Technologie produkcji roślin uprawnych Technologia to całość

Technologie produkcji roślin uprawnych
Technologia to całość działań związanych z produkcją określonego produktu. W
odniesieniu do produkcji roślinnej przez technologię rozumie się wszystkie kolejne
działania (zabiegi) niezbędne do wytworzenia produktów roślinnych.
Nadrzędnym celem technologii w produkcji roślinnej jest uzyskanie jak największych
plonów o jak najlepszej jakości.
Cechą wyróżniającą proces produkcji roślinnej od wytwarzania produktów nierolniczych
jest wykorzystanie naturalnych procesów zachodzących w roślinach, takich jak:
fotosynteza, oddychanie, transpiracja. W produkcji roślinnej producent (rolnik) musi
umieć zapewnić roślinom jak najlepsze warunki do prowadzenia tych procesów, czyli w
efekcie do ich wzrostu i rozwoju. Technologia dowolnego gatunku uwzględnia zatem
dobór gleby, przedplonu, uprawę roli, nawożenie, dobór odmiany i siew, ochronę przed
chwastami, chorobami i szkodnikami, a także zbiór i przechowywanie zebranego plonu.
Technologie produkcji stosowane w uprawie roślin nie są stałe dla danego gatunku, lecz
muszą być przystosowywane do warunków danego gospodarstwa. Opracowanie dobrej
technologii wymaga znajomości budowy, wzrostu i rozwoju rośliny uprawnej, a także jej
wymagań glebowo-klimatycznych. Coraz częściej muszą być także brane pod uwagę
różnice międzyodmianowe.
Rośliny zbożowe
Zboża są grupą roślin rolniczych gromadzących skrobię w owocach lub nasionach.
Wyróżniamy wśród nich zboża właściwe (cerealia) oraz zboża rzekome (pseudocerealia).
Zboża właściwe są to jednoroczne gatunki traw. Natomiast zboża rzekome należą do
innych rodzin botanicznych, ale również wytwarzają owoce lub nasiona zawierające
skrobię.
Zboża właściwe
Zboża właściwe to:
-
pszenica zwyczajna (Triticum aestivum L.)
-
żyto zwyczajne (Secale cereale L.)
-
pszenżyto (Triticosecale Wittm. ex A. Camus.)
-
jęczmień zwyczajny (Hordeum vulgare L.)
-
owies zwyczajny (Avena sativa L.)
-
kukurydza zwyczajna (Zea mays L.)
-
proso zwyczajne (Panicum miliaceum L.)
Znaczenie gospodarcze
Rośliny zbożowe stanowią najważniejszą w świecie grupę roślin uprawnych. Obecnie
ponad 75% produktów pochodzenia roślinnego produkowana jest właśnie ze zbóż.
Powierzchnia zasiewów zbóż ogółem, od wielu lat przekracza 700 mln ha. W światowej
uprawie tej grupy pierwsze miejsce zajmuje pszenica, następnie ryż, kukurydza i jęczmień.
W Polsce uprawa zbóż zajmuje ponad 70% gruntów ornych. Na największym areale
uprawiana jest pszenica, następnie żyto, jęczmień, pszenżyto, owies i kukurydza (tab.).
Powierzchnia uprawy zbóż w Polsce w 2007 r.
Powierzchnia zasiewów
[% gruntów
Gatunek
[tys. ha]
ornych]
Pszenica
2 176
19,0
- ozima
1 796
15,7
- jara
379
3,3
Żyto
1 318
11,5
Jęczmień
1 220
10,6
- ozimy
155
1,3
- jary
1065
9,3
Owies
539
4,7
1 194
10,4
37
0,3
Gryka i proso
85
0,7
Kukurydza na ziarno
309
2,7
Pszenżyto
Mieszanki
zbożowe
na
ziarno
Ziarno zbóż jest ważnym surowcem dla różnych gałęzi przemysłu.
Znaczna część przetwarzana jest na pasze, tzw. przemysłowe mieszanki treściwe. Może
być także wykorzystywane w rolnictwie do bezpośredniego skarmiania jako wartościowa
pasza treściwa dla zwierząt.
