برنج، از مهم‌ترین غلات و اقلام غذایی جهان است. نیمی از جمعیت جهان، به برنج به عنوان یک غذای اصلی وابسته هستند. هم‌اکنون ده‌ها هزار رقم مختلف برنج در جهان وجود دارد، اما این‌ها در دو گونه زیستی کلی جای می‌گیرند. گونه‌های اصلی برنج، شامل برنج آسیایی با نام علمی Oryza sativa و برنج آفریقایی با نام علمی Oryza glaberrima هستند. گونه‌های برنج وحشی نیز عموماً در سرده‌های Zizania و Porteresia، طبقه‌بندی شده‌اند. برنج، پس از نیشکر و ذرت، سومین محصول کشاورزی از نظر میزان تولید در جهان است.

پیشینه

شواهد پیدایشی نشان می‌دهد که برنج در ۸۰۰۰–۱۳۰۰۰ سال پیش در دره رودخانه پرل چین سرچشمه گرفته‌است. پیشتر، اسنادان باستان‌شناسی حدس می‌زدند که برنج در دره رودخانه یانگ‌تسه در چین اهلی شده باشد. برنج از آسیای شرقی، به مناطق جنوبی‌تر و آسیای جنوبی گسترش یافت. برنج توسط استعمارگران اروپایی از آسیای غربی به اروپا و قاره آمریکا معرفی شد.

گیاه‌شناسی

برنج گیاهی است که دارای ارقام زودرس (طول دوره رشد ۱۳۰ تا ۱۴۵ روز)، متوسط رشد (۱۵۰ تا ۱۶۰ روز) و ارقام دیررس (۱۷۰ تا ۱۸۰ روز) می‌باشد. برای شناخت بهتر گیاه برنج به ذکر قسمت‌های مختلف آن از قبیل ریشه، ساقه، برگ و غیره می‌پردازیم.

ریشه

ریشه برنج سطحی و افشان بوده و حداکثر در عمق ۲۰ تا ۲۵ سانتی‌متری خاک نفوذ می‌نماید. در این گیاه بغیر از ریشه‌های جنینی از محل گره‌ها نیز ریشه به‌وجود می‌آید. هر چقدر رشد برگ‌ها بیشتر باشد بر رشد ریشه‌ها هم افزوده شده و در نتیجه می‌توان گفت که با افزایش تعداد پنجه‌ها تعداد برگی بیشتر شده و در نتیجه رشد ریشه‌ها نیز زیادتر می‌گردد.

در زمان باز شدن گل‌ها و به خوشه رفتن برنج رشد ریشه حداکثر مقدار خود را دارد.

ساقه

برنج ساقه بلند آمریکا
ساقه برنج بندبند و تو خالی بوده و در فواصل مختلف ساقه جداره‌های سختی قرار دارد که در آن قسمت‌ها ساقه توپر می‌باشد و گره نام دارد. فاصله بین دو گره را میان گره می‌نامند. بین سلول‌های ساقه فضایی بین سلولی زیادی وجود دارد که باعث می‌شود قسمتی از اکسیژن مورد نیاز ریشه از طریق منافذ تأمین شود. برگ‌های این گیاه کشیده و دارای رگبرگهای موازی بوده و بدون دمبرگ است و قاعده برگ پهنتر از سایر نقاط آن می‌باشد؛ و قسمتی از ساقه گیاه یا تمام محیط آن را احاطه کرده که آن را غلاف یا نیام می‌نامند. در قاعده برگ در طرفین غلاف دو صفحه کوچک یا بزرگ به نام گوشوارک (Stipule) وجود دارد. همچنین در محل اتصال غلاف به ساقه زائدهٔ کوچکی به نام زبانک (Ligule) وجود دارد. همچنین تعداد گره‌ها در این گیاه از ۱۰ تا ۲۰ عدد تغییر می‌یابد. در مقادیر مساوی شاخص سطح برگ (LAI) بوته‌های دارای ساقه بلند از نور بهتر می‌توانند استفاده نمایند ولی به آسانی ورس می‌نمایند. ارتفاع بوته‌های برنج در ارقام مختلف از ۵۰ تا ۱۵۰ سانتی‌متر و گاهی اوقات تا ۲۰۰ سانتی‌متر تغییر می‌یابد.

