Сахарная свекла — техническая (пропашная), сахароносная сельскохозяйственная культура, служит сырьем для производства сахара.
Агротехнология возделывания сахарной свеклы приведена в статье: Выращивание сахарной свеклы.
Источник: commons.wikimedia. org©Kolforn (CC BY-SA 4.0)
Хозяйственное значение
Сахарная свекла возделывается главным образом для производства сахара, также используется в кормовых целях.
В СССР планировалось к 1990 г. увеличить производство сахарной свеклы до 92-95 млн т за счет увеличения урожайности, повышения качества и сокращения потерь.
Мировое производство сахара к концу XX в. составило 135 млн т, 30% которого приходится на сахар, выработанный из сахарной свеклы.
Содержание сахара (сахарозы) в корнеплодах современных сортов в среднем достигает 16-20% и обеспечивать выход сахара до 10 т с 1 га. Обычно из 1 т корнеплодов получают 130-160 кг сахара, а также 800-830 кг свежего жома, 35-40 кг патоки.
По кормовому значению сахарная свекла превосходит кормовую. 100 кг корнеплодов соответствуют 26 кормовым единицам и содержат 1,2 кг переваримого белка, 0,5 кг кальция и 0,5 кг фосфора. Урожай в 30 т/га корнеплодов и соответственно 15 т/га листьев соответствует 10500 кормовым единицам. В среднем соотношение массы корнеплодов и ботвы варьирует от 35 до 50%.
Химический состав листьев: сухое вещество — 27%, белок — 2,5-3,5%, жир — 0,8%, витамины.
Кормовое значение имеют и отходы переработки — жом, патока (меласса). Суммарно кормовая ценность побочных продуктов от переработки 25-30 т/га корнеплодов и 10-15 т/га листьев сахарной свеклы составляет примерно 5000 кормовых единиц.
По кормовой ценности листья сахарной свеклы приравниваются зеленой массе сеяных трав. 5 кг листьев соответствует 0,9-1 кормовой единице с содержанием протеина 110 г. При урожае 25-30 т/га листья дают примерно 2000 кормовых единиц. Однако ботва сахарной свеклы содержит соли щавелевой кислоты, поэтому скармливание её животным в больших количествах в свежем или силосованном виде может приводить к нарушению кальциевого обмена и расстройствам пищеварения.
Обессахаренная свекловичная стружка, или жом, содержит 6-7% сухих веществ. Производится также отжатый жом с содержанием сухих веществ 10-12%, прессованный — 13-15% и сухой — 86-88%. 100 кг свежего жома соответствуют 8 кормовым единицам и содержат 0,3-0,9 кг переваримого протеина, 100 кг сухого жома — 80-85 кормовых единиц и 3,6-3,9 кг переваримого протеина, 100 кг кислого жома — 9,7 кормовых единиц и 0,6 кг переваримого протеина. Служит хорошим кормом для крупного рогатого скота. Выход жома при урожайности 30 т/га составляет 24 т/га.
Патока используется в кондитерской и пищевой промышленности. В кормовой патоке содержится до 60% сахаров, 9% минеральных веществ, по кормовой ценности она приближается к зерну: 100 кг содержат 77 кормовых единиц и 4,5 кг переваримого протеина. Патока используется для производства глицерина и спирта.
Сахарная свекла имеет преимущество в кормовом значение по отношению к ряду культур. Например, урожайность зеленой массы кукурузы с початками составляет 30 т/га или 7000 корм. ед./га, тогда как сахарной свеклы — 30 т/га корнеплодов и 15 т/га ботвы или 10500 корм. ед./га.
Отходом свеклосахарного производства является дефекационная грязь (дефекат), служащий промышленным органическим удобрением. Химический состав: 40-50% карбоната кальция (извести), 15% органического вещества, 0,2-1,7% азота, 0,2-0,9% P2O5, 0,5-0,9% K2O.
Агротехническое значение
Благодаря тому, что сахарная свекла требует глубокую обработку почвы, внесение удобрений и хорошего ухода за посевами, она служат ценным предшественником для многих культур в севообороте, повышает продуктивность полевых севооборотов, поля после неё остается чистыми от сорных растений, в почве остается достаточный запас влаги. Согласно данным Всероссийскому научно-исследовательскому институту сахарной свеклы и сахара им. А.Л. Мазлумова (ВНИИСС), или бывшей Рамонской опытной станции, урожайность культур, посеянных после сахарной свеклы, в среднем на 8-19% выше, чем посеянных после озимых.
Таблица. Влияние сахарной свеклы и озимых культур на урожайность последующих культур севооборота (ВНИИСС)
| Овес | ||
| Просо | ||
| Горох | ||
| Вико-овес (на зерно) | ||
| Суданская трава (на сено) |
После уборки сахарной свеклы на поле остается большое количество растительных остатков, которые служат в качестве органического удобрения или в кормовых целях в свежем, силосованном или высушенном виде.
Введение в севооборот такого корнеплода, как свекла, неразрывно связано с переходом к более совершенной системе полеводства, с улучшением обработки земли и корма скота и т.д.
В.И. Ленин. Развитие капитализма в России. Собрание сочинений, т. 3.
История культуры
Сахарная свекла была введена в культуру относительно недавно.
Культурная двулетняя свекла происходит от дикой однолетней, которую начали выращивать в Передней (Западной) Азии 2000-1500 лет до н.э. Дикая свекла сейчас встречается на побережьях Средиземного, Каспийского и Черного морей, в Закавказье, Малой Азии. Дикая свекла отличается грубым, деревянистым корнем и низким содержанием сахара.
Первыми в культуру вошли листовые формы — мангольд, затем в XVIII в. корнеплодные. Происходит сахарная свекла от белой огородной формы, или силезской, которая возникла в результате отбора естественных гибридов листовой с низким содержанием сахара и кормовой.