W przemyśle spożywczym z ziarna wytwarza się: pieczywo, ciastka, mąki, kasze,
krochmal, otręby, słód, piwo, alkohole wysokoprocentowe, makarony, syropy, kawy
zbożowe, hydrolizaty białkowe, przyprawy.
Część upraw prowadzi się w celu reprodukcji materiału siewnego. Ziarno jest również
surowcem dla przemysłu farmaceutycznego. Ostatnio coraz więcej mówi się o produkcji
zbóż na cele energetyczne (do produkcji bioetanolu, ziarna lub słomy do bezpośredniego
spalania) (rys.).
Możliwości wykorzystania ziarna zbóż
Charakterystyka biologiczna
Rośliny zbożowe zaliczane do zbóż właściwych należą do klasy jednoliściennych, rodziny
wiechlinowatych. Dlatego też zarówno ich budowa jak i przebieg stadiów rozwojowych są
podobne. Są to gatunki doskonale przystosowane do wzrostu i rozwoju w warunkach
stepowych, czyli również w warunkach pola uprawnego. Dzięki temu należą do roślin
najbardziej niezawodnych w plonowaniu i obecnie są dominującą grupą roślin uprawnych
w świecie.
Wśród zbóż występują formy ozime (wysiewane jesienią) i jare (wysiewane wiosną). W
Polsce uprawia się zarówno formy ozime, jak i jare pszenicy, pszenżyta i jęczmienia. W
uprawie żyta zdecydowanie dominuje forma ozima, chociaż zarejestrowana jest również
odmiana jara, plonująca jednak gorzej niż ozima. Natomiast do zbóż jarych należą: owies,
kukurydza, proso i zboża rzekome.
Budowa
■ Owoc
Owocem zbóż z rodziny wiechlinowatych jest ziarniak. Jest to owoc suchy, niepękający,
zawierający tylko jedno nasienie. Składa się on z: okrywy owocowo - nasiennej, bielma i
zarodka (rys.).
Rys. Budowa anatomiczna ziarniaka:
1 - okrywa owocowo-nasienna; 2 - warstwa aleuronowa; 3 - bielmo właściwe; 4 - tarczka
zarodkowa ; 5 - zarodek.
Zarodek jest tym elementem ziarniaka, z którego powstaje nowa roślina. Stanowi on
niecałe 3% masy ziarniaka. Składa się z wierzchołka wzrostu pędu okrytego pochewką,
korzonka zarodkowego również okrytego pochewką i tarczki zarodkowej. Zarodek
znajduje się u podstawy ziarniaka i łączy się z bielmem za pomocą tarczki zarodkowej.
Bielmo jest największą częścią ziarniaka. Stanowi 70-90% jego masy. Zawiera substancje
pokarmowe (głównie skrobię) niezbędne dla młodej rośliny rozwijającej się z zarodka w
okresie kiełkowania. Jedynie zewnętrzna warstwa bielma, tzw. warstwa aleuronowa,
zawiera białko i witaminy. Tłuszcz magazynowany jest głównie w zarodku. Całość owocu
otacza kilkuwarstwowa okrywa owocowo-nasienna. Ziarniaki (rys.) niektórych zbóż,
takich jak jęczmień czy owies, są oplewione, czyli okryte plewkami (elementami
okwiatu). Plewki mogą być zrośnięte z okrywą owocowo-nasienną (jęczmień) lub tylko
ściśle przylegać do ziarniaka (owies).
Budowa zewnętrzna ziarniaków
■ System korzeniowy
W czasie kiełkowania z korzonka zarodkowego i zawiązków dalszych korzonków
rozwijają się pierwsze korzenie (rys. Kiełkujące ziarniaki).
Ich liczba jest charakterystyczna dla poszczególnych gatunków. Pszenica i pszenżyto mają
ich zazwyczaj 3-5, żyto najczęściej 4, jęczmień 6 lub więcej, owies - 3, natomiast
kukurydza i proso - 1. Korzenie te funkcjonują do końca życia rośliny.
