Los cereales son un grupo de cultivos agrícolas que comprenden la familia de las poáceas, o gramíneas, y el trigo sarraceno, de la familia de las poligonáceas. Los cultivos de cereales incluyen:
- trigo (invierno y primavera),
- centeno (invierno y primavera),
- triticale,
- cebada (invierno y primavera)
- avena,
- maíz,
- mijo,
- sorgo,
- arroz.
Los cultivos de cereales se dividen en:
- Grupo I — cultivos de cereales de origen septentrional con un día largo en verano: trigo, centeno, triticale, cebada y avena;
- Grupo II: cultivos de cereales de origen meridional con un día corto en verano: maíz, mijo, sorgo, trigo sarraceno y arroz, a veces incluyendo también la chumiza (mijo italiano), la paisa (mijo japonés), el mijo africano.
Los cultivos del Grupo I incluyen las variedades de primavera, invierno y los cultivos dobles, mientras que los del Grupo II incluyen sólo las variedades de primavera.
Los cereales de invierno son cultivos que requieren temperaturas bajas de -1 a +10 °C durante un periodo de 20 a 60 días para pasar la fase inicial de desarrollo. Se siembran en otoño, 50-60 días antes de la aparición de las heladas persistentes, la cosecha se recoge al año siguiente. Si se siembran en primavera, es más probable que se arbusten y no formen un tallo o una espiga.
Los cereales de primavera necesitan temperaturas más altas, de +5 a 20 °C, durante 7 a 20 días para pasar la fase de vernalización. Se siembran en primavera y se cosechan el mismo año.
Las cosechas dobles pasan por la fase de maduración a +3-15 °C. Para las zonas del sur se han desarrollado variedades que crecen y se desarrollan bien y que rinden tanto en primavera como en otoño.
La clasificación de los cereales en cultivos de invierno, primavera y dobles es relativa, pero en términos prácticos tiene una gran importancia, ya que permite distribuir la intensidad del trabajo en el periodo de primavera y durante la cosecha.
«… hay temas que siempre suscitan un vivo interés, para los que no hay moda. Tal es la cuestión del pan».
K.A. Timiryazev
Importancia económica
Los cereales son el alimento básico del mundo y representan aproximadamente la mitad de la superficie cultivada. Su valor alimentario puede clasificarse en el siguiente orden: trigo, arroz, maíz, mijo, sorgo, cebada, avena y centeno.
De los 15 principales cultivos utilizados para la alimentación, la mitad son cultivos de cereales.
A finales del siglo XX la superficie cultivada de cereales en el mundo era de unos 700 millones de hectáreas, es decir, el 70% de toda la superficie sembrada, la cosecha bruta — 2100 millones de toneladas, el rendimiento medio — 3,0 t/ha. En 2001-2005, la superficie sembrada de cereales en Rusia ascendió a 43,7 millones de hectáreas; la cosecha bruta fue de 78,1 millones de toneladas, y el rendimiento medio fue de 1,9 toneladas/ha.
El grano es valioso como alimento para el ser humano, forraje para el ganado y materia prima para la industria de transformación. En comparación, para producir una unidad de energía contenida en la carne se necesita entre 6 y 7 veces más tierra agrícola que para producir la misma cantidad de energía en los productos de grano. El salvado, en forma de materia verde, el ensilado, el heno, el forraje y los residuos de la transformación de los cereales, el tamo y la paja se utilizan como alimento en la ganadería. La paja se utiliza como abono orgánico y cama para el ganado y para la producción de papel. El grano se utiliza en la industria de la molienda, la panadería y la alimentación, entre otras.
Debido a su diversidad genética y a su gran plasticidad a las diferentes condiciones edafoclimáticas, los cultivos de cereales se cultivan en una gran variedad de lugares geográficos. Las variedades productivas modernas han conservado la capacidad de responder a la intensificación de la agricultura: fertilizantes, labranza y riego. Los cultivos de cereales se caracterizan por un elevado factor de multiplicación de 1 : 20 y una necesidad relativamente baja de tecnología de cultivo.
A lo largo de los años, el rendimiento bruto de los cereales en la URSS ha aumentado principalmente debido a la expansión de las superficies sembradas. En 1940, la superficie sembrada de cereales ascendía a 110,7 millones de hectáreas, mientras que en 1984 era de 119,6 millones de hectáreas. La superficie sembrada se amplió en casi todos los años desde 1940 hasta 1984, pero especialmente en 1954-1958 durante el desarrollo de las tierras vírgenes y en barbecho. Los cultivos de cereales también aumentaron como consecuencia de la reducción de las superficies de barbecho neto.
Tabla. Superficies plantadas de cultivos de cereales en la URSS (millones de hectáreas)[ref] Producción de cultivos/P.P. Vavilov, V.V. Gritsenko, V.S. Kuznetsov et al. Gritsenko, V.S. Kuznetsov y otros; editado por P.P. Vavilov. - 5ª ed. revisada y ampliada - M.: Agropromizdat, 1986. - 512 p.: ill. - (Libro de texto y material didáctico para centros de enseñanza superior)[/ref].
Cultivo | |||||
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Cereales | |||||
Incluyendo: | |||||
- trigo de invierno | |||||
- trigo de primavera | |||||
- centeno de invierno | |||||
- maíz en grano | |||||
- cebada | |||||
- avena | |||||
- mijo | |||||
- trigo sarraceno | |||||
- arroz | |||||
- cultivos de leguminosas | |||||
Toda la superficie cultivada |
En el mismo periodo se sembraron trigo de invierno y de primavera, especialmente variedades intensivas de alto rendimiento, cebada, arroz y legumbres. Las superficies sembradas con centeno de invierno, maíz, avena, mijo y trigo sarraceno se redujeron ligeramente.
De 1940 a 1976-1980, el rendimiento de los cereales en la URSS pasó de 0,86 a 1,60 t/ra. Se observaron aumentos de rendimiento en todos los cultivos de cereales, excepto en el trigo sarraceno.
Tabla. Rendimiento de los cultivos de cereales (100 kg/ha)[ref]Producción de cultivos/P.P. Vavilov, V.V. Gritsenko, V.S. Kuznetsov et al. Gritsenko, V.S. Kuznetsov y otros; editado por P.P. Vavilov. - 5ª ed. revisada y ampliada - M.: Agropromizdat, 1986. - 512 p.: ill. - (Libro de texto y material didáctico para centros de enseñanza superior)[/ref].
Cultivo | |||||||
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Cereales | |||||||
Trigo de invierno | |||||||
Centeno de invierno | |||||||
Trigo de primavera | |||||||
Cebada | |||||||
Avena | |||||||
Maíz para grano | |||||||
Mijo | |||||||
Arroz | |||||||
Trigo sarraceno | |||||||
Leguminosas de grano |
La cosecha bruta alcanzó una media de 106,0 y 104,3 millones de toneladas en 1976-1980 y 1986-1990, respectivamente. En 1992 era de 106,9 millones de toneladas, con una superficie cultivada de 61,9 millones de hectáreas. Sin embargo, las reformas iniciadas en Rusia en 1991 provocaron un fuerte descenso de la producción de cereales. En 1994-1998 la producción bruta media fue de 70 millones de toneladas, y en 1998 de menos de 48 millones.
La ventaja de los cultivos de cereales es su capacidad para ser almacenados de cosecha en cosecha, lo que permite acumular grano durante varios años. El grano es fácil de transportar y los métodos de procesamiento son relativamente sencillos.
Hoy en día, la principal orientación del desarrollo de la agricultura de cereales es aumentar el rendimiento de los cultivos, con escasas posibilidades de ampliar la superficie cultivada.
Descripción botánica
Sistema radicular
El sistema de raíces es de tipo taproot. Las raíces primarias (germinales) se forman durante la germinación de las semillas. En los cultivos del grupo I su número es de hasta 3-8, para el grupo II es de 1. Por ejemplo, el trigo de invierno tiene 3, el trigo de primavera 5, el centeno 4, la avena 3-4, la cebada 5-8. Las raíces germinales funcionan durante toda la vida de la planta y su importancia aumenta en condiciones de sequía.
Las raíces secundarias (nodulares, adventicias) se forman 12-18 días después de la emergencia de las plántulas a partir de los nudos subterráneos del tallo. La humedad óptima del suelo es esencial para su rápido crecimiento y desarrollo; si la capa superior del suelo se seca, su crecimiento se ralentiza gravemente o se detiene por completo. Un buen rendimiento de la cosecha sólo es posible con raíces de nudo bien desarrolladas.
Las raíces secundarias son de gran importancia para las plantas. Por ejemplo, cuando el trigo de primavera se desarrolla sólo con raíces primarias, el rendimiento es el 65% del de las plantas con sistemas radiculares primarios y secundarios desarrollados.
