Rola roślin w przyrodzie i gospodarce człowieka

Rośliny zielone warunkują życie na ziemi dzięki zdolności budowania substancji organicznych ze składników nieorganicznych w procesie fotosyntezy przy pomocy energii słonecznej i udziale chlorofilu bez istnienia zielonych roślin życie zwierząt i ludzi byłoby niemożliwe, dlatego że wytwarzane przez rośliny związki organiczne stanowią pożywienie dla ludzi i zwierząt, natomiast wydzielanie tlenu do atmosfery w procesie fotosyntezy zapewnia stałą ilość tego gazu w środowisku niezbędną do oddychania ludzi i zwierząt.
Tlen, który jest wydzielany do atmosfery pochodzi z rozkładu wody. W ciągu roku roślinność lądów i mórz wzbogaca atmosferę w około 400 mld ton tlenu. Dzięki czemu wyrównuje ubytek tego tlenu spowodowany przez procesy oddychania, fermentacji i spalania. Wydzielanie tlenu przez rośliny jest szczególnie ważne w środowisku wodnym, gdzie zwierzęta maja ograniczony zapas tlenu do oddychania. Jednocześnie rośliny zielone zapobiegają wzrostowi zawartości dwutlenku węgla w powietrzu, który ciągle powstaje z rozkładu i spalania materii organicznej również na skutek niektórych procesów geologicznych, a ostatnio nawet na skutek gwałtownego rozwoju przemysłu i motoryzacji.

Poza tym rośliny pełnią ważną role w procesach glebotwórczych, ponieważ rozkruszają skaliste podłoże i gromadzą próchnice. Szata roślinna przeciwdziała wodnej i powietrznej erozji gleby. Lasy i torfowiska wywierają znaczący wpływ na klimat, ponieważ magazynują duże ilości wody opadowej i w ten sposób podtrzymują wilgotność powietrza. Związki organiczne, które wchodzą w skład ciała roślin i zwierząt podlegają w przyrodzie ciągłej przemianie. Podczas oddychania rozkładają się one na dwutlenek węgla i wodę, a wydaliny i obumarłe szczątki roślin i zwierząt ulegają mineralizacji za pośrednictwem roślin niezielonych, głównie bakterii i grzybów.

Rośliny niezielone, te odżywiające się gotową materią organiczną, rozkładają ją na składniki mineralne, dwutlenek węgla, wodę, amoniak, kwas azotowy, związki fosforowe, siarkowe, potasowe i inne. Te nieorganiczne produkty rozkładu powracają spowrotem do gleby i do atmosfery skąd mogą powtórnie być pobrane przez rośliny zielone i powtórnie użyte do syntezy związków organicznych. Tak wiec w przyrodzie istnieje ustawiczne krążenie pierwiastków pomiędzy światem organizmów żywych i materią nieożywioną. I to właśnie jest podstawą ciągłego odradzania się życia. W tym procesie biorą udział 3 grupy organizmów: producenci materii organicznej (rośliny zielone), konsumenci (zwierząt) oraz reducenci materii organicznej (rośliny niezielone).

Od początku swojego istnienia człowiek wykorzystuje rośliny dla swoich potrzeb. Dostarczają one: pożywienia, materiałów włókiennych, budulca, opału, lekarstw, surowców przemysłowych, paszy dla zwierząt domowych oraz materiałów ściółkowych i nawozowych. Korzyści gospodarcze czerpiemy ze wszystkich grup roślin, ale szczególnie z roślin okrytozalążkowych, do których należy przeważająca większość roślin uprawianych przez człowieka, są też rośliny, które mają ujemne znaczenie gospodarcze np. rośliny trujące i chwasty. Uprawa roślin rozwijała się wraz z postępem cywilizacji. Obecnie na świecie uprawia się ponad 1000 gatunków roślin obejmujących wiele tysięcy odmian rolniczych, np. uprawia się około 3000 odmian pszenicy na świecie i około 2000 odmian ziemniaków. W Polsce liczba roślin uprawnych przekracza 100 gatunków.

W zależności od sposobów i celów użytkowania, rośliny uprawne można podzielić na następujące grupy:

1. Rośliny użytkowane bezpośrednio bez obróbki przemysłowej

a) Rośliny pokarmowe. Należą do nich rośliny warzywne i owoce. Spośród około 50

gatunków roślin warzywnych uprawianych w Polsce, główne miejsce zajmują: kapusta, cebula, buraki, marchew, pomidory, ogórki, groch, fasola, bób, selery, pietruszka, koper. Główne rośliny dostarczające owoców krajowych to: jabłoń, grusza, śliwa, czereśnia, orzech włoski, porzeczki, agrest, winorośl, truskawka.

b) Rośliny paszowe. Rośliny motylkowate: lucerna, koniczyna, wyka, esparceta, saradela, bób łubin. Okopowe: ziemniaki, burak, marchew pastewna, brukiew, rzepa. Zboża: żyto, jęczmień, owies, pszenżyto, kukurydza. Trawy pastewne: wyczyniec, tymotka, kupkówka, rajgras angielski i włoski. Słonecznik, cykoria.

2. Rośliny wymagające obróbki przemysłowej:

a) Rośliny pokarmowe skrobiowe. Zboża: pszenica, ryż, kukurydza, owies, jęczmień, pros. Gryka. Ziemniak.

b) Rośliny pokarmowe cukrowe: trzcina cukrowa, burak cukrowy, cykoria(inulina).

c) Rośliny oleiste: rzepak, gorczyca, mak, len, soja, słonecznik, oliwka, palma kokosowa, palma olejowa.

d) Rośliny włókniste: len, konopie, bawełna.

e) Rośliny narkotyczne i użytkowe: tytoń, mak, herbata, kawa, kakao, pieprz.

f) Rośliny lecznicze: są to przeważnie dziko rosnące zioła lecznicze i tylko niektóre z tych roślin są uprawiane jak np.: kminek, koper włoski, mięta pieprzowa, szałwia, naparstnica, kozłek lekarski, rumianek, mydlnica, rącznik i inne.

Oprócz wyżej wymienionych uprawia się jeszcze różne inne rośliny, jak kauczukodajne, wierzbę wikliniarską, drzewa parkowe i leśne oraz rośliny ozdobne.

Podstawowa jednostka strukturalna i biologiczna roślin jest komórka.

Komórki roślinne są źródłem wszelkich korzyści czerpanych z roślin.

Typowa komórka roślina zbudowana jest ze:

• ściany komórkowej i protoplastu, czyli cytoplazmy i organelli komórkowych, wśród których: organoidami charakterystycznymi tylko dla komórek roślinnych są plastydy oraz wakuola, czyli wodniczka z soku komórkowego.

Na pierwszy plan spośród składników komórki roślinnej wykorzystywanych przez człowieka wysuwają się składniki odżywcze w postaci protoplastów, soku komórkowego i substancji zapasowych (białek, tłuszczu i kwasów organicznych)

Białka roślinne stanowią jedyne źródło aminokwasów, z których człowiek i zwierzęta budują swoje aminokwasy a z nich białka, które stanowią podstawowy składnik budulcowy ich ciała. Wśród białka, które rocznie dostarcza rolnictwo, aż 70% przypada na rośliny zielone. A dopiero reszta na białko zwierzęce w postaci mięsa i mleka. Żywa komórka roślinna zawiera białko w całym, protoplaście, czyli cytoplazmie, jądrze komórkowym, plastydach, mitochodriach, rybosomach oraz w wakuoli, albo w roztworze soku komórkowego albo w postaci wykrystalizowanych ziaren aleuronowych. Należy jednak pamiętać, że w odróżnieniu od białka zwierzęcego białko roślinne nie jest pełnowartościowe i jego wartość biologiczna stanowi zaledwie 50-70% białka zwierzęcego, mimo że wartość kaloryczna jest taka sama.

Protoplast komórki roślinnej zawiera również substancje tłuszczowe, są to zarówno lipidy, które wchodzą w skład cytoplazmy jak i oleje zapasowe. Oleje roślinne są spożywane zarówno w pokarmach naturalnych jak i są ekstrahowane i ich znaczenie polega na tym ze są one związkami wysokoenergetycznymi, oprócz tego mają również duże zastosowanie techniczne.

Węglowodany występują w protoplaście, wakuoli i ścianie komórkowej. Bardzo duże znaczenie pokarmowe i paszowe maja cukry rozpuszczalne w wodzie, takie jak glukoza, maltoza, fruktoza i sacharoza oraz nierozpuszczalne wielocukrowce takie jak skrobie i hemiceluloza. Skrobia zarówno asymilacyjna chloroplasta jak i przedewszystkim zapasowa odkładana w komórkach, stanowi największą masę pokarmową w wyżywieniu ludności całego świata, w postaci mąki, kaszy, syropu, krochmalu, płatków i suszu ziemniaczanego. Pektyny występujących w ścianach komórkowych są wykorzystywane do wyrobu galarety roślinnej o szerokim zastosowaniu zarówno pokarmowym jak i technicznym. Innymi węglowadanami ścian komórkowych są celuloza i lignina, które należą do najważniejszych technicznych surowców roślinnych i są wykorzystywane w postaci włókna przędzalnego i drewna. Z celulozy i drewna produkuje się papier, watę, sztuczny jedwab, a nawet materiały wybuchowe. Drewno ma bardzo szerokie zastosowanie techniczne we wszystkich działach gospodarki. Duże znaczenie odżywcze, lecznicze i techniczne mają liczne barwniki występujące w komórkach roślinnych. Zielone chlorofile występujące w chloroplastach oraz pomarańczowe karoteny występujące w chromoplastach maja korzystne działanie dietetyczne.

Ponadto ekstrakty spirytusowe chlorofilu i sporządzone z nich preparaty znajdują zastosowanie w medycynie w leczeniu schorzeń krwi,(bo chlorofil ma budowę podobna do hemoglobiny) oraz w gojeniu ran, ponieważ działają antybiotycznie, oraz odwaniająco.

Antocyjany, które nadają sokowi komórkowemu rozmaite zabarwieniem wyługowane z komórek wodą lub spirytusem służą do zabarwiania wielu materiałów, np. w przemyśle włókienniczym, farbiarskim, spożywczym, kosmetycznym, farmaceutycznym i barwiarskim.

Podobne znaczenie maja żółte flagony i brunatne flowafeny.

W soku komórkowym i protoplaście występują także różne kwasy organiczne, takie jak: kwas szczawiowy, cytrynowy, jabłkowy, winowy, oraz różne sole tych kwasów.

Mają one duże znaczenie dietetyczne spożywane w pokarmach naturalnych oraz przeróżne wszechstronne zastosowanie w postaci ekstrahowanej.

Niektóre kwasy organiczne maja charakter witalny. Witaminy w skład enzymów zawartych w protoplaście i są niezbędnymi składnikami pożywienia zarówno ludzi jak i zwierząt, regulującymi ich funkcje fizjologiczne.

W komórkach roślinnych występują także substancje trujące tzw. alkaloidy.

Są to zasadowe związki organiczne zawierające azot i które są prawdopodobnie końcowymi produktami przemiany materii.

Należą do nich następujące substancje czynne:

w kawie: kofeina, w herbacie: kofeina, teofilina; w maku: kodeina

oraz groźne trucizny takie jak: kokaina, strychnina(środek na gryzonie), kolchicyna, kurara (bardzo silna) i inne w dużych dawkach: morfina, kofeina, teofilina

Często trujące są również substancje soku komórkowego tzw. glikolidy.