Кристаллический сахар, или сахароза, был выделен из свеклы в 1747 г. Маркграф. При этом было доказано, что свекловичный и тростниковый сахар одно и тоже вещество. Однако получение сахара из свеклы было доказано только в 1799 г. Ахардом.
В России сахарная свекла и сахароварение берут начало в 1802 г., когда в селе Алябьево бывшей Тульской губернии был открыт первый сахарный завод. Однако в промышленных масштабах получение сахара из сахарной свеклы началось только в середине XIX в.
Долгое время содержание сахара в культурной свекле оставалось низким. В начале XIX в. сахаристость корнеплодов была 6,7%, к 1860 г. её удалось повысить до 10%. В настоящее время лучшие сорта имеют сахаристость свыше 20%, при этом удалось увеличить также масса корнеплодов.
Районы возделывания
Крупными странами-производителями сахарной свеклы являются Россия, Украина, Франция, США, Польша, Германия, Италия, Румыния, Испания, Чехия, Великобритания, Бельгия, Венгрия, Турция. 70-80% всех площадей посевов и валового сбора сахарной свеклы приходятся на страны Европы.
В 1981 г. площадь посевов в мировом земледелии была 9345 тыс. га, в том числе 3633 тыс. га в СССР, или 38,9%. В самом СССР 1800 тыс. га (49,1%) были на Украине и 1600 тыс. га (42,9%) в РСФСР, на долю остальных республик приходилось примерно 8%. За годы Великой Отечественной войны и в послевоенный период сахарная свекла распространилась в Молдавии, Белоруссии, Латвии, Литве, Казахстане, Киргизии, Грузии, Армении.
В России основными регионами свеклосеяния являются Центрально-Черноземная зона и Краснодарский край. Также сахарную свеклы выращивают в Алтайском и Ставропольском краях, Самарской и Саратовская областях, юге Нечерноземной зоны, Западной Сибири и Дальнем Востоке. Посевы продолжают продвигаться на север (до 60° с.ш.), восток и юг (40° с.ш.) страны, выходя за пределы традиционных районов свеклосеяния. Имеет значение распространение посевов на орошаемых землях Поволжья и Северного Кавказа.
В России площади посевов в конце XX в. сократились до 0,8-1 млн га, то есть за период 90-х гг. площадь посевов сократилась в 2 раза. Валовой сбор сократился в 1,5-2 раза до 18 млн т при средней урожайности 23 т/га.
Урожайность
Сахарная свекла — одна из высокоурожайных культур, по сбору продукции с единицы площади занимает одно из первых мест среди полевых культур.
В 1984 г. урожай сахарной свеклы (фабричной) в СССР был 24,6 т/га. В 1982 г. средняя урожайность на сортоучастках составила 38,6 т/га; на орошаемых землях госсортоучастков Украины — 77,7 т/га.
Во времена СССР высокие урожаи сахарной свеклы собирали:
- в 1982 г. в Усть-Лабинском районе Краснодарского края (колхоз «Кубань») было собрано 45,0 т/га с площади 2200 га;
- в среднем за 1976-1980 гг. на Украине — 30,0 т/га с площади 1796 тыс. га;
- в 1983 г. в Жашковском районе Черкасской области (Украина) по индустриальной технологии получен урожай 46,6 т/га с площади 11400 га;
- в 1983 г. в Мироновском районе Киевской области (Украина) — 41,0 т/га с площади 8400 га.
Затраты труда составляли 118-140 чел.·ч/га. Достижения СССР в свеклосеянии (как и в сельском хозяйстве), а также значение, которое придавалось государством земледелию, показывает уважение к мастерам-свекловодам, получившим звания Героев Социалистического Труда: Е.Н. Парубка (колхоза им. Суворова, Жашковский район, Черкасская область, Украина), И.М. Нагорный (колхоз им. Чапаева, Кочубеевский район Ставропольский край), С.Л. Брынцев (Льговская опытно-селекционная станция, Курская область), М.И. Клепиков (колхоз «Кубань», Усть-Лабинский район, Краснодарский край) и другие. Достижением этих аграриев являются ежегодные урожаи сахарной свеклы по 40-50 т/га при минимальных затратах труда. Многие из них были удостоены звания лауреата Государственной премии СССР за достижения в свекловодстве.
В настоящее время в Краснодарском крае, Воронежской и Белгородских областях получают урожай 50-60 т/га, в условиях орошения — 70-80 т/га. Перспективными направлениями по повышению урожайности сахарной свеклы являются: семеноводство, новые технологии возделывания, специализирование предприятий.
Повышение урожайности сахарной свеклы имеет значение при условии увеличения выхода сахара с единицы площади. Выход сахара на российских сахарных заводах составляет 10,2-12,5%, тогда как в европейских странах этот показатель достигает 16,2-17,5% (в Швейцарии до 19,0%). Таким образом, сбор сахара с единицы площади в России равен 1,5-2,0 т/га, в европейских странах — 8-12 т/га.
Современные достижения в получении максимальных урожаев:
- Швейцария — 68 т/га;
- Австрия — 67 т/га;
- Франция — 61 т/га;
- Испания — 56 т/га;
- Бельгия — 55 т/га;
- Великобритания — 55 т/га;
- Германия — 54 т/га;
- Нидерланды — 51 т/га;
- Дания — 50 т/га.
Ботаническое описание
Сахарная свекла (Beta vulgaris L., v. saccharifera) относится, также как и кормовая (v. crassa), листовая (v. cicla) и столовая (v. esculenta), к семейству Маревые (Chenopodiaceae).
Сахарная свекла, как и другие корнеплоды, относится к геофитам. Геофиты характеризуются тем, что их эпикотиль (головка), гипокотиль (шейка) и собственно корень в процессе эволюции превратились в органы накопления запасных питательных веществ, а почки возобновления, из которых появляются листовые и цветоносные побеги, закладываются в надземных или подземных органах близко к поверхности почвы.