Los cultivos de cereales de alto crecimiento, como el maíz y el sorgo, pueden formar raíces de soporte (aéreas) a partir de los nodos del tallo cercanos a la superficie del suelo. Contribuyen a la resistencia al alojamiento de las plantas y al suministro de nutrientes.
La profundidad de penetración del sistema radicular de los cultivos de cereales puede alcanzar los 150-200 cm, pero la masa principal (75-90%) se encuentra en la capa de suelo cultivable (0-30 cm). Las raíces representan entre el 20 y el 25% de la masa total de materia seca. El maíz, el trigo de invierno y el centeno tienen el sistema radicular más fuerte.
La estructura del sistema radicular y la naturaleza de su desarrollo vienen determinadas por la especie vegetal y el cultivar. El centeno de invierno, la avena y el maíz tienen los sistemas radiculares más potentes. Las raíces no sólo absorben el agua y los nutrientes disueltos en ella, sino que también forman sustancias orgánicas como compuestos organofosforados, aminoácidos, amidas y alcaloides.
Vástago
El tallo de los cultivos de cereales está representado por una paja cilíndrica, hueca o llena de parénquima (sorgo, maíz). Lo más frecuente es que esté formado por 5-7 entrenudos separados por septos especiales — nudos, en el maíz y el sorgo — 8-16. En las variedades de maíz de tallo largo, el número de entrenudos puede llegar a 25. Su número corresponde al número de hojas.
El crecimiento del tallo se denomina comúnmente crecimiento inserto o intercalar, ya que se produce debido a la elongación de todos los entrenudos. Cada nuevo entreno crece más rápido que el anterior. El entrenudo superior es mucho más largo que el inferior y alcanza su máxima longitud durante la floración. Las hojas presentan una curva de crecimiento en forma de S, que es más lenta al principio y al final de la vegetación, pero más fuerte en la mitad de la vegetación, durante las fases de cabeceo, emergencia de la espiga y floración.
La resistencia al encarnado depende del grosor y la resistencia de los entrenudos. El tallo es más grueso en el nervio medio y más grueso en la parte superior. Su resistencia depende de la composición de su fibra mecánica. Tiene la capacidad de formar brotes laterales a partir de los nodos subterráneos del tallo.
Cuando se forman raíces secundarias y brotes laterales a partir de los nudos del tallo subterráneo, comienza la fase de ahijamiento de los cultivos de cereales.
Hoja
La hoja de los cultivos de cereales es lineal, formada por una vaina y una lámina foliar, con una lígula, una fina película incolora, y lengüetas en la unión, lo que constituye una característica sistemática en la identificación de los cereales del primer grupo. La úvula se adhiere fuertemente al tallo e impide que el agua entre en la vaina de la hoja.
En la base de la vaina de la hoja se forman aurículas lineales, o cuernos, a ambos lados, que abarcan el tallo. La estructura de la úvula y las aurículas de la mayoría de las plantas de cereales es diferente en las primeras etapas de crecimiento. Por ejemplo, la úvula en el trigo, el centeno y la cebada es corta, a menudo con cilios; en la cebada es muy grande, sin cilios, de forma semilunar; en el centeno es corta sin cilios, cayendo pronto; en la avena las aurículas están ausentes.
El número de hojas y su tamaño difieren entre los distintos cultivos y variedades.
Inflorescencia
La inflorescencia de los cultivos de cereales está representada por dos tipos:
- espiga compuesta (trigo, centeno, triticale y cebada);
- panícula (avena, mijo, sorgo y arroz).
A diferencia de otros cultivos, una planta de maíz produce dos inflorescencias: una panícula con flores masculinas en la parte superior del tallo, mientras que las mazorcas con flores femeninas se encuentran en las axilas de las hojas.
Espiga
La espiga es una prolongación del tallo, formada por un eje de espiga segmentado y las espiguillas dispuestas en sus bases. El lado ancho del eje de la espiga se denomina lado frontal y el lado estrecho se denomina lado lateral. Cada tallo puede dar una sola espiguilla, como en el trigo, el centeno y el triticale, o tres (cebada). Las espiguillas difieren de un cultivo a otro.
El fuste de la espiga de trigo es acanalado, con una espiguilla en cada tallo, que suele estar formada por dos escamas de espiguilla y una o más flores; el fuste termina en una espiguilla de ápice. En el centeno, el tallo de la espiga es pubescente; cada espiguilla tiene una espiga con su lado ancho hacia el tallo; una espiguilla contiene dos flores. La espiga de la cebada se diferencia de la del trigo y el centeno en que tiene tres espiguillas monoicas en cada tallo de la espiga.
En la cebada de varias filas, los granos se forman en cada una de las tres espiguillas; en la cebada de dos filas, sólo en la espiguilla del medio.
Panícula
La panícula se compone de un eje central con nudos y entrenudos. Los nodos forman ramas laterales que también se ramifican para formar ramas de varios órdenes. En los extremos de cada rama hay una espiga: una espiga de varias flores en la avena y una espiga de una sola flor en el arroz, el mijo y el sorgo.
Flor
La flor de los cereales tiene dos escamas florales, la inferior (exterior) y la superior (interior). La escama exterior de la flor en las formas espinosas tiene un césped. La superior es más fina y plana. Entre las escamas de la flor se encuentra el ovario invertido con dos estigmas pinnados y tres estambres (seis en el arroz). En la base de las escamas de la flor hay dos finas membranas, los lodículas, que se hinchan durante la floración y hacen que la flor se abra.
Las flores del trigo son anchas, multidimensionales, con una quilla longitudinal; las del centeno son muy estrechas, con un solo nervio; las de la cebada son estrechas, casi lineales; las de la avena son anchas, con muchos nervios convexos y longitudinales.
Fruta
El fruto está representado por un grano de una sola semilla, normalmente llamado grano. Contiene una sola semilla, que está cubierta por una cubierta de semillas formada por las dos membranas del ovario y la membrana de fructificación formada por el ovario. La semilla está formada por el embrión, el endospermo y, fusionados con ellos, la semilla y la cáscara del fruto.
En los granos filamentosos el embrión está cubierto de escamas florales, que pueden estar fusionadas con él, como en la cebada, o simplemente fusionadas con él, como en la avena, el mijo, el sorgo y el arroz. El germen representa del 2 al 12% de la masa de un grano. El embrión consta de una raíz y un tallo germinales, un riñón y un escutelo, que es un cotiledón metamorfoseado.
El grano del trigo y del centeno holográfico se desprende fácilmente de las escamas. Las escamas florales del mijo, la chumisa y el arroz están fuertemente encerradas por el grano, mientras que en la cebada filamentosa pueden fundirse con el grano.
El endospermo constituye el 70-85% del peso del grano. Sus tejidos están formados por células de parénquima, llenas de granos de almidón, entre los que hay una sustancia proteica. La parte periférica del endospermo, llamada capa de aleurona, no contiene almidón; está formada por grandes células llenas de materia proteica soluble. La capa de aleurona contiene enzimas y sustancias biológicamente activas que regulan el proceso de germinación del grano.
El germen se encuentra en la base del grano en el lado convexo. Consta de un escudo que lo une al endospermo, un riñón cubierto de hojas rudimentarias, un tallo primario y una espina. El germen representa entre el 1,5 y el 2,5 % de la masa del grano para el trigo, el centeno y la cebada, entre el 2 y el 3,5 % para la avena y entre el 10 y el 14 % para el maíz.
Las cáscaras de los frutos y las semillas representan entre el 5 y el 7% de la masa total del grano.
Composición química del grano
Los cereales contienen todos los nutrientes necesarios para los seres humanos y los animales; la proporción de proteínas y carbohidratos es de 1 : 5-6.
La composición química varía mucho en función del cultivo y la variedad, las condiciones edafológicas y climáticas y la tecnología agrícola.
Tabla. Composición química de los cultivos de grano (en %)[ref]Mejora vegetal/P.P. Vavilov, V.V. Gritsenko, V.S. Kuznetsov et al. Gritsenko, V.S. Kuznetsov y otros; editado por P.P. Vavilov. - 5ª ed. revisada y ampliada - M.: Agropromizdat, 1986. - 512 p.: ill. - (Libro de texto y material didáctico para centros de enseñanza superior)[/ref].
Cultivo | |||||
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Trigo blando | |||||
Trigo duro | |||||
Centeno | |||||
Cebada | |||||
Avena | |||||
Maíz | |||||
Arroz | |||||
Mijo | |||||
Trigo sarraceno |
Proteína
Según los datos de referencia, el contenido en proteínas de los cereales puede variar entre el 6,7 % del arroz y el 12,9 % del trigo; el contenido en grasas puede variar entre el 1,7-1,8 % del centeno y el trigo y el 5,3-6,9 % de la avena y el maíz; el contenido en hidratos de carbono puede variar entre el 59,7 % de la avena y el 69,6 % del centeno. La mayor parte del grano está formada por sustancias extractivas sin nitrógeno: almidón, azúcar, etc., que se encuentran predominantemente en el endospermo.