Są to związki cukru, często o charakterze aromatycznym, nadające smak i aromat produktom roślinnym:

• Kuraryna(zapach siana),

• Amigdalina(glikozyd cyjanorodny w migdałach i nasionach śliwy, Są to glikozydy olejku gorczycznego o ostrym piekącym smaku, zawarte w nasionach gorczycy oraz w nasionach roślin krzyżowych),

• Są to saponiny (które z woda tworzą taka zawiesinę mydlaną i zawarte są one np. w korzeniu mydlnicy)

Ponadto: w roślinach z rodziny psiankowatych występują trujące glikoalkaoidy (solanina- pomidory, ziemniaki; nikotyna - tytoń)

Wszystkie te związki trujące obniżają wartość paszowa roślin zielonych, ale są ekstrahowane do celów leczniczych.

Najważniejszym procesem biochemicznym zachodzącym w przyrodzie jest fotosynteza.

Jest to synteza związków organicznych z prostych substancji mineralnych przy udziale wody i kosztem energii słonecznej. Proces ten ma przebieg ma bardzo skomplikowany.

W uproszczeniu proces fotosyntezy można wyrazić następującym wzorem:

6CO2 + 6H20 =(energia świetlna ,chloroplast)> C6H12O6 +6O2

Surowcami w procesie fotosyntezy są dwutlenek węgla pobierany z atmosfery i woda wraz solami mineralnymi pobierana przez korzenie, produktem fotosyntezy jest nie tylko cukier (heksoda), ale także inne związki organiczne takie jak aminokwasy, białka, tłuszcze, barwniki.

Proces fotosyntezy przebiega w chloroplastach, a odbiorcą, czyli receptorem energii słonecznej jest chlorofil. Ta energia zostaje częściowo zużyta na rozkład wody na tlen, który się ulatnia do atmosfery oraz na wodór, który zostaje przeniesiony na dwutlenek węgla.

Z dwutlenku węgla i wody wytwarza się związek organiczny, czyli węglowodan.

Przenikanie do komórki dwutlenku węgla odbywa się podobnie jak i innych gazów na zasadzie dyfuzji. Dyfuzja polega na ruchu cząsteczek gazu od większego ich stężenia do mniejszego aż do wyrównania stężeń. Cząsteczki, które przeniknęły na teren protoplastu są natychmiast zużywane w procesie fotosyntezy, przez co ich stężenie maleje i nowe cząsteczki mogą wchodzić na ich miejsce

Intensywność (natężenie) oraz produktywność fotosyntezy (czyli przyrost masy roślin w ciągu roku zależą od:

1. Stężenia, CO2

2. Intensywności światła

3. Temperatury

Na równiku procesy te trwają cały rok natomiast w naszej szerokości geograficznej tylko w okresie wegetacyjnym, przy czym maksimum fotosyntezy przypada na okres letni. W ciągu doby, maksimum natężenia fotosyntezy przypada na godzinę od 12-13, a wartości zerowe występują w ciągu nocy. Ujemny wpływ zachmurzenia jest niewielki na proces fotosyntezy, ponieważ rośliny potrafią wykorzystać także promieniowanie rozproszone.

Dla większości roślin uprawnych maksymalna intensywność fotosyntezy-netto jest wtedy, gdy rośliny zużywają 20-35 mg CO2 /dm²/h przy czym fotosynteza netto = fotosynteza brutto - oddychanie.

Są rośliny o bardziej wydajnym cyklu asymilacji, które osiągają 30-70 mg CO2 /dm²/h należą do nich kukurydza, sorgo i niektóre tropikalne.

Wydajność fotosyntezy jest największa przy promieniowaniu świetlnym o długości fali 410-450 i 640-680 nm. w temp. około 20'C przy nieograniczonej ilości wody, powietrza i składników pokarmowych.

Zależy także od ulistnienia rośliny. Im wcześniej stosunek powierzchni liści do powierzchni gleby osiągnie wartość 4.5-5 i im dłużej się zachowa tym większe są możliwości osiągnięcia wysokiego plonu. Fakt ten jest coraz bardziej doceniany i uwzględniany w hodowli nowych odmian.

W procesie fotosyntezy wykorzystywany jest tylko od 3-5% ogólnej ilości energii, która pada na powierzchnie rośliny, na oddychanie roślina zużywa ok. 30-40% produktów fotosyntezy, a reszta idzie na materiał zapasowy.

Oddychanie przebiega w mitochondriach i polega na procesach rozkładu substancji organicznych na prostsze związki organiczne z uwolnieniem energii.

Proces oddychania:

C6H12O6 +6O2 => 6CO2 +H2O + energia

Czynniki abiotyczne (nieożywione) wpływające na
produkcję roślinną

Rośliny, które nie są spożywane w stanie surowym ale dopiero po ich przetworzeniu nazywamy surowcami roślinnymi. Surowce roślinne są to więc pewne części roślin zebrane w ściśle określonym stanie dojrzałości (nie wszystkie surowce zbiera się do przetwarzania w stanie dojrzałości pełnej) W większości przypadków tylko pewna część rośliny stanowi surowiec przetwórczy, a pozostała część jest nie użyteczna.

Produkcja roślinna jest to ten dział rolnictwa, który obejmuje działalność człowieka zmierzająca do wytworzenia i użytkowania roślin. Ta produkcja może przebiegać w warunkach polowych wtedy to jest tzw. produkcja polowa, albo w warunkach sztucznych jak np. produkcja pod szkłem.
W naszych warunkach gospodarczych i przyrodniczych surowce roślinne wytwarza się w większości w warunkach polowych, w których rośliny wykorzystując składniki pokarmowe z gleby przetwarzają energię słoneczną na biomasę. Ten proces przebiega zarówno pod wpływem naturalnych czynników przyrodniczych jak i pod wpływem interwencji człowieka. A więc produkcja roślinna opiera się przede wszystkim na umiejętnym połączeniu, zharmonizowaniu wymagań roślin z warunkami siedliska naturalnego. Siedlisko jest to miejsce w którym żyją organizmy, zarówno rośliny jak i zwierzęta. W odniesieniu do roślin termin ten oznacza przeważnie zespół naturalnych i sztucznych czynników abiotycznych, które występują w danym miejscu i wpływają bezpośrednio lub pośrednio na rośliny dziko rosnące i na rośliny uprawne.

Oprócz czynników abiotycznych na produkcję roślinną wpływają:

1. Czynniki naturalne biotyczne, czyli flora i fauna występująca w danym siedlisku

2. Czynniki antropogeniczne:

- agrotechniczne (uprawa roli, płodozmian, stosowanie nawozów i pestycydów)

- melioracyjne (urządzenia odwadniające, nawadniające, przeciwerozyjne, zbiorniki wodne)

- przemysłowe i inne (dymy, spaliny, pyły, związki radioaktywne, gazy, ścieki i inne odpady, wyrobiska)

Do czynników klimatycznych wpływających bezpośrednio na produkcje roślinną
należą: światło, temperatura i opady.

Światło - promieniowanie słoneczne jest źródłem energii i jednocześnie czynnikiem, który powoduje podział na strefy klimatyczne. Ilość energii słonecznej przypadającej w ciągu roku na jednostkę powierzchni jest największa na równiku i stopniowo zmniejsza się ku biegunowi.

Analogiczne przedstawia się rozkład ciepła na jednostkę powierzchni, ponieważ 50% promieniowania słonecznego jest to promieniowanie cieplne.

Od stopnia nasłonecznienia w dużej mierze zależy produkcja masy roślinnej z jednostki powierzchni.

Tym samym zależy ona od szerokości geograficznej, ale także od pory roku, a nawet od pory dnia.

Wyjątek stanowią tylko duże wysokości nad poziom morza, na których mimo dużego nasłonecznienia produkcja masy roślinnej zmniejsza się na skutek niskich temperatur.

W naszej szerokości geograficznej w porze letniej ilość energii słonecznej padającej na powierzchnię ziemi jest największa w czerwcu. Jest jednak ona różna w różnych regionach geograficznych. Na obszarze równin Polski największą część promieniowania otrzymuje część południowo-wschodnia, czyli okolice Tarnowa. A najmniej północno-wschodnia, czyli okolice Suwałk. Ponieważ wysokość średnich rocznych temperatur powietrza jest uzależniona od odległości od równika, dlatego górna granica uprawy różnych roślin leży tym wyżej im teren jest położony bliżej równika, W Polsce górna granica uprawy przekracza zaledwie 700m npm. A w Bułgarii już tylko 1300m npm. A w Ameryce południowej w jej równikowej części, w Andach uprawa kukurydzy sięga nawet do 3500m npm, a jęczmienia do 4000m npm.

Średnie roczne temperatury dobowe dały podstawę do podziału na termiczne pory roku, wg których odbywa się przebieg prac produkcji polowej.

Wśród roślin jednorocznych można wyróżnić:

1. grupę gatunków jarych - wysiewanych na wiosnę, ich okres wegetacji może byź krótki
   (np. rzepiku jarego do 95 dni) lub długi (np. konopi - do 160dni)

2. grupę gatunków ozimych - wysiewanych w lecie lub jesieni a zbieranych z pola latem następnego roku (np. zboża ozime 280-320 dni)

Opady

Jeśli chodzi o opady, to opady dobowe mniejsze od 1mm uważa się za nie efektywne.

Po odjęciu dni z takimi opadami otrzymuje się roczna ilość dni z opadami efektywnymi.

Najmniejszą ilością dni z opadami efektywnymi charakteryzuje się środkowa i wschodnia część kraju, większą pomorze i mazury, a największą Karpaty i Sudety (ok. 150 dni).

Różnice w przeciętnej sumie rocznych opadów w Polsce pomiędzy poszczególnymi latami mogą dochodzić nawet do 200%. Lata ze szczególnie dużymi niedoborami opadów, nazywamy posusznymi. Przeciętnie w Polsce co 4 rok bywa posuszny i przynosi bardzo duże straty w produkcji roślinnej.

Susza atmosferyczna odznacza się nie tylko długotrwałym brakiem opadów, ale także wysoką temperaturą i niską wilgotnością względną powietrza. (10%-20%).

Średnia wilgotność powietrza w naszym kraju wynosi 70%.

Niebezpieczeństwo suszy atmosferycznej jest największe, tam gdzie nie ma zapasu wody w glebie. Taka susza jest najgroźniejsza na glebach lekkich, które mają bardzo małą zdolność retencyjną mniej ta susza jest groźna na glebach średnich, a najmniej na glebach zwięzłych.

Skutkiem długotrwałej przeciągającej się suszy atmosferycznej może być susza glebowa, która polega na przeciągającym się braku w glebie wody łatwo dostępnej dla roślin.

Występują na glebach lekkich gdzie zapasy wody są małe i łatwo się wyczerpują.

Zjawisko suszy fizjologicznej.

