Сады Старой Руссы
Саженцы Садоводство Ярмарки Старая Русса
Главная » Каталог

Каталог саженцев и посадочного материала «Садов Старой Руссы»

Биологические особенности сахарной свеклы


Биологические особенности сахарной свеклы

 

Сахарная свёкла — это двулетнее корнеплодное растение, возделывается в основном для получения сахара, но может также возделываться для корма животным.

Особенности биологии. Требования к теплу. Сахарная свекла умеренно теплолюбива. Минимальная температура почвы идя прорастания семян 3...4°С, но всходы при этом появляются только на 25...28-й день, при температуре 6...7°С — на 10... 15-й, при 10... 11 ºС — на 8... 10-й и при 15... 18 ºС — на 6...7-й день.

В первые дни всходы сахарной свеклы очень чувствительны к заморозкам. В фазе «вилочки» заморозки —3...—4 °С могут уничтожить растения. С появлением первой пары листьев холо­достойкость повышается и свекла может выдержать заморозки —4...—6 ºС. Оптимальная температура для ассимиляции 20...23 ºС. При температуре ниже 6...8 °С накопление сахара в корнеплодах прекращается. Для формирования репродуктивных почек на го­ловках корнеплодов благоприятна температура 15...23 ºС. Осенью вегетация свеклы прекращается с установлением температуры 2...4ºС.

Маточные корнеплоды сахарной свеклы хорошо хранятся при температуре 3...4 °С (допустимый интервал 1...6 °С).

Отрастание розеточных листьев у семенников сахарной свеклы начинается при 2...3 °С. Наиболее благоприятные условия для рос­та розеточных листьев, стеблей и формирования репродуктивных органов складываются при температуре 15...20 °С.

Семенники в фазе розеточных листьев переносят снижение температуры до —4...—6 °С. В период роста цветоносных побегов заморозки — 1...—2 °С могут привести к повреждению растений.

Требования к влаге. Сахарная свекла — растение отно­сительно засухоустойчивое. Это связано с тем, что она формирует глубоко проникающую (до 2...3 м) корневую систему. Это помога­ет свекле использовать влагу почвы, накопленную за счет осадков осенне-зимнего периода. Сахарная свекла, особенно семенники, плохо переносит переувлажнение и близкий уровень грунтовых вод (ближе 1,5...2 м