Biologiczne Podstawy Produkcji Roślinnej
Zboża
Budowa i znaczenie
Opracował mgr inż. Wiktor Berski
Wykorzystano materiały z następujących źródeł:
•http://www.ppr.pl/
•http://encyklopedia.pwn.pl/
•http://wiem.onet.pl/
Pod określeniem zboża rozumiemy rośliny o podobnych właściwościach, uprawiane prawie wyłącznie w celu uzyskaniu wysokiego plonu ziarna zawierającego dużo skrobi. Podstawowym plonem jest ziarno przerabiane na mąkę, kaszę, płatki oraz użytkowane w krochmalnictwie, gorzelnictwie i piwowarstwie, a także jako pasza; słoma głównie na paszę i ściółkę. Należą one do rodziny traw, klasy roślin jednoliściennych. Mimo odrębności botanicznej do zbóż zalicza się również grykę, która należy do rodziny rdestowatych i klasy dwuliściennych. Rodzina traw liczy ok. 10000 gatunków (w Polsce ok. 160) zarówno roślin zielnych jak i drzewiastych (bambus). Większość gatunków to rośliny wieloletnie lub jednoroczne o charakterystycznych łodygach podzielonych na wyraźnie pogrubione węzły („kolanka”) i międzywęźla. Łodygi tego typu nazywane są źdźbłami i z pewnymi wyjątkami (kukurydza i trzcina cukrowa) są puste w środku. Mogą ulegać zdrewnieniu (bambus). Charakterystyczną budowę mają także liście traw składające się z tzw. pochwy, która otacza źdźbło ponad kolankami oraz równowąskiej blaszki liściowej. W miejscu przejścia pochwy w blaszkę znajduje się charakterystyczny twór zwany języczkiem liściowym. Jest to krótki błoniasty wyrostek przylegajacy do źdźbła.
Trawy posiadają korzenie wiązkowe, które zagłębiają się płytko w ziemie; większa ich część znajduje się w górnej warstwy gleby (do głębokości 25 cm), jednakże część ich może sięgać do 1 m, a nawet więcej.
Za wyjątkiem kukurydz Kwiaty zbóż są obupłciowe
W przypadku kukurydzy rozdzielnopłciowe wiecha u wierzchołka rośliny (kwiatostan męski)i kolba w kątach liści (kwiatostan żeński) i składają się z górnego słupka i trzech pręcików. U podstawy słupka znajdują się zwykle dwie lub trzy drobne łuski zwane łuszczkami będące najprawdopodobniej pozostałością po wewnętrznym kółku okwiatu. Słupek z pręcikami i łuszczkami zamknięty jest w dwóch łuskach zwanych plewkami. Wyżej umieszczona plewka górna powstała ze zrośnięcia się dwóch listków zewnętrznego okółku. Plewka dolna jest natomiast przekształconą przysadką szypułki kwiatowej. Jeden lub więcej takich kwiatów zamkniętych w plewkach zestawionych jest na osi w elementarny kwiatostan objęty od dołu Płonymi łuskami zwanymi plewami. Takie elementarne kwiatostany zestawione są następnie w różnego rodzaju groniaste, złożone kwiatostany, najczęściej wiechy lub kłosy. Plewy i plewki opatrzone są często na szczycie ością a owocem jest tkwiący w plewkach ziarniak, suchy owoc, w którym łupina nasienna zrośnięta jest z owocnią. Od reguły tej istnieją nieliczne odstępstwa, np. bambus tworzy owoce typu jagody.
Rodzina traw wykazuje bardzo dużą zdolność przystosowawczą do różnych warunków życia – rosną one praktycznie wszędzie. W wielu formacjach roślinnych trawy odgrywają zasadniczą rolę, są elementem budującym te zbiorowiska np. amerykańską prerię, afrykańskie sawanny, czy też euroazjatyckie stepy. Stanowi też jedną z najważniejszych grup roślin uprawnych (żyto, pszenica, owies, kukurydza, ryż, trzcina cukrowa, bambus).ą
Gryka ma kwiaty obcopylne, zapylane przez owady. Kwiaty są dwupostaciowe, jedne mają słupek wystający ponad pręcikami, inne krótszy od pręcików.
Zboża mają wspólne cechy botaniczne, a mianowicie:
1.Korzenie wiązkowe –zagłębiają się płytko w ziemię; większa ich część znajduje się w górnej warstwy gleby (do głębokości 25 cm), jednakże część ich może sięgać do 1 m, a nawet głębiej.