Spowodowane jest ono czynnikami utrudniającymi pobieranie wody przez rośliny nawet wtedy kiedy ilość wody w glebie jest wystarczająca. Przyczyna suszy fizjologicznej mogą być duże siły sorpcyjne gleby (np. w torfach) albo zwiększenie siły ssącej gleby (np. na skutek bardzo intensywnego nawożenia mineralnego). Susza fizjologiczna może powodować zjawisko plazmolizy w komórkach roślinnych. Komórka roślinna wraz z roztworem soku komórkowego w wakuoli, którą otacza półprzepuszczalna błona cytoplazmatyczna (tonoplast) stanowi pewien układ osmotyczny. Z reguły stężenie soku komórkowego w wakuoli jest większe od stężenia soku wokół komórki, co decyduje o większym ciśnieniu osmotycznym w komórce niż w otaczającym środowisku. Dzięki temu zachodzi proces osmozy, czyli komórka dążąc do wyrównania stężeń rozcieńcza sok komórkowy pobierając wodę. W miarę pobierania wody stężenie soku w komórce maleje a jednocześnie wzrasta turgor (jędrność) komórki, ponieważ komórka silnie napręża się pod wpływem nagromadzonej wody w wakuoli, która wywiera nacisk na cytoplazmę i ścianę komórkową. Ściana komórkowa nie odgrywa większej roli w procesie osmozy, ponieważ jest w pełni przepuszczalna dla wody, stanowi jednak ochronę przed nadmiernym powiększeniem wakuoli ponad pojemność komórki. Jeśli roztwór otaczający komórkę ma większe stężenie niż sok komórkowy, co zdarza się właśnie przy nadmiernym nawożeniu mineralnym, wtedy woda jest odciągana z komórki na zewnątrz. Powoduje to najpierw utratę turgoru czyli więdnięcie roślin, a następnie zjawisko plazmolizy czyli odstawania cytoplazmy od ścian komórkowych i skupienia się jej wokół wakuoli, która staje się coraz mniejsza z powodu utraty wody. Przy silnej plazmolizie mogą ulec rozerwaniu plazmodezmy (nitki cytoplazmy łączące ze sobą komórki), komórki tracą ze sobą kontakt i komórka umiera.

Gleba

Teoretycznie gleba wcale nie jest potrzeba do produkcji materii organicznej. Są na to liczne przykłady. Z powodzeniem można uprawiać rośliny w roztworach wodnych odpowiednio zasobnych w składniki mineralne i tlen, czyli są to tzw. hydroponiki.

Jednak w praktyce rolniczej produkcja roślinna zależy przede wszystkim od warunków glebowych, które mogą być bardzo zróżnicowane. Dokładne poznanie właściwości gleb oraz przemian zachodzących w tych glebach pod wpływem zabiegów agrotechnicznych jest warunkiem właściwego zagospodarowania i rolniczego wykorzystania danej gleby.

Na podstawie właściwości gleb gleboznawcy sporządzili systematykę gleb, tzn. podzielili je na klasy, typy, podtypy, rodzaje, gatunki i odmiany. Wycenili także ich wartość i przydatność rolnicza zaliczając różne gleby do odpowiedniej klasy bonitacyjnej i odpowiedniego kompleksu przydatności rolniczej. Skład mechaniczny gleby decyduje o jej strukturze, właściwościach wodnych, powietrznych, cieplnych, chemicznych i biologicznych oraz o trudności uprawy danej gleby i jest podstawą do wydzielenia jednostek klasyfikacyjnych i bonitacyjnych gleby. Zależnie od procentowej zawartości frakcji piasku, pyłu i cząstek spławianych (mniejsze od 0.02 mm) dzieli się gleby mineralne na następujące grupy:

piaski, gliny, iły, pyły

Stosunki wodne w glebie które często decydują o produkcji roślinnej kształtują się najkorzystniej na glebach zwięzłych a najmniej korzystnie na luźnych piaskach. Stosunki wodne w glebie zależą też w dużej mierze od ilości opadów, dlatego też często gleby o takiej samej zwięzłości i zasobności w składniki pokarmowe, ale położone w regionach różniących się wyraźnie ilością opadów maja różne właściwości fizyczno-mechaniczne i wykazują różną produktywność. Zarówno od składu mechanicznego jak i od rodzaju skały macierzystej na której powstała gleba zależy jej skład chemiczny. Wraz ze zmniejszaniem się cząstek gleby zmniejsza się w niej zawartość np. krzemu (dużo krzemu jest w piaskach), a wzrasta zawartość glinu, żelaza, potasu,, fosforu, wapnia i jednocześnie wzrasta udział składników przyswajalnych. Oznaczenie w glebie ogólnej zawartości składników mineralnych nic nam nie mówi o zawartości składników przyswajalnych dla roślin ponieważ różne pierwiastki znajdują się w glebie w postaci związków o bardzo różnej przyswajalności. Od łatwo przyswajalnych do wcale nie przyswajalnych. Im więcej gleba zawiera w formie przyswajalnej tym jest bardziej produktywna, czyli daje większe plony. Do takich gleb należą te które mają dużą zawartość cząstek spławialnych i próchnicy.

Źródłem niezbędnych składników pokarmowych w formie przyswajalnej dla roślin są właśnie nawozy mineralne. Umiejętnie stosowane wpływają one na rośliny w sposób kompleksowy, ponieważ zmieniają odczyn gleby, wpływają na skład fauny i flory glebowej oraz na stosunek wody.

Ustawa z 1995r. O ochronie gruntów rolnych i leśnych nakłada na ministerstwo rolnictwa i gospodarki żywnościowej oraz urzędy wojewódzkie obowiązek kontroli stanu zanieczyszczenia gleb i roślin substancjami toksycznymi szczególnie tzw. metalami ciężkimi.

W przypadku stwierdzenia zwiększonej ich zawartości w glebie należy ukierunkować produkcje roślinną na tych glebach i ukierunkować sposób ich użytkowania w zależności od sposobu zanieczyszczenia.

Rośliny biorą czynny udział w kształtowaniu odczynu gleby ponieważ pobierają z roztworu glebowego zasadowe kationy, a oddają atomy wodoru oraz wydzielają dwutlenek węgla, w ten sposób powodując zakwaszenie gleby. Odczyn gleby wpływa na przebieg wszystkich procesów mikrobiologicznych gleby i decyduje o przydatności danej gleby pod uprawę określonych roślin.

Wg wartości pH oznaczonej w jednomolowym chlorku potasu(KCl) czyli wg tzw. kwasowości wymiernej dzieli się gleby na: bardzo kwaśne, kwaśne, lekko kwaśne, o odczynie obojętnym, o odczynie zasadowym.

Pod względem użytkowym dzieli się gleby na 3 kategorie:

1. gleby uprawne - zajmują w Polsce ok 61% ogólnej powierzchni kraju

2. gleby łąkowe - ok. 12%

3. gleby leśne - ok. 24%

4. oprócz tego gleby pod wodami zajmują ok 3% powierzchni kraju

Z rolniczego i ekonomicznego punktu widzenia ważną cechą gleb jest ich wartość bonitacyjna od której zależy cena sprzedażna gleby, a ta wartość wyrażana jest zaliczeniem gleby do odpowiedniej klasy. W Polsce bonitacja polega na zaszeregowaniu gleby do jednej z sześciu klas, przy czym gleby I klasy są najlepsze.

FOLIA NR 4

Na glebach najlepszych udają się wszystkie rośliny, natomiast na glebach najsłabszych tylko nieliczne gatunki, dlatego oprócz klasy bardzo ważne jest zaszeregowanie danej gleby do tzw. kompleksu przydatności rolniczej. Kompleksem przydatności rolniczej gleb nazywamy zespół gleb o podobnych właściwościach i podobnej wartości użytkowo-rolniczej. O zaliczeniu gleby do danego kompleksu decyduje jej rodzaj, gatunek, klasa, bonitacja, stopień kultury, właściwości fizyczne, chemiczne, wodne, położenie klimatyczne danej gleby, oraz przewodne rośliny uprawne. Na podstawie podziału gleb na te kompleksy opracowano mapy przydatności rolniczej gleb. Na tych mapach znajdują się następujące kompleksy przydatności rolniczej:

FOLIA NR5

Najbardziej ograniczone są możliwości doboru roślin na bardzo słabym, słabym kompleksie żytnim na dolinowych kompleksach zbożowo-pastewnych oraz na wysoko położonych kompleksach gleb górskich.

Niektóre przyrodnicze wymagania roślin uprawnych.

FOLIA NR1

Wszystkie rośliny uprawne pochodzą od roślin dziko-rosnących, ale różnią się od nich pod względem przystosowania i pod względem wymagań do warunków siedliska. Większość gatunków uprawianych przez człowieka, została kiedyś wyrwana z ich naturalnego siedliska, przeniesiona w odmienne warunki i zaaklimatyzowana w nowych warunkach. Aby właściwie zaspokoić wymagania i potrzeby roślin uprawnych należy poznać te wymagania oraz poznać środki niezbędne do zaspokojenia tych wymagań. Wymagania środowiskowe poszczególnych roślin uprawnych zależą przede wszystkim od właściwości genetycznych danego rodzaju, gatunku i odmiany.

Genotyp rośliny i warunki środowiska kształtują morfologię rośliny. Ale także długość okresu wegetacji potrzeby fizjologiczne, rozwój fazowy, możliwości produkcyjne i reakcje na jakąkolwiek zmianę warunków wzrostu i rozwoju.

Dzięki procesom hodowlanym uzyskuje się coraz to nowe odmiany roślin, które są bardziej plenne albo dają produkty o lepszej jakości. Hodowli zawdzięczamy większą zawartość sacharozy(cukru) w buraku, skrobi w ziemniakach, tłuszczu w rzepaku, olejków eterycznych w ziołach, czy tez witaminy C w owocach. Odmiany dające duży plon nazywają się odmianami intensywnymi i odznaczają się one przeważnie szybkim tempem rozwoju na wiosnę, dużym współczynnikiem ulistnienia, dużą zdolnością wykorzystywania wody i nawozów, dużą intensywnością asymilacji netto i dużą produktywnością w danym układzie ekologicznym.

Produktywnością rośliny nazywamy ilość suchej masy rośliny wytworzonej w procesie fotosyntezy na jednostkę czasu i jednostkę powierzchni. Na te produktywność składa się zarówno plon podstawowy (np. Ziarno zbóż), plon uboczny(np. Słoma), ale także masa korzenia.

Okres konieczny do rozwoju rośliny z nasienia, aż do wydania nowych nasion nazywa się okresem jej wegetacji.

Zależnie od długości okresu wegetacji wśród roślin uprawnych można wyróżnić:

• rośliny jednoroczne, które owocują raz w życiu, najpóźniej w rok po wysiewie,

• rośliny dwuletnie, które owocują raz w życiu, najpóźniej dwa lata po wysiewie,

• rośliny wieloletnie, o okresie wegetacji dłuższym niż 2 lata i zdolności do wielokrotnego owocowania przy czym niektóre po raz pierwszy mogą owocować juz rok po wysiewie.

Wśród roślin jednorocznych można wyróżnić grupę jarych i ozimych

FOLIA nr2

Długość okresu wegetacji danej rośliny zmienia się nieco w poszczególnych latach zależnie od nawożenia i od pogody. Np. Wysoka temperatura, brak wody i słabe nawożenie azotowe, skracają okres wegetacji i odwrotnie.

Długość okresu wegetacji ważniejszych roślin uprawnych zarówno jednorocznych i dwuletnich, waha się od 80 do 330 dni.

W rozwoju każdej rośliny możemy wyróżnić dwa zasadnicze okresy rozwoje:

1. wegetatywny, czyli okres wzrostu i rozrastania się organów wegetatywnych, takich jak korzenie, łodygi i liście

2. generatywny, czyli okres od kwitnienia do pełnej dojrzałości

Jeżeli cały cykl życia rośliny składa się z jednego okresu wegetatywnego i jednego generatywnego to taką roślinę nazywamy jedno-cykliczną. Jeśli natomiast roślina kilka razy powtarza rozwój wegetatywny i generatywny to nazywamy ją wielo-cykliczną, jak np. wieloletnie rośliny motylkowe.

W okresie rozwojowym każdej rośliny można wyróżnić poszczególne fazy rozwojowe tzw. fenofazy, czyli stany rozwojowe roślin.

Fazy rozwojowe są to poszczególne zjawiska w życiu rośliny, zwłaszcza morfologiczne, występujące po sobie zawsze w tej samej kolejności i trwające u poszczególnych gatunków i odmian w przybliżeniu taki sam okres czasu.

