початки которых закрыты обертками, а также семена бобовых, созревающих в стручках.
Микрофлора зерновой массы представлена в основном бактериями, но они для хранящейся зерновой массы не представляют особого значения за исключением только термофильных микроорганизмов.
В зерновой массе активно могут развиваться дрожжи. В большом количестве они появляются в закрытых силосах при ограниченном доступе воздуха и повышенной влажности зерна. Они могут расти при температуре от -2 до +47 °C. На одной зерновке может находиться свыше 60 тыс. колоний дрожжей. По своей природе дрожжи-эпифиты не наносят вреда зерну, но при их интенсивном развитии в зерновой массе появляется запах брожения.
Особое значение при хранении зерновых масс имеет грибная микрофлора. Грибы на зерне хлебных злаков, поражающие семена на вегетирующих растениях, называются «полевые», а развивающиеся в насыпи зерна «плесенями хранения». Заражение полевыми грибами зерен пшеницы при определенных условиях вызывает заболевание, получившее название «черный зародыш».
Грибы из рода Fusarium поражают сами растения злаковых культур и его репродуктивные части колоса. Это вызывает ухудшение качества зерна, оно становится щуплым, часто на его поверхности появляются розовые пятна, изменяется химический состав зерна, снижается всхожесть, ухудшаются технологические достоинства и возможно накопление токсических веществ.
По характеру заражения различают зерно явно фузариозное – при наличии конидиального плодоношения все зерно пронизывается гифами фузариума, и зерно, пораженное скрытой формой – грибница гриба распространяется в наружных слоях зерновки (в плодовой и семенной оболочках). Скрытая форма поражения возникает в случае позднего заражения вследствие инфицирования зерна во время уборки или при хранении с повышенной влажностью. Во время хранения при сильной степени развития гриба разросшийся мицелий может как бы сцементировать всю зерновую массу в плотные комья. Предотвратить развитие фузариума можно, соблюдая технологию хранения: не следует засыпать на хранение зерно с влажностью свыше 13–14 %, не смешивать влажное зерно с сухим и здоровым. Зараженные фузариумом зерна могут находиться в зерновых массах таких культур, как пшеница, рожь, овес, ячмень, гречиха, просо и кукуруза.
Зерновые злаковые культуры могут поражаться головней, грибом из класса базидиальных. Различные виды головни обладают избирательной особенностью: твердой (мокрой), пыльной и стеблевой головней поражается пшеница, пыльной и пузырчатой – кукуруза, пыльной – просо (рис. 30).
При поражении твердой (вонючей, мокрой) головней разрушаются эндосперм и зародыш, но сохраняются целостными оболочки и ости. Зерно превращается в головневые мешочки, заполненные темной споровой массой с неприятным запахом. Головневые зерна, попадающие в зерновую массу, непрочны, легко раздавливаются и загрязняют спорами здоровое зерно.
Зерна, испачканные сухими спорами (споры обладают высокой гигроскопичностью), приобретают неприятный селедочный запах и их называют маранными. Зерна, запачканные сухими спорами в опушенной части зерна мягкой пшеницы – бородке, получили название синегузочные.
Наличие головневых мешочков и маранных зерен при заготовках зерна не допускается. Головня по стандарту на зерно пшеницы относится к вредной примеси.
Спорынья, чаще поражающая рожь, пшеницу и иногда ячмень, также относится к вредной примеси (рис. 31). Это заболевание вызывает паразитный гриб, относящийся к сумчатым грибам. Заражение спорыньей происходит в поле во время цветения. В колосках вместо зерен образуются крупные (от 2 до 40 мм) фиолетового цвета рожки, содержащие ядовитые для человека и животных алкалоиды: эрготимин, эргобазин, эрготоксин, вызывающие отравление, в отдельных случаях со смертельным исходом. В заготовляемой пшенице содержание спорыньи допускается не более 0,5–0,05 %. При обмолоте в зерновую массу попадают и менее вредные различные примеси.
Рис. 31. Колосья ржи с рожками спорыньи
Следовательно, зерновая масса – продукт, получаемый в результате обмолота какой-то зерновой или масличной культуры, состоящая:
1) из зерен или семян основной культуры различного состояния и качества;
2) зерен других культурных растений;
3) всевозможных минеральных и органических примесей;
4) новообразований, возникших в результате развития на зерне болезней;
5) битых, давленых и щуплых зерен основной культуры;
6) микрофлоры зерновой массы;
7) воздуха межзерновых пространств с характерным составом газовой и паро-воздушной смесей;
8) из насекомых, как случайно оказавшихся в зерновой массе, так и вредителей хлебных запасов.
