RESEARCH PAPER
Agrophysical properties of amaranth (Amaranthus cruentus L.)
 
More details
Hide details
1
Instytut Agrofizyki PAN, ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin 27
Publication date: 2020-04-30
 
Acta Agroph. 1999, (18), 1–73
KEYWORDS
ABSTRACT
Biometrical features of plants and physical properties o f amaranth seeds (Amaranthus cruentus) of a population variety originating from South America and a new Polish variety Rawa have been studied. New research methods were worked out or old methods were adapted to suit specific features of this plant. Studies were carried out in the period 1995-96 (population variety) and in 1997 (variety Rawa). Alongside field experiments plot experiments with varying sowing density were conducted in order to evaluate the influence of the number of plants per l me plant on the variability of biometrical features and yields. Plant and wisp height, stalk thickness, wisp mass, number o f plants per l me and biological yield as well as seed self-shedding were determined. Geometrical properties (thickness, width, and length) were determined for individual seeds together with their aerodynamic features, surface roughness, resistance to static loading and microstructure. Whereas seed mass was characterised by such parameters as: density, porosity, outer and inner friction, angle of repose and chute, rehological properties and qualitative features. It has been found out that Rawa variety was more uniform than population variety and gave yields that were 50% higher. Seed sowing density differentiated plant biometrical features. Seed self-shedding in different weather conditions ranged from 0.3 to 2.1% of the biological yield. Physical properties of seeds changed according to moisture levels which was described by the regression lines and curves. It was found that with moisture decrease seed thickness, and the mean values ranged from 0.58 to 0.93 mm. Seeds o f Rawa variety were developed better. The weight o f 1000 seeds was from 0.60 g (very dry seeds) to 0.95 g (very moist seeds). Density was increasing with the decrease in moisture from 653.3 to 842.0 kg•m3. Whereas, porosity of the seed mass decreased from 53.5 to 40.0%. Both the angle of repose and chute were decreasing with the decrease in the coefficient of inner and outer friction while the roughness o f the seed surface was increasing. Amaranth seeds appeared to be more resistant to mechanical loading. The force ranging from 10.7N (very moist seeds) to 70,6N (dry seeds) was sufficient to damage the structure of an individual seed. Aerodynamic seed features depended on such parameters as seed load bearing surface, width, length and weight. With the increase in these parameters critical velocity increased linearly, and the coefficient o f volatility decreased according to the same formula. A generalised Maxwell model with three branches was used to describe the phenomena of stress relaxation in the seed mass. It led to the conclusions that amaranth seeds en mass show strong viscoelastic properties. Seed qualitative features show high nutritive value, and evaluation of their microstructure showed that they contain unique starch with kernels that are very uniform in size (1-1.5 m). Learning about biometrical plant features and their physical properties allowed for working out agrophysical basis for the harvest technology o f this plant.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Właściwości agrofizyczne amarantusa (Amaranthus cruentus L.)