Fazy rozwojowe (fenofazy) zbóż i buraków są następujące:

Zboża	Buraki
kielkowanie	kielkowanie
wschody	wschody
fazy kolejnych liści	fazy kolejnych liści
krzewienie
strzelanie w źdźbło
kłoszenie
kwitnienie
Zawiązywanie ziarna
Dojrzałość mleczna	Początek grubienia korzeni
Dojrzałość woskowa	Opadanie liści zewnętrznych
Dojrzałość pełna	Dojrzałość techniczna

Długość trwania poszczególnych faz rozwojowych może się zmieniać, podobnie jak długość okresu wegetacji. Np. Okres pomiędzy wysiewem, a kiełkowaniem pszenicy może trwać od kilku dni do nawet kilku tygodni. W zależności od panującej w tym czasie pogody.

Dlatego nawet znaczne opóźnienie siewów przeważnie niewiele zmienia termin dojrzewania, ponieważ roślina skraca wtedy fenofazę, wpływa to jednak ujemnie na wielkość plonu, ponieważ skraca się okres asymilacji. Dlatego też, dotrzymywanie agrotechnicznych terminów siewu uważa się za jeden z podstawowych warunków zwiększenia produkcji roślinnej.

Człowiek może wpływać na długość poszczególnych faz rozwojowych, w zależności od tego czy jedziemy wpływać na wydłużenie faz wegetatywnych, czy tez faz generatywnych np. przez poprawienie warunków wodnych i pokarmowych w odpowiednich okresach, możemy wpłynąć na zwiększenie plonów organów wegetatywnych albo generatywnych (ziarniaków czy nasion) w zależności od tego jaki był cel produkcji roślinnej.

Wymagania roślin w różnych fazach rozwojowych nie są jednakowe, np. w stosunku do wody i składników pokarmowych są one w pierwszych fazach małe, stopniowo rosną aż do kwitnienia, po czym stosunkowo szybko maleją.

Rośliny w czasie swojego rozwoju przeżywają okres krytyczny. Jest to stan rozwoju w którym roślina wykazuje maksymalna wrażliwość na dany czynnik ekologiczny. W tym okresie roślina jest wrażliwa na wszelkie odchylenia od warunków optymalnych i to zarówno in plus, jaki in minus.

Okres krytyczny związany z zapotrzebowaniem na wodę przypada u roślin na czas najszybszego przyrostu masy i największego nasilenia transpiracji, czyli pod koniec okresu wegetatywnego i na początku generatywnego. Pod względem temperatury okres krytyczny u roślin uprawnych przypada przeważnie na fazę wiązania pąków kwiatowych, na fazę kwitnienia lub początek zawiązywania nasion, czyli na czas rozwoju najbardziej delikatnych organów.

Znając okresy krytyczne poszczególnych roślin możemy im zapobiegać np. przez stosowania w odpowiednich terminach zabiegów agrotechnicznych, melioracyjnych (np. deszczowania) oraz stosując odpowiedni termin siewów lub dobór takiej odmiany której okres krytyczny przypada wtedy kiedy niekorzystne zjawisko występuje z najmniejsza częstotliwością. Po zakończeniu rozwoju wegetatywnego i generatywnego następuje cykl rozwojowy u roślin tzw. okres spoczynku. Kiedy to na skutek niesprzyjających warunków procesy życiowe ulegają zahamowaniu. Okres ten rośliny przebywają w postaci organów spoczynkowych generatywnych jak np. pączków kwiatowych, nasion lub ziarniaków. Albo organów wegetatywnych np. bulw, cebul, czy tez korzeni. Długość okresu spoczynku poszczególnych roślin jest różną zależnie od gatunku, np. nasiona niektórych roślin zachowują zdolność do kiełkowania nawet przez kilkadziesiąt lat, a innych tylko jeden rok. Rośliny ozime, a także wieloletnie również przezywają okres zimowego spoczynku organów wegetatywnych.

Ze względu na wymagania świetlne, rośliny uprawne można podzielić na: światłolubne, znoszące zaciemnienie, oraz cieniolubne.

Wśród roślin uprawnych przeważają rośliny światłolubne i znoszące niewielkie zaciemnienie.

U wszystkich roślin niedostateczne zaciemnienie wywołuje nadmierne wydłużenie pędów czyli tzw. etiolacje, wiotkość, utratę chlorofilu i zielonej barwy opóźnienie lub brak kwitnienia. Natomiast nadmierne naświetlenie powoduje skorcenie pędów, zahamowanie wzrostu, czerwone zabarwienie liści i pędów oraz przyspieszenie kwitnienia i owocowania. Wymagania roślin co do długości naświetlania w ciągu doby, nazywamy fotoperiodyzmem.

Ta cecha ma duże znaczenie praktyczne i dała podstawę do podziału roślin na dwie grupy:

1. Rośliny dnia długiego, dojrzewają one w tych strefach klimatycznych, gdzie dzień ma więcej niż 14 godzin. Należą do nich: zboża, ziemniaki, groch, koniczyna, len.

2. Rośliny dnia krótkiego. W naszych szerokościach klimatycznych zakwitają i dojrzewają dopiero jesienią, kiedy dzień ma mniej niż 12h, należą do nich: kukurydza, konopie, dynia.

3. Są tez rośliny obojętne na długość dnia, do nich należy np. fasola.

Wszystkie procesy życiowe w roślinie przebiegają w określonych granicach temperatury. Jest dolna i górna granica kiełkowania, asymilacji, oddychania, transpiracji i w ogóle życia.

Minimalne i maksymalne temperatury graniczne są różne. Zarówno dla poszczególnych gatunków, jak i w określonych fazach rozwojowych. W temperaturze minimalnej procesy są zahamowane, w optymalnej następuje najszybszy wzrost rośliny, a po jej przekroczeniu następuje tym silniejsze hamowanie procesów fizjologicznych, im bardziej temperatura zbliża się do maksymalnej. Po przekroczeniu tej granicy roślina ginie.

Za optymalne temperatury dla intensywnego rozwoju większości roślin uprawnych przyjmuje się przedział od 20-25'C. W naszych warunkach klimatycznych temperatura nie dochodzi do górnej wartości granicznej, która dla roślin uprawnych wynosi od 40-45'C. Większe znaczenie w naszych warunkach ma dolna wartość graniczna temperatury, która nazywana jest temperatura wymarzania roślin. Temperatura wymarzania gatunków jarych leży zaledwie nieco poniżej zera. Natomiast ozimych waha się od -20 nawet do - 35'C. Z roślin zbożowych najbardziej mrozoodporne jest żyto, a najmniej odporny jest jęczmień ozimy. Temperatura wymarzania wieloletnich jest bardzo różna, niektóre nie wytrzymują juz kilkunastu stopni poniżej zera, a np. niektórym gatunkom drzew nie szkodzi nawet -60'C. Większość naszych roślin uprawnych rośnie juz przy średniej dziennej temperaturze powyżej 5'C, a w pełni się rozwija juz w temperaturze 10'C. Rośliny typowo ciepłolubne jak np. kukurydza, czy dynia rozwijają się dobrze dopiero w temperaturze powyżej 15'C.

Woda jest niezbędnym czynnikiem życia i rozwoju roślin, ponieważ warunkuje przebieg najważniejszych procesów życiowych:

1. umożliwia kiełkowanie nasion

2. rozpuszcza liczne związki mineralne w glebie i umożliwia dyfuzję jonów do roztworu glebowego i włośników korzeniowych

3. jest środowiskiem, w którym sole mineralne i związki organiczne są przenoszone do różnych organów rośliny przez wiązki sitowo - naczyniowe

4. wpływa na temperaturę roślin i natężenie rozmaitych procesów fizjologicznych

5. zwiększa turgor komórek w poszczególnych tkankach i organach oraz umożliwia odpowiednie ustawienie pędów i liści rośliny względem światła

6. bierze udział w reakcjach fotosyntezy, hydrolizy i innych.

Nie cala woda znajdująca się w glebie jest wykorzystywana przez rośliny, część jej paruje bezpośrednio z gleby, część wsiąka w głąb gleby, lub spływa na tereny położone niżej.

Wprawdzie rośliny pobierają z gleby znaczne ilości wody ale tylko niewielki ułamek, bo ok.0,06% jest bezpośrednio zużywany na produkcje substancji organicznej, czyli na proces fotosyntezy.

Pozostałą część pośrednio uczestniczy w asymilacji, regulując szerokość otwarcia szparek w tkance okrywającej oraz regulując transport pokarmów z gleby i transport asymilatów z liści do wszystkich organów rośliny. Po spełnieniu tych zadań woda jest wytranspirowana przez liście.

Parowanie z powierzchni gleby i z powierzchni roślin oraz transpiracje roślin w sumie nazywamy parowaniem terenowym, albo ewatotranspiracja.

Rośliny posiadają zdolność do samoregulacji gospodarki wodnej, tzn. potrafią w pewnym stopniu i przez pewien czas bronić się przed niedoborem lub nadmiarem wody. np. zmniejszając stopień i czasokres otwarcia szparek oraz zmniejszając tempo przyrostu korzeni i liści.

Dodatkowo skórka pędu pokryta jest nabłonkiem czyli tzw. kutykulą, a często nawet nalotem woskowym najczęściej na liściach, które chronią roślinę przed wysychaniem.

W produkcji polowej zaopatrzenie roślin w wodę reguluje się za pomocą różnych zabiegów melioracyjnych i agrotechnicznych, np deszczowanie. Do normalnego życia roślin potrzebne są kationy i aniony makropierwiastków oraz w mniejszych ilościach tzw. mikroelementy. Dlatego ze względu na małą zawartość niektórych składników pokarmowych w glebie konieczne jest systematyczne i racjonalne nawożenie organiczne i mineralne. Różne gatunki roślin maja różne wymagania odnośnie postaci składników pokarmowych. Na ogol rośliny ekstensywne (takie jak: łubin, grycha i owies) potrafią korzystać ze związków słabo rozpuszczalnych, natomiast rośliny intensywne(takie jak: warzywa, burak cukrowy, pszenica) musza mieć pokarmy w postaci związków łatwo dostępnych, a wiec w postaci soli łatwo rozpuszczalnych w wodzie).

PH GLEBY

Najlepsze warunki odżywiania się roślin, czyli pobierania zarówno makro, jaki mikroelementów z wody, występują przy pH gleby 6,5.

FOLIA nr 5

Na pH gleby można wpływać za pomocą wapnowania, melioracji, czy też sposobu użytkowania danej gleby.

Zawartość tlenu w glebie.

Ilość dwutlenku węgla i tlenu w powietrzu jest wystarczająca do normalnego procesu asymilacji, chociaż badania wykazują korzystny wpływ zwiększonej zawartości CO2.

Problemem jest natomiast regulowanie zawartości tych składników w glebie.

Ponieważ korzenie roślin oraz mikroflora i fauna glebowa wymagają odpowiedniej ilości tlenu do oddychania. Tymczasem w glebie może gromadzić się nadmiar dwutlenku węgla, pochodzącego z rozkładu substancji organicznych oraz z oddychania. Dlatego konieczne jest okresowe spulchnianie i przewietrzanie gleby w celu usunięcia z niej nadmiaru dwutlenku węgla i dostarczenia odpowiedniej ilości tlenu.