برگ
برگهای این گیاه متناوب بوده و در دو جانب متقابل ساقه قرار دارند. تعداد برگ‌ها در ارقام مختلف برنج متفاوت بوده، در ارقام زودرس ۱۴ تا ۱۵ برگ، در ارقام متوسط‌رس ۱۶ تا ۱۷ برگ و در ارقام دیررس تعداد برگ‌ها ۱۸ تا ۱۹ برگ بر روی هر ساقه می‌باشد. افزایش دمای هوای پیرامونی در زیاد شدن سطح برگ اثر تعیین‌کننده‌ای داشته و موجب بیشتر شدن تعداد برگ‌ها می‌گردد. در مقادیر مساوی شاخص سطح برگ (LAI) بوته‌هایی که برگ‌های کوچک و زیادتر دارند از بوته‌هایی که برگ‌های بزرگ و اندک دارند بهترند.

پنجه‌زنی
پنجه‌ها به جوانه‌های اولیه گفته می‌شوند که در صورت مساعد بودن شرایط آب و هوایی تبدیل به ساقه می‌شوند. از مرحله ۴ تا ۵ برگی شدن گیاه پنجه‌زنی آغاز می‌گردد. پنجه‌ها در مراحل اولیه رشد برای تأمین مواد غذایی خود از ساقه اصلی استفاده می‌کنند و این عمل تا ظهور حداقل ۳ برگ و ۴ ریشه ادامه می‌یابد. موقعی که نشاءها از خزانه به زمین اصلی منتقل شدند پنجه‌زنی شروع شده و تا یکماه بعد نیز ادامه می‌یابد. پس از پایان یکماه رشد پنجه‌ها به حداکثر خود رسیده و پس از آن از تعداد آن‌ها کاسته خواهد شد. شرایط اقلیمی به ویژه آب و هوا در رشد پنجه‌ها بسیار مهم و مؤثر می‌باشد. قدرت تولید پنجه در برنج خیلی زیاد بوده به‌طوری‌که هر بوته برنج معمولاً ۴ تا ۵ پنجه تولید می‌نماید.

گل‌آذین
گل‌آذین در برنج به صورت پانیکول بوده و در ارقام مختلف برنج به شکلی فشرده، باز یا نیمه‌باز است. البته از دیدگاه اصلاح‌گران نباتات در تولید هیبرید واریته‌هایی که گل آن‌ها بیشتر باز باشد بهترند زیرا مقدار دگرگشنی و در نتیجه تولید بذر آن‌ها بیشتر است. پانیکول برنج در انتهای ساقه وجود داشته و دارای شاخه‌های فرعی با محورهای ثانوی می‌باشد. خوشه‌ها روی دو گل کوتاه به‌وجود می‌آیند که نوک آن روی گلوم‌های نازا (لمای عقیم) توسعه یافته‌است و به چند وجهی کنگره‌دار تبدیل می‌شوند؛ بنابراین نوک فنجانی شکل و متورم مشابه یک زوج گلوم حقیقی است و به آن گلوم حقیقی گفته می‌شود. هر خوشه دارای محور کوچکی به نام محور سنبله‌است که روی آن یک گل در محور برگک پانویه که گلوم‌های نازا نام دارد تشکیل می‌شود. گل‌دهی در برنج از نوک گل آذین شروع شده و به سمت پایین ادامه می‌یابد. در موقع ظهور خوشه نیاز ریشه به مواد غذایی به ویژه ازت، فسفر و پتاس زیاد است.

ساختمان گُل
برنج بر خلاف سایر غلات که ۳ تا ۴ پرچم دارند دارای ۶ پرچم است. نافه کوتاه و بساک‌ها به صورت دوخانه‌ای و دارای یک مادگی بوده که حاوی یک تخمدان می‌باشد. کلاله دو شاخه و پردار است. مادگی دارای تخمدان یک برچه‌ای می‌باشد. برگک فوقانی یا گلوم گل دهنده لما (گلومل یا پوشینه سنبله که ریشک روی آن می‌رود) و پالئا (گلومل یا پوشینه گیاهان گرامینه که فاقد ریشک است)، همراه با گل دربرگرفته شده یک گل را تشکیل می‌دهند. در اطراف هر گل دو برگ به نام پوشینه (Glumelle) وجود دارد که یکی لما (Lemma) و دیگری پالئا (Palea) نامیده می‌شود. همچنین در انتهای هر سنبله دو برگک به نام پوشه (Glume) وجود دارد. در برنج گلوم‌ها خیلی کوچک بوده و حتی ممکن است گاهی اوقات حذف شده باشند. طول گلوم‌های خارجی ۴/۱ لما و پالئا و در بعضی از واریته‌ها هم اندازه لما و پالئا است. عموماً لما دارای ریشک و پالئا فاقد ریشک می‌باشد. ۷ تا ۹ روز بعد از گل دادن لایه آلرون از تغییر شکل لایه خارجی بافت آندوسیرم به‌وجود می‌آید.