Niniejsza monografia stanowi prezentację i podsumowanie badań, przeprowadzonych w Instytucie Agrofizyki im. B. Dobrzańskiego PAN w Lublinie w tym również wyników uzyskanych w ramach realizacji projektu badawczego finansowanego przez Komitet Badań Naukowych nr 5 P06F 023 08 pt. "Określenie właściwości agrofizycznych i opracowanie podstaw technologii zbioru amarantusa" w latach 1995-97 pod kierownictwem autora. Forma spożywcza amarantusa (Amaranthus cruentus L.) została uznana na świecie jako roślina alternatywna, odznaczająca się wysoką zawartością białka i innych wartościowych składników w nasionach w porównaniu ze zbożami. W Polsce jako pierwszy zainteresował się tą rośliną i rozwinął na szeroką skalę badania prof. dr hab. Emil Nalborczyk (kierownik Katedry Fizjologii Roślin SGGW w Warszawie), który udostępnił materiał siewny do realizacji tematu, a także udzielał cennych konsultacji merytorycznych. Pornocy w tym zakresie udzielała również firma "Szarłat" w Łomży. Całą część doświadczalną (założenie i prowadzenie doświadczeń łanowych, poletkowych i zbiór amarantusa) oraz określenie cech biometrycznych roślin i podstawowych właściwości fizycznych nasion wykonano na terenie Stacji Doświadczalnej Oceny Odmian w Zadąbrowiu k/Przemyśla w oparciu o własne metody, na aparaturze oraz urządzeniach Instytutu Agrofizyki P AN. Natomiast określenie właściwości fizycznych nasion, wymagających bardziej skomplikowanych metod i aparatury, wykonano w laboratoriach Instytutu Agrofizyki PAN, w Akademii Rolniczej we Wrocławiu, a także w Oddziale Nauki o Żywności IRZ i BŻ P AN w Olsztynie. Z uwagi na specyfikę nasion amarantusa, które są bardzo drobne, opracowano nowe metody lub adaptowano standardowe. Amarantus trudno jest porównać z jakąkolwiek rośliną uprawną w Polsce, stąd też dobór obiektywnych metod badawczych i ich weryfikacja, stanowiły główną troskę wykonawców, szczególnie w czasie badań wstępnych i w pierwszym okresie realizacji projektu badawczego. Dlatego pragnę w tym miejscu wymienić osoby, które przyczyniły się do wykonania zadań badawczych, a tym samym do uzyskania interesujących wyników. W skład zespołu wykonawców z Instytutu Agrofizyki P AN - oprócz kierownika tematu - wchodzili: dr inż. Marian Grochowicz, dr inż. Tadeusz Rudko oraz dr inż. Andrzej Stępniewski. Z Akademii Rolniczej w Lublinie dr inż. Krzysztof Gołacki, dr hab. Mieczysław Szpryngżel oraz mgr inż. Wojciech Żak. Z Akademii Rolniczej we Wrocławiu dr Barbara Kram. Cechy jakościowe nasion amarantusa oraz ich mikrostrukturę określono w placówce PAN w Olsztynie dzięki zaangażowaniu się prof. dr hab. Haliny Kozłowskiej i prof. dr hab. Józefa Fornala. Analizę granulometryczną nasion i mąki wykonał dr François de Monredan z INRA Nantes we Francji. Bardzo udane i wzorowo prowadzone doświadczenia łanowe i poletkowe z amarantusem, zawdzięczam wybitnym specjalistom z zakresu doświadczalnictwa polowego inż. Antoniemu Stokłosie i Marianowi Łozie z SDOO w Zadąbrowiu. Wiele wysiłku i żmudnej pracy przy realizacji badań włożyło również grono pracowników inżynieryjno-technicznych, szczególnie w czasie trudnych pomiarów terenowych. Spośród tych osób pragnę wymienić inż. Wojciecha Bochyńskiego, Reginę Morawską oraz Andrzeja Zwierzchowskiego z Instytutu Agrofizyki P AN, którzy przez okres czterech lat wykonywali zgodnie z metodyką tysiące pojedynczych pomiarów dla uzyskania odpowiedniej liczby powtórzeń, co przyczyniło się w efekcie do uchwycenia wielu zależności przedstawionych w monografii. Ejektywna praca wszystkich wykonawców sprawiła, że dzięki pracom rozpoznawczym i opracowaniu metod, projekt badawczy został w pełni zrealizowany, zgodnie z nakreślonym harmonogramem i zakresem badań. Nie wystąpiły też żadne zakłócenia organizacyjne, dzięki dużej pomocy i zrozumieniu ze strony Dyrekcji Instytutu Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie oraz Kierownictwa SDOO w Zadąbrowiu. Sądzę, że opracowana monografia przybliży czytelnikom mało jeszcze znany w Polsce amarantus, a dla specjalistów zajmujących się już tą rośliną będzie źródłem dodatkowych informacji, szczególnie w obszarze właściwości agrofizycznych, które mogą być przydatne dla hodowców, producentów, technologów zbioru i obróbki pozbiorowej, związanej przede wszystkim z suszeniem, czyszczeniem, transportem oraz składowaniem. Niektóre cechy nasion wiążą się także z procesami przetwórstwa, jako elementy charakterystyki i oceny surowca.
eISSN:2300-6730
ISSN:1234-4125