1.1. Види рослинних матеріалів та їх будова

 

Рослинні матеріали є одним з видів біологічних матеріалів. Вирощування рослинних матеріалів у природі має місце як при цілеспрямованій участі людини, так і без її участі. Рослинні матеріали відрізняються великим різноманіттям. Це гілки, стебла, корені, листя, квіти, плоди, бульби, зерна, колоски, насіння, насінневі коробочки, м’якиш, полова та ін. М’якиш і полова складаються з дрібних частинок, що утворюються під час обмолоту рослин і деформації стебел, листочків, суцвіть, колосків, насінневих коробочок; вони можуть мати також елементи квітів (пелюстки, чашолистики, стовпчики, рильце, пиловики й ін.) і дрібні елементи бур’янів.

Рослинні матеріали відрізняються складністю будови. Як приклади, що ілюструють складність будову, покажемо будову ряду сільськогосподарських культур (пшениці, льону, цукрового буряка).

За морфологічними особливостями і характером обробки зернові культури поділяються на зернові першої групи (пшениця озима і яра, жито озиме і яре, ячмінь озимий і ярий, овес), зернові другої групи (кукурудза, просо, сорго, рис і гречка) і зернобобові (горох, кормові боби, чечевиця, чина, нут, квасоля, соя, люпин). Будова найважливіших органів у всіх зернових багато в чому однакова.

Коренева система зернових мичкувата. При проростанні зерна спочатку утворюються зародкові (первинні) корені. Число їх у різних видів неоднакове. З підземних стеблевих вузлів утворюються додаткові (вторинні) або вузлові корені. Найкраще коренева система розвинута в кукурудзи, озимої пшениці і жита.

Листок складається з листової піхви і листової пластинки. На місці переходу піхви в пластинку є тонка безбарвна плівка – язичок. У пшениці, жита і ячменю він короткий, у вівса сильно розвинутий і по краю зубчастий. Біля основи листової піхви утворюються двосторонні лінійні вушка або ріжки, що охоплюють стебло. У пшениці вушка невеликі, добре виражені, часто з війками; у жита вони короткі, без війок, рано обсипаються; у ячменю вони великі, без війок, у формі півмісяця; у вівса вушок немає.

Суцвіття в зернових – колосок (жито, пшениця, ячмінь, тритікале) або метелка (овес, просо, сорго, рис); у кукурудзи на одній рослині утворюються два суцвіття – метелка з чоловічими і качан з жіночими квітками.

Колосок складається з членистого колосового стрижня, що є продовженням стебла, і колосків. У колоска пшениці стрижень колінчатий, на кожному його членику знаходиться один колосок, який складається з двох колоскових лусок і однієї або декількох квіток; стрижень закінчується верхівковим колоском. У ячмінному колосі на кожному уступі колосового стрижня розташовані три одноквіткових колоски. У багаторядного ячменю зерно утворюється в кожному з трьох колосків, у дворядного – тільки в середньому.

Метелка має центральну вісь з вузлами і міжвузлів’ям. У вузлів є бічні розгалуження, які теж можуть розгалужуватися. На кінцях розгалужень знаходяться колоски.

Колосок складається з одного або декількох квіток і двох колоскових лусок, що можуть бути розвинені в різній степені.  У пшениці (рис. 1.1) вони широкі, багатонервові, з поздовжнім килем; у жита – дуже вузькі, однонервові; у ячменю – вузькі, майже лінійні; у вівса – широкі, з багатьма опуклими поздовжніми нервами.

Рис. 1.1. Колосок пшениці: 1 – колоскова луска; 2 – внутрішня квіткова луска;  3 – зовнішня квіткова луска; 4 – тичинки; 5 – рильце

Кожна квітка має дві квіткові луски – нижню (зовнішню) і верхню (внутрішню). Між квітковими лусками розташована зав’язь з однією зворотною насіннебрунькою і двома пероподібними рильцями і три тичинки (у рису шість). Біля основи квіткових лусок є також дві невеликі тонкі плівки.

Плід зернових (зерно) являє собою зернівку, у якої єдине насіння покрите насінневою і плодовою оболонками (рис. 1.2). У плівкових зернових зернівка, крім того, покрита квітковими лусками. У голонасінневої пшениці і жита вони легко відокремлюються від зерна; у проса, чумизи, рису луски щільно облягають зернівку; у плівкового ячменю вони зростаються з плодом.

Рис. 1.2. Будова зернівки пшениці: 1, 2 – плодові оболонки; 3, 4 – насінневі оболонки; 5 – алейроновий шар ендосперму; 6 – щиток;   7 – брунька; 8 – зародок; 9 – зародкові  корінці; 10 – ендосперм; 11 – чубчик

Ендосперм зернівки являє собою тканину з запасними поживними речовинами. Зародок розташований біля основи зернівки. Він складається зі щитка, що з'єднує його з ендоспермом, бруньки, первинного стебла і корінця.