Ponadto już po kilku dniach od wschodów, w dolnych węzłach pędu pojawiają się
korzenie przybyszowe. Z każdego węzła wyrasta pojedynczy korzeń. W miarę rozwoju
kolejnych pędów bocznych tworzy się coraz bardziej rozwinięty wiązkowy system
korzeniowy, sięgający pojedynczymi korzeniami nawet do głębokości 200 cm (rys.
System korzeniowy zbóż).
Zasięg systemu korzeniowego zależy od gatunku zboża, składu granulometrycznego
gleby, jej uwilgotnienia i żyzności. Silniej rozwinięty system korzeniowy mają żyto i
owies oraz kukurydza, najsłabiej zaś pszenica i jęczmień. W warunkach gleby wilgotnej
rośliny wytwarzają płytszy system korzeniowy, natomiast w warunkach, gdy wierzchnia
warstwa jest sucha, a wilgotne są jedynie warstwy głębsze, korzenie wrastają głębiej.
■ Łodyga i liście
Łodygą rośliny zbożowej jest źdźbło. Łodyga ta podzielona jest na kilka (4-7) odcinków,
tzw. międzywęźli, oddzielonych od siebie węzłami (kolankami). Ostatnie międzywęźle
nazywamy dokłosiem. Międzywęźla większości zbóż są wewnątrz puste. Sztywność i
elastyczność zapewnia źdźbłom tkanka wzmacniająca znajdująca się pod skórką, w
ściankach międzywęźli. Im międzywęźla są dłuższe, tym podatność rośliny na wylęganie
jest większa. Wypełnione w środku międzywęźla mają jedynie: kukurydza, proso i
niektóre gatunki pszenic. Węzły są zawsze w środku pełne. Wzrost łodyg polega na
wydłużaniu się kolejnych międzywęźli.
Liście wyrastają u podstawy międzywęźli. Z każdego międzywęźla wyrasta jeden liść.
Ostatni liść, zwany liściem flagowym, pełni bardzo ważną funkcję w odżywianiu kłosa.
W przypadku niektórych odmian pszenicy może dostarczać nawet 80% asymilatów dla
ziarniaków. Dolną część liścia stanowi pochwa liściowa. Otacza ona międzywęźle
znajdujące się nad węzłem, chroniąc je i usztywniając. Przed kolejnym węzłem pochwa
przechodzi w długą, wąską blaszkę liściową. W miejscu, gdzie kończy się pochwa, a
zaczyna blaszka, czyli u podstawy blaszki, znajdują się charakterystyczne dla każdego
gatunku twory. Są to uszka (ostrogi) i języczek. Ostrogi najsilniej wykształcone ma
jęczmień. Są one jasnożółte i otaczają całe źdźbło. U pszenicy i żyta uszka są słabo
wykształcone. Mogą być podbarwione barwnikiem (antocyjanem) na kolor amarantowoniebieski. Dodatkowo uszka pszenicy są delikatnie owłosione. Owies nie ma uszek,
natomiast ma dobrze wykształcony błoniasty języczek (rys. Podstawa blaszki liściowej a)
owsa, b) żyta, c) pszenicy, d) jęczmienia).
blaszki liściowe zbóż: a - owies, b - żyto, c - pszenica, d - jęczmień
Liście owsa różnią się od pozostałych gatunków kierunkiem naturalnego skrętu. U
pszenicy, pszenżyta, żyta i jęczmienia liście skręcają się w prawo (zgodnie ze
wskazówkami zegara), a u owsa - w lewo.
■ Kwiatostan i owocostan
Kwiatostanem i owocostanem u pszenicy, pszenżyta, żyta i jęczmienia jest kłos, a u owsa i
prosa - wiecha (rys. Kwiatostan).
Kukurydza natomiast wytwarza dwa typy kwiatostanów: męski - wiechę i żeński - kolbę.