Корневая система
Корневая система взрослого растения сахарной свеклы включает утолщенный главный корень и густую сеть тонких разветвлений, отходящих от главного корня. Проникает в глубь почвы до 2,5 м, в ширину распространяется в радиусе 40-50 см. Масса корнеплода в среднем составляет 400-800 г.
Главный корень, или корнеплод, имеет конусообразную удлиненную форму, немного сжатую с боков, обычно неразветвляющуюся. Корнеплод подразделяется на:
- головку корнеплода, или укороченный стебель, которая полностью развивается над поверхностью почвы и несет листья, в ней наименьшее содержание сахара;
- шейку, или гипокотиль, или подсемядольное колено, представляет собой часть корнеплода без листьев и боковых корней, накапливает наибольшее количество сахара — до 19-20%;
- собственно корень, нижняя часть корнеплода, или хвостик, обычно имеет коническую форму, на которой формируются боковые корешки, располагающиеся в два продольных ряда, на его долю приходится 70-85% длины корнеплода.
При поперечном разрезе корнеплода взрослого растения можно увидеть центральный сосудисто-волокнистый пучок («звездочка») и чередующиеся концентрические слои (кольца) проводящих пучков, которые сообщаются с проводящей тканью листьев. Каждый из этих проводящих пучков состоит из ксилемы, представляющей собой крупные одревесневшие клетки, по которым из почвы к листьям перемещается вода и растворенные в ней питательные вещества, и флоэмы (луб), представляющей тонкостенные клетки, по которым в обратном направлении от листьев к корням транспортируются сахара и другие продукты фотосинтеза. Между кольцами проводящих сосудов располагаются клетки паренхимы, в которых откладываются сахара.
В анатомическом отношении у видов рода Beta выделяют первичное, вторичное и третичное строение корня. При первичном строении в центре корня расположены сосуды первичной ксилемы и флоэмы, разделенные между собой клетками основной ткани — паренхимы. Вместе они представляет собой центральный проводящий цилиндр корня. Вокруг проводящего цилиндра располагается перикамбий (перицикл) — образовательная ткань, состоящая из одного слоя паренхимных клеток. Таким образом, перикамбий отделяет клетки первичного корня от центрального проводящего цилиндра.
После появления у растения первых настоящих листьев в корне начинают происходить вторичные изменения. В паренхимных клетках центрального цилиндра формируются две камбиальные дуги, которые изгибаются параллельно первичной флоэме, доходят до перицикла и затем принимающие вид окружности. Клетки, возникающие из камбиального кольца в направлении к центру, формируют вторичную ксилему (древесину), в направлении к периферии корня — вторичную флоэму (луб). Клетки перицикла формируют вторичную кору, состоящую из тонкого слоя пробковой ткани. Образование вторичной коры и пробкой ткани приводят к сбрасыванию первичной коры, называемой линькой корня. После линьки, корни утолщаются, по этой причине формирование густоты стояния растений, то есть прореживание, проводят в сжатые сроки, причем чем больше всходов на метре посевного рядка, тем раньше начинают прореживание, чтобы уменьшить влияние внутривидовой конкуренции.
После линьки корня во вторичной коре начинаются третичные изменения. В паренхиме вторичной коры формируется второе камбиальное кольцо. После того, как элементы ксилемы отложатся внутрь, а элементы флоэмы — наружу в виде пучков с паренхимными клетками между ними, второе камбиальное кольцо прекращает деятельность. Ему на смену на некотором расстоянии снаружи образуется третье камбиальное кольцо, которое формируется в результате деления следующих поколений тех же образовательных клеток, давших первое кольцо. По этой же схеме формируются четвертое, пятое и т.д. кольца. У современных сортов количество камбиальных колец доходит до 12.
Таким образом, утолщение корнеплода происходит в результате формирования новых колец и разрастания межкольцевой паренхимы. У сортов с высоким содержанием сахара количество колец, как правило, выше, чем у урожайных, а межкольцевая паренхима уже, корнеплоды меньше.
В корнеплоде сосудистые пучки, которые образовались первыми, располагаются в центре, тогда как самые молодые — на периферии. В листовой розетке, наоборот, старые листья — внешние, а молодые — внутренние. В этой связи в головке корнеплода сосудистые пучки перекрещиваются, что приводит к увеличению относительного содержания клетчатки.
Химический состав
Зрелый корнеплод содержит 75% воды и 25% сухого вещества, из которых 17,5% приходятся на сахар, 7,5% — на клетчатку, 2,4-2,5% — на пектиновые вещества, 0,1% — на белки и зольные вещества, 0,8% — фруктозу, глюкозу и другие углеводы (кроме сахарозы), 1,8% — на азотистые вещества. Все вещества, не являющиеся сахарозой (собственно сахаром) в составе сухого вещества в свекловодстве называют «несахарами». Их содержание зависит от сортовых особенностей, почвенно-климатических условий и агротехнологии. В производстве сахара нежелательными считаются пектиновые вещества, которые попадая в сок при переработке сахарной свеклы, затрудняют фильтрацию и кристаллизацию сахара.
Сахар в корнеплодах распределяется неравномерно. По вертикали его содержание увеличивается, начиная от головки, достигает максимума в наиболее широкой части корнеплода, а далее вниз начинает снижаться. По горизонтали содержание увеличивается от центра к средним его слоям, затем к коре корнеплода снижается.
Технологические свойства
При производстве сахара имеет значение содержание растворимых «несахаров» — инвертного сахара, то есть фруктозы и глюкозы, и растворимых азотистых соединении (бетаин и другие аминокислоты), которые мешают нормальной кристаллизации сахара. Поэтому показателями качества сахарной свеклы как сырья для производства сахара, кроме сахаристости, является доброкачественность сока (процентное содержание сахара в растворенном сухом веществе), и содержания инвертного сахара и «вредного» (небелкового) азота. Содержание растворимой золы в сахарной свекле также является показателем качества, так как одна часть этой золы переводит в патоку пять частей сахара.