ŹRÓDŁA I RODZAJE ZMIENNOŚCI ROŚLIN

W produkcji roślinnej jednym z podstawowych zjawisk jest ogromna zmienność zarówno pojedynczych roślin jaki całej populacji i to zarówno przez cały okres ich wzrostu i rozwoju jaki podczas przechowywania. Zmienność roślin jest podstawowym zjawiskiem biologicznym i polega na występowaniu dziedzicznych lub nie dziedzicznych różnic, komórek pojedynczych osobników a także całych populacji pod względem ich budowy i właściwości. W wyniku umiejętnego pokierowania zjawiskiem zmienności człowiek przekształcił rośliny dziko rosnące w rośliny uprawne i dzięki temu zjawisku wytwarza coraz to wartościowsze odmiany. Opanowanie przez człowieka zmienności wywoływanych czynnikami środowiska pozwoliło zwiększyć plony a także uzyskiwać surowce odpowiadające wymaganiom stawianym przez przemysł przetwórczy, Im szerszy jest zakres zmienności danej grupy roślin, tym łatwiej jest wyhodować odpowiednie odmiany i ustalić właściwe sposoby postępowania, aby uzyskać surowiec o określonych pożądanych właściwościach. Dlatego w hodowli roślin stosuje się zabiegi zwiększające zmienność.
Np. krzyżowanie, indukowanie mutacji (wywoływanie mutacji), czy też transformacje genów.

Inaczej jest z produkcją. Produkując określony surowiec dla ściśle określonych celów dążymy do ograniczenia zmienności, aby uzyskać produkt ściśle odpowiadający ustalonym normom.

Zmienność może mieć podłoże genetyczne, ale również środowiskowe. .
Zmienność genetyczna wynika ze zróżnicowania genotypów roślin danej populacji. Genotyp jest to suma informacji genetycznej rośliny, która zależy od genów zlokalizowanych w jądrze komórkowym, a więc od DNA zawartego w chromosomach, ale też od DNA zawartego w mitochondriach i plastydach. Genotyp jest najważniejszy ponieważ określa potencjał rozwojowy rośliny, natomiast warunki uprawy, decydują o rzeczywistym przebiegu procesu rozwoju rośliny, którego wynikiem jest fenotyp rośliny.

Sposób rozmnażania roślin decyduje o przekazywaniu cech potomstwu, czyli inaczej warunkuje skład genetyczny populacji potomnej. W zależności od sposobu rozmnażania rośliny uprawne dzielimy na gatunki rozmnażające się wegetatywnie lub generatywnie.

Rozmnażanie wegetatywne polega na postawaniu potomstwa z tkanki somatycznej rośliny matecznej. Konsekwencją takiego sposobu rozmnażania jest powstawanie osobników potomnych o genotypie identycznym z rośliną macierzystą, czyli tzw. klonów. Klony mają zachowane wszystkie cechy organizmu macierzystego, dlatego przez klonowanie można zachować czystość odmianową np. u ziemniaków, czy drzew owocowych.

Rozmnażanie wegetatywne polega na regeneracji czyli odtwarzania całego organizmu z jego części.

Rośliny okrytozalążkowe rozmnażają się wegetatywnie w różny sposób, zarówno z korzeni i pędów podziemnych jaki z pędów nadziemnych zakorzeniających się przy pomocy korzeni przybyszowych. Do najbardziej pospolitych sposobów rozmnażania wegetatywnego, należy rozmnażanie z podziemnych rozłogów i kłączy. Z pączków znajdujących się na tych organach wyrastają pędy nadziemne (np. u perzu, wieloletnich traw, rabarbaru, szparagów)

Organem rozmnażania wegetatywnego mogą też być bulwy pędowe (np. u ziemniaka) z których wyrastają liczne pędy nadziemne.

Niektóre rośliny jak np. czosnek, tulipan, rozmnażają się za pomocą cebul, u których z pączków bocznych powstają małe cebule potomne, które zakorzeniają się jako samodzielne rośliny.

Rośliny płożące się np. truskawki, rozmnażają się za pomocą rozłogów nadziemnych, które zakorzeniają się w węzłach i wypuszczają z pączków nowe pędy. Na płytko rosnących korzeniach mogą rozwijać się pędy nadziemne jako odrosty korzeniowe, które po przegniciu rosnących ich korzeni, rozwijają się jako samodzielne rośliny (np. róża, jeżyna, bez, jarzębina).

Zdolność roślin do regeneracji jest praktycznie wykorzystywana przez człowieka, kiedy tworzy się nowe osobniki z fragmentów części wegetatywnych roślin macierzystych, czyli np. z sadzonek, odkładów i ze zrazów.

Sadzonką nazywamy odciętą część rośliny zdolną do ukorzenienie się w ziemi i do rozwinięcia pędu. Materiałem sadzonkowym mogą być zarówno pędy nadziemne jaki podziemne, mogą być korzenie, a czasem nawet liście (begonia). Z sadzonek korzeniowych rozmnażają się: wiśnia, śliwa, leszczyna, malina, cykoria, chrzan.

Do rozmnażania się niektórych roślin np. agrestu, winorośli, orzecha włoskiego, zamiast sadzonek pędowych stosuje się odkłady, czyli przygina się boczne gałęzie do ziemi, przysypuje ziemią, a kiedy się ukorzenią odcina się je i przesadza.

W celu rozmnożenia szlachetnych odmian drzew i krzewów owocowych, a także ozdobnych stosuje się szczepienia. Wtedy jako plony zachowują swoje cechy nie zmienione.

Szczepienie polega na transplantacji odciętego pączka tzw. oczka, albo odcinka pędu kilkom pączkami tzw. zraza, na odpowiednio przycięty pęd innej zakorzenionej rośliny, czyli na tzw. podkładkę, gdzie następuje zrośnięcie obydwu składników. Na granicy zetknięcia zraza z podkładką wytwarza się kalus, czyli tkanka zabliźniająca ranę, mająca charakter tkanki twórczej regeneracyjnej. Z kalusa różnicują się wtórne tkanki, które stanowią pomost między tkankami obu komponentów. Ściany komórkowe tkanek zrazu i podkładki spajają się blaszką pektynową, a cytoplazma łączy się plazmodesmami. Odmiany szlachetna szczepi się na dzikich, które są lepiej przystosowane do ekologicznych warunków środowiska.

Rośliny, które rozmnażają się generatywnie kwitną i owocują.

Osobnik potomny powstaje w wyniku zapłodnienia czyli połączenia męskich i żeńskich komórek rozrodczych tzw. gamet. Najważniejszą konsekwencją rozmnażania płciowego jest możliwość połączenia w osobniku potomnym właściwości genetycznych przekazywanych przez obie gamety, które biorą udział w powstawaniu zygoty z której następnie rozwija się zarodek. Rośliny okrytozalążkowe rozmnażają się generatywnie za pomocą nasion.

{ Nie wymagane na egzaminie

Rośliny okrytozalążkowe rozmnażają się generatywnie za pomocą nasion.

Nasienie powstaje po zapłodnieniu komórki jajowej znajdującej się w zalążku przez plemnik pochodzący z ziarenka pyłku. Zalążki są umieszczone w komorach zalążni słupka, a ziarenka pyłku powstają w pylnikach pręcików. Dojrzały pyłek wysypuje się z pylników na zewnątrz i za pośrednictwem owadów lub wiatru może się dostać na znamiona słupków i zapylać je. Ziarenko pyłku kiełkuje w łagiewką pyłkową, w której wytwarzają się 2 plemniki. Jeden plemnik zapładnia komórkę jajową i powstaje dipoidalna zygota (o podwójnej liczbie chromosomów 2n), która przez podziały komórek rozwija się zarodek. Drugi plemnik łączy z diploidalnym jądrem woreczka zalążkowego i powstaje jądro triploidalne, o potrójnej liczbie chromosomów 3n, które przez liczne podziały rozwija się w tkankę wypełnioną materiałami odżywczymi czyli w bielmo inaczej edosperm. Cały zalążek po zapłodnieniu przekształca się w nasienie a z zalążni słupka powstaje owoc z nasionami.

}

Nie zawsze jednak nasienie i owoc powstają na drodze zapłodnienia. Czasami zarodek rozwija się z nie zapłodnionej komórki jajowej i to nazywa się partenogenezą, czyli dzieworództwem.

Czasami występuje tzw. partenokarpia, czyli rozwój owoców nasion. Zdarza się to wtedy, kiedy słupek nie został zapylony przez właściwy dla niego pyłek, ale rozwinął się w owoc pod działaniem innego bodźca np. jakiegoś stymulatora chemicznego (substancje chemiczną). Partenokarpie często wywołuje się sztucznie np. przy uprawie pomidorów w celu uzyskiwania bardzo cenionych owoców nasion.

Mimo, że większość roślin okrytozalążkowych ma kwiaty obupłciowe, czyli mają pręciki i słupki, tylko niektóre z nich są przystosowane do samopylności, czyli do samozapłodnienia pyłkiem własnego kwiatu. Przeważająca większość wymaga zapylenie krzyżowego co nazywa się oktopylnością, czyli wymagane jest zapyleniem pyłkiem innego osobnika tego samego gatunku.

Rośliny obcopylne zabezpieczają się przed samozapyleniem, np. słonecznik ma kwiaty przedprątne tzn. pręciki wysypują pyłek, zanim dojrzeje słupek, a np. wiele traw, ma kwiaty przedsłupne, tzn. że dopiero po zapyleniu słupka obcym pyłkiem, zaczynają dojrzewać własne pręciki.

Do samopylnych roślin uprawnych należą niektóre odmiany pszenicy, jęczmienia, owsa, lnu, pomidora, fasoli i grochu.

Samopylność ma tę zaletę, że kolejne pokolenia długo mogą utrzymywać się w czystych liniach, dzięki czemu nie zatracają korzystnych cech odmianowych, ale po kilkunastu latach uprawy rośliny samopylne zaczynają się wyradzać i dają gorsze plony.

Biorąc pod uwagę genezę powstawania zmienności możemy wyróżnić:
zmienność dziedziczną, środowiskową i rozwojową.

Zmienność dziedziczna jest wynikiem działania czynników, które mogą być przekazywane z pokolenia na pokolenie warunkując wytwarzanie się dziedzicznych właściwości roślin. Dzięki istnieniu zmienności dziedzicznej istnieją pewne jednostki systematyczne roślin o dość ustalonych cechach odróżniających je od innych jednostek.

Są to: klon, odmiana hodowlana, populacja, gatunek, rasa chemiczna.

Klon jest to grupa organizmów, która powstała z jednego osobnika na drodze rozmnażania wegetatywnego.

Odmiana hodowlana jest to zbiorowość roślin w obrębie jednego gatunku, która nadaje się do uprawy oraz odznacza się odrębnością, wyrównaniem i trwałością.

Odrębność odmiany oznacza, że zakres zmienności cech poszczególnych roślin nie przekracza przyjętych granic, jest zgodny z wymaganiami.

Trwałość odmiany oznacza, że odmiana zachowuje swoje cechy po kolejnych rozmnożeniach lub na końcu właściwego dla niej cyklu.

Aby nowa odmiana została zarejestrowana a następnie dopuszczona do uprawy, musi ponadto posiadać wartość gospodarczą. Określa się ją, opierając się na ścisłych doświadczeniach porównawczych prowadzonych przez minimum dwa lata w kilku miejscowościach, w których badana jest plenność, struktura plonu i inne ważne użytkowo cechy odmiany. Prowadzeniem badania nowych odmian i ich rejestrowaniem zajmuje się Centralny Ośrodek Badania Roślin Uprawnych w Słupi Wielkiej pod Poznaniem, podległy Ministerstwu Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej.

Populacja jest to zespół osobników należący do różnych, dość zbliżonych do siebie genotypów, występujących na określonym areale.

