ПШЕНИЦА

(Triticum), род одно- и двулетних трав семейства злаков, одна из важнейших зерновых культур. Получаемая из зерен мука идет на выпечку белого хлеба и производство других пищевых продуктов; отходы мукомольного производства служат кормом скоту и домашней птице, а в последнее время все шире используются и как сырье для промышленности. Пшеница — ведущая зерновая культура во многих регионах мира и один из основных продуктов питания на севере Китая, в некоторых частях Индии и Японии, во многих ближневосточных и североафриканских странах и на равнинах юга Южной Америки. Основной производитель пшеницы — Китай, второй по значению — США; затем идут Индия, Россия, Франция, Канада, Украина, Турция и Казахстан. Зерно пшеницы — важнейший сельскохозяйственный объект международной торговли: почти 60% всего экспорта зерновых. Ведущий в мире экспортер пшеницы — США. Много пшеницы вывозят также Канада, Франция, Австралия и Аргентина. Основные импортеры пшеницы — Россия, Китай, Япония, Египет, Бразилия, Польша, Италия, Индия, Южная Корея, Ирак и Марокко. Существуют тысячи сортов пшеницы, и классификация их довольно сложна, однако главных типов всего два — твердые и мягкие. Мягкие сорта делят также на краснозерные и белозерные. Обычно их выращивают в регионах с гарантированным увлажнением. Твердые сорта разводятся в областях с более сухим климатом, например там, где естественный тип растительности — степь. В Западной Европе и Австралии производят в основном мягкие сорта, а в США, Канаде, Аргентине, Западной Азии, Северной Африке и бывшем СССР — главным образом твердые.

Свойства и использование. Мягкие и твердые сорта пшеницы имеют много общего, однако четко различаются по ряду признаков, которые важны для использования муки. Историки утверждают, что разницу между двумя типами пшеницы знали уже древние греки и римляне, а возможно, и более ранние цивилизации. В муке, полученной из мягких сортов, зерна крахмала крупнее и мягче, консистенция ее более тонкая и рассыпчатая, она содержит меньше клейковины и поглощает меньше воды. Такую муку используют для выпечки в основном кондитерских изделий, а не хлеба, поскольку продукты из нее крошатся и быстро черствеют. В областях выращивания мягких сортов хлеб пекут из ее смеси с мукой, полученной из привозных твердых сортов. В муке из твердых сортов пшеницы крахмальные зерна мельче и тверже, консистенция ее мелкозернистая, клейковины относительно много. Такая мука, называемая "сильной", поглощает большие количества оды и идет в первую очередь на выпечку хлеба, за исключением полученной из вида T. durum, идущей на изготовление макаронных изделий. По мере увеличения доли в рационе людей мяса и другой незерновой пищи количество непосредственно потребляемых ими пшеницы и других злаков сокращается. Однако пшеница широко используется также на корм скоту, причем питательная ценность зерна почти не зависит от мукомольных качеств. Сейчас в США для этого служит, как правило, цельное зерно, хотя раньше в качестве кормовых добавок применялись в основном отходы помола — отруби и т.н. мучка. Эти отходы скармливают сельскохозяйственным животным с глубокой древности: если целлюлозы больше — прежде всего рогатому скоту и лошадям, если ее меньше — свиньям и птице. Пшеничные отруби особенно ценятся как добавка к рациону стельных коров и овцематок. Раньше их в большом количестве давали также лошадям в связи с известными слабительными свойствами. Свиньям подходят мелкие отруби, включающие зародыши и приставшую к ним муку. Их эффективнее всего использовать вместе с боенскими отходами, рыбной мукой и молочными субпродуктами в качестве добавок к кукурузному и другому зерновому корму. Использование мукомольных отходов в птицеводстве, особенно бройлерном, в последнее время стало сокращаться в связи с ростом популярности низковолокнистых рационов. Из пшеничного белка был впервые получен глутамат натрия — усиливающее вкус вещество, которое в Японии широко применяют в составе соевых соусов, однако теперь его производят главным образом из той же самой сои. До последнего времени прикладные исследования пшеницы были направлены в основном на улучшение ее пищевых свойств. Лабораторные эксперименты показали, что из пшеничной клейковины можно производить пластмассы, волокна и клеящие составы, однако эти продукты хрупкие и водорастворимые, поэтому в коммерческом смысле ценности не представляют. В последнее время тенденции к сокращению потребления хлеба в США оживили интерес к нетрадиционным путям использования пшеницы. Из специально обработанной муки получают "растворимые" блюда, напоминающие манную кашу, из клейковины — высокобелковые хлопья для завтрака, а проростки пшеницы признаны весьма полезными для здоровья в сыром виде. Пшеничный крахмал применяют для упрочнения бумаги. Обычно его извлекают из зерна, но иногда и из соломы. В промышленности находят применение клеящие и вязкие свойства самой пшеничной муки. Она служит присадкой к буровым растворам, используемым при нефтедобыче, и флокулирующим (хлопьеобразующим) агентом при извлечении золота из раствора, улучшают связывание минеральной части с бумажным покрытием в гипсовом картоне, является наполнителем водостойких клеев в фанере, пропиточным составом и т.п.