Доброкачественность диффузионного сока вычисляется по формуле:
Доброкачественность сока в производстве варьирует от 80 до 90%. Для оценки вероятного выхода сахара используют показатель технического достоинства сока, рассчитываемого по формуле:
В 1957 г. Драховской и Шандерой (Чехословакия) предложен показатель технологических свойств сахарной свеклы — МБ-фактор. Он определяется, как количество мелассы, которое получают на 100 частей сахара, вырабатываемого из этого сырья. Показатель вычисляется на основании содержания сахара в свекле и растворимой золы. Растворимую золу определяют кондуктометрическим методом, предложенным Зоммером в 1958.
Листья
Листья сахарной свеклы крупные, цельные, черешковые. Форма с возрастом изменяется: молодые листья имеют короткие черешки и округлые пластинки, более старые — удлиненные черешки и пластинку сердцевидной формы. Поверхность листовой пластинки бывает гладкой или гофрированной, волнистой и зависит от сорта и условии произрастания.
По зависимости от расположения листовой пластинки различают плоские, стелющиеся листья, которые почти лежат на земле, и торчащие, направленные вверх. Последние характерны для урожайных сортов. Растения, имеющие стоячую розетку меньше повреждаются при механическом уходе за посевами.
Длина одного листа может достигать 50-70 см. На долю листьев приходится 30-50% массы урожая.
Цветки
Цветки сахарной свеклы пятерного типа, обоеполые, имеют зеленоватый околоцветник и трехлопастное рыльце. Располагаются в пазухах листьев вдоль стебля и его боковых разветвлений группами по 2-6 штук в виде мутовок, которые образуют соцветие — рыхлый колос (мутовчатая колосовидная кисть).
Цветки одноростковой свеклы располагаются по одному. Цветение продолжается от 20 до 40 дней. Нектар имеет медовый запах.
Свекла — строгий перекрестноопылитель, опыляется преимущественно ветром, частично насекомыми. Пыльца может распространяться на расстояние 4-5 км. Поэтому, учитывая это свойство, а также отсутствие барьера нескрещиваемости между сахарной, кормовой и столовой свеклой, необходимо соблюдать пространственную изоляцию между семенными посевами, семенниками сахарной свеклы, маточными и фабричными посевами.
Плод
Плод сахарной свеклы — орешек, имеет толстый двухслойный околоплодник из рыхлой одревесневшей ткани. Плоды образуют клубочек, или соплодие свеклы (часто называют семенами), состоящее из 2-6 плодов. Размер клубочков зависит от числа плодов. При созревании плодов чашелистики древеснеют и срастаются с твердой оболочкой. Верхушка зрелого плода имеет относительно плоскую или слабовыпуклую крышечку, под которой находится горизонтально лежащее семя. Одноростковые клубочки имеют один орешек.
Масса 1000 клубочков варьирует от 15 до 50 г, односемянных — 20 г. На долю семени приходится 25-30% от массы клубочка.
Одноростковая свекла имеет преимущество, так как значительно сокращаются затраты труда на прореживание всходов, позволяя полностью механизировать работы по уходу за посевами.
Семя
Семя покрыто бурой блестящей оболочкой. Зародыш свернут почти кольцом вокруг перисперма, где находится запас питательных веществ. Зародыш состоит из двух семядолей, между которым располагается почечка, подсемядольного колена и зародышевого корешка. Для посева пригодны клубочки угловатой формы и серо-желтого цвета.
Биологические особенности
Требования к температуре
Сахарная свекла отличается способностью использовать пониженные температуры весеннего и осеннего периодов. Относительно устойчива к заморозкам.
Прорастание семян начинается при температуре 2-5 °С, жизнеспособные всходы появляться при 6-7 °С. Но прорастание при такой температуре медленное, всходы появляются через 18-20 дней. Повышение температуры способствует уменьшению периода от посева до появления всходов: при температуре 10-12 °С он составляет 12-14 дней, при 15-17 °С — 7-8 дней. Равномерные и сильные всходы — важное условие высокой урожайности сахарной свеклы.
Всходы могут выдерживать весенние заморозки до -4…-5 °С. В фазе вилочки опасны заморозки -3…-4 °С. После появления первой пары настоящих листьев, то есть через 6-8 дней после всходов, сахарная свекла может выдерживать заморозки до -6…-8 °С.
Согласно данным лаборатории физиологии ВНИС, с продвижением посевов на север цветушность повышается, что объясняется понижением температуры, удлинение светового дня и насыщением света длинноволновыми лучами.
По результатам опыта ВНИС, проведенного по выращиванию сахарной свеклы в оранжерее при различных температура, повышенные температуры уменьшают цветушность. Все растения, находившихся в теплой камере, не пошли по пути репродуктивного развития. Повышенные температуры тормозят процессы яровизации, удлиняют их сроки и останавливают репродуктивное развитие.
Таблица. Влияние температуры на развитие сахарной свеклы (ВНИС)
розетку | |||||
Оптимальными температурами для фотосинтеза и роста сахарной свеклы являются 20-23 °С, но рост и накопление сахара продолжаются вплоть до температуры 6 °С в осенний период. Сумма активных температур в первый год вегетации, в основных районах свеклосеяния равно 2200-2400 °С, на севере Нечерноземной зоны и в Сибири — 1800-2000 °С, в южный регионах — до 3000 °С.
Жаркая погода сильно влияет на водный баланс растений, в результате наблюдается депрессия фотосинтеза и усиление дыхания, сопровождающееся расходом сахаров и замедлением роста.