Las proteínas simples se llaman proteínas, y las complejas, proteínas. Las proteínas simples están representadas por grupos de albúmina (soluble en agua), globulina (soluble en sal), glutelina (soluble en ácidos y álcalis), prolamina o gliadina (soluble en alcohol etílico al 70-80%). Los dos últimos grupos son los más valiosos, con una proporción óptima para la cocción de aproximadamente 1:1.
El trigo duro es el que más proteínas contiene. El contenido en proteínas de los granos de todos los cereales aumenta cuando sus cultivos se realizan de norte a sur y de oeste a este. La calidad del grano está influida por la sequedad del clima y el contenido de nitrógeno del suelo. Por ejemplo, según los datos a largo plazo del Laboratorio Químico Central de la Comisión Estatal de Ensayos de Variedades, la cantidad de proteína en el grano del trigo de primavera cultivado en las regiones del noroeste del país es del 12,6%, mientras que en las zonas del norte de Kazajstán es del 17,3%.
El contenido de proteína en el grano está influenciado por las técnicas agrícolas aplicadas: por ejemplo, la aplicación de fertilizantes orgánicos y minerales, la colocación en el mejor forraje. El grano de trigo cosechado en la madurez de cera contiene más proteínas que el cosechado en la madurez completa.
La calidad de las proteínas depende de la composición de los aminoácidos, especialmente de la valina, la lisina y el triptófano.
Gluten
La calidad de la harina se caracteriza por su contenido en gluten, que es un conjunto de proteínas insolubles en agua (gluten) que queda después de que la masa haya sido lavada de almidón, fibra y otras sustancias. El gluten contiene algunos elementos de grasa, almidón y ceniza. El gluten de mayor calidad se encuentra en el centro del grano, y su calidad disminuye bruscamente durante la germinación, los daños por heladas o por plagas.
El contenido de gluten crudo varía en el trigo del 16 al 50%, en el centeno del 3,1 al 9,5% y en la cebada del 2 al 19%. La calidad y el rendimiento del gluten dependen de las condiciones externas. Por ejemplo, el contenido de gluten es mayor en tiempo seco y caluroso, mientras que los daños en el grano por la plaga de la tortuga, provocan una fuerte disminución del contenido. El gluten de buena calidad es capaz de estirarse longitudinalmente sin romperse y resistir el estiramiento.
El gluten del trigo es el más valioso, por eso el pan de trigo es más poroso y digerible. El gluten de centeno es menos elástico y tenso.
Carbohidratos
Entre los hidratos de carbono, la mayor proporción es el almidón, del que el 80% del peso de todos los hidratos de carbono está contenido en el endospermo. El resto es azúcar, que se encuentra principalmente en el germen (alrededor del 1,5% del peso del grano). Los hidratos de carbono se concentran en la parte central del grano.
Según la naturaleza de los granos de almidón y su ubicación en las células del endospermo, el grano se divide en granos harinosos y vítreos. En el endospermo de un grano harinoso, los espacios entre los grandes granos de almidón están llenos de pequeños granos con finas capas intermedias de proteínas. En el grano vítreo, los pequeños granos de almidón están casi ausentes; las capas intermedias de proteína son más gruesas y llenan todos los huecos entre los granos grandes.
El contenido de almidón de los granos aumenta a medida que los cultivos se desplazan de este a oeste y de sur a norte, es decir, en dirección opuesta al cambio en el contenido de proteínas.
La celulosa, un polisacárido de alto peso molecular, se encuentra en las paredes celulares, en el revestimiento de los granos y en las escamas de los cultivos peliculares. El contenido de fibra de los granos pequeños es mayor que el de los granos grandes.
Grasas
El contenido de grasa del grano varía del 2 al 6%. El contenido en grasas y lípidos es muy irregular en el grano, concentrándose principalmente en el germen, con el trigo en torno al 14%, el centeno y la cebada en el 13,4%, el mijo en el 20%, la avena hasta el 26% y el maíz hasta el 40%.
El alto contenido en grasa de la harina provoca su enranciamiento. Para mejorar la calidad de la harina de maíz, el germen, que se utiliza para producir aceite, se elimina antes de la molienda.
Contenido de ceniza
En los cereales peliculares, la ceniza está contenida principalmente en las membranas; en los cereales holográficos, está contenida en el revestimiento del fruto. En la molienda compleja, la mayor parte de la ceniza se separa con el salvado.
Las cenizas están formadas por compuestos de fósforo (hasta el 50 % de los componentes de las cenizas), calcio (hasta el 2,8 %), potasio (hasta el 30 %), azufre, silicio, magnesio (hasta el 12 %) y otros. La mayor cantidad de ellos se encuentra en el caparazón y las escamas.
Enzimas y vitaminas
Los cereales también contienen enzimas que intervienen en procesos vitales como la amilasa (descompone los polisacáridos y disacáridos), la proteasa, la maltasa, la citasa, la diastasa, la lipasa (descompone las grasas) y la peroxidasa.
El grano contiene vitaminas B1, B2, B6, PP, E, A.
Agua
El agua, que participa en los procesos fisiológicos, se encuentra en los granos en forma de:
- unida químicamente, es decir, incluida en las moléculas de las sustancias en determinadas proporciones, esta agua se caracteriza por su constancia e inercia;
- agua ligada física y químicamente, que se incorpora al grano en diversas proporciones; puede ser en forma de agua ligada por adsorción, absorbida osmóticamente o estructural
- ligado mecánicamente, o libre; la cantidad puede variar mucho; se pierde fácilmente con el secado.
Los granos se almacenan con un contenido de humedad no superior al 14-15%, es decir, en estado de secado al aire.
Fases de crecimiento (fases fenológicas)
Durante la temporada de crecimiento, los cultivos de cereales pasan por fases fenológicas que se distinguen por la aparición de nuevos órganos y características morfológicas externas.
Se distinguen las siguientes fases fenológicas:
- brotación, o germinación (a veces se considera por separado),
- formación de arbustos (ahijamiento),
- emergencia en el tubo,
- el tallo (a veces no está incluido),
- emergencia de la oreja (o eclosión),
- floración,
- maduración.
Se considera que una fase se produce el día en que al menos el 10% de las plantas han entrado en una nueva fase. La fase completa se produce cuando el 75% de las plantas muestran signos.
Germinación
La germinación de las semillas es un proceso biológico complejo que implica varias transformaciones fisiológicas y bioquímicas y que termina con la aparición de la primera hoja verde en la superficie del suelo. Un requisito previo para la germinación es la presencia de agua, calor y aire. El germen absorbe el agua más rápidamente que el endospermo, lo que provoca un hinchamiento desigual del grano y la ruptura de la cáscara.
Según el peso del grano (en estado seco al aire), los diferentes cultivos necesitan agua: la avena 60-76%, el trigo 47-48%, el centeno 56-65%, la cebada 48-57%, el maíz 37-44%, el mijo, el sorgo y la chumisa 25-38%. A modo de comparación, las semillas de leguminosas necesitan entre el 100 y el 125% del agua del peso del grano para hincharse. Los granos más grandes con recubrimientos densos y alto contenido en proteínas y grasas necesitan más tiempo para hincharse.
La tasa de absorción de agua depende de la temperatura, la concentración de la solución del suelo, la estructura y el tamaño del grano. La temperatura óptima durante el periodo de hinchamiento de los cereales es de 10-21 °C. Las mayores concentraciones de sal retrasan la germinación. Los granos vidriosos o gruesos absorben el agua más lentamente que los granos harinosos o finos. Por esta razón, cuanto más plana sea la semilla, más uniforme será la germinación. Los granos sembrados se hinchan más lentamente que los holo-granos.
En los granos hinchados, la hidrólisis de los nutrientes almacenados del endospermo tiene lugar bajo la acción de las enzimas. Las enzimas especiales citasa y amilasa descomponen el almidón y la hemicelulosa del endospermo en los carbohidratos simples dextrina y maltosa. La enzima invertasa convierte los azúcares en glucosa y fructosa, que son utilizadas por la planta en germinación para la respiración y el crecimiento celular. La enzima proteasa descompone las proteínas en aminoácidos y amoníaco, y la lipasa descompone las grasas en ácidos grasos y glicerol.
Durante la germinación del grano, los nutrientes almacenados se descomponen para formar compuestos a partir de los cuales se forman los órganos de la planta.
D.N. Pryanishnikov estableció que las proteínas del endospermo producen aminoácidos y pequeñas cantidades de asparagina y glutamina durante la escisión enzimática. Estas sustancias reaccionan con los productos de la descomposición de los hidratos de carbono y, por tanto, sirven para formar nuevas proteínas también en el embrión en crecimiento.