Gatunek jest to grupa populacji, składająca się z osobników, które mogą się krzyżować między sobą, lecz nie krzyżują się samorzutnie z osobnikami należącymi do innych tego typu grup, mogą być jednak krzyżowane sztucznie.

W obrębie niektórych gatunków poszczególne odmiany pomiędzy sobą wykazują znaczne różnice, np. pszenica, jabłoń, ziemniaki. Natomiast znacznie mniejsze żyta, rzepaku, czy też lucerna.

Na ogół większe różnice występują w obrębie odmian rozmnażanych wegetatywnie i samopylnych, a mniejsze wśród gatunków obcopylnych.

Poszczególne odmiany mogą się różnić między sobą:

1. Cechami morfologicznymi

(rozmiarem, barwą, kształtem, występowaniem omszenia, nalotu itp.)

2. Cechami fizjologicznymi (okresem wegetacji, odpornością na choroby i szkodniki
   oraz niekorzystne warunki środowiskowe)

3. Właściwościami fizycznymi (odpornością na zgniatanie, twardością)

4. Składem chemicznym

W odniesieniu do niektórych surowców, zagadnienie zawartości składników chemicznych jest tak ważne, że hodowcy dążą do wytworzenia ras chemicznych. Rasa chemiczna jest to populacja o ustalonym dziedziczeniu i specyficznym składzie chemicznym dla danej grupy roślin i tak np. odmiany uzyskane na drodze poliploidyzacji, często oznaczają się większą zawartością niektórych składników. Np. odmiany poliploidalne buraków cukrowych zawierają więcej cukru (sacharozy), poliploidalne odmiany żyta zawierają więcej białka.

Odmiany poliploidalne są to plony o uwielokrotnionym garniturze chromosomów.

Jeśli jest on 3-krotnie większy to są to tak zwane triploidy (np. większość buraków cukrowych)

Jeżeli jest on 4-krotnie większy to są to tetraploidy (np. poliploidalne odmiany żyta)

W ostatnich latach wyraźnie zwiększa się ilość odmian powstałych w wyniku wykorzystaniu zjawiska heterozy.

Heterozja jest to zjawisko bujności mieszańców, polega ono na tym, że w wyniku skrzyżowania odpowiednio dobranych komponentów uzyskuje się w pierwszym pokoleniu osobniki bardziej bujne od form użytych do krzyżowania, często plenniejsze, czy też o większej zawartości składników odżywczych.

Źródłem nowych odmian może stać się również transformowanie genów, czyli otrzymywanie roślin transgenicznych.

Jest to proces wprowadzania do komórki biorcy, obcych fragmentów DNA, kodujących określoną cechę. Dzięki transformacji można przenieść geny bez względu na oddalenie filogenetyczne organizmów. Dlatego źródłem wprowadzanego genu może być inna roślina wyższa, ale może być to grzyb, bakteria, a nawet wirus. Warunkiem prowadzenia transformacji jest identyfikacja genu kodującego pożądaną cech, możliwość jego klonowania, czyli namnożenia, a po wprowadzeniu do komórki tego obcego DNA musi nastąpić jego integracja z genomem biorcy i regeneracja całej rośliny z takiej komórki. Dalszym problemem jest ekspresja wprowadzonego genu, jej trwałość, stabilność i możliwość przekazywania wprowadzonej cechy potomstwu, czyli następnym pokoleniom.

Różne są techniki transformowania roślin, (zajmuje się tym inżynieria genetyczna - biotechnologia), a maja one na celu wprowadzenie genu odporności na choroby, herbicydy lub modyfikacje aktywności enzymatycznej prowadzącej do zwiększenia wartości użytkowej roślin.

Pierwszą transgeniczną odmianę wprowadzono do produkcji w USA w 1994r, pomidor o przedłużonym okresie dojrzałości.

Wprowadzenie do produkcji roślin transgenicznych w UE jeszcze niedozwolone, ponieważ jest ciągle brak pewności czy ingerencja w genotyp rośliny i stosowanie inżynierii genetycznej nie niesie niebezpieczeństwa dla ludzi. Pomimo tych wątpliwości rośliny transgeniczne są cennym materiałem do hodowli jako źródło nowych ważnych cech które bez osiągnięć z dziedziny biotechnologii znajdowałyby się poza zasięgiem dla hodowców.

Zmienność środowiskowa jest to zjawisko polegające na występowaniu zmian niedziedzicznych, ale wywoływanych warunkami w jakich roślina się rozwija.

Zmienność środowiskowa ma duże znaczenie praktyczne, ponieważ umożliwia wpływanie na rośliny poprzez sposób oprawy. Stwarzając odpowiednie warunki środowiskowe możemy w znacznym stopniu zmieniać właściwości morfologiczne, fizjologiczne, a nawet skład chemiczny roślin. Należy jednak pamiętać, że oddziałując na warunki środowiska możemy jedynie modyfikować cechy dziedziczne. Tzn. cechy dziedziczne zakreślają granice w jakich pewne cechy roślin mogą się ujawnić, a czynniki środowiska decydują o tym w jakim stopniu granice te będą osiągnięte np. niemożna uzyskać dużych plonów poprzez oddziaływanie na czynniki środowiska w stosunku do odmiany mało plennej. Dlatego zmienność środowiskowa dotyczy głównie cech ilościowych, a rzadziej wpływa na cechy jakościowe.

Zmienność rozwojowa jest zjawiskiem na występowaniu zmian podczas rozwoju roślin. Np zmienia się wielkość i skład chemiczny poszczególnych organów roślin w poszczególnych fazach rozwojowych. W związku z tym wartość surowca zależy od stanu rozwojowego rośliny i zmienia się w miarę jej dojrzewania czy też starzenia. Surowce pochodzące ze starszych roślin przeważnie łatwiej się przechowują. Zmienność rozwojowa w niewielkim stopniu jest kontrolowana przez cechy dziedziczne. Ma ona duże znaczenie przy produkcji niektórych surowców np. pomidorów, ogórków, roślin zielarskich, czy tytoniu. Przy uprawie tych roślin termin zbioru ma tak duże znaczenie, że zbiór przeprowadza się kilkakrotnie w czasie dojrzewania.

Zmienność surowców może w pewnym stopniu może kształtować się również pod wpływem zjawiska allelopatii. Jest to wzajemne oddziaływanie na siebie roślin należących do różnych gatunków. Oddziaływanie to może być stymulujące albo hamujące procesy życiowe roślin (sympatia labo antypatia)

Ma to zjawisko praktyczne znaczenie dla roślin uprawianych współrzędnie (obok siebie) lub następujących po sobie płodozmianie lub jeśli taki związek istnieje pomiędzy rośliną uprawną a występującymi razem z nią chwastami.

W ogóle w uprawie mamy bardzo mało roślin takich, które mogą być uprawiane na jednym polu bez przerwy przez szereg lat i dawać w tych warunkach opłacalny plon. Do takich roślin należą: żyto i ziemniaki, a do grupy roślin znoszących stanowisko po sobie można zaliczyć: kukurydze i konopie.

Prawie wszystkie pozostałe rośliny uprawne nie znoszą stanowiska po sobie i na taką uprawę reagują dużym zmniejszeniem plonu spowodowanym najczęściej przez nadmierne rozmnożenie się określonej grupy szkodników lub nagromadzenie się wydzielin korzeniowych albo chorobotwórczych ziół. W związku z tym zachodzi konieczność uprawiania większości roślinna przemian z innymi odpowiednio dobranymi gatunkami.

Właściwie dobrane następstwo roślin uprawnych dostosowane do warunków siedliska i wymagań samych roślin zapewniające poszczególnym roślinom dobre warunki rozwoju na jednym polu nazywamy zmianowaniem.

Zmianowanie opracowane zgodnie z warunkami przyrodniczymi i organizacyjnymi całego gospodarstwa i zaplanowanie na kilka lat na wszystkich polach nazywa się płodozmianem.

Przykładowe zmianowania:

• Okopowe - Zboża ozime - Strączkowe - Zboża jare

• Buraki cukrowe - Jęczmień jary - Pszenica ozima

• Ziemniak - Owies - Żyto

W zmianowaniu dany gatunek można uprawiać tylko po pewnej grupie innych gatunków, które stanowią dla niego dobre przedplony Ta sama roślina może wracać na to samo pole po krótszej lub dłuższej przerwie od 3 do 6 lat zależnie od gatunku.

Analizując zmienność surowców należy uwzględnić także zjawiska zachodzące po zbiorze roślin są one tym bardziej intensywne im mniej dojrzały był surowiec w momencie zbioru oraz im mniej dany surowiec zawiera wody. Natomiast zjawiska zachodzące po zbiorze są słabsze jeśli rośliny były zbierane w ich okresie spoczynku. Zmienność surowców może także zależeć od warunków przechowywania oraz ewentualnych uszkodzeń podczas zbiorów.

ROŚLINY OKOPOWE

Do roślin okopowych zaliczmy niejednolitą grupę botaniczną, która jednak wymaga podobnych metod uprawy, siewu lub sadzenia w szerokie rzędy. Cechą charakterystyczną tych roślin jest uprawa przy małej obsadzie roślin na powierzchni gleby. Powoduje to konieczność starannej walki z chwastami, zruszania międzyrzędzi, czyli obsypywania lub okopywania roślin. Są to uprawy wymagające dużych nakładów na prace pielęgnacyjną.

Surowcem jest część podziemna rośliny, a liście to produkt uboczny, wykorzystywane na pasze. Uwzględniając właściwości botaniczne, dzielimy rośliny okopowe na korzeniowe i bulwiaste.

Podział roślin okopowych:

a) bulwiaste

• ziemniaki

• topinambur

b) korzeniowe:

• przemysłowe => buraki cukrowe, cykoria

• pastewne => buraki pastewne, marchew, rzepa

• konsumpcyjne => marchew, pietruszka, seler, burak ćwikłowy

Do roślin okopowych korzeniowych zaliczamy te z których użytkuje się korzeń spichrzowy. Zaliczamy do nich gatunki należące do różnych rodzin:

• rodzina komosowatych => buraki

• rodzina złożonych => cykoria

• rodzina baldaszkowatych => marchew, pietruszka, seler

• rodzina krzyżowych => brukiew, rzepa

Buraki cukrowe i cykoria użytkowane są głównie jako surowiec dla przemysłu spożywczego dlatego zaliczamy je do roślin korzeniowych - przemysłowych.

Rośliny korzeniowe - pastewne uprawia się głównie w celu uzyskania paszy, ale niektóre odmiany w obrębie tych gatunków mogą być użytkowane na cele konsumpcyjne jako warzywa np. rzepak.

Rośliny korzeniowe - konsumpcyjne użytkuje się wyłącznie jako warzywa.

Wszystkie rośliny okopowe są roślinami jarymi i z wyjątkiem rzepy odznaczają się długim okresem wegetacji. Uprawiane w naszym klimacie są roślinami dwuletnimi. W pierwszym roku wegetacji wytwarzają rozetę liściową i zgrubiały, mięsisty korzeń spichrzowy. Natomiast w drugim roku z pączków znajdujących się w kątach liści rozetowych wyrastają pędy nadziemne, roślina kwitnie i wydaje nasiona. Czasami zdarza się, że roślina tworzy pędy nadziemne w pierwszym roku, te pędy nazywamy wtedy “pośpiechami”. Tworzenie “pośpiechów” spowodowane jest długotrwałym działaniem na młode siewki niskich temperatur, brakiem dostatecznej ilości składników pokarmowych i wody w glebie oraz nadmiernym nawożeniem azotowym. W pewnym stopniu cecha ta jest również uwarunkowana dziedzicznie. Skłonność do wytwarzania pośpiechów wykazuje cykoria.
Jest zjawisko niekorzystne, ponieważ wpływa na zmniejszenie wielkości korzeni, a tym samym na obniżenie jej wartości technologicznej i paszowej.