Требования к влаге
Сахарная свекла предъявляет высокие требования к влаге с первых признаков жизнедеятельности, но при этом отличается засухоустойчивостью. Для набухания и прорастания семян, которые заключены в одревесневшие оболочки околоплодников, необходимо 120-170% воды от массы клубочков и доступ воздуха.
Транспирационный коэффициент сахарной свеклы зависит от питательного, теплового, светового режимов и других факторов. Варьирует в разные фазы вегетации от 240 до 400. Сахарная свекла экономно расходует влагу, однако общий расход воды 1 га посевов довольно высокий из-за образования большого количества сухой органической массы. Считается, что на выращивание 100 кг корнеплодов и соответствующего количества листьев при средней урожайности 40-50 т/га, расходуется примерно 8 м3 воды (коэффициент водопотребления), в пересчете на 1 гектар расход воды составит 3000-4000 м3. Эти данные свидетельствуют о большом значении приемов, направленных на накопление и сохранение воды в почве, и объясняют высокую отзывчивость сахарной свеклы на орошение.
Максимальное потребление воды у сахарной свеклы наблюдается в период усиленного роста, то есть в июле-августе. Оптимальными условия для роста и образования высокого урожая являются влажность почвы не менее 60-80% наименьшей влагоемкости.
Транспирационный коэффициент высадков (свекла, посаженная на второй год) в среднем равен 725, что значительно больше, чем у свеклы первого года вегетации. Суммарная потребность в воде одного растения, посаженного на семена, при 60%-ной влажности почвы в зависимости от условий и развития высадков варьирует от 30 до 75 л, или примерно 0,7-1,2 л/г воздушно-сухих семян.
Потребность в воде высадков и свеклы первого вегетации в в течение вегетации различна. У высадков интенсивная транспирация наступает гораздо раньше, чем у свеклы первого года, достигает максимума обычно в конце июня-начале июля (на месяц раньше, чем у фабричной свеклы), когда происходит выбрасывание цветоносов и до конца цветения. На этот период приходится цветение высадков. Оптимальная влажность для нормального развития высадков равна 60-70% наименьшей влагоемкости.
Снижение урожая свеклы в годы недостаточного увлажнения несколько меньше, чем у других сельскохозяйственных культур, что обусловлено мощной, глубоко проникающей корневой системой, которая начинает интенсивно развиваться в первых фазах роста и позволяет растениям использовать подпочвенные запасы воды с глубины 2 м. Сахарная свекла также отличается длинным периодом вегетации и способностью использовать поздние летние осадки.
Следующие метеорологические факторы определяют максимальную урожайность сахарной свеклы:
- при средних сроках наступления весны май, как первый месяц вегетации, может не быть влажным;
- август не должен быть сухим, но с хорошей инсоляцией и достаточным количеством осадков;
- сильные дожди в сентябре отрицательно сказываются на качестве урожая;
- теплый сентябрь и особенно октябрь обуславливают высокую сахаристость корнеплодов.
Требования к свету
Сахарная свекла относится к растениям длинного дня с повышенными требованиями к свету. Развитие растений и накопление сахара сильно зависят от продолжительности и интенсивности солнечного света.
Недостаток света приводит к резкому снижению урожайности и сахаристости корнеплодов. Недостаток света может быть обусловлен влиянием сорных растений.
В период сахаронакопления сахарная свекла наиболее требовательна к свету. 1 дм2 поверхности листа при нормальном освещении накапливает примерно 12 мг сахара в час. Непродолжительные смены облачных и солнечных периодов не влияют на рост корнеплодов и сахаристость.
Сахаристость зависит от количества солнечных дней во вторую половину вегетации, то есть в августе и сентябре, и достаточной обеспеченности влагой.
Требования к почве
Оптимальными для выращивания сахарной свеклы считаются структурные черноземные почвы с высоким содержанием органического вещества, каштановые, серые и темно-серые лесные, а также низинные, пойменные и богатые гумусом лугово-болотные почвы. По механическому составу оптимальны суглинистые. В условиях Нечерноземной зоны высокие урожаи она дает при условии высокого уровня агротехники, известкования и глубокого гумусового горизонта.
Плохо растет на бедных песчаных и очень тяжелых глинистых почвах, на тяжелых почвах корнеплоды начинают ветвится.
Для сахарной свеклы предпочтительна нейтральная или слабокислая реакция почвенного раствора (pH 6,5-7,5), страдает от повышенной кислотности рН<6. Свекла отличается солевыносливостью и способна давать высокие урожаи с хорошим содержанием сахара в корнеплодах на солонцеватых почвах. Для получения таких же результатов на сильнозасоленных почвах необходимы промывные поливы и внесение органических удобрений.
Большинство ученых считают оптимальной плотностью сложения пахотного слоя почвы 1,0-1,2 г/см3 (1,0-1,3 г/см3).
Сахарная свекла требовательна и к условиям аэрации почвы, особенно в период прорастания семян и образования корнеплода.
Нормальным уровнем залегания грунтовых вод считается 1,5-2 м от поверхности почвы.
Питание сахарной свеклы
Потребность в питательных веществах
Сахарная свекла для формирования урожая требует большое количество питательных веществ. Согласно данным опытных станций, при урожае 30-40 т/га корнеплодов и 15-20 т/га листьев из почвы поглощается 120-140 кг/га азота (по другим данным 180-2401В.В. Коломейченко. Растениеводство/Учебник. — М.: Агробизнесцентр, 2007. — 600 с. ISBN 978-5-902792-11-6. Стр. 382), 40-55 кг/га фосфора (по другим данным 60-802В.В. Коломейченко. Растениеводство/Учебник. — М.: Агробизнесцентр, 2007. — 600 с. ISBN 978-5-902792-11-6. Стр. 382), 150-200 кг/га калия (по другим данным 210-2803В.В. Коломейченко. Растениеводство/Учебник. — М.: Агробизнесцентр, 2007. — 600 с. ISBN 978-5-902792-11-6. Стр. 382). Например, содержание питательных веществ в урожае 103,6 т/га корнеплодов и 33,2 т/га листьев, составило 477 кг азота, 114 кг — Р2О5, 498 кг К2O (X. Байдич, Винницкая область, Украина). В среднем на формирование одной тонны корнеплодов и соответствующего количества листьев необходимо 5-6 кг N, 1,5-2 кг Р2O5 и 6-7,5 кг К2О.