La germinación comienza con el crecimiento de las raíces germinales y luego del tallo. La temperatura óptima para la germinación y el crecimiento inicial en las fechas habituales de siembra para el pan del Grupo I es de 6-12 °C, para el Grupo II — 15-22 °C. La temperatura mínima de germinación para el Grupo I es de 1-2°C, y para el Grupo II de 8-10°C. El óptimo fisiológico es de 20 °C para el Grupo I y de 25-27 °C para el Grupo II. Las temperaturas más elevadas hacen que la germinación sea más lenta y, una vez alcanzado un determinado límite, que se detenga el crecimiento. Las temperaturas extremas superiores a 30-35 °C son destructivas, mientras que las inferiores a 1-2 °C provocan la detención de la germinación.
La uniformidad de la germinación se ve afectada negativamente por la falta de aire y el exceso de humedad. A medida que las plántulas se desarrollan, aumenta la necesidad de oxígeno. Por esta razón, no es deseable el empotramiento profundo de las semillas, especialmente en suelos pesados, ni la formación de costras en el suelo.
Brotes
Durante los primeros días de vida del cultivo, las raíces primarias (germinales) se desarrollan vigorosamente. Entonces el tallo comienza a desarrollarse. En las variedades holo-grano, el tallo aparece cerca del escutelo; en las variedades filiformes, aparece bajo las escamas florales y emerge del extremo superior del grano.
Los brotes emergen en la superficie del suelo en forma de brotes del tallo cubiertos por una cubierta foliar transparente (coleóptilo). El coleóptilo protege el tallo y la primera hoja de los daños mecánicos mientras germina del suelo. En cuanto la hoja alcanza su tamaño normal, el coleóptilo muere.
La primera hoja completa su crecimiento 6-11 días después de la emergencia. A continuación, aproximadamente una semana después de que la primera hoja se haya desplegado, aparece una segunda hoja en sus axilas, seguida de una tercera y una cuarta hoja a intervalos similares. El sistema radicular se desarrolla al mismo tiempo. En el momento en que se forma la 3-4ª hoja, las raíces germinales están bien ramificadas y penetran hasta una profundidad de 30-35 cm. Alcanzan 40-50 cm en la fase de ahijamiento y 60-90 cm en la fase de despunte. El crecimiento se ve facilitado por una buena humedad del suelo.
Los brotes de trigo suelen ser verdes, el trigo blando de primavera es de color verde glauco, el centeno es de color marrón púrpura, la avena es de color verde claro, la cebada es de color verde glauco. El color de los brotes del segundo grupo de cereales es verde o verde pálido.
La emergencia de las plántulas depende de muchos factores: las características del cultivo, la humedad, la temperatura, la distribución del tamaño de las partículas y la densidad del suelo, la profundidad de siembra y la energía de germinación de las semillas. El tiempo cálido y húmedo favorece una rápida aparición (4-6 días), mientras que una ola de frío ralentiza el proceso.
Formación de arbustos (ahijamiento)
Durante la fase de ahijamiento, se forman raíces adventicias (nodales) a partir de los nodos subterráneos del tallo y luego surgen brotes laterales. Lo más frecuente es que se formen a partir del nudo superior, llamado nudo de ahijamiento, que se encuentra a una profundidad de 1-3 cm de la superficie del suelo. El nódulo de ahijamiento es una formación compleja que consta de nódulos estrechamente espaciados a partir de los cuales se forman raíces secundarias (adventicias) y tallos (brotes laterales). Un nudo de ahijamiento más profundo aumenta la resistencia de la planta al encamado y a las condiciones adversas.
El ahijamiento se produce cuando una yema situada en la base de la primera hoja se agranda, empujándola hacia atrás y formando un brote lateral. A continuación, se forman nuevas yemas en las axilas de las hojas inferiores de los brotes laterales, capaces de formar brotes laterales de la segunda, tercera y así sucesivamente.
Al mismo tiempo, se forman raíces secundarias. A diferencia de las raíces germinales, que se forman a partir del grano y penetran a mayor profundidad, las raíces secundarias se forman a partir del nudo del tallo y se localizan principalmente en la capa superficial.
Una humedad del suelo suficiente y la disponibilidad de nutrientes, especialmente el fósforo, ayudarán a que las raíces secundarias se desarrollen bien. Si la capa superior se seca, no se formarán tallos y raíces secundarios. En estas condiciones, sólo se forman el tallo principal y el sistema radicular primario, lo que reduce drásticamente el rendimiento.
El primer nudo subterráneo se forma entre el 5º y el 7º día después de la brotación en la mayoría de los cultivos del Grupo I o simultáneamente con ellos en los cultivos del Grupo II y la avena.
La profundidad del nudo del tallo está influenciada por la luz. La falta de luz dará lugar a un nudo de ahijamiento poco profundo. La profundidad también se ve afectada por la profundidad de siembra, el cultivar, el tipo de suelo y la temperatura. Por ejemplo, cuando la temperatura es baja, el nudo del tallo es más profundo; las variedades de trigo duro también forman el nudo del tallo a mayor profundidad que el trigo blando. El nudo de arbustos más profundo de los cultivos de invierno los protege de las condiciones desfavorables durante el periodo invierno-primavera.
En los cereales, el nudo de ahijamiento es un órgano muy importante, ya que su desarrollo normal determina la formación de la masa aérea y del sistema radicular, la tolerancia a la sequía, la resistencia al invierno, etc. Incluso los daños parciales en el arbusto pueden provocar el atrofiamiento de la planta, mientras que su extinción puede llevarla a la muerte total.
El número de tallos (brotes) que se desarrollan a partir de una sola planta es el número total de arbustos (energía de ahijamiento). En condiciones de campo, los cultivos de invierno tienen entre 5 y 8 tallos, los de primavera entre 2 y 3, y en condiciones favorables el número puede llegar a 5-10 o más.
El número de tallos productivos por planta que producen grano. Si los brotes laterales se forman demasiado tarde, no tienen tiempo de producir y madurar el grano. Los brotes con granos inmaduros se conocen como sotobosque y los brotes sin espesar como sotobosque. Una mayor rigidez productiva da lugar a más granos por planta, pero los mayores rendimientos por superficie se consiguen con una menor rigidez y una densidad óptima de tallos.
En condiciones óptimas de suelo y clima, el máximo rendimiento de los cultivos de grano se consigue con una frondosidad total de 5-8 brotes y 2-3 productivos. Los cereales de invierno suelen tener de 3 a 6 tallos productivos, la cebada y la avena de 2 a 3, el trigo de primavera 1, a veces 2, el maíz 1, el arroz, el mijo y el sorgo de 2 a 5. Se forman grandes espigas y granos en los tallos productivos.
Según V. Stepanov, la dinámica de desarrollo de los brotes de ahijamiento y de las raíces de los nudos es diferente en los cultivos de cereales. Por ejemplo, en el centeno y la avena de invierno y primavera, el ahijamiento y el enraizamiento se producen simultáneamente, durante la formación de 3-4 hojas. En la cebada, el trigo de invierno y el trigo de primavera, los brotes de ahijamiento se forman durante la fase de la tercera hoja, mientras que el enraizamiento se produce cuando emergen 4-5 hojas. En el mijo, el ahijamiento se produce cuando emergen 5-6 hojas, en el maíz cuando emergen 6-7 hojas y en el sorgo cuando emergen 7-8 hojas. Las raíces nodulares en estos cultivos se forman cuando emergen 3-4 hojas. La aparición más temprana del sistema radicular en comparación con el inicio de la fase de ahijamiento determina la capacidad de los cultivos para tolerar mejor la deficiencia de humedad (excepto el maíz) en el primer período y en los siguientes.
En el nudo del timón se encuentran todas las partes futuras de la planta y se almacenan al mismo tiempo los nutrientes. La muerte del nudo de la caña en todos los casos conduce a la muerte de la planta.
El momento del inicio del ahijamiento de las plantas varía de un cultivo a otro, por ejemplo, para el pan del Grupo I cuando se forman 3-4 hojas y para el pan del Grupo II cuando se forman 5-8 hojas.
El tamaño del rendimiento viene determinado principalmente por la capacidad del sistema radicular y la parte aérea. Según los estudios realizados por A.L. Kursanov et al. utilizando el método de los isótopos radiactivos, se demostró la capacidad de las raíces para sintetizar aminoácidos y nucleoproteínas, además de proporcionar agua y minerales a las plantas.
La energía de enraizamiento y la frondosidad dependen de factores como los regímenes de agua-aire, calor, alimentación y luz, el tipo y la variedad de planta, la calidad de la semilla, la fecha de siembra, la tasa de siembra, etc. El ahijamiento del primer grupo de cultivos puede tener lugar a una temperatura de unos 5 °C, pero la energía de ahijamiento es débil. La temperatura óptima para el ahijamiento es de 10-15 °C. Las temperaturas más altas hacen que el periodo de ahijamiento sea más corto y que se produzcan menos brotes.
