Technologie produkcji roślin uprawnych

Transkrypt

1 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.

2 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 Gatunek [% gruntów [tys. ha] ornych] Pszenica ,0 - ozima ,7

3 - jara 379 3,3 Żyto ,5 Jęczmień ,6 - ozimy 155 1,3 - jary ,3 Owies 539 4,7 Pszenżyto ,4 Mieszanki zbożowe na 37 0,3 ziarno Gryka i proso 85 0,7 Kukurydza na ziarno 309 2,7 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.).

4 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

5 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.).

6 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).

7 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

8 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).

9 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).

10 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 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

11 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

12 tylko jeden kwiatek o jednym słupku i zredukowanym pręciku. Na pięterku wykształca się jeden ziarniak. Długość znamion słupków wynosi cm. W okresie kwitnienie znamiona te wydostają się ponad liście okrywowe, tworząc charakterystyczną miotełkę (rys. Kwiatostan żeński kukurydzy).