Внесение полной дозы минеральных удобрений под сахарную свеклу в основное внесение или дробно равнозначно по эффективности.
Сахарная свекла требовательная также к кальцию и микроэлементая, прежде всего бору и марганцу.
Азот
Хорошее азотное питание способствует рост листьев и корнеплода. Недостаток азота проявляется светло-зеленой окраской надземной части растения, раннем пожелтением и отмиранием старых листьев. При недостатке азота сначала желтеют жилки сосудистых пучков и прилегающая к ним ткань, при этом части листа, удаленные от жилок, могут сохранять светло-зеленый цвет. Несбалансированный избыток азота приводит к уменьшению сахаристости и выходу белого сахара.
Фосфор
При недостатке фосфора происходит задержка роста, уменьшается масса корнеплода, в листьях происходит накопление сахара. Молодые листья и корнеплод при этом обеспечивают свою потребность в фосфоре за счет его реутилизации из старых листьев. Процесс реутилизации происходит и при достаточном обеспечении растений фосфором, но менее активно.
При дефиците фосфора с самого начала вегетации, всходы сильно отстают в росте, приобретают тусклую темно-зеленую окраску. При сильном дефиците фосфора на листьях проявляются темно-бурые пятна, края нижних листьев становятся темно-коричневого цвета и отмирают.
Как правило, в основных районах свеклосеяния России почвы характеризуются низким содержанием фосфора.
Калий
Калий способствует повышению устойчивости растений к засухам и заморозкам.
Недостаток калия проявляется подсыханием края пластинки листа, начиная с наиболее продуктивных средних листьев. Дефицит калия приводит к резкому снижению сахаристости корнеплодов.
Кальций
Недостаток кальция приводит к ослаблению и остановке роста растений и, прежде всего, корневой системы. При этом на листьях появляется характерный хлороз: листья приобретают пеструю окраску, участки между жилками бледнеют, при этом сами жилки остается зелеными.
Микроэлементы
Недостаток серы проявляется у сахарной свеклы в виде бурых пятен листьев и их пожелтением.
Недостаток железа в почве проявляется хлорозом листьев и их пожелтением.
Марганец участвует в накоплении и передвижении сахаров из листьев в корень, стимулирует рост новых тканей в точках роста. Он также участвует в поглощении железа из почвы, предупреждает хлороз листьев.
Недостаток бора приводит к развитию болезни сахарной свеклы, называемой гниль сердечка, или сухая гниль. При этой болезни происходит отмирание точки роста и зачатки самых молодых листьев. Молодые листья закручиваются, их черешки и жилки становятся бурыми или черными, затем они вянут и отмирают. Завядание и отмирание развивается от внутренней части розетки к наружной. Наружные листья желтеют или покрываются пятнами, по виду напоминающими ржавчину, вянут и отмирают. В дальнейшем, разрушаются ткани корнеплода — сначала возле шейки, затем глубже. Загнившая ткань становится сухой и крошащейся. Большое количество бора свекла потребляет в период 13-14 недель после посева, в остальные периоды потребность в боре невысокая.
Поступление питательных веществ
Сахарная свекла поглощает питательные вещества на протяжении всей вегетации, однако потребность в них различается в отдельные периоды вегетации.
В начальный период роста и развития сахарная свекла испытывает наибольшую потребность в азоте и фосфоре. К середине вегетации поступление всех питательных элементов достигает максимума. Во вторую половину вегетации растения сахарной свеклы поглощают более 25% всего азота и примерно 40% калия. Потребность в фосфоре сохраняется, как и в середине вегетации.
Таблица. Поступление питательных веществ в растения сахарной свеклы за вегетацию, % от суммарного поступления (П.В. Карпенко)
| Май-июнь | |||
| Июль | |||
| Август-октябрь |
Вегетация
Сахарная свекла — двулетнее растение (как и все корнеплоды). В первый год жизни формируется розетка листьев, которых бывает от 50 до 90 штук, и корнеплод с запасом питательных веществ. Во второй год высаженные корнеплоды дает из пазушных почек листья и ветвящиеся ребристые цветоносные побеги высотой 120-150 см.
Продолжительность вегетации в первый год составляет 150-170 дней (в Сибири — 100-130 дней), во второй — 100-130 дней. За счет запасов питательных веществ, развитие растений во второй год жизни протекает быстрее, что одновременно связано с большими требованиями к водному и питательному режимам.
Принято выделять фазы развития сахарной свеклы в первый год:
- всходы, или фаза вилочки — выход семядолей на поверхность почвы и их позеленение;
- 1-5 пары настоящих листьев, первая пара настоящих листьев образуется через 8-10 дней после прорастания семян;
- смыкание листьев;
- размыкание листьев.
Цветушность
В первый год жизни сахарной свеклы в пазухах листьев закладываются спящие почки. Большинство из них закладывается при высокой температуре. Дальнейшее её понижение до 0-8 °С приводит к их развитию. В естественных условиях это понижение должно происходить в зимний период, и затем весной второго года эти почки дает цветоносные побеги. Однако этот процесс может наблюдаться и в первый год жизни растений, в результате наблюдается явление цветушности сахарной свеклы.
Если цветоносный побег образуется в первый год вегетации, получаются цветушные корни. Цветушность обычно проявляется при короткой яровизации при очень раннем посеве, холодной и продолжительной весне и длинном световом дне. Цветушность приводит к снижению сахаристости корнеплодов, частичному одревеснению тканей и снижению массы корнеплодов. Переработка таких корнеплодов сложнее, а при их хранении развивается кагатная гниль. Особенно нежелательна ранняя цветушность.