En los cultivos de invierno, cuando se observan el momento y las condiciones óptimas, el ahijamiento tiene lugar en otoño.
El valor productivo de la fase de ahijamiento es ambiguo. Así, según P.N. Konstantinov, A.I. Nosatovsky, P.P. Lukyanenko y otros, la fase de ahijamiento es indeseable, especialmente en las zonas áridas. Creen que se gasta mucha agua y nutrientes en la formación de los tallos secundarios, lo que provoca una mala nutrición del tallo principal, y la producción de grano de los tallos secundarios es insuficiente para compensar la falta de grano del tallo principal. Por lo tanto, llamaron al tipo óptimo de cultivos de primavera para condiciones áridas plantas de 1-2 tallos.
V.R. Williams, V.E. Pisarev, S.A. Muravyov y otros sostienen la opinión contraria. Creen que debido al buen ahijamiento se desarrolla una gran masa foliar, lo que contribuye a la producción de más materia orgánica para la formación de granos. En condiciones favorables, los tallos laterales pueden producir el 30-50% de la producción de grano. Sin embargo, en condiciones de humedad suficiente, el macollaje intenso puede dar resultados negativos.
Los cultivos engrosados son más propensos al encamado, a la reducción de la fotosíntesis y del llenado de los granos, y al aumento de las pérdidas en la cosecha. Con mayor frecuencia, el número medio de tallos productivos por m2 es de 350-400, con un rendimiento de 2-3 t/ha. En algunos casos, es posible aumentar a 700-800 por m2.
Emergencia del tubo
Durante la fase de ahijamiento, los cultivos comienzan a formar un tallo (paja). Los entrenudos, inicialmente en forma de cicatrices transversales en la base de la espiga o panícula inicial, se alargan. El momento en que un nudo del tallo es palpable dentro de la vaina de la hoja del tallo principal a una altura de 5 cm de la superficie del suelo se considera el inicio de la emergencia.
A veces, el simple alargamiento de la vaina de la hoja se considera erróneamente como la fase de emergencia, como suele ocurrir con los cultivos de invierno que crecen demasiado en otoño. Primero se alarga el entrenudo inferior, luego el segundo, el tercero, etc., y cada nuevo entrenudo supera al anterior en crecimiento. Esta formación del tallo (paja) se denomina comúnmente formación inserta o intercalar.
Las espiguillas se ponen en la fase de ahijamiento
La espiga (panícula) y las espiguillas se depositan durante la fase de ahijamiento. La fase de emergencia de la espiga es cuando entre 1/3 y la mitad de la espiga (panícula) emerge de la vaina de la parte superior (hoja bandera) del tallo principal. La formación de panículas en las sultanas de maíz se produce antes que en las inflorescencias femeninas — mazorcas.
La diferenciación de la espiga (panícula) comienza a partir de temperaturas superiores a +15°C. Los cultivos de cereales tienen mayores necesidades de luz, calor, humedad del suelo y nutrientes durante la etapa que va desde la emergencia hasta el espigado (encabezamiento), ya que este periodo va acompañado de un crecimiento intensivo y de la formación de espigas (panículas).
El tamaño de la oreja está fuertemente influenciado por la proporción de nutrientes. Un exceso de nitrógeno durante este periodo provoca un retraso de varios días en la formación de conos y la formación de un gran número de espiguillas. Un exceso de fósforo provoca una formación acelerada de espiguillas y una reducción de su número.
Floración
La floración es la fertilización. En todos los cultivos, excepto en el centeno de invierno, la floración comienza poco después del encabezamiento (eclosión). La cebada florece antes de la espigazón completa, mientras que el centeno lo hace entre 8 y 10 días después.
La floración de los cereales se divide en autógamas, como la cebada, el trigo, la avena, el mijo y el arroz, y alógamas, como el centeno, el maíz y el sorgo. En las flores autopolinizadas, las anteras maduran cuando la flor aún está cerrada, por lo que el polen suele llegar a los estigmas de la misma flor antes de que ésta se abra. La cebada es una de las más estrictas autopolinizadoras, y la polinización se produce durante la emergencia de la espiga o incluso antes (floración cerrada).
La espiga suele florecer durante 3-4 días y la panícula durante 6-7 días.
Cuando llega la fase de floración, se detiene el desarrollo del tallo, las hojas y las espigas. El mayor aumento del peso húmedo se produce durante la fase de emergencia de la espiga, mientras que el mayor aumento del peso seco se produce durante la madurez cerosa del grano.
La floración en el trigo puede ser de escamas cerradas o abiertas, dependiendo de las condiciones externas. Las escamas cerradas se observan en condiciones desfavorables (tiempo lluvioso o nublado), y sólo es posible la autopolinización. En tiempo caluroso y seco, está abierto.
Con la falta de humedad y otras condiciones desfavorables, la floración de la cebada puede tener lugar en la vaina de la hoja. En este momento se abren las escamas de la flor y aparecen las anteras y los estigmas maduros. En el centeno y el trigo, la floración comienza en la parte media de la espiga. En el mijo, el sorgo y la avena, el proceso comienza en la parte superior de las espiguillas, desplazándose gradualmente hacia la base de las panículas.
La floración responde rápidamente a las condiciones climáticas desfavorables, como una subida o bajada repentina de la temperatura, la sequía, las lluvias y los vientos fuertes. En este caso se produce una polinización incompleta, lo que da lugar a una oviposición parcial de las espigas, panículas y mazorcas, lo que se conoce como «sobrefecundación».
Maduración
Maduración: el desarrollo del ovario y la formación del grano comienzan después de la floración y la fecundación. La siembra temprana, el aumento de la densidad de tallos, la aplicación de fertilizantes fosforados y potásicos, y un clima cálido, claro y seco contribuyen a acelerar la maduración. Por el contrario, los cultivos húmedos o de regadío con una cosecha fina darán lugar a un proceso de maduración lento.
Las altas temperaturas, el aire y la sequía del suelo durante el periodo de maduración provocan la «fusión» o el «atrapamiento» del grano: la maduración se reduce, y el grano se forma escaso y arrugado, lo que reduce drásticamente el rendimiento y su calidad. Un tiempo muy lluvioso y cálido provoca el «escurrimiento» del grano debido a la hidrólisis del almidón y al lavado con agua de las sustancias disueltas.
Para la maduración normal de los cultivos se requiere una cierta cantidad de temperatura activa. Si la cosecha se prolonga durante el tiempo de lluvia, puede producirse una brotación del grano en las espigas en la raíz y en las hileras. En el norte de la Rusia europea y en Siberia, el tiempo lluvioso y frío suele retrasar la cosecha, lo que puede provocar daños por heladas en los granos no maduros y una fuerte reducción del rendimiento de los granos «afectados por las heladas» y de su calidad.
N.N. Kuleshov propone dividir el proceso de formación del grano en tres etapas:
- formación;
- llenado;
- maduración.
La formación de la semilla es el período que va desde la formación del grano hasta el establecimiento de la longitud final. Una semilla puede producir un brote débil. El peso de 1.000 semillas es de 1 g. La duración de la formación es de 7-9 días o más.
La formación es el período que va desde la formación del grano hasta el establecimiento de la longitud final. Las semillas tienen un alto contenido de agua libre y un bajo contenido de materia seca. El peso de 1.000 granos es de 8 a 12 gramos.
El abultamiento es el período que va desde el comienzo de la acumulación de almidón en el endospermo hasta que cesa. La humedad disminuye hasta el 37-40 %; dura entre 20 y 25 días.
El periodo de maduración se divide en cuatro fases:
- La fase acuosa — el comienzo de la formación de las células del endospermo. La materia seca constituye el 2-3% de su cantidad máxima, la duración de la fase es de 6 días.
- Fase pre-láctea — el contenido del grano es de consistencia acuosa con un tono lechoso. El contenido de materia seca es del 10%. La duración de la fase es de 6-7 días.
- Fase de estado lácteo: el grano contiene un líquido blanco lechoso. Se acumula un contenido de materia seca del 50% de la masa del grano maduro. La duración de la fase es de 7 a 15 días.
- Fase de masa — el endospermo adquiere una consistencia similar a la de la masa, se acumula un 85-90% de materia seca, la duración de la fase es de 4-5 días.
La maduración del grano comienza con el cese de las sustancias plásticas. En esta fase, la humedad del grano se reduce hasta el 8-12% y se hace apta para su uso técnico, pero el desarrollo de la semilla aún no se ha completado.
El período de maduración se denomina a veces etapa de madurez láctica, cuando las plantas están todavía verdes, el tallo y las hojas comienzan a ponerse amarillas en la parte inferior, las hojas más bajas mueren y el contenido de humedad del grano varía entre el 60 y el 40%.
