Сахарная свекла

Народнохозяйственное значение.

Сахарная свекла — важнейшая техническая культура, возделываемая для получения из нее сахара и на корм животным. В 1990 г. намечено довести производство сахарной свеклы до 92—95 млн. т за счет повышения ее урожайности, улучшения качества и значительного сокращения потерь, а потребление сахара— до 45,5 кг на душу населения.

Современные сорта сахарной свеклы содержат в корнеплодах в среднем 17—19% сахара и могут обеспечить сбор сахара до 100 ц/га и более.

Сахар добывают также и из сахарного тростника — многолетнего растения тропического и субтропического пояса, возделываемого более чем в 70 странах мира. Первое место по производству кристаллического сахара из тростника на душу населения занимает Куба. По данным ФАО, в 1980—1981 гг. на долю тростникового сахара приходилось более 60% мирового производства сахара. Сахарную свеклу выращивали 44 страны.

Сахарный тростник относится к семейству Мятликовые, в его стеблях содержится в среднем 16% моно- и дисахаров. Выход сахара (в % к сырью) составляет у сахарного тростника 6—9, у сахарной свеклы—11—13.

По кормовому достоинству сахарная свекла значительно превосходит кормовую: в 100 кг ее корнеплодов содержится 26 кормовых единиц и 1,2 кг переваримого протеина, 0,5 — кальция и 0,5 кг фосфора. В урожае 300 ц/га корнеплодов и 150 ц/га листьев содержится 10 500 кормовых единиц.

При промышленной переработке сахарной свеклы большую ценность имеют побочные продукты — жом, патока (меласса). Общая кормовая ценность всех побочных продуктов, получаемых при переработке урожая сахарной свеклы 250—300 ц/га корнеплодов и 100—150 ц/га листьев, составляет около 5000 кормовых единиц. Листья сахарной свеклы по кормовому достоинству не уступают зеленой массе сеяных трав. 5 кг листьев приравниваются к одной кормовой единице с высокой обеспеченностью белком (НО г). При урожае сахарной свеклы 250—300 ц/га только листья дают около 2000 кормовых единиц. Однако необходимо отметить, что ботва сахарной свеклы содержит соли щавелевой кислоты и скармливание животным больших количеств ее в свежем или силосованном виде может вызвать нарушение кальциевого обмена и расстройство пищеварения.

В жоме, представляющем собой обессахаренную свекловичную стружку, содержится 6—7% сухих веществ*. В 1 ц свежего жома содержится 8 кормовых единиц, 0,9 кг переваримого протеина, а в 1 ц сухого жома — 85 кормовых единиц и 3,9 кг переваримого протеина.

Кормовая патока содержит до 60% сахара и по кормовой ценности приближается к зерну: в 100 кг ее содержится 77 кормовых еди¬ниц и 4,5 кг переваримого протеина.

Велико и агротехническое значение сахарной свеклы. Требуя глубокой обработки почвы, внесения удобрений и тщательного ухода за посевами, она является ценным предшественником для многих сельскохозяйственных культур и повышает общую продуктивность полевых севооборотов.

История культуры.

Среди других возделываемых растений сахарная свекла выделяется сравнительно недавним происхождением.

Культурная двулетняя свекла произошла от дикой однолетней, которую начали возделывать в Передней Азии за 2000—1500 лет до н. э. Дикая свекла встречается еще и теперь на побережьях Средиземного, Каспийского и Черного морей, в Закавказье и в Малой Азии, она имеет грубый, деревянистый корень с низким содержанием сахара.

Первыми в культуру были введены листовые (мангольд), а затем корнеплодные формы. Появление корнеплодной сахарной свеклы относится к началу XVIII в. Родоначальная форма сахарной свеклы — белая огородная, или силезская, возникла в результате отбора из естественных гибридов листовой свеклы с низкосахаристой, но продуктивной корнеплодной свеклой кормового типа.

Кристаллический сахар — сахароза — был открыт в свекле в 1747 г. Маркграфом. При этом была установлена полная идентичность свекловичного и тростникового сахара. Однако возможность получения сахара из свеклы была доказана Ахардом только в 1799 г.

В России культура сахарной свеклы и сахароварение начались в 1802 г., когда был открыт первый сахарный завод в селе Алябьеве бывшей Тульской губернии. В широких масштабах переработка сахарной свеклы на сахар была начата в середине XIX в.

Содержание сахара в культурной свекле долгое время оставалось очень низким: еще в начале XIX в. сахаристость корнеплодов составляла 6,7%, к 1860 г. она была повышена до 10%.

Ботаническая характеристика.

Сахарная свекла (Beta vulgaris L., v. saccharifera) принадлежит к семейству Маревые (Chenopodiaceae), к тому же виду, что и кормовая (v. crassa), листовая (v. cicla)' и столовая (v. esculenta) свекла.

Все корнеплодные растения относятся к группе геофитов, у которых эпикотиль (головка), гипокотиль (шейка) и собственно корень превратились в органы накопления запасных питательных веществ, а почки возобновления, дающие начало листовым и цветоносным побегам, закладываются в надземных или подземных органах близко от поверхности почвы.