Основным способом предупреждения цветушности является своевременный посев и использование устойчивых сортов.
При выращивании свеклы на семена во второй год, возможно обратное явление, при котором растения не цветут и не дают семян. Такие растения называют «упрямцами». Причинами такого явления считается физиологическая неподготовленность корнеплодов к дальнейшему развитию. Вызывается действием повышенных температур, ранней уборкой, осеннего и весеннего подсыхания маточных корнеплодов, повышенной температурой хранения, неглубокой посадкой.
Прорастание
При прорастании семян сахарной свеклы первым в рост трогается корешок и подсемядольное колено. Они прорывают оболочку семени и выходят наружу. Семядоли некоторое время остаются внутри плода, через них питательные вещества, запасенные в семени, продолжают питать молодое росток. Затем семядоли выходят на поверхность почвы, быстро приобретают зеленую окраску, начиная снабжать растением продуктами фотосинтеза, что особенно важно в начальный период роста. Любое повреждение семядольных листьев наносит значительный ущерб будущему урожаю. После формирования 6-8 настоящих листьев семядоли быстро засыхают.
Фаза семядолей, или «вилочки», длится 6-8 дней. Затем из центральной почки появляются настоящие листья.
Развитие листьев
Каждый новый лист в начале лета появляется через каждые 2-3 дня, в середине лета — через 1-2 дня. В течение вегетации растение может образовать до 60-90 листьев. Общая площадь листовой поверхности достигает 3000-5000 см2, что в 3-5 раз превышает площадь почвы, занятой самим растением. Скорость нарастания и мощность листьев зависят от обеспеченности растений водой и питательными веществами, прежде всего азотом.
В зависимости от развития растений появляющиеся листья отличаются размерами, формой и продолжительностью их жизни. Самыми продуктивными считаются листья средних ярусов, появившихся летом, с 10 по 25-й. Они быстро развиваются, сохраняются до 60-70 дней. Продолжительность жизни первых листьев составляет 20-25 дней. Активная фотосинтетическая деятельность листа составляет примерно 25 дней.
В первой половине лета нарастание листьев протекает более быстро, чем их отмирание, поэтому масса ботвы увеличивается. Наибольшее развитие листьев отмечается во второй половине июля и августе, затем их масса начинает быстро уменьшаться. К моменту уборки урожая доля листьев составляет 30-60% от массы корнеплодов.
Оптимальная площадь листовой поверхности сахарной свеклы составляет 40-50 тыс. м2/га.
Отмирание листьев происходит быстрее при недостатке влаги.
Развитие корня и корнеплода
В первые дни развития растения первичный корень развивается медленно. Но в фазе вилочки его длина достигает 15-20 см и начинает разрастаться в плоскости семядолей боковыми ответвлениями, имеющих густую сеть корневых волосков.
При появлении первых настоящих листьев начинает утолщаться гипокотиль и главный корень, длина достигает 30 см. В этой связи прореживание в загущенных посевах необходимо завершать к началу формирования корнеплода.
Развитие корнеплода и корневой системы увязано с формированием листьев: чем раньше и больше образуется листьев, тем быстрее происходит рост главного корня.
Периоды развития сахарной свеклы
В первый год вегетации сахарной свеклы выделяют три основных периода:
- формирование поверхности листьев и корневой системы, период составляет около полутора месяцев;
- усиленный рост листьев и корнеплода, длится более двух месяцев; при этом суточный прирост корнеплода достигает 10 г;
- интенсивное накопление сахара, продолжается последний месяц вегетации, суточный прирост массы корнеплода составляет 5 г, сахаристость при этом увеличивается на 0,07-0,1% в сутки.
Продолжительность каждого периода условно считается примерно 50 дней.
Во второго года вегетации растения медленнее образуют корневую систему, которая проникает в глубь почвы на 1,5 м только к моменту созревания семян.
Таблица. Процесс развития сахарной свеклы (Уладово-Люлинецкая опытно-селекционная станция ВНИС, Украина)
| 1 июля | |||||
| 15 июля | |||||
| 1 августа | |||||
| 15 августа | |||||
| 1 сентября | |||||
| 15 сентября | |||||
| 1 октября |
Сорта
Односемянные диплоидные сорта и гибриды
Ялтушковская односемянная (N — Normal, то есть урожайно-сахаристое направление селекции). Сорт выведен Ялтушковским селекционным пунктом ВНИС с помощью метода гибридизации и отбора. Высокоурожайный, сахаристость не уступает районированным сортам многосемянной свеклы. Районирован в России, Молдавии, Грузии, на Украине.
Ялтушковская односемянная 30 (N). Межлинейный гибрид, выведен Ялтушковской опытно-селекционной станцией ВНИС. Высокопластичный, посевные качества семян хорошие. Районирован в Ставропольском крае, а также на Украине.
Ялтушковский гибрид (N). Выведен Ялтушковским селекционным пунктом гибридизацией сортов Ялтушковская односемянная и Рамонская 06. Районирован в Центрально-черноземной зоне и Поволжье, а также на Украине.
Уладовская односемянная 35 (N). Сорт выведен Уладово-Люлинецкой опытноселекционной станцией ВНИС методом отбора односемянного материала станции. Высокоурожайный, посевные качества семян хорошие. Сравнительно устойчив к болезням и цветушности. Районирован на Украине.
Белоцерковская односемянная 34 (N). Сорт получен в Белоцерковской опытноселекционной станции ВНИС методом отбора из односемянных материалов станции. Сахаристость свыше 17%, раздельноплодность достигает 100%, всхожесть семян свыше 80%. Районирован на Украине.