Rośliny korzeniowe dostarczają z jednostki powierzchni największe w porównaniu do innych roślin ilości składników pokarmowych i kalorii. Mają one na ogół duże wymagania glebowe, a szczególnie są drażliwe na zachwaszczenie i wilgotność. Również warunki transportu i przechowywania po zbiorze w dużym stopniu rzutują na jakość uzyskiwanego surowca, ponieważ korzenie są bardzo wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne, a zwiędnięte lub uszkodzone, o wiele łatwiej ulegają działaniu drobnoustrojów, pleśnieją i gniją. Wartość użytkowa i technologiczna surowca zależy zarówno od właściwości morfologicznych jak i od składu chemicznego. Ze względu na skład chemiczny technologów interesuje głównie zawartość suchej masy w korzeniu, czyli węglowodanów, a głównie sacharozy w burakach cukrowych i inuliny w cykorii. Niepożądane są korzenie drobne, rozwidlone, włókniste, twarde, wytwarzające zbyt duże głowy oraz wytwarzające puste przestrzenie tzw. kawerny, a także pośpiechy. Wszelkie deformacje korzenia utrudniają przerób i zmniejszają wytwarzanie sacharozy czy tez inuliny. Wpływ środowiska na zmienność na poszczególne cechy buraka jest w wielu przypadkach wielokrotnie większy niż wpływ np. odmian.

Np. różnice w plonie korzeni uzyskiwane w wyniku czynników środowiskowych są nawet
10-krotnie większe niż różnice między odmianami. Również występowanie korzeni drobnych zależy głównie od sposobu uprawy, a w znacznie mniejszym stopniu od odmiany.

Plonowanie zależy głównie od dostępności wody, a procesy związane z dojrzewaniem i gromadzeniem cukru zależą od światła i temperatury. W latach i rejonach wilgotnych, ale o dużej liczbie dni pochmurnych uzyskuje się wysokie plony korzeni, ale o mniejszej zawartości cukru. Natomiast słoneczna pogoda i wysoka temperatura w okresie od sierpnia do października sprzyja gromadzeniu się cukru. Duży poziom nawożenia azotowego może obniżyć wartość technologiczną buraków, natomiast korzystnie na zawartość sacharozy wpływ ma: magnez oraz takie mikroelementy jak: bor, mangan, miedź i cynk.

Cykoria uprawiana jest głównie w celu uzyskania surowca do produkcji kawy. Bywa też wykorzystywana do produkcji: spiritusu oraz w przemyśle kauczukowy, tekstylnym i farmaceutycznym. Polska jest jednym z największych eksporterów suszu cykorii.

Roślina ta przyczynia się do niszczenia nicienia.

Korzeń cykorii gruby, palowy, o średnicy do 10 cm, o kształcie wrzeciowatym, walcowatym, klinowatym. Może on osiągać długość nawet do 2,5m ale użyteczna część dochodzi tylko do 40cm.

Właściwością korzeni cykorii jest tworzenie rozwidleń i kawern. Korzenie te silnie ciemnieją podczas uszkodzeń, co wpływa ujemnie na ich wartość przemysłową. Głównym cukrem gromadzonym w korzeniu cykorii jest inulina, czyli polisacharyd zbudowany z resztki fruktozy.

Jej zawartość w korzeniu wynosi od 12-14% suchej masy korzenia. W korzeniu gromadzony jest tez glikozyd ???? ,który nadaje korzeniowi gorzki smak. Świeże korzenie zawierają od 18 do 25% suchej masy. W doświadczeniach krajowych najlepsza wartość surowca uzyskiwano przy alkalicznym odczynie gleby. Korzenie cykorii nie nadają się do długiego składowania. Maksymalny okres przechowywania to 12 tygodni, wymagają wiec możliwie najszybszego suszenia. Jeśli to możliwe, cykorie należy zbierać w październiku, ponieważ do tego okresu wzrasta zarówno plon jak i zawartość inuliny w korzeniach. Podczas zbioru i przechowywania należy szczególnie zabezpieczyć korzenie przed zwiędnięciem, wysuszeniem, zmarznięciem lub okaleczeniem.

Korzeń zwiędnięty marszczy się i trudno z tych zmarszczeń usunąć zanieczyszczenia mineralne. Ponadto korzenie zwiędnięte łatwo karmelizują podczas suszenia, a przemarznięte łatwo gniją. Jeśli są uszkodzenia mechaniczne to w tych miejscach powstaje ciemnienie tkanek a w procesie suszenie przypalanie i karmelizowanie.

Do roślin okopowych bulwiastych należą: ziemniak, topinambur.

Topinambur jest nazywany słonecznikiem bulwiastym, ponieważ część jego nadziemna przypomina słonecznik. Obecnie nie odgrywa w Polsce większego znaczenia gospodarczego. Jest rośliną krótkiego dnia, dlatego w naszych warunkach rzadko zawiązuje nasiona. Wykorzystywany jest głównie jako pasza dla zwierząt, ale bulwy można wykorzystywać jako …

Jest rośliną jednoroczną i w naszych warunkach rozmnaża się wegetatywnie z podziemnych bulw, które tworzą się na zgrubienia stolonu. Podobnie jak w przypadku ziemniaków. Na jednej roślinie może wytworzyć się nawet do 50 bulw. Są one małe o bardzo różnorodnym kształcie: guzowate, okrągłe, owalne, cygarowate, gruszkowate... . Wg niektórych autorów można by traktować topinambur jako surowiec uzupełniający w przemyśle cukierniczym, ponieważ daje wysokie plony z hektara, udaje się na znacznie gorszych glebach niż buraki cukrowe i plonowanie jest na ogół stabilne w latach. Natomiast inulina rozkładając się przechodzi w gleboluzę znacznie słodszą od sacharozy. Duże ciśnienie osmotyczne w komórkach topinamburu wywołane właśnie stężeniem glebulozy w soku komórkowym, powoduje odporność topinamburu na niskie temperatury.

Jeśli chodzi o ziemniaki to w dalszym ciągu pod względem masy ich produkcja zajmuje 1 miejsce w Polsce. Roczne średnie spożycie ziemniaków przez statystycznego Polaka wynosi 130kg i ustępuje tylko spożyciu mleka. Na cele konsumpcyjne zużywa się tylko 15% wyprodukowanych ziemniaków, 45% na cele paszowe, 15% straty, 15% sadzeniaki, reszta na cele przemysłowe (skrobia, spiritus). Ziemniaki zawierają stosunkowo dużo witaminy C, nawet do 50 mg w 100g świeżej dojrzałej bulwy, niestety ta zawartość znacznie maleje w czasie przechowywania.

Wartość technologiczna zależy od klimatu, uprawy i od nawożenia.

Maja małe wymagania glebowe. Najlepiej udają się na glebach przewiewnych, niezbyt mokrych i niezbyt suchych. Jakościowo lepsze plony uzyskuje się przy wilgotnej wiośnie i mniej wilgotnym lecie. Optymalna temperatura wegetacji to 17-18'C, ale na skład chemiczny bulw w znacznym stopniu wpływa rodzaj, termin i forma stosowania nawozu. Większe dawki azotu powodują wzrost zawartości białka, ale zmniejszenie zawartości skrobi i wzrost podatności na uszkodzenia mechaniczne. Nawożenie fosforowe przyspiesza rozwój i dojrzewanie bulw, zwiększa ich odporność na uszkodzenia i wpływa zwiększenie zawartości skrobi. Nawożenie potasowe wpływa na zmniejszenie podatności na ciemnienie miąższu bulw, przed i po ugotowaniu, a także podczas przechowywania, zmniejsza intensywność oddychania dojrzałych bulw, co ogranicza straty przechowalnicze. Straty podczas przechowywania są ilościowe i jakościowe. Ilościowe są spowodowane procesami życiowymi ( oddychanie, parowanie, kiełkowanie), oraz chorobami i szkodnikami , a jakościowe są spowodowane przemianą skrobi w cukier w związku z czym wzrostem zawartości substancji nieskrobiowych oraz zmniejszeniem zawartości witaminy C. Straty te można ograniczyć możliwie stałą temperatura przechowywania od 2,5 - 5'C oraz zapewniając dużą wilgotność względną w granicach od 70-90%.

Rośliny oleiste to są takie, które produkuje się w celu uzyskania surowców do produkcji tłuszczów jadalnych lub technicznych. Przyjmuje się że ich przerób jest wtedy opłacalny kiedy zawartość tłuszczu w nasionach przeznaczonych do użytku uzyskiwany metodą tłoczenia wynosi co najmniej 25%, natomiast metodą ekstrakcji, czyli rozpuszczalników naturalnych, co najmniej 15%. Znaczenie gospodarcze roślin oleistych polega na gromadzeniu w rożnych częściach roślin, a głównie w owocach i nasionach substancji tłuszczowych , które są wykorzystywane do celów konsumpcyjnych i technicznych. Tłuszcze roślinne w globalnej produkcji w skali światowej stanowią aż 63% ogólnej produkcji tłuszczów, zwierząt lądowych 35%, a ryb 2%. Spośród tłuszczów roślinnych 92% przeznacza się na cele konsumpcyjne, a tylko 8% to są tłuszcze techniczne. Tłuszcze konsumpcyjne w zależności od konsystencji albo są wykorzystywane bezpośrednio do spożycia, albo służą do produkcji margaryny, artykułów spożywczych i piekarskich oraz konserw. Natomiast tłuszcze techniczne wykorzystywane są wielostronnie np. do produkcji farb, lakieru, pokostów, mydła, środków piorących, linoleum, ceraty, różnego rodzaju lepiszczy, kitu, mas plastycznych i izolacyjnych, a niektóre tłuszcze znajdują również zastosowanie w przemyśle hutniczym, farmaceutycznym, leczniczym i kosmetycznym oraz jako smary do silników szybkobieżnych, zwłaszcza lotniczych.

Znaczenie roślin oleistych polega również na tym że oprócz dużej zawartości tłuszczu, często charakteryzują się również znaczną zawartością białka. Dlatego produkty odpadowe przy wydzielaniu oleju, a są to makuchy po tłoczeniu oraz śruta poekstrakcyjna, stanowią bardzo cenną paszę treściwą dla zwierząt, a także można wykorzystywać do produkcji odżywek dla ludzi oczywiście stosując odpowiednie technologie przerobu. Do produkcji odżywek dla ludzi najczęściej wykorzystuje się mączki z całych nasion roślin oleistych i w chwili obecnej są one traktowane jako najważniejsze niekonwencjonalne źródło białka przy czym nie wykorzystany potencjał w tej dziedzinie jest ciągle bardzo duży. Ponadto cale nasiona albo makuchy niektórych roślin oleistych jak np. rzepaku, rzepiku, oraz gorczyc dzięki zawartości olejków gorczycznych są używane do produkcji musztardy, służą jako przyprawy do konserw oraz jako środki antyseptyczne (odkażające) przy produkcji piwa, a nawet wina. Tłuszcze zawarte w roślinach są albo produktem cytoplazmy albo substancja zapasowa odkładaną w różnych częściach roślin. Ich głównym składnikiem są estry wyższych kwasów tłuszczowych i gliceryny, czyli tłuszcze właściwe, ale także woski, fosfolipidy, witaminy z grupa A, D, E i K, alkohole, wolne kwasy tłuszczowe i barwniki. Tłuszcze naturalne surowe, które nie są poddane oczyszczaniu, czyli rafinacji są właśnie bogate w te wszystkie substancje towarzyszące, które wpływają na ich barwę, smak i wartość odżywczą.