El periodo de maduración se divide en dos fases:
- Fase de maduración cerosa: el endospermo es ceroso, elástico, fácil de cortar con la uña, las cáscaras son amarillas. El contenido de humedad baja al 30% (22-40%). La fase dura de 3 a 6 días, el crecimiento de los gérmenes y la acumulación de sustancias plásticas se detiene. Las plantas son amarillas durante esta fase, excepto los 2-3 troncos superiores del tallo y parte de la inflorescencia.
- La fase de madurez dura — el endospermo es duro, en una rotura harinosa o vítrea, la cáscara densa, coriácea, color típico, contenido de humedad 8-22% (según la zona). La duración de la fase es de 3 a 5 días.
En la fase de madurez dura tienen lugar complejos procesos bioquímicos, tras los cuales aparece la propiedad de la semilla: la germinación. Debido a esta última etapa, se distinguen dos periodos adicionales: la maduración poscosecha y la maduración completa.
Durante la maduración poscosecha se completa la síntesis de compuestos proteicos de alto peso molecular, los ácidos grasos libres se transforman en grasas, las moléculas de carbohidratos se amplían y la respiración se detiene. Al principio de esta fase, la germinación de las semillas es baja; al final, es normal. La duración depende de las características del cultivo y de las condiciones externas, y oscila entre unos días y varios meses.
La plena madurez se produce cuando las semillas están listas para iniciar un nuevo ciclo vital de la planta, y la germinación alcanza su valor máximo. Las plantas en esta fase están amarillas, las hojas han muerto y el grano es duro y de tamaño reducido.
La cosecha se lleva a cabo en la fase de madurez de la cera mediante cosecha separada, y en la fase de madurez completa mediante cosecha directa.
En algunas regiones, como el norte de Kazajstán, Siberia, etc., algunos años se retrasa la maduración de las cosechas de cereales, las plantas resultan dañadas por las heladas, lo que provoca una reducción de los rendimientos y un deterioro de la calidad. Por lo tanto, en estas regiones se utiliza la recolección en dos fases: en la primera mitad de la fase de maduración de la cera. En las hileras, el grano se ve menos afectado por las heladas y sigue recibiendo sustancias plásticas mientras los tallos y las hojas contengan agua.
En el sureste de Rusia, la maduración prematura del grano se debe a los vientos secos, que detienen el crecimiento y la acumulación de sustancias plásticas antes. El grano se arruga, se enrarece y sus propiedades para la molienda y la cocción se deterioran. La tozudez del cereal conduce a un menor rendimiento. El principal medio para combatir los vientos secos es ampliar las plantaciones forestales protectoras, acumular humedad en el suelo, utilizar variedades de maduración temprana y cosechar en un corto periodo de tiempo.
El ciclo de vida de los cultivos de cereales (organogénesis)
La organogénesis son las etapas del ciclo vital de una planta. La introducción de tecnologías elevadas e intensivas de cultivo requiere un control detallado de las peculiaridades de los procesos de producción de las diferentes especies y variedades de cereales durante las etapas del ciclo de vida.
En 1962, se desarrollaron 12 etapas de organogénesis para los cereales y otros cultivos agrícolas bajo la dirección de F.M. Kuperman. Cada etapa se caracteriza por un determinado estado del cono de crecimiento y la formación de nuevos órganos o un cambio en su desarrollo. El ciclo vital completo de una planta anual se divide en tres periodos:
- embrionario y juvenil (estadios I-IV);
- la madurez y la reproducción (fases V a VIII); y
- la vejez (estadios IX-XII).
Se han establecido experimentalmente las siguientes 12 etapas de organogénesis en los cultivos de cereales:
- Formación del cono de crecimiento del tallo primario;
- Diferenciación intensiva en nudos rudimentarios, entrenudos y hojas;
- Alargamiento del cono de crecimiento con formación de segmentos de espiga (panícula);
- Formación de espiguillas y formación de espiguillas;
- Formación y diferenciación de los tubérculos florales;
- Formación de granos de polen y pistilo, crecimiento de los órganos florales de cobertura;
- Crecimiento intensivo de la longitud de todos los órganos de la espiga (panícula);
- Finalización de la espiga (panícula) y formación de la flor;
- Floración y fecundación, formación de cigotos;
- Crecimiento de los órganos del grano y de la semilla;
- La acumulación de nutrientes en el grano, que comienza en la fase de maduración láctica, dura hasta la maduración de la cera;
- Conversión de nutrientes en almacenes, maduración de las semillas.
Visualmente, estas etapas se manifiestan a través de fases. Las dos primeras fases en los cereales de invierno en fechas óptimas de siembra se completan en otoño, las siguientes comienzan en primavera con la renovación de la vegetación.
En la segunda mitad del siglo XX se desarrolló en Europa Occidental una escala detallada para caracterizar los procesos de producción de cereales y otros cultivos.
Tabla. Crecimiento y desarrollo de los cultivos de cereales (código BBCH)[ref]V.V. Kolomeychenko. Cultivo/texto. - Moscú: Agrobiznescenter, 2007.[/ref]
0 | Germinación | 00 | Grano seco |
01 | Inicio de la absorción de agua | ||
03 | Fin de la absorción de agua | ||
05 | Aparición de la punta de la raíz germinal | ||
06 | La raíz germinal está estirada, los pelos radicales y/o las raíces laterales son visibles | ||
07 | Aparición de la punta de la vaina germinal (coleóptilo) | ||
09 | Brotación: el coleóptilo pasa la superficie del suelo, la hoja ha alcanzado su punta | ||
1 | Desarrollo de la hoja | 10 | La primera hoja emerge del coleóptilo* |
11 | La primera hoja se despliega y se muestra la punta de la segunda hoja | ||
12 | La segunda hoja se despliega y se muestra la punta de la tercera | ||
13 | La tercera hoja se despliega y la punta de la cuarta se muestra** | ||
1... | Microfases de despliegue de la hoja... | ||
19 | Nueve o más hojas desplegadas | ||
2 | Ahijamiento*** | 20 | No hay ahijamiento |
21 | Aparece el primer brote (inicio del ahijamiento) | ||
22 | Aparece un segundo brote | ||
23 | Aparece un tercer brote | ||
2... | Microfases de emergencia de los brotes | ||
29 | Fin del ahijamiento (número máximo de brotes alcanzado) | ||
3 | Salida al tubo | 30 | Comienza a emerger en el tubo (brote principal y brotes laterales apuntando fuertemente hacia arriba, comenzando a estirarse). Distancia de la espiguilla al nudo del tallo al menos 1 cm |
31 | El primer nodo es visible en el suelo (distancia de al menos 1 cm) | ||
32 | Segundo nódulo visible (distancia del primer nódulo al menos 2 cm) | ||
33 | Tercer nódulo visible (distancia del 2º nódulo al menos 2 cm) | ||
34 | Cuarto nodo visible (distancia del tercer nodo al menos 2 cm) | ||
3... | Microfases de la formación de nudos | ||
37 | Aparición de la última hoja (bandera), todavía enroscada | ||
39 | La hoja bandera está completamente desarrollada | ||
4 | Inflamación de las inflorescencias (espigas o panículas) | 41 | La vaina de la hoja bandera se alarga |
43 | La inflorescencia (espiga o panícula) dentro del tallo se desplaza hacia arriba, la vaina de la hoja bandera comienza a hincharse | ||
45 | La vaina de la hoja bandera está hinchada | ||
47 | La vaina de la hoja bandera se abre | ||
49 | Los osículos aparecen por encima de la lengüeta de la hoja bandera | ||
5 | Aparición de inflorescencias (espigas o panículas) | 51 | El comienzo de la aparición de las inflorescencias. La parte superior de la espiga o panícula es visible |
52 | Aparición de un 20% de inflorescencia | ||
53 | Aparición de un 30% de inflorescencia | ||
54 | Aparición de un 40% de inflorescencia | ||
55 | Aparición de media inflorescencia | ||
56 | Aparición de un 60% de inflorescencia | ||
57 | Aparición del 70% de la inflorescencia | ||
58 | Aparición del 80% de la inflorescencia | ||
59 | Aspecto de toda la inflorescencia, espiga o panícula totalmente visible | ||
6 | Цветение | 61 | El comienzo de la floración. Los primeros estambres aparecen |
65 | Mitad de la floración (50% de los estambres maduros) | ||
69 | Fin de la floración | ||
7 | Formación de granos | 71 | Los primeros granos han alcanzado la mitad de su tamaño final y son acuosos |
73 | Maduración temprana de la leche | ||
75 | Madurez láctea media. Todos los granos han alcanzado su tamaño final, todavía verdes con contenido lechoso | ||
77 | Maduración lechosa tardía | ||
8 | Maduración del grano | 83 | Maduración temprana de la cera |
85 | Maduración cerosa y suave. El contenido del grano sigue siendo blando pero seco (la hendidura de la uña se endereza) | ||
87 | Maduración dura encerada (hendidura de la uña no enderezada) | ||
89 | Maduración completa temprana. El grano es duro | ||
9 | Muerte | 92 | Maduración completa tardía. El grano es duro |
93 | El grano queda suelto en la oreja durante el día | ||
97 | La planta está completamente muerta. La paja se está rompiendo | ||
99 | Grano cosechado |
* Se considera que la hoja está desplegada cuando el punto que la sigue es visible.