Юбилейный (N). Гибрид выведен Центральной селекционно-генетической и Верхнячской опытно-селекционной станциями ВНИС методом гибридизации мужскистерильных односемянных диплоидных материалов с многосемянным диплоидным опылителем в соотношении 4:1. Высокоурожайный, сахаристость свыше 17%, устойчив к цветушности. Районирован на Украине.
Бийская односемянная 12 (N). Сорт получен Бийской опытно-селекционной станцией методом отбором из Ялтушковской односемянной. Районирован в Алтайском крае.
Рамонская односемянная 9 (N). Сорт выведен ВНИИСС (Рамонь) путем отбора из односемянных сортов Белоцерковской опытно-селекционной станции и Ялтушковского опорного пункта. Районирован в Центрально-Черноземной зоне.
Льговский гибрид (Е — Ertrag — урожайное направление селекции). Сорт выведен Льговской опытно-селекционной станцией межсортовой гибридизацией Белоцерковской односемянной с многосемянным сортом Льговская 078. Районирован в Центрально-Черноземной зоне и Мордовии.
Киргизская односемянная 25 (N). Сорт выведен Киргизской опытно-селекционной станцией по сахарной свекле Киргизского НИИ земледелия с помощью метода индивидуального отбора из сорта Киргизская односемянная 8. Районирован в Киргизии.
Уладовская односемянная 20.
Веселоподолянская односемянная 29.
Северо-Кавказская односемянная 42.
Белоцерковская односемянная 40.
Рамонская односемянная 32.
Ганусовский гибрид 8.
Меусотненский гибрид 9.
Межотненский гибрид 18.
Внисовский гибрид 12.
Маратон.
Матадор.
Перла.
Соня.
Экстра.
Цермо.
Кива.
Гала.
Лена.
Молдавская односемянная 41.
Рамонская односемянная 32.
Рамонская односеменная 47.
Рамонская МС 68.
РМС 70.
РМС 73.
Эпос.
РМС 78.
Черноземец.
РБМС 17.
Рамонская МС 46.
Бийская односеменная 50.
Дружба МС 34.
Льговская односеменная 52.
Орбис.
Многосеменные сорта
Рамонская 06 (N). Сорт выведен ВНИИСС. Высокоурожайный, сахаристый, экологически пластичный, скороспелый, цветушность слабая.
Рамонская 036 (Е). Сорт выведен ВНИИСС методом межсортовой гибридизации из рамонских сортов. Высокоурожайный, цветушность слабая, сахаристость средняя. Районирован в Башкирии, Татарстане, а также Казахстане.
Верхнячская 038 (N). Сорт выведен Верхнячской опытно-селекционной станцией ВНИС. Высокоурожайный, пластичный, сахаристость повышенная. Районирован в лесостепной части Украины и Полесье, Армении.
Верхнячская 103 (N). Сорт выведен Верхнячской опытно-селекционной станцией ВНИС. Продуктивность повышенная, представляет генетическую смесь потомства двух родоначальников. Районирован на Украине.
Уладовская 752 улучшенная (N). Сорт выведен Уладово-Люлинецкой опытно-селекционной станцией ВНИС. Устойчивость к цветушности повышенная. Районирован в лесостепной части Украины, Белоруссии, Латвии и Литве.
Полигибриды
Белоцерковский полигибрид 1 (N). Получен в Белоцерковской опытно-селекционной станции ВНИС скрещиванием тетраплоида Белоцерковской односемянной с Рамонской 06. Высокопродуктивный, односеменной. Районирован на Украине.
Белоцерковский полигибрид 2 (N). Выведен Белоцерковской опытно-селекционной станцией ВНИС скрещиванием односемянной тетраплоидной формы Белоцерковской односемянной с диплоидным сортом Верхнячская 031 в соотношении 3:1. Районирован на Украине.
Кубанский полигибрид 9 (N). Получен Северо-Кавказским филиалом ВНИС и Институтом цитологии и генетики естественной гибридизацией тетраплоидной формы Верхнячской 038 с диплоидным сортом Первомайская 028. Высокоурожайный, сахаристость повышенная. Районирован в Краснодарском крае, Северной Осетии, Ставропольском крае, Чечне и Ингушетии.
Первомайский полигибрид 10 (N). Выведен Северо-Кавказским филиалом ВНИС и Институтом цитологии и генетики скрещиванием тетраплоидной формы сорта Ялтушковская односемянная с диплоидным сортом Первомайская 028 в соотношении 3:1. Районирован в Краснодарском и Ставропольском краях, Северной Осетии, Чечне и Ингушетии, также в Армении.
Белоцерковский полигибрид 19.
Белоцерковский полигибрид 30.
Внисовский полигибрид 5.
Киргизский полигибрид 18.
Рамонский полигибрид 23.
Рамонский полигибрид 25.
Рамонский полигибрид 28.
Зарубежные сорта
Клаудия (1997, Германия). Районирован в регионах 4, 5, 7, 8, 9, 10.
Лоретта (1997, Германия). Районирован в регионах 4, 5, 6, 7, 8, 9.
Грация (1999, Германия). Районирован в регионах 4, 5, 8, 9, 10.
Кристелла (2000, Германия). Районирован в регионах 3, 5, 7, 9.
Лауренция (2001, Германия). Районирован в 6, 7, 9, 10.
Ювена (2003, Германия). Районирован в 3, 5, 7, 9.
Литература
Растениеводство/П.П. Вавилов, В.В. Гриценко, В.С. Кузнецов и др.; Под ред. П.П. Вавилова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1986. — 512 с.: ил. — (Учебник и учеб. пособия для высш. учеб. заведений).
В.В. Коломейченко. Растениеводство/Учебник. — М.: Агробизнесцентр, 2007. — 600 с. ISBN 978-5-902792-11-6.
Основы технологии сельскохозяйственного производства. Земледелие и растениеводство. Под ред. В.С. Никляева. — М.: «Былина», 2000. — 555 с.