В технологии послеуборочной подработки и хранения зерновых масс большое внимание уделяется ее составу, чем меньше примесей, тем выше качество партий зерна.
2.2. Насекомые и клещи как компоненты зерновой массы
Свежеубранная зерновая масса имеет высокую активность физиологических процессов из-за присутствия в ней таких живых организмов, как насекомые. Вместе с зерном при уборке урожая в бункер комбайна попадают полевые вредители зерна, как, например, клоп-черепашка и ряд других, это случайные насекомые, не представляющие опасности для зерна. При очистке зерна эти живые организмы удаляются и вследствие этого не могут вызывать какие-либо негативные явления в зерновой массе, например, ее самосогревание.
Появление в хранящемся зерне специфичных представителей насекомых и клещей – вредителей хлебных запасов – создает опасность для зерновых масс. Отдельные представители насекомых заносятся с поля, как, например, гороховая зерновка, заканчивающая свой цикл развития в хранилищах. Большинство из них приспособилось обитать в зерновой массе, используя для своего питания зерно.
Многие вредители хлебных запасов обладают высокой плодовитостью и способны давать несколько поколений в год. Увеличение их количества может происходить в геометрической прогрессии, и хранящемуся зерну они наносят непоправимый урон. По данным М. П. Варакина, огромный вред в Северной Америке зерну кукурузы наносит долгоносик. В год этот жук съедает 5 % урожая, так что при валовом сборе зерна кукурузы в 80 млн т потери зерна выражаются весьма солидной цифрой в 4 млн т.
Фауна вредителей огромна. Но из многочисленных представителей насекомых, насчитывающих десятки и сотни видов, наибольший вред наносит только несколько десятков видов: амбарный и рисовый долгоносики, хрущаки, хлебный точильщик, гороховая зерновка, амбарная и зерновая моли, огневки, мучной клещ и др.
По данным Г. А. Закладного, обследование государственных зернохранилищ через 1–2 месяца после окончания заготовок показало, что в зерне наиболее часто встречались рисовый долгоносик (в 45 % обследованных партий зерна), булавоусый хрущак (34 %), сеноеды (32 %), зерновой точильщик (29 %), короткоусый мукоед (23 %), южная огневка (21 %), суринамский мукоед (20 %), хрущак гладкий (10 %), бархатистый грибоед, зерновая моль и мельничная огневка (8 %), амбарный долгоносик (6 %).
Численность зерноядных насекомых, как правило, в 5–6 раз выше в южных районах России. Процент заселения ими партий зерна в северных районах составляет 14 %, в южных – 94 %.
Рис. 32. Притворяшка-вор: 1 – самец; 2 – самка; 3 – личинка; 4 – куколка
Характер повреждения зерна вредителями может быть различен. Амбарный и рисовый долгоносики питаются эндоспермом зерна, амбарные огневки и клещи только зародышами, кожееды, мавританская козявка и мучные хрущаки сначала выедают зародыш, а затем эндосперм.
Для вредителей хлебных запасов характерной особенностью является высокая приспособленность к существованию в насыпях зерна. Для их развития, в отличие от плесеней хранения, не требуется высокая влажность, они могут, за исключением клещей, развиваться в сухом зерне.
Отдельным вредителям хлебных запасов свойственно явление танатоза, т. е. полной неподвижности, замирания, тем самым они спасаются от механических повреждений, поджимая ноги и усики во время перемещения зерна. Это вредители семейства притворяшек (Рtinidae) – притворяшка-вор (Ptinus fur L.) и другие виды (рис. 32). Свое название семейство этих жуков получило за ночной образ жизни и способность притворяться мертвыми при нарушении их покоя.
Большинство вредителей хлебных злаков навсегда связали свое существование с хранящимися зерновыми массами. Так, амбарный долгоносик не способен летать, у него полностью атрофирована вторая пара крыльев.
В зерновой массе обитают вредители типа беспозвоночные (членистоногие) классов насекомые и паукообразные. Различаются они главным образом количеством ног: у насекомых – 3 пары ног, у паукообразных – 4. Большинство паукообразных не имеют органов зрения.
Здесь мы не рассматриваем вредителей хлебных запасов млекопитающих, т. к. они не обитают непосредственно в зерновой массе и не входят в ее состав.
Вредители хлебных запасов – насекомые (класс Ynsekta) – представлены двумя отрядами: жесткокрылые (Yoleoptera) жуки и чешуекрылые (Lepidoptera) бабочки. Из нескольких сотен тысяч видов жуков, обитающих на Земле, только несколько видов наносит вред хлебным запасам. Из десятков тысяч видов бабочек лишь единицы являются вредителями зерна и зерновых продуктов.