W skład naturalnych tłuszczów roślinnych wchodzą różne kwasy tłuszczowe, które można podzielić na dwie główne grupy: kwasy tłuszczowe nasycone i nienasycone. W kwasach tłuszczowych nasyconych atomy węgla w łańcuchu węglowym są związane ze sobą wiązaniami pojedynczymi, natomiast w kwasach nienasyconych występuje między sąsiadującymi atomami węgla co najmniej jedno wiązanie podwójne. Im więcej jest wiązań
podwójnych w cząsteczce tym kwas ma niższą temperaturę topnienia a tłuszcz konsystencje bardziej płynną.

Ze względu na konsystencje tłuszcze dzielimy na:

• stałe lub postałe, z których przeważają kwasy nasycone i są to tłuszcze roślin krajów tropikalnych.

• Ciekłe czyli oleje, w których przeważają kwasy nienasycone i są to tłuszcze roślin klimatu umiarkowanego.

Niektóre nienasycone kwasy tłuszczowe są niezbędne do prawidłowego rozwoju organizmu człowieka a nie są syntetyzowane przez organizm ludzki, są to niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe czyli NNKT.

Tłuszcze roślinne zawierają więcej NNKT niż tłuszcze zwierzęce. W tłuszczach są rozpuszczalne witaminy A, D, E i K, i tylko w tej postaci są przyswajalne przez organizm. Tłuszcze roślinne charakteryzują pewne wskaźniki, które określają ich pewne właściwości chemiczne, techniczne oraz przydatność do celów spożywczych. Najbardziej przydatnymi z punktu widzenia produkcji roślinnej są liczba jodowa i liczba kwasowa.

Liczba jodowa, czyli ilość J2 w gramach, którą jest zdolne przyłączyć 100g badanego tłuszczu, ta liczba charakteryzuje zawartość nienasyconych kwasów tłuszczowych, a jednocześnie szybkość schnięcia danego tłuszczu na powietrzu. Im wyższa jest liczba jodowa tym większa zawartość kwasów nienasyconych i szybsze schniecie tłuszczu. Wśród tłuszczów naturalnych otrzymywanych z roślin wyróżnia się tłuszcze nieschnące o malej liczbie jodowej ( <105), półschnące (130-150) i szybko schnące (> 180).

Liczba kwasowa charakteryzuje przydatność tłuszczu do spożycia, jest to ilość miligramów KOH potrzebna do zobojętnienia wolnych kwasów tłuszczowych zawartych w 1g tłuszczu.

Im ta liczba jest mniejsza, tym jakość tłuszczu jest lepsza i szersze zastosowanie do celów spożywczych. Liczba kwasowa wzrasta w miarę starzenia się tłuszczu, na skutek rozkładu tłuszczu.

ZAWARTOŚĆ TŁUSZCZU W SUROWCACH PRZEMYSŁU OLEJARSKIEGO
jest zróżnicowana: (zawartość tłuszczu w nasionach)

• rzepaku 32 - 50 %

• sezamu 38 - 47%

• soi 13—25% (39-45% białka)

• słonecznika niełuszczonego 21-37%

• oliwki 40-60%

• palmy oleistej ≈ 50%

• orzeszki ziemne niełuskane 30-40%

Rejonizacja grup roślin oleistych uzależniona jest od położenia geograficznego i warunków klimatycznych. W klimacie umiarkowanym uprawia się dość liczną grupę roślin obejmującą ponad 20 gatunków należących do różnych rodzin.

W Polsce najliczniej reprezentowana jest rodzina krzyżowych z następującymi gatunkami:

• rzepak ozimy i jary

• rzepik ozimy i jary

• gorczyca biała, czarna i sarepska

• rzodkiew oleista

• lnianka siewna, ozima i jara

• katran abisyński (kapusta abisyńska)

Rośliny te dostarczają oleju tzw. Rzepakowego stanowiącego 94-97% ogólnej produkcji tłuszczów roślinnych w Polsce

Znacznie mniejsze znaczenie w naszych warunkach mają:

• słonecznik, krokosz barwierski, drapacz lekarski => rodzina złożone

• mak lekarski => r. Makowate

• len => r. Lnowate

• konopie => r. konopiowate

• dynia oleista => r. dyniowate

• soja => r. strączkowe

• rącznik => r. wilczomleczowate

Rośliny krajów tropikalnych produkują następujące tłuszcze: kokosowy, palmowy i arachidowy.

Przydatność gospodarcza poszczególnych gatunków roślin oleistych ocenia się w Polsce na podstawie, zarówno wielkości jaki niezawodności klonowania. Niestety wielu gatunków roślin nie udało się w Polsce zaaklimatyzować do tego stopnia, aby mogły odgrywać u nas większe znaczenie gospodarcze, nadal prowadzi się intensywne prace hodowlane nad wyhodowaniem odpowiednich odmian słonecznika czy też soi. W Polsce praktyczne znaczenie ma głównie rzepak ozimy. Rzepak jary i rzepak ozimy są uprawiane wyłącznie w celu uzupełnienia produkcji rzepaku ozimego. Wysiewa się je w niewielkim zakresie na gorszych glebach lub jako rośliny zastępcze, wtedy kiedy rzepak ozimy wymarznie. Podstawowy olej wytwarzany z krajowych zbóż to olej rzepakowy, który otrzymuje się z nasion. Nasiona tych roślin mogą być różnie przetwarzane, ponieważ właściwości oraz skład techniczny tych nasion są bardzo podobne.

Do niedawna uprawiane w Polsce odmiany rzepaku charakteryzowały się dużą zawartością nienasyconego kwasu erutowego. Kwas erutowy przez żywieniowców uważany jest za mało wartościowy w wyniku prób hodowlanych znaleziono mutanta, czyli formę w której nie było genu warunkującego syntezę kwasu erukowego. W ten sposób wyhodowano odmianę rzepaku nie zawierającą kwas erukowy, tzw. odmiany zeroerukowe, które obecnie u nas dominują w uprawie. Nasiona rzepaku i rzepiku możemy traktować nie tylko jako źródło oleju, ale również jako źródło białka. Skład białkowy rzepaku jest bardzo korzystny ze względu na dużą zawartość aminokwasu lizyny oraz innych aminokwasów. Wartość tego białka jest wysoka, ale strawność tego białka jest niewielka ze względu na dużą zawartość błonnika oraz obecność substancji szkodliwych wśród których w nasionach rzepaku i rzepiku są tioglikozydy. Z tych tioglikozydów w wyniku ich hydrolizy powstają substancje, które nadają śrucie rzepakowej oraz otrzymywanym z niej preparatom nieprzyjemny smak i zapach oraz przyczyniają się do niedoczynności tarczycy i wzrostu jej obecności czyli powstawaniu wola.

Oczywiście te substancje szkodliwe można usunąć ze śruty metodami technologicznymi ale nie musi się juz tego robić, ponieważ metodą hodowlaną otrzymano odmiany rzepaku nie zawierające kwasu erukowego i tych tioglikozydów są to tzw. rzepaki podwójnie ulepszone lub 00rzepaki, które juz zostały wprowadzone do uprawy.

W chwili obecnej znane są następujące biotypy rzepaku:

K - konwencjonalny, stary biotyp, zawierający kwas erukowy.
Uprawiany tylko w ok. Suwałk

O - bezerukowy.

OO - bezerukowy, o znacznie obniżonej zawartości tioglikozydów

(z 15,6mg/g śruty do 1,0-1,1mg/g) Uprawiany w całej Polsce.

OOO - bezerukowy, o znacznie obniżonej zawartości tioglikozydów oraz błonnika z 12% do 8%. Są to żółtonasienne odmiany kanadyjskie.

E - dostarczający bardzo cennego oleju technicznego, służącego do produkcji smarów

OL - dostarczający oleju, który służy jako materiał napędowy do silników Diesla. Jest to czysty ekologicznie i odtwarzalny surowiec

Rośliny oleiste bardzo silnie reagują na warunki klimatyczne, na warunki glebowe i na sposób uprawy. Z czynników klimatycznych największą role odgrywa układ temperatur, wilgotność względna powietrza i ilość wody dostępnej dla roślin. Wyraźny wpływ na plon odgrywa również nawożenie azotowe, potasowe, termin siewu i wilgotność gleby.
Np. nawożenie potasowe przeważnie zwiększa zawartość tłuszczu i jego liczbę jodową, a azotowe zwiększa plon, ale obniża zawartość tłuszczu. Poszczególne gatunki roślin oleistych uprawiane w Polsce bardzo różnie reagują na niektóre czynniki klimatu. Rośliny ozime, które są wysiewane jesienią wykorzystują wilgoć z opadów zimowych , dlatego rozwijają się w bardziej korzystnych warunkach niż rośliny jare, które bardzo silnie reagują na okresowe susze, co odbija się zarówno na wielkości plonu jaki na procentowej zawartości tłuszczu. Rzepak ozimy bardzo silnie reaguje na warunki zimowania. Bez okrywy śniegowej znosi temperatury zaledwie do -15'C, natomiast pod okrywa śniegową aż do -30'C. Czyli jest odporny na niskie temperatury. Jest natomiast bardzo wrażliwy na zmienne występowanie mrozów i odwilży, zwłaszcza na przedwiośniu, w tych warunkach łatwo ginie.

Wielkość plonowania i jakość tłuszczu zależą dla takich roślin, które maja długi okres wegetacji jak np dynia, słonecznik czy soja, od sumy ciepła w drugiej połowie lata. Im jest cieplej tym jakość tłuszczu jest lepsza i plon większy. W warunkach polskich nie ma roślin oleistych, które znalazłyby optymalny układ czynników klimatycznych z ewentualnym wyjątkiem rzepaku. Układ czynników pogody powoduje bardzo duże zróżnicowanie wielkości plonowania, np. ta sama odmiana w różnych latach i w różnych miejscowościach daje nasiona znacznie różniące się zawartością tłuszczu i jego jakością. Gleby przeznaczone pod uprawę roślin oleistych powinny magazynować duże ilości wody oraz nagrzewać się wiosną ze względu na konieczność jak najwcześniejszego wysiewu gatunków jarych oraz wczesny początek wegetacji roślin ozimych. O plonie nasion i o jakości tłuszczu decyduje także odpowiednio dobrany termin zbioru, ponieważ w okresie dojrzewania nasion zachodzi wiele przemian w składzie kwasów tłuszczowych i w udziale poszczególnych związków w tłuszczach.

Podstawowe fazy dojrzałości roślin oleistych to:

1. Dojrzałość woskowa - nasiona mają konsystencje wosku, łatwo rozgniatają się w palcach, lecz mają wielkość i zabarwienie niewłaściwe dla danego surowca.

2. Dojrzałość techniczna - nasiona trudniej rozgniatają się w palcach i mają charakterystyczną dla danego gatunku wielkość, barwę i kształt.

3. Dojrzałość pełna - nasiona są bardzo twarde, często o barwie ciemniejszej.

Najkorzystniejsza faza zbioru do przerobu jest dojrzałość techniczna, jednak w praktyce często pewną ilość nasion jest zbierana w fazie dojrzałości pełnej, w której juz następuje niewielkie obniżenie zawartości tłuszczu. W latach o niekorzystnym układzie czynników środowiska często pewna ilość nasion nie osiąga dojrzałości technicznej. Jeśli takie nasiona znajda się w partii surowca to znacznie pogarszają jakość otrzymanego z tej partii oleju. Powinny wiec być przed przerobem z danej partii usunięte.

10

---