** El ahijamiento puede producirse a partir de la 13ª microfase, en cuyo caso se pasa a la 21ª microfase.
*** La emergencia del tubo puede comenzar antes del final del ahijamiento, en cuyo caso se pasa a la 30ª microfase.
El código internacional se creó gracias a los esfuerzos conjuntos de las empresas alemanas de productos químicos fitosanitarios BASF AG, Bayer AG, Ciba-Geigy AG, Hoechst AG, de ahí el nombre del código BBCH, que representa las primeras letras de los nombres de estas empresas.
Encamado
La encamado de los cultivos puede deberse a condiciones desfavorables. Las causas del encamado las identificó a finales del siglo pasado K.A. Timiryazev. Creía que la razón principal es el alargamiento de las células madre debido a la falta de luz, lo que hace que sus paredes sean más finas. La falta de luz se debe al fuerte ahijamiento y a la excesiva capacidad de masa vegetativa. Los entrenudos inferiores, debilitados, no pueden soportar el peso de la masa aérea, lo que provoca el encamado de las plantas.
Si esto ocurre con suficiente antelación, la paja puede enderezarse por el crecimiento de los nudos de las hojas; cuando el encamado se produce después del encamado, no se produce ningún cambio en la cosecha.
El riesgo de encamado aumenta con el riego debido al fuerte desarrollo de los órganos vegetativos, al aumento de la humedad en la capa superior del suelo y a la poca profundidad del nudo del tallo.
Para evitar el encamado, se aumenta la profundidad de la siembra para que el nudo del timón sea más profundo y se aplican fertilizantes de potasa y fosfato para acelerar el desarrollo de los tallos y el sistema radicular. El abono fosfato-potásico debe aplicarse antes del ahijamiento. En cambio, la aplicación temprana de fertilizantes nitrogenados provoca un aumento del ahijamiento, retrasa el desarrollo y reduce la resistencia al encamado.
Para la resistencia al encamado, se utilizan métodos de siembra en hileras estrechas y cruzadas, con las hileras dispuestas de norte a sur.
La medida más importante para evitar el encamado es el uso de variedades resistentes. También se utiliza para prevenir este fenómeno el tratamiento de los cultivos durante la fase de ahijamiento con un regulador del crecimiento vegetal llamado aur (cloruro de clorolina), que impide el crecimiento excesivo y el encamado de las plantas.
Según los datos del Departamento de Producción de Cultivos de la Academia de Agricultura de Moscú, el tratamiento del trigo con tumer en una dosis de 2-3 kg/ha conduce a una disminución de la altura de las plantas en un 18-20% y el rendimiento aumenta en 0,3-0,6 t/ha. El retraso de la primavera y el débil desarrollo de las plantas reducen drásticamente la eficacia del preparado.
Para evitar el encamado de los cultivos, se utilizan preparados especiales, los retardantes. Son bien solubles en agua y penetran fácilmente en las plantas. Bajo su influencia, los entrenudos inferiores se vuelven más cortos y gruesos, y la altura de las plantas se reduce entre 15 y 25 cm, lo que aumenta la resistencia al encamado. Además, estos preparados aumentan la resistencia a la sequía y a las enfermedades de pudrición de la raíz al estimular el crecimiento del sistema radicular.
Trigo
Artículo principal: Trigo de invierno
Artículo principal: Trigo de primavera
Historia del cultivo
El trigo es uno de los cultivos más antiguos del planeta. Las investigaciones arqueológicas demuestran que se cultivaba hace más de 6.500 años en el actual Irak y 6.000 años antes de Cristo en Egipto. — en Egipto, 3.000 a.C. en China. — en China. Ya en la prehistoria, el trigo se cultivaba en África y Europa.
En el territorio de Rusia se conocía el trigo en la Edad de Piedra, unos 3-4 milenios antes de Cristo. Se cultivaba en Turkmenistán, Transcaucasia y Ucrania. 3000 años a.C. era conocida en Georgia y Armenia. Los vestigios de esta cultura fueron encontrados en el territorio de la región ucraniana de Khmelnytskyi con fecha del IV milenio a.C. Fue cultivada por los escitas y más tarde por los eslavos, que la extendieron hacia el norte, hasta Novgorod y Ladoga. En el siglo XIII se cultivaba en Jakasia y otras partes de Siberia, como el territorio de Krasnoyarsk. Transcaucasia tiene la mayor diversidad de especies de trigo.
Importancia económica
El trigo ocupa el primer lugar entre los demás cultivos de la agricultura mundial. Se planta en 230-240 millones de hectáreas, lo que representa el 32% de la superficie total de cereales. La cosecha bruta es de 600 millones de toneladas, es decir, el 29% de la producción total de cereales. El rendimiento medio es de 2,6 toneladas por hectárea. Por superficie sembrada y producción de trigo, la URSS ocupaba el primer lugar en el mundo. En 1976-1980, la superficie sembrada de trigo en la URSS fue de una media de 60,7 millones de hectáreas. En la década de 1990, la superficie sembrada en Rusia era de 25 millones de hectáreas, lo que suponía el 11% de la superficie total del país. En 2001-2005, la superficie de trigo sembrada fue de 24 millones de hectáreas, el rendimiento bruto fue de 44 millones de toneladas, es decir, el 57% de la cosecha total de grano, y el rendimiento medio fue de 1,83 t/ha.
Hay grandes superficies sembradas en Estados Unidos, China, India, Canadá, Argentina, Francia y Australia. El trigo se cultiva en todos los continentes, en las montañas hasta los 4000 m de altura. En los países europeos y en EE.UU., el trigo de invierno es más común; en Rusia y Canadá, debido a la dureza del clima, el trigo de primavera es más común.
El trigo es el cultivo alimentario más importante: más de la mitad de la población mundial lo consume en la alimentación. La harina de trigo se utiliza en las industrias de panadería y pastelería. El pan se distingue por su gran sabor y calidad nutricional. El grano de trigo se utiliza para producir cereales, pasta, almidón de trigo, dextrina, alcohol y otros productos.
Los residuos de la molienda, como el salvado de trigo y el polvo de harina, se utilizan como alimento concentrado para animales. La paja y el tamo también se utilizan como forraje, pero cada vez se emplean más como abono orgánico.
Los indicadores más importantes de la calidad del trigo son su contenido en proteínas y gluten. El contenido de proteínas está influenciado por el clima, las condiciones del suelo y los fertilizantes utilizados. El contenido de proteínas determina su utilización; puede variar entre el 9 y el 26 por ciento, la digestibilidad de las proteínas oscila hasta el 95 por ciento, el contenido de lípidos y cenizas alrededor del 2 por ciento cada uno. Para hornear, se utilizan cereales con un contenido de proteínas del 14-15%; para la pasta es del 17-18%.
El valor nutritivo de 100 g de pan de trigo es de 245-255 kcal, 100 g de pasta son 355-358 kcal.
Las proteínas del trigo incluyen la albúmina (soluble en agua), la globulina (soluble en soluciones salinas), la prolamina (soluble en alcohol) y la glutelina (soluble en álcalis y ácidos débiles). Las prolaminas y las glutelinas forman una gelatina hidratada, que es un coágulo que queda después de lavar la masa del almidón. Esta gelatina se llama gluten. En la proteína del trigo es hasta el 50% del gluten crudo.
La cantidad y la calidad del gluten son importantes para evaluar las propiedades de panificación de la harina de trigo y afectan al rendimiento volumétrico del pan, a su finura y a la porosidad de la miga. El gluten se clasifica según sus propiedades físicas en:
- con una buena elasticidad y una elasticidad media;
- con una elasticidad satisfactoria o una buena extensibilidad;
- con una elasticidad insatisfactoria o poca extensibilidad.
El alto rendimiento volumétrico del pan depende de la elasticidad del gluten y de la capacidad de retención de gas de la masa. La elasticidad del gluten no debe ser superior a 30 cm ni inferior a 20 cm. La untabilidad del pan es la relación entre la altura del pan y su diámetro. La untabilidad del pan de buena calidad debe ser superior a 0,5. La miga debe tener una estructura regular, de paredes finas, de grano fino y poroso.
Los granos con un contenido de proteínas de al menos el 11 % se utilizan para la fabricación de pan y al menos el 14 % para la pasta.