Стебло зернових культур – соломина, розділена стеблевими вузлами на 5-7 міжвузлів. У довгостебельних сортів кукурудзи їх може бути до 25. Число міжвузлів відповідає числу листків на стеблі. У більшості хлібних злаків соломина пустотіла, у кукурудзи і сорго вона заповнена паренхімою. Стебло має найбільшу товщину в середній частині, найменшу у верхній. Міцність стебла залежить від складу його тканини.

У стебла льону-довгунця розрізняють загальну і технічну довжину. Загальна довжина – це відстань від місця прикріплення насіннедольних листочків до найвищої коробочки суцвіття, технічна – відстань від місця прикріплення насіннедольних листочків до початку розгалуження суцвіття. Технічна довжина дає найбільш цінне довге волокно.

Розрізняють льон тонкостеблевий, коли стебла в середній частині мають діаметр 0,7...1,2 мм, середньої товщини – діаметр 1,3...2,0 мм і товстостеблевий – діаметр стебла більше 2 мм.

У поперечному січенні стебло складається з декількох кільцевих нашарувань: кори, деревини і серцевини (рис. 1.3). У корі розташовані луб'яні волокна і волокнисті пучки, від яких залежить міцність рослини (опір при розтягу і згині).

Поверхня стебла складається з одного ряду клітин епідерміса (шкірочки), зовнішня стінка якого покрита плівкою – кутикулою, що охороняє рослину від випаровування вологи. Цьому сприяє тонкий шар воску на поверхні стебла. Під епідермісом знаходиться шар корової паренхіми, де залягають волокнисті пучки лубу. На поперечному зрізі стебла вони виглядають острівцями, що зливаються іноді в суцільне кільце.

Безпосередньо під корою знаходиться тонкий шар камбію у вигляді безперервного кільця. Під камбієм розташована деревина. Всередині шару деревини знаходиться серцевина, що складає центральну частину стебла і складається з тонкостінних клітинок.  У  дозрілого  стебла  ці  клітини, найчастіше, зруйновано, і в центрі його січення утворюється порожнина. Необхідні властивості міцності і твердості стеблу дають дві тканини – склеренхіма і деревина.

 

 

Рис. 1.3. Поперечний розріз стебла льону (збільшений): 1 – кутикула;

2 – епідерміс; 3 – корова паренхіма; 4 – луб'яні пучки; 5 – камбій; 6 – деревина; 7 – серцевина; 8 – порожнина

 

Високоволокнисті сорти льону-довгунця порівнянно з низьковолокнистими мають відносно невелику кількість деревини в стеблі.

Коренеплоди відносяться до групи геофітів, у яких голівка, шийка і власне корінь накопичують запасні поживні речовини, а бруньки поновлення листових і квітконосних пагонів закладаються в надземних або підземних органах близько до поверхні ґрунту (рис. 1.4).

Коренева система дорослої рослини цукрового буряка являє собою потовщений головний корінь з густою мережею тонких кореневих розгалужень, що відходять від головного кореня і проникають на глибину до 2,5 м, а в ширину на 40...50 см в усі сторони.

Головний корінь або коренеплід цукрового буряка має конусоподібну подовжену форму і трохи стиснутий з боків.

Рис. 1.4. Цукровий буряк у перший рік життя

Голівка коренеплоду (укорочене стебло) розвивається над поверхнею ґрунту і несе листки. На поперечному розрізі коренеплоду можна побачити центральний апілярноволокнистий пучок ("зірочка") і концентричні шари, що чергуються  (рис. 1.5). Кожен з них складається з ксилеми – великих здерев’янілих клітин – і флоеми (лубу) – тонкостінних клітин. Між кільцями провідних судин розташовані клітини паренхіми – місце відкладення цукру. Коренеплоди товщають як за рахунок появи нових кілець, так і за рахунок розростання міжкільцевої паренхіми. У високоцукровмісних сортів число кілець звичайно більше. У тілі коренеплоду судинні пучки, що утворилися першими, розташовані в центрі, а наймолодші – на периферії. У листовій розетці, навпаки, найстарішими є зовнішні листки, а найбільш молодими – внутрішні. Рослинні матеріали можуть бути одиничні або утворювати групи. Група матеріалів – це сукупність прилягаючих один до одного одиничних матеріалів.

 

Рис. 1.5. Поперечний розріз кореня буряка: К₁, К₂, К₃, К₄, К₅, К₆ – послідовні кільця судинно-волокнистих пучків

 

Мінімальне число одиничних матеріалів, що складають групу, буде таке, при якому забезпечується прилягання один до одного значного числа одиничних матеріалів і можливе застосування розрахункових моделей суцільного або дискретного середовища з урахуванням міркувань, що викладені в п. 2.2.