گرده‌افشانی و لقاح
برنج گیاهی است خود گشن و بین صفر تا ۳ درصد دگرگشنی دارد. گرده‌افشانی تقریباً هم‌زمان با باز شدن گل‌ها در شرایط طبیعی روی می‌دهد. دمای مطلوب برای گرده افشانی در حدود ۳۱ تا ۳۲ درجه سانتی‌گراد است. در دمای پایین‌تر از ۱۰ تا ۱۳ درجه سانتی‌گراد و همچنین بالاتر از ۶۰ درجه سانتی‌گراد گرده‌افشانی متوقف می‌گردد. خشکی و دمای پایین می‌تواند روی گرده‌افشانی اثر منفی داشته باشد. حداقل دما برای انجام عمل لقاح ۱۵ درجه سانتی‌گراد می‌باشد. زمان باز شدن گل‌ها ۸ صبح الی ۲ بعدازظهر بوده و گل‌های گل آذین در بین یک دورة ۷ تا ۱۰ روزه باز می‌شوند و اکثر آن‌ها ۲ تا ۴ روز پس از خروج گل آذین از غلاف برگ این کار را انجام می‌دهند.

کشت برنج

شرایط محیطی
دما: میانگین دمای مورد نیاز برنج هنگام رشد باید بین ۲۰ تا ۳۷ درجه سانتیگراد باشد. پایین بودن دما در اوایل فصل زراعی یا آبیاری مزرعه با آب سرد سبب می‌شود که زمان رسیدن دانه‌ها به تأخیر افتد. بالا بودن دما هم موجب کاهش تعداد سنبلچه‌های بارور و وزن دانه‌ها می‌شود.

نور: نور هم یکی از عوامل مؤثر در رشد گیاه است. شدت نور در اوایل فصل زراعی شاید عامل محدودکننده‌ای برای رشد برنج به حساب آید. اما با نزدیک شدن به پایان فصل زراعی، به ویژه موقع تشکیل خوشه، رقابت برای جذب نور بین بوته‌ها افزایش می‌یابد.

رطوبت: مناسب‌ترین میزان رطوبت برای گلدهی گیاه برنج، ۷۰ تا ۸۰ درصد است. رطوبت کمتر از ۴۰ درصد، عامل بازدارنده‌ای برای گلدهی گیاه به‌شمار می‌رود. وزش باد و ریزش باران و تگرگ، در زمان گلدهی زیانبار است. همچنین بارندگی موقع برداشت محصول هم عملیات مربوط به خشک شدن محصول را به تأخیر می‌اندازد. برنج، کلاً گیاه آب دوستی به‌شمار می‌رود، ولی آبزی نیست. چون ریشه گیاهان آبزی قادر نیست که تارهای کشنده و ریشه‌های فرعی تولید کند. در حالی که ریشه برنج هم تار کشنده و هم ریشه فرعی دارد.

آب: آب مورد نیاز برنج از سایر غلات بیشتر است. هشتاد درصد آب مورد نیاز محصول برنج تولید شده در جهان به ویژه در نقاط استوایی، از آب باران تأمین می‌گردد. ۲۰ درصد باقی‌مانده را از آب رودخانه و آب چاه تأمین می‌نمایند. نتایج بدست آمده نشان داده که اگر دمای آب کمتر از ۱۹ درجه سانتیگراد باشد، زمان رسیدن دانه به تأخیر می‌افتد. اگر هم از ۳۰ درجه بیشتر باشد، گسترش ریشه و میزان عملکرد گیاه برنج به دلیل محدود بودن اکسیژن موجود در آب، کم می‌شود و بازدهی گیاه کاهش می‌یابد.

خاک: برنج در خاک‌های مختلف، از فقیر تا غنی که تنها آب مورد نیاز گیاه تأمین باشد به عمل می‌آید. البته مقدار آب مصرفی در خاک‌های سبک بیش از خاک‌های سنگین است. مناسب‌ترین خاک برای کشت برنج، خاک رسی با لایه غیرقابل نفوذ در عمق ۵۰ تا ۱۵۰ سانتیمتری و همراه با مقدار زیادی مواد آلی است. برنج اصولاً نسبت به شوری خاک و شوری آب مقاوم است. در صورتی که آب کافی برای شستشوی نمک خاک وجود داشته باشد، می‌توان از برنج برای اصلاح خاک‌های شور استفاده نمود.