2.Łodyga zbudowana jest z kilku międzywęźli(grube węzły noszą nazwę kolanek), które u większości zbóż są puste, tylko kukurydza, proso i niektóre odmiany pszenicy maja międzywęźla wypełnione gąbczastym rdzeniem.
3.Z każdego węzła wyrasta liść, u którego wyróżnia się blaszkę liściową i pochwę obejmującą dolną część międzywęźla. U nasady blaszki liściowej znajduje się: języczek i uszka (ostrogi), których kształt jest charakterystyczny dla poszczególnych rodzajów zbóż.
4.Zboża mają kwiatostan złożony, przy czym jest nim albo kłos złożony (u żyta, pszenicy i jęczmienia) albo wiecha (u owsa, prosa, ryżu i sorga).Kwiaty zbóż są obupłciowe z wyjątkiem kukurydzy, u której kwiatostan męski (wiecha) wyrasta na szczycie łodygi, zaś kwiatostan żeński (kolba), w kątach dolnych liści.
5.Owocem zbóż jest ziarniak zwany popularnie ziarnem. Niektóre zboża mają ziarniaki gołe (pszenica, żyto), choć istnieją pszenice oplewione, u innych ziarniak jest otoczony plewkami kwiatowymi (owies, jęczmień, proso, ryż).Plewki są albo nie zrośnięte z ziarniakiem (owies, proso, ryż), albo z nim zrośnięte (jęczmień)– choć obok oplewionych form jęczmienia istnieją również formy nieoplewione(nagie).Owocem gryki jest trójgraniasty orzeszek (niełupka), również pospolicie zwany ziarnem.
Kwiatostany zbóż: a) jęczmień, c) pszenica, d) żyto – kłosy; b) Owies-wiecha
9
Pochodzenie zbóż oraz historia upraw i użytkowania
Zboża są roślinami użytkowanymi przez człowieka od zarania jego dziejów. Badania archeologiczne udokumentowały uprawę lub stosowanie roślin zbożowych już w czasach neolitu. W USA odnaleziono w zamieszkanej w czasach prehistorycznych jaskini kolbę kukurydzy o wieku 4000 lat. W zależności od klimatu człowiek uprawiał różne gatunki zbóż. Na dalekim wschodzie podstawową rośliną uprawną był i jest ryż. Kukurydza wywodzi się z terenów obecnego Meksyku. Na Bliskim wschodzie znajdują się najwcześniejsze stanowiska archeologiczne obrazujące uprawę pszenicy, jęczmienia itp. W krajach afrykańskich uprawiane było i jest sorgo.
Budowa ziarniaka
Ziarniak, owoc pojedynczy, suchy, niepękający, jednonasienny, w którym łupina nasienna zrośnięta jest z owocnią. Większą część ziarniaka wypełnia bielmo o wysokiej zawartości skrobi zapasowej, w zewnętrznej części bielma znajduje się tzw. warstwa aleuronowa wypełniona białkiem zapasowym (aleuronowe ziarna). Ziarniak jest owocem charakterystycznym dla rodziny traw.
Budowa ziarniaków poszczególnych zbóż jest podobna. Pod względem budowy morfologicznej (zewnętrznej) i form kiełkowania ziarna, zboża dzielą się na:
1.Posiadające wyraźny rowek podłużny (bruzdkę) na stronie brzusznej ziarna i wytwarzające przy kiełkowaniu przy kiełkowaniu kilka korzonków.
2.Nieposiadającepodłużnego rowka i wytwarzające przy kiełkowaniu jeden korzonek (kukurydza, gryka, proso).
Pod względem budowy anatomicznej ziarno zbóż składa się z: zarodka, bielma i okrywy owocowo-nasiennej.
W zarodku, który pod względem fizjologicznym stanowi najważniejszą część ziarna rozróżnia się część embrionalną, w której mieści się stożek wzrostu, łodyżka, korzonek i tarczka.
Bielmo jest magazynem substancji zapasowych i dzieli się na bielmo środkowe tzw. mączne, stanowiące główny składnik mąki oraz zewnętrzną warstwę komórek aleuronowych, w praktyce zaliczaną do okrywy owocowo-nasiennej i przechodzącą w czasie przemiału do otrąb. Pszenica zawiera około83% bielma, żyto 78%, a owies 58%.