Trigo fuerte (blando) y trigo duro
El trigo fuerte y el trigo duro son importantes para la industria de la molienda, la panificación y la exportación.
El trigo fuerte es sólo trigo blando, caracterizado por su alto contenido en proteínas, gluten y otros nutrientes. A la hora de evaluar la resistencia del trigo, las propiedades de panificación son decisivas. Se distinguen tres tipos de trigo según las propiedades tecnológicas del grano: fuerte, medio y débil.
El trigo fuerte se caracteriza por un alto contenido proteico de los granos de trigo — no inferior al 14%, gluten crudo — no inferior al 28%, calidad del gluten — no inferior al grupo I, rendimiento volumétrico de 100 gramos de harina — 550 cm3, grano vítreo del trigo rojo — no inferior al 75%, del trigo blanco — no inferior al 60%, poder de cocción de la harina — no inferior a 280 J.
El trigo fuerte se llama mejorador porque mejora las propiedades de panificación del trigo débil. La adición de harina de trigo fuerte a la harina de trigo débil mejora el sabor, la porosidad y el volumen del pan. El grano de trigo fuerte se valora en el mercado internacional.
El trigo de fuerza media (relleno) tiene buenas cualidades de panificación y se puede hacer pan con él con una calidad satisfactoria sin añadir trigo más fuerte, pero no puede mejorar el trigo débil. El trigo medio contiene 11-13,9% de proteínas, 25-27% de gluten, la calidad del gluten corresponde al grupo II, el poder de cocción de la harina es de 200-280 J.
El trigo débil (débil) tiene poco poder de cocción. Produce un pan de volumen reducido y de textura acuosa. El grano de trigo débil tiene un bajo contenido de proteínas, inferior al 11%, un contenido de gluten crudo inferior al 25%, la calidad del gluten corresponde a los grupos II-III, el rendimiento volumétrico del pan a partir de 100 g de harina es inferior a 400 cm3, el poder de cocción de la harina es inferior a 200 J. Para producir un pan estándar a partir de harina de trigo débil, se añade harina de trigo fuerte.
Los granos de trigo valiosos son los que han aumentado genéticamente la fuerza de la harina pero no lo suficiente como para ser eficientes mejorando los granos de trigo débiles en términos de calidad del grano. El grano de trigo valioso debe contener al menos un 25% de gluten de calidad al menos del grupo II.
El grano del trigo fuerte se valora más que el del trigo blando. El grano de trigo duro se valora más que el de trigo blando.
Variedades de trigo
Las variedades más comunes y de mayor calidad son:
- trigo de invierno — Mironovskaya 808, Bezostaya 1, Odesskaya 51, Donskaya ostistaya;
- trigo de primavera — Albidum 43, Saratovskaya 29, Saratovskaya 39, Bezenchukskaya 98.
Las variedades de trigo de invierno más valiosas en términos de calidad son Albidum 114, Ilyichevka; trigo de primavera — Grekum 114, Minskaya, Moskovskaya 35.
Especies
El trigo (Triticum) tiene 22 especies que pertenecen a la familia de los cereales Gramineae o Poaceae. El trigo blando (Triticum vulgare L., o Triticum aestivum L.) y el trigo duro (Triticum durum Desf.) tienen las mayores superficies sembradas en todo el mundo.
El trigo blando, o común, es más común y se cultiva en toda Rusia. Existen formas de trigo blando de invierno, semi-invernal y de primavera. La oreja está suelta. El peso de 1000 semillas varía de 30 a 55 g. La parte delantera de la espiga supera a la parte lateral, es decir, su anchura es mayor que su grosor. Las glumas de las espiguillas son anchas y no cubren completamente las flores. La escama de la espiguilla tiene una quilla estrecha, poco desarrollada, con un mechón bien desarrollado; su textura puede ser pulverulenta, semiescamosa o vítrea. Hay formas espinosas y sin espinas. Las barbas de las escamas florales exteriores son más cortas; las espigas se extienden en forma de abanico. La paja es hueca.
En Rusia, el trigo duro está representado principalmente por las formas de primavera. Las formas de invierno se cultivan en pequeñas zonas de las tierras bajas y submontanas de Azerbaiyán, en el este de Georgia, en la región ucraniana de Odesa, en Rusia — en Daguestán, Siberia, la región del Volga, Kuban, la zona central de la Tierra Negra.
En el mundo, las principales regiones de cultivo de trigo duro son la costa mediterránea: España, Francia, Italia, Asia Menor, África del Norte y del Sur, Estados Unidos, Argentina y Australia.
Las espiguillas del trigo duro son largas, las escamas de la espiguilla cubren fuertemente la flor; la quilla es prominente, y el grano está completamente sumergido en las escamas de la flor. Por esta razón, el trigo duro resiste mejor la trituración, pero también es más difícil de trillar. La oreja es gruesa y con forma de pezón. Las astas son paralelas y más largas que la oreja; el lado lateral de la oreja es mayor que el ano, es decir, su grosor es mayor que su anchura. Grano alargado, comprimido lateralmente, con capa débilmente expresada o casi sin capa, vidrioso en la rotura. La sección transversal del grano es angular, mientras que la del blando es casi redonda. El peso de 1.000 semillas es de 35 a 65 g. La paja del trigo duro está llena o con una pequeña abertura en el entrenudo superior.
El gluten del trigo blando tiene propiedades más valiosas, lo que hace que el pan elaborado con harina de trigo blando sea de mayor calidad. El gluten del trigo duro es desgarrable, por lo que se utiliza en la producción de sémola y pasta.
Tabla. Diferencias morfológicas entre el trigo blando y el trigo duro
Espiga | Con o sin césped, suelto. La parte delantera es más ancha que la lateral | Espiga con toldo, raramente sin toldo. Grande, denso, sección transversal cuadrada o comprimida, el lado lateral más ancho que el frontal |
Copos | Aristas son iguales o más cortas que la oreja, divergiendo hacia los lados | Aristas más largos que la oreja, apuntando hacia arriba paralelos a la oreja |
Paja bajo la espiga | Más a menudo hueco | Más a menudo se llena con un núcleo |
Grano | El grano es corto con un mechón. En la rotura redondeada, pulverulenta o semiglaseada. Contenido en proteínas 10-18%. | El grano es alargado. La cresta se expresa débilmente o está ausente. En el vítreo angular de fractura. Contenido en proteínas: 16-24%. |
La mayoría de las especies de trigo, incluyendo el trigo blando y duro, turgidum, polonikum, enano, melocotón, de grano redondo, son holo-granos, caracterizados por un eje de espiga ininterrumpido. Esta es la razón por la que sus espigas no se rompen en espiguillas después de madurar; los granos se separan bien de las escamas de la espiguilla y del pedicelo durante la trilla.
Las variedades de trigo espelta tienen un eje de espiga frágil, por lo que las espigas se rompen en espiguillas después de la maduración y el grano no se separa de las espiguillas durante la trilla. Las especies de espaguetis se cosechan mediante un proceso especial de trillado para producir un grano limpio. Las especies de espelta incluyen el monograno, el bograno, la escanda y el makha, tanto silvestres como cultivados. En algunas zonas del Cáucaso Norte se cultivan variedades locales de escanda.
Variedades de trigo blando y duro
La división de las especies en variedades se basa únicamente en las características morfológicas estables de la espiga y el grano. Esta clasificación no da una idea del carácter biológico de las formas y no las relaciona con la ecología y la geografía. La clasificación tiene importancia práctica, ya que sirve para la sistemática morfológica de las variedades.
Características de las variedades de trigo:
- toldo de la espícula, es decir, la presencia o la ausencia de aristas en la espiga;
- las glumas de las espiguillas son pubescentes y también pueden ser glabras;
- color de la oreja, por ejemplo, blanco, rojo, negro;
- coloración de las aristas: similar a la de la oreja o negra en las orejas blancas y rojas;
- color de los granos, a menudo blanco y rojo; los granos blancos incluyen el blanco puro, el amarillento y el rosa pálido; los granos rojos incluyen el rosa oscuro, el rojo y el marrón rojizo.
Cada variedad cuenta con un número de variedades que se diferencian entre sí, pero no necesariamente en las características morfológicas, biológicas y de producción. Dentro de una misma variedad puede haber variedades de invierno y de primavera, de maduración temprana y de maduración tardía; pueden diferir en la resistencia al invierno, la tolerancia a la sequía, el marchitamiento y la resistencia a las enfermedades y a las plagas.
La mayoría de las variedades de trigo blando son lutescens, erythrospermum, ferrugineum y miltrum. Las variedades de trigo duro se clasifican en gordeiformes y melanopos.
Literatura
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Fundamentos de la tecnología de producción agrícola. Agricultura y cultivo de plantas. Bajo la dirección de V.S. Niklyaev. — Moscú: Bylina, 2000. — 555 с.