Корневая система взрослого растения сахарной свеклы состоит из утолщенного главного корня и густой сети тонких корневых разветвлений, отходящих от главного корня в плоскости расположения семядолей и проникающих на глубину до 2,5 м, а в ширину на 40—50 см в обе стороны.

Главный корень, или корнеплод, сахарной свеклы имеет конусообразную удлиненную форму и несколько сжат с боков. Различают головку корнеплода (укороченный стебель), которая целиком развивается над поверхностью почвы и несет листья; шейку (гипокотиль, или подсемядольное колено)— часть корнеплода, не имеющую листьев и боковых корней, и собственно корень — нижнюю, обычно коническую часть корнеплода, на которой образуются боковые корешки, расположенные в два продольных ряда. Из общей длины корнеплода на долю головки и шейки приходится 15—30%, остальная его часть представляет собственно корень.

На поперечном разрезе корнеплода взрослого растения сахарной свеклы хорошо видны центральный сосудисто-волокнистый пучок, или «звездочка», и чередующиеся концентрические слои, или кольца, проводящих пучков, сообщающихся с проводящей тканью листьев. Каждый из них состоит из ксилемы — крупных одревесневших клеток, по которым из почвы к листьям передвигаются вода и растворенные в ней питательные вещества, и флоэмы, или луба,— тонкостенных клеток, по которым передвигаются из листьев к корням сахара и другие продукты фотосинтеза. Между кольцами проводящих сосудов расположены клетки паренхимы — место отложения сахара.

В анатомическом плане у видов рода Beta различают первичное, вторичное и третичное строение корня. При первичном строении корня в центре его расположены сосуды первичной ксилемы и флоэмы, которые разделены между собой клетками основной ткани (паренхимы). Все вместе это представляет собой центральный проводящий цилиндр корня. Вокруг него расположен перикамбий (перицикл), представляющий собой образовательную ткань, состоящую из одного слоя паренхимных клеток. Таким образом, клетки перикамбия отделяют клетки первичной коры от центрального проводящего цилиндра.

После появления у проростка первых настоящих листьев в корне начинаются вторичные изменения. В нежных паренхимных клетках центрального цилиндра возникают две камбиальные дуги, изгибающиеся параллельно первичной флоэме, доходящие до перицикла и впоследствии принимающие вид окружности. Клетки, возникающие из камбиального кольца по направлению к центру, образуют элементы вторичной ксилемы (древесины), а по направлению к периферии корня — элементы вторичной флоэмы (луба). Клетки перицикла образуют вторичную кору, покрытую тонким слоем пробковой ткани. Рост вторичной коры и образование пробки вызывают сбрасывание первичной коры (линька корня). Пройдя процесс линьки, корни начинают утолщаться, поэтому формирование густоты стояния растений (прореживание) надо проводить в сжатые сроки и тем раньше, чем больше всходов на метре посевного рядка, чтобы уменьшить внутривидовую конкуренцию. После линьки во вторичной коре корнеплода начинается процесс третичных изменений. В паренхиме вторичной коры закладывается второе камбиальное кольцо. Отложив элементы ксилемы внутрь и элементы флоэмы наружу в виде отдельных пучков с паренхимными клетками между ними, второе камбиальное кольцо заканчивает свою деятельность. На смену ему на некотором расстоянии снаружи закладывается третье камбиальное кольцо, образующееся в результате деления дальнейших поколений тех же образовательных клеток, которые дали первое кольцо. Так же возникают четвертое, пятое кольца и т. д. У хорошо отселектированных сортов сахарной свеклы число камбиальных колец доходит до 12.

Таким образом, корнеплоды утолщаются как за счет появления новых колец, так и за счет разрастания межкольцевой паренхимы. У высокосахаристых сортов число колец обычно больше, чем у урожайных, но межкольцевая паренхима уже и корнеплоды меньшего размера.

В теле корнеплода сосудистые пучки, образовавшиеся первыми, расположены в центре, а самые молодые — на периферии. В листовой розетке, наоборот, самыми старыми являются внешние листья, а наиболее молодыми — внутренние. В связи с этим в головке корнеплода сосудистые пучки перекрещиваются и возрастает относительное содержание клетчатки.

Листья сахарной свеклы крупные, цельные, черешковые. Форма их меняется с возрастом: у молодых листьев черешки короткие и пластинки округлой формы, у более старых — черешки удлиняются, а пластинка приобретает сердцевидную форму. Поверхность листовой пластинки может быть гладкой или гофрированной, волнистой, что является сортовым признаком и зависит также от условий произрастания. По расположению листовой пластинки различают листья плоские, стелющиеся, когда они почти лежат на земле, и торчащие, направленные вверх, свойственные более урожайным сортам. Растения со стоячей розеткой меньше повреждаются во время ухода.