Warstwa aleuronowa – stanowi obok bielma rodzaj magazynu składników odżywczych, a ponadto jest źródłem wielu witamin i enzymów. W czasie kiełkowania uzupełnia rolę tarczki przekazując zarodkowi składniki odżywcze z bielma.
Okrywa owocowo –nasienna stanowi najbardziej zewnętrzna część ziarna. Zbudowana jest z komórek obumarłych i zdrewniałych, silnie wysyconych substancjami mineralnymi. Chroni ona ziarno przed uszkodzeniem, szkodnikami i truciznami (zaprawy), jest nieprzepuszczalna dla wielu substancji, przepuszcza natomiast wodę i w określonych warunkach tlen. Fakt ten ma ogromne znaczenie w procesie kiełkowania ziarna, wykorzystywanym w przemyśle fermentacyjnym (słodowanie), jak również przy nawilżaniu i kondycjonowaniu ziarna przed przemiałem.
W górnej części ziarna występuje kępka włosków zwana bródką. Przypuszczalnie spełnia ona pewną rolę w regulacji wilgotności ziarna w czasie dojrzewania. Włoski bródki są pojedynczymi komórkami o kształcie charakterystycznym dla poszczególnych zbóż. Bródka stanowi miejsce, w którym osadza się brud, bakterie, zarodniki grzybów. W czasie czyszczenia ziarna jest usuwana w łuszczarkach. Na stronie brzusznej ziarna (przeciwległej do zarodka) biegnie, w przypadku niektórych zbóż takich jak: żyto, pszenica, jęczmień i owies, charakterystyczny rowek zwany bruzdką. Jest to pozostałość po wiązce sitowo –naczyniowej, przez którą roślina macierzysta zaopatruje ziarno w kłosie w substancje odżywcze. Ponieważ bruzdka stanowi siedlisko pyłu, brudu, drobnoustrojów, a ponadto jej wielkość decydować może o wydajności mąki z ziarna, uważa się, że ziarno o głębokiej bruzdce stanowi surowiec młynarski gorszej jakości. Bruzdka w pszenicy jest z reguły szeroka i płytka, natomiast u żyta węższa i głębsza.
Przekrój ziarniaka owsa
Stosunek ilościowy poszczególnych części ziarna:
Okrywa owocowa 5,5 %
Okrywa nasienna2,5 %
Bielmo ogółem89,5 %
W tym:
Warstwa komórek aleuronowych7,0 %
Bielmo środkowe82,5 %
Zarodek2,5 %
(Powierzchnia, zbiory i plony podstawowych zbóż na świecie 1995)
Struktura zasiewów w Polsce (2002) w %: Pszenica ozima -24,6; Pszenica jara -5,9; Żyto -20,0; Jęczmień ozimy -2,2; Jęczmień jary -11,1; Owies -7,4; Pszenżyto ozime -10,0; Pszenżyto jare -1,6; Mieszanki zbożowe -17,2
Gatunki zbóż
PSZENICA, Triticum, rodzaj z rodziny wiechlinowatych (traw), obejmujący około20 gatunków dzikich i uprawnych roślin zielnych, pochodzących z pd. - zach. i środk. Azji. Obok jęczmienia jest najstarszym zbożem chlebowym; obecnie jej uprawa na ziarno (mąka, kasze) jest rozpowszechniona na całym świecie i zajmuje czołowe miejsce w globalnej produkcji zbóż. Dzięki zabiegom hodowlanym uzyskano odmiany o nowych cechach, co umożliwiło rozszerzenie upraw na inne strefy klimatyczne oraz zwiększyło plenność. Wśród uprawnych gatunków i podgatunków największe znaczenie gospodarcze ma pszenica zwyczajna. Wykształca kilka źdźbeł o wysokości80–130 cm; roślina zasadniczo samopylna; kwiatostan —kłos złożony z kłosków osadzonych po obu stronach niełamliwej osadki kłosowej. Ziarniak zaokrąglony, nie zrośnięty z plewkami, łatwo się wymłaca. W obrębie pszenicy zwyczajnej wydziela się odmiany botaniczne różniące się ościstością, barwą kłosa i ziarna (białe lub czerwone); liczne odmiany rolnicze, ozime i jare, różnią się zarówno cechami morfologicznymi, fizjologicznymi, jak i właściwościami rolno-użytkowymi, np. wczesnością, zimotrwałością, odpornością na choroby, zawartością w ziarnie białek glutenowych(11–18%) warunkujących wartość wypiekową mąki. Oprócz pszenicy zwyczajnej dość ...