Все насекомые – раздельнополые с полным циклом развития: яйца, личинки, куколки и стадия взрослого насекомого. Из отложенных самкой яиц развиваются червеобразные безногие или с ногами личинки. Они обладают высокой прожорливостью и в этот период развития наносят большой вред зерновым запасам.
Жуки семейства долгоносиков (Curculionidae) наносят хранящимся продуктам наибольший вред. В России распространены 2 вида долгоносиков: в южных районах страны – рисовый долгоносик (рис. 33), в более холодных районах – амбарный долгоносик (рис. 34).
Рис. 33. Рисовый долгоносик: 1 – жук; 2 – личинка; 3 – куколка; 4 – поврежденные зерна
Рис. 34. Амбарный долгоносик: 1 – жук; 2 – личинка; 3 – куколка
Они образуют скрытую форму зараженности, т. к. самка головой, вытянутой в трубку, высверливает в зерне углубление, откладывает туда яйцо и заделывает его липкой жидкостью, которая на воздухе быстро затвердевает, образуя пробку. Из яйца развивается личинка до фазы куколки. Находясь внутри зерна, она съедает содержимое эндосперма, оставляя от зерна одну оболочку. Самка обладает высокой плодовитостью. За свою жизнь одна особь откладывает в зерновке пшеницы, ржи, ячмене или рисе 50-300 яиц. Самка рисового долгоносика более плодовита и откладывает 300–500 яиц и дает в южных регионах России до 7 поколений в год.
Зерно в случае интенсивного развития долгоносика приобретает неприятный запах. Развитие долгоносика в зерне может замедлять насекомое наездник, самка которого откладывает яичко в личинку долгоносика, и последняя гибнет, являясь пищей развивающегося наездника.
Плоскотелки (Cucujidae), как правило, сопутствуют долгоносикам, имеют удлиненное, плоское, светло-коричневого или каштанового цвета тело длиной 1,5–3,5 мм. Питаются поврежденными зернами и не повреждают целые. Наибольшее распространение имеют рыжий короткоусый мукоед (Laemophloеus ferruginus Steph) (рис. 35) и суринамский мукоед (Oryzaephilus surenamensis L.) (рис. 36). Короткоусый мукоед – один из самых теплолюбивых видов, нижний температурный порог его развития находится на уровне 18,5 °C, оптимальная температура 32–35 °C при влажности 50 %. Этот мукоед, однако, устойчив к холоду и выживает в течение месяца при температуре -10 °C. В хранилище заносится с поля при уборке урожая с зерном.
Появление в хранящемся зерне специфичных представителей насекомых и клещей – вредителей хлебных запасов – создает опасность для зерновых масс. Отдельные представители насекомых заносятся с поля, как, например, гороховая зерновка, заканчивающая свой цикл развития в хранилищах. Большинство из них приспособилось обитать в зерновой массе, используя для своего питания зерно.
Многие вредители хлебных запасов обладают высокой плодовитостью и способны давать несколько поколений в год. Увеличение их количества может происходить в геометрической прогрессии, и хранящемуся зерну они наносят непоправимый урон. По данным М. П. Варакина, огромный вред в Северной Америке зерну кукурузы наносит долгоносик. В год этот жук съедает 5 % урожая, так что при валовом сборе зерна кукурузы в 80 млн т потери зерна выражаются весьма солидной цифрой в 4 млн т.
Фауна вредителей огромна. Но из многочисленных представителей насекомых, насчитывающих десятки и сотни видов, наибольший вред наносит только несколько десятков видов: амбарный и рисовый долгоносики, хрущаки, хлебный точильщик, гороховая зерновка, амбарная и зерновая моли, огневки, мучной клещ и др.
По данным Г. А. Закладного, обследование государственных зернохранилищ через 1–2 месяца после окончания заготовок показало, что в зерне наиболее часто встречались рисовый долгоносик (в 45 % обследованных партий зерна), булавоусый хрущак (34 %), сеноеды (32 %), зерновой точильщик (29 %), короткоусый мукоед (23 %), южная огневка (21 %), суринамский мукоед (20 %), хрущак гладкий (10 %), бархатистый грибоед, зерновая моль и мельничная огневка (8 %), амбарный долгоносик (6 %).
Численность зерноядных насекомых, как правило, в 5–6 раз выше в южных районах России. Процент заселения ими партий зерна в северных районах составляет 14 %, в южных – 94 %.
Характер повреждения зерна вредителями может быть различен. Амбарный и рисовый долгоносики питаются эндоспермом зерна, амбарные огневки и клещи только зародышами, кожееды, мавританская козявка и мучные хрущаки сначала выедают зародыш, а затем эндосперм.
Для вредителей хлебных запасов характерной особенностью является высокая приспособленность к существованию в насыпях зерна. Для их развития, в отличие от плесеней хранения, не требуется высокая влажность, они могут, за исключением клещей, развиваться в сухом зерне.
Отдельным вредителям хлебных запасов свойственно явление танатоза, т. е. полной неподвижности, замирания, тем самым они спасаются от механических повреждений, поджимая ноги и усики во время перемещения зерна. Это вредители семейства притворяшек (Рtinidae) – притворяшка-вор (Ptinus fur L.) и другие виды (рис. 32). Свое название семейство этих жуков получило за ночной образ жизни и способность притворяться мертвыми при нарушении их покоя.
Большинство вредителей хлебных злаков навсегда связали свое существование с хранящимися зерновыми массами. Так, амбарный долгоносик не способен летать, у него полностью атрофирована вторая пара крыльев.
В зерновой массе обитают вредители типа беспозвоночные (членистоногие) классов насекомые и паукообразные. Различаются они главным образом количеством ног: у насекомых – 3 пары ног, у паукообразных – 4. Большинство паукообразных не имеют органов зрения.
Здесь мы не рассматриваем вредителей хлебных запасов млекопитающих, т. к. они не обитают непосредственно в зерновой массе и не входят в ее состав.
Вредители хлебных запасов – насекомые (класс Ynsekta) – представлены двумя отрядами: жесткокрылые (Yoleoptera) жуки и чешуекрылые (Lepidoptera) бабочки. Из нескольких сотен тысяч видов жуков, обитающих на Земле, только несколько видов наносит вред хлебным запасам. Из десятков тысяч видов бабочек лишь единицы являются вредителями зерна и зерновых продуктов.
Все насекомые – раздельнополые с полным циклом развития: яйца, личинки, куколки и стадия взрослого насекомого. Из отложенных самкой яиц развиваются червеобразные безногие или с ногами личинки. Они обладают высокой прожорливостью и в этот период развития наносят большой вред зерновым запасам.
Жуки семейства долгоносиков (Curculionidae) наносят хранящимся продуктам наибольший вред. В России распространены 2 вида долгоносиков: в южных районах страны – рисовый долгоносик (рис. 33), в более холодных районах – амбарный долгоносик (рис. 34).
Рис. 33. Рисовый долгоносик: 1 – жук; 2 – личинка; 3 – куколка; 4 – поврежденные зерна
Рис. 34. Амбарный долгоносик: 1 – жук; 2 – личинка; 3 – куколка
Они образуют скрытую форму зараженности, т. к. самка головой, вытянутой в трубку, высверливает в зерне углубление, откладывает туда яйцо и заделывает его липкой жидкостью, которая на воздухе быстро затвердевает, образуя пробку. Из яйца развивается личинка до фазы куколки. Находясь внутри зерна, она съедает содержимое эндосперма, оставляя от зерна одну оболочку. Самка обладает высокой плодовитостью. За свою жизнь одна особь откладывает в зерновке пшеницы, ржи, ячмене или рисе 50-300 яиц. Самка рисового долгоносика более плодовита и откладывает 300–500 яиц и дает в южных регионах России до 7 поколений в год.
Зерно в случае интенсивного развития долгоносика приобретает неприятный запах. Развитие долгоносика в зерне может замедлять насекомое наездник, самка которого откладывает яичко в личинку долгоносика, и последняя гибнет, являясь пищей развивающегося наездника.
Плоскотелки (Cucujidae), как правило, сопутствуют долгоносикам, имеют удлиненное, плоское, светло-коричневого или каштанового цвета тело длиной 1,5–3,5 мм. Питаются поврежденными зернами и не повреждают целые. Наибольшее распространение имеют рыжий короткоусый мукоед (Laemophloеus ferruginus Steph) (рис. 35) и суринамский мукоед (Oryzaephilus surenamensis L.) (рис. 36). Короткоусый мукоед – один из самых теплолюбивых видов, нижний температурный порог его развития находится на уровне 18,5 °C, оптимальная температура 32–35 °C при влажности 50 %. Этот мукоед, однако, устойчив к холоду и выживает в течение месяца при температуре -10 °C. В хранилище заносится с поля при уборке урожая с зерном.