Kłos składa się z osadki kłosowej, która jest silnie skróconym pędem. Węzły tworzą tzw.
pięterka. Są one ułożone na przemian, naprzeciwległe. Im odległości między pięterkami są
mniejsze, tym kłos jest bardziej zbity, a im są większe, tym luźniejszy. Na pięterkach
znajdują się kłoski. U pszenicy, żyta i pszenżyta na każdym pięterku występuje jeden
wielokwiatowy kłosek, natomiast u jęczmienia są to trzy kłoski jednokwiatkowe (rys.
1.1.8 Kłoski).
Wiecha owsa składa się z osadki wiechy. W węzłach osadki wyrastają rozgałęzienia
pierwszego
i
drugiego
rzędu.
Każde
rozgałęzienie
zakończone
jest
jednym
trzykwiatkowym kłoskiem.
Kłoski pszenicy, żyta, pszenżyta, jęczmienia i owsa otoczone są z zewnątrz dwiema
plewami: górną i dolną. Wewnątrz znajdują się kwiatki, a każdy z nich otoczony jest
dwiema plewkami: górną i dolną. Plewka dolna u form ościstych wytwarza ość. Każdy
kwiatek ma jeden pojedynczy słupek z dwoma pierzastymi znamionami i trzy pręciki.
Liczba kwiatków w kłosku jest charakterystyczna dla danego gatunku.
W kłosku pszenicy występuje najczęściej 3 do 5 kwiatków, z których wykształcają się 2-3
ziarniaki. W kłosku żyta są zawsze dwa kwiatki płodne.
W efekcie w kłosku powstają zawsze 2 ziarniaki. Natomiast w kłosku pszenżyta może być
nawet do 8 kwiatków, ale wykształcają się najczęściej 3-4 ziarniaki.
Jęczmień wykształca na każdym pięterku 3 kłoski jednokwiatkowe, jednak nie wszystkie
muszą być płodne. Na drodze ewolucji wykształciły się dwie formy jęczmienia:
dwurzędowa i wielorzędowa. Jęczmień dwurzędowy na każdym pięterku ma dwa boczne
kłoski zredukowane. Rozwija się jedynie kłosek środkowy. Zatem na każdym pięterku
wytwarza się tylko 1 ziarniak. U form wielorzędowych, na pięterku rozwijają się
wszystkie trzy kłoski, w efekcie powstają trzy ziarniaki. W zależności od sposobu ułożenia
ziarniaków wyróżniamy kłosy cztero- bądź szcześciorzędowe (rys. Pięterka kłosów
jęczmienia: a) sześciorzędowego, b) czterorzędowego i c) dwurzędowego.)
Kukurydza wytwarza dwa typy kwiatów: żeńskie i męskie. Kwiaty męskie zebrane na
szczycie łodygi tworzą wiechę. Na licznych odgałęzieniach osadzone są parami kłoski
dwukwiatowe. Każdy kwiatek ma trzy pręciki i silnie zredukowany słupek. Kwiatostanem
żeńskim jest kolba, która wykształca się w kącie liścia na silnie skróconym odgałęzieniu
źdźbła, czyli dokolbiu. Z węzłów dokolbia wyrastają liście okrywowe, których silnie
rozwinięte pochwy ściśle otaczają kolbę.
Blaszki liściowe liści okrywowych są bardzo małe. Kolba składa się z gąbczastej osadki
kolby (zwanej inaczej rdzeniem lub kaczanem), na której występują w 8-24 szeregach
zagłębienia - odpowiedniki pięterek. W szeregu może znajdować od kilkunastu do
kilkudziesięciu pięterek. Na każdym pięterku występuje dwu kwiatowy kłosek, przy czym
płodny jest
tylko jeden kwiatek o jednym słupku i zredukowanym pręciku. Na pięterku wykształca się
jeden ziarniak. Długość znamion słupków wynosi 20-60 cm. W okresie kwitnienie
znamiona te wydostają się ponad liście okrywowe, tworząc charakterystyczną miotełkę
(rys. Kwiatostan żeński kukurydzy).