Цветки у свеклы пятерного типа с зеленоватым околоцветником, рыльце трехлопастное. Располагаются они в пазухах листьев вдоль всего стебля и его боковых разветвлений группами (по 2—6) в виде небольших мутовок, образуя соцветие — рыхлый колос. У одноростковой свеклы цветки расположены по одному. Цветение на плантации продолжается 20—40 дней. Выделяемый при этом нектар имеет сильный медовый запах. Свекла — строгий перекрестноопылитель и опыляется главным образом при помощи ветра и частично насекомыми. Пыльца свеклы переносится на расстояние 4—5 км. Учитывая это, а также отсутствие барьера нескрещиваемости между сахарной, кормовой и столовой свеклой, необходимо строго соблюдать пространственную изоляцию между их семенными посевами, а также семенниками сахарной свеклы и ее маточными и фабричными посевами, на которых могут быть цветушные растения.

Плод — орешек с толстым двухслойным околоплодником из рыхлой одревесневшей ткани. Число плодов, составляющих клубочки, или соплодия свеклы, бывает различным и обычно колеблется от 2 до 6. От числа плодов зависит и размер клубочков. При созревании плодов чашелистики древеснеют и срастаются с их твердой оболочкой. Верхушка зрелого плода представляет собой более или менее плоскую или слабовыпуклую крышечку, удалив которую, можно обнаружить горизонтально лежащее семя. Одноростковые клубочки содержат один орешек.

Семя имеет бурую блестящую оболочку. Зародыш семени, свернутый почти кольцом вокруг перисперма (вместилища запасных питательных веществ), состоит из двух семядолей, печечки между ними, подсемядольного колена и зародышевого корешка. Для посева выбирают клубочки угловатой формы серо-желтого цвета. 7/* Биологические особенности. Сахарная свекла, как и все культурные формы корнеплодов, двулетнее растение. При нормальных условиях она проходит цикл развития на протяжении двух периодов вегетации.

В первый год образуются утолщенный корнеплод, в котором сосредоточены запасы питательных веществ, и розетка листьев. Продолжительность этого периода 150-170 дней.

На второй год у высаженных в почву корнеплодов из спящих пазушных почек отрастают листья и появляются ветвящиеся ребристые высокорослые (1,5 м и более) цветоносные побеги. От посадки до созревания семян проходит 100—125 дней. Благодаря наличию в высаживаемых корнеплодах достаточного запаса питательных веществ развитие свеклы на втором году жизни идет интенсивнее, чем на первом. Поэтому водный и пищевой режимы семенников более напряженные.

Если образование цветоносных стеблей происходит уже в первый год вегетации, получаются цветушные корни. Цветушности, как правило, подвержены растения с короткой стадией яровизации при очень раннем посеве, холодной затяжной весне и относительно длинном световом дне. Следствием цветушности являются снижение сахаристости, частичное одревеснение тканей и уменьшение массы корнеплодов. Она создает трудности при переработке и хранении свеклы. Особенно вредна ранняя цветушность. Своевременный посев и создание устойчивых сортов — основные способы борьбы с этим отклонением от нормального цикла развития.

Растения второго года вегетации, не цветущие и не формирующие семян, называются «упрямцами». Основной причиной их появления считается физиологическая неподготовленность к дальнейшему развитию, вызываемая воздействием повышенных температур (ранняя уборка, осеннее и весеннее подсыхание маточных корнеплодов, высокая температура их хранения, мелкая посадка).

При прорастании семян свеклы первыми трогаются в рост корешок и подсемядольное колено, которые, прорвав оболочку семени, выходят наружу. Семядоли некоторое время продолжают оставаться внутри плода, и через них питательные вещества, заключенные в семени, передаются молодому растеньицу. Затем они выходят на поверхность почвы, быстро зеленеют и исполняют свою очень важную роль как органы фотосинтеза в начальный период роста. Всякое повреждение их наносит существенный ущерб будущему урожаю. После образования 6—8 настоящих листьев семядоли довольно быстро засыхают.

Фаза семядолей, или «вилочки», продолжается 6—8 дней, а затем из центральной почки вырастают настоящие листья.

Каждый новый лист появляется в начале лета через 2—3 дня, а в середине — через 1—2 дня. В течение периода вегетации каждое растение сахарной свеклы образует 60—90 листьев с общей площадью листовой поверхности 3000—5000 см2, в 3—5 раз превышающей площадь почвы, занятой растением. Быстрота развития и мощность листьев зависят в большой степени от обеспеченности растений влагой и питательными веществами, особенно азотом.

В зависимости от времени появления листья отличаются размерами, формой и продолжительностью жизни. Наиболее продуктивны летние листья средних ярусов (примерно с 10 по 25-й). Они быстро развиваются и долго сохраняются (60—70 дней). Продолжительность жизни первых листьев 20—25 дней.

В первой половине лета нарастание листьев идет быстрее их отмирания, поэтому общая масса ботвы увеличивается. Наибольшее развитие листьев у сахарной свеклы наблюдается во второй половине июля и в августе, затем происходит быстрое уменьшение их массы. Ко времени уборки доля листьев составляет 40—60% и более массы корнеплодов.

В первые дни жизни растения первичный корень развивается относительно медленно. Но уже в фазе вилочки он достигает длины 15—20 см и начинает развивать в плоскости семядолей боковые ответвления, покрытые густой сетью корневых волосков.