Биология. У растения пшеницы — свойственный всем злакам стебель-соломина с узлами и обычно полыми междоузлиями, а листья простые, линейные, очередные, двурядные. Каждый лист отходит от узла и состоит из влагалища, охватывающего вышележащее междоузлие наподобие расщепленной трубки, и длинной узкой пластинки. На границе между влагалищем и пластинкой находятся три выроста — широкий пленчатый язычок, прилегающий к стеблю, и два охватывающих последний пальцевидных ушка. Верхнее междоузлие, или цветонос, несет соцветие — сложный колос. Он состоит из коленчатой центральной оси и очередно отходящих от нее мелких простых соцветий — колосков, обращенных к оси широкой стороной. Каждый колосок несет на своей оси от двух до пяти очередно отходящих цветков, совокупность которых прикрыта снизу двумя — верхней и нижней — колосковыми чешуями, представляющими собой кроющие листья простого соцветия. Каждый цветок защищен парой специализированных прицветников — более крупной и толстой нижней и относительно тонкой верхней цветковыми чешуями. У некоторых, т.н. остистых, сортов пшеницы нижняя цветковая чешуя оканчивается длинной остью. Цветки обычно обоеполые, с тремя тычинками и пестиком, несущим два перистых рыльца. У основания завязи находятся две или три мелкие чешуйки — цветковые пленки, или лодикулы, эквивалентные околоцветнику. Ко времени цветения они набухают и раздвигают окружающие цветок чешуи. Пшеница — растение в основном самоопыляемое, хотя у некоторых ее типов происходит и перекрестное опыление. После оплодотворения завязь превращается в маленький твердый плод зерновку, удерживаемую в колосе цветковыми чешуями. Зерновка, или зерно, представляет собой сформировавшийся из стенки завязи околоплодник, неразрывно связанный с единственным семенем, которое содержит зародыш и эндосперм. Зародыш находится сбоку в основании зерна и состоит из почечки, корешка и прилежащей к эндосперму видоизмененной семядоли — щитка. После прорастания зародышевый корешок даст первичную корневую систему, почечка — надземные органы растения и его "взрослые" корни, а щиток будет выделять ферменты, переваривающие эндосперм, и проводить его питательные вещества к начавшему развитие всходу. Посеянное зерно пшеницы впитывает воду, набухает и прорастает. Почечка и зародышевый корешок выходят наружу и растут соответственно вверх и вниз. У поверхности почвы от первого узла формирующейся из почечки соломины отходят придаточные корни, которые усиленно ветвятся и образуют т.н. мочковатую корневую систему. Место перехода стебля в корень называется корневой шейкой. Чуть выше нее нижние узлы стебля тесно сближены, и из пазух их листьев вблизи поверхности почвы развиваются боковые побеги — происходит кущение пшеницы. До этой стадии растение считается всходом. Затем начинается фаза выхода в трубку, т.е. быстрого удлинения соломины, за чем следует колошение, т.е. образование соцветия: верхнее междоузлие (цветонос) выносит колос на 7-10 см выше верхнего листа. Достигшее окончательного размера зерно содержит зародыш и водянистый, сначала прозрачный, затем по мере увеличения содержания крахмала становящийся белым, эндосперм (стадия т.н. молочной спелости). Постепенно влажность зерна снижается и его содержимое по консистенции начинает напоминать липкое тесто (восковая спелость). Полностью созревшее (технически спелое) зерно — твердое.

ПШЕНИЦА

Основные виды. Существенное экономическое значение имеют всего три вида пшеницы — пшеница летняя, мягкая, или обыкновенная (T. aestivum), пшеница твердая (T. durum) и пшеница плотноколосая, или карликовая (T. compactum). Первый из них — обычная хлебопекарная пшеница, выращиваемая по всему миру. Зерно второго используется для производства макаронных изделий, поскольку богато клейковиной — смесью белков, образующих липкую массу, которая не только связывает тесто, но и удерживает в нем пузырьки углекислого газа; тесто "поднимается", и хлеб становится пышным. Пшеница карликовая идет в основном на получение рассыпчатой выпечки. Меньшее значение имеют пшеница спельта (T. spelta), эммер, полба, или пшеница-двузернянка (T. dicoccum), пшеницы польская (T. polonicum) и английская, или тучная (T. turgidum). Во всем мире шире всего разводится пшеница летняя. Ее колосковые чешуи явно гребенчатые только в верхней половине, нижние цветковые чешуи безостые или же короче 10 см, соломина обычно полая. От карликовой она отличается более длинными, компактными или рыхлыми, дорсовентрально уплощенными колосьями. У пшеницы карликовой они короткие, плотные и сжатые с боков. Пшеница твердая — яровая, от летней и карликовой она отличается острыми гребнями по всей длине колосковых чешуй и обычно остистыми нижними цветковыми чешуями с остью длиной 10-20 см. Соломина неполая. От пшеницы тучной она отличается только более длинными колосковыми чешуями и зернами, причем последние у нее обычно эллиптические. У пшеницы тучной, в Америке практически не выращиваемой, зерна короткие, овальные, с усеченными вершинами, поэтому они кажутся вздутыми и горбатыми; бывают краснозерные и белозерные сорта. Пшеница польская выделяется своим внешним видом. Ее колос крупный — длиной 15-18 см и шириной 2 см и более. Колосковые чешуи длинные, тонкие, бумажистые, а зерна часто достигают в длину 13 мм и очень твердые. Сорта этого вида, как и пшеницы твердой, только яровые. Сорта пшеницы делятся на озимые и яровые. Озимую пшеницу сеют осенью и убирают на следующее лето. Это наиболее распространенная пшеница во всем мире. Начиная развиваться раньше высеваемой весной яровой, она быстрее поспевает и дает более высокий урожай. Яровую пшеницу, за исключением T. durum, выращивают в тех местах, где зима слишком сурова.

ПШЕНИЦА ТВЕРДАЯ (Triticum durum)

ПШЕНИЦА ОБЫКНОВЕННАЯ (Triticum aestivum)

Экология. Пшеница может расти в широком диапазоне почвенно-климатических условий и разводится практически во всех сельскохозяйственных зонах, кроме тропиков. К более холодостойким культурам относятся только ячмень, картофель и некоторые кормовые травы; жара ей также не страшна, если не сочетается с высокой влажностью: в последнем случае выращивание становится нерентабельным из-за сильного ущерба, наносимого растению болезнями. Однако в целом выделяются два основных "пшеничных пояса" — между 30 и 55° с.ш. и между 25 и 40° ю.ш., где годовая норма осадков составляет в среднем 300-1100 мм. В самых холодных их частях культура ограничена районами, где в год выпадает 250-1000 мм осадков, а в самых жарких — где их годовое количество не выходит за пределы 500-1800 мм. Оптимальный урожай созревает при 250-1000 мм осадков в год и сезонном их распределении. Рост идет, пока температура не падает ниже 3° С и не поднимается выше 32° С при при оптимуме 25° С. Слишком ранний сев повышает шансы заболевания всходов и, как и запоздалый, чреват их зимним вымерзанием. Яровую пшеницу сеют с марта по май в зависимости от местных условий. Урожай обычно убирают, когда влажность зерна снижается до 13%. Яровой пшенице для созревания нужно ок. 100 безморозных дней. Более ранняя уборка, когда влажность зерна выше, требует его сушки, а более поздняя — снижает объем получаемой продукции, поскольку зерно начинает осыпаться из колосьев, а растения имеют тенденцию полегать. Озимую пшеницу выращивают и на зеленый корм скоту, который можно выпускать пастись, когда всходы достигают в высоту 13-20 см. Если на следующий год планируется собрать с этого поля урожай зерна, выпас прекращают с началом выхода растений в трубку. В некоторых районах США пшеницу сеют в смеси с озимыми бобовыми и скашивают на сено и силос перед началом цветения.

Вредители и болезни. Одна из самых распространенных болезней пшеницы — стеблевая, или линейная, ржавчина. Уже 200 лет назад было известно, что заражению способствуют кусты барбариса (на них паразитический гриб проходит часть своего жизненного цикла), и появились законы, требующие их уничтожения. До сих пор в декоративных целях разрешается разводить только его устойчивые к ржавчине формы. Барбарис служит также источником новых инфекционных рас ржавчинного гриба — их известно уже более трехсот. Линейная ржавчина приносит настолько серьезный ущерб, что во всем мире ведутся исследования по выявлению еще неизвестных науке рас паразита и созданию устойчивых к нему сортов пшеницы. Среди других болезней заслуживают упоминания листовая (бурая) и желтая ржавчины, твердая (вонючая), стеблевая и пыльная головня, мучнистая роса, парша, корневая гниль и гниль корневой шейки, две септориозных пятнистости и вирусные инфекции (различные типы мозаики и желтая карликовость). Лучшая мера борьбы во всех случаях — выведение устойчивых сортов. Комплексный подход, т.е. сочетание генетической устойчивости растений с химическими обработками, позволяет в некоторых случаях значительно снизить потери (например, от твердой головни), однако от ряда болезней эффективных средств защиты до сих пор не разработано. Насекомые-вредители зависят от области возделывания. В США наиболее серьезными считаются хлебный американский пилильщик, пшеничный комарик, прямоугольная совка и обыкновенная злаковая тля. Другие виды портят зерно и муку на складах, например мукоед крошечный, мучные хрущаки, зерновая моль, личинки мавританской козявки, рисовый долгоносик. Как и в случае болезней, лучший способ снижения ущерба от вредителей — использование устойчивых к ним сортов пшеницы, однако, к сожалению, ни один сорт не застрахован от всех потенциально угрожающих ему насекомых. К другим экологически безопасным, т.е. не включающим пестицидных обработок, способам борьбы относятся правильная подготовка почвы, выбор специальных схем севооборота и оптимальных сроков сева и уборки, запахивание стерни после скашивания (последний метод лишает многих вредителей пищи).

Переработка пшеницы. Пшеничное зерно покрыто буроватой оболочкой, дающей при помоле отруби, которые богаче, чем цельное зерно, белком, витаминами и особенно целлюлозой. Под оболочкой находится алейроновый слой из мелких гранул. Зародыш в основании зерна богат маслом, а также белком и минеральными веществами. Остальное — это тонсколойные клетки эндосперма, заполненные крахмальными зернами и частичками клейковины, которая придает тесту вязкость. При помоле, т.е. получении из зерна муки, ставится цель отделить от прочих его компонентов как можно больше крахмала и клейковины, поскольку зародыш делает муку липкой и приводит к ее быстрому потемнению и прогорканию, а алейроновый слой придает ей буроватый оттенок. В результате образуются мукомольные отходы (15-18% массы очищенного зерна) — отруби и более тонкие высевки, или мучка. Хлеб получают, смешивая муку с водой или иной жидкостью и добавляя закваску — обычно дрожжи, а иногда и другие вещества — для придания продукту особого аромата либо текстуры или же для стимуляции роста дрожжей. Смесь замешивают, формуют и пекут. Сейчас пшеничный хлеб белый, а всего столетие назад он был, так сказать, серым. Это объясняется повышением качества муки — более полным отделением при помоле эндосперма от оболочек зерна и зародыша.

Ботаническая эволюция. Хотя многие сорта пшеницы специально выведены селекционерами, тысячи других возникли спонтанно путем скрещивания культурных форм друг с другом и с дикорастущими травами. Вероятно, древнейшими культурными видами пшеницы являются эгилопсовидная (T. aegilopoides) и однозернянка (T. monococcum). Только в их клетках обнаружен диплоидный набор из семи пар хромосом. Центр распространения первого вида — Армения, Турция и Грузия, откуда он проник западнее. Пшеница-однозернянка, возможно, возникла на северо-востоке Турции и юго-западе Закавказья или немного южнее — на востоке Ирака. Считается, что она стала родоначальником почти всех современных сортов. Следующим шагом в эволюции пшеницы стало появление тетраплоидных видов с 14 парами хромосом. В дикорастущем состоянии известен только один из них — полба, эммер, или пшеница-двузернянка (T. dicoccum), распространенная на юге Армении, северо-востоке Турции, западе Ирана, севере Израиля, Сирии и Иордании. Это также древнейший из культурных тетраплоидов, возделывавшийся некогда шире всех прочих типов пшеницы. Хотя у эммера, как и у однозернянки, ось колоса ломкая и чешуи не отстают от зерен при обмолоте, другие тетраплоиды стали первыми пшеницами, у которых колосья уже не разламывались, а зерно полностью вымолачивалось из чешуй. К таким видам относятся пшеница твердая, персидская, польская и тучная. Самые молодые пшеницы — гексаплоиды с 21 парой хромосом. Это продукт гибридизации тетраплоидов с каким-то близким видом, у которого семь пар хромосом, скорее всего с дикорастущим злаком рода эгилопс (Aegilops). У двух гексаплоидных видов, включая спельту, бывшую когда-то основной центральноевропейской пшеницей, зерна, как у однозернянки и полбы, невымолачивающиеся (пленчатые). На три других гексаплоида, называемых голозерными, т.е. на пшеницу летнюю, карликовую и шарозерную, приходится большая часть мировой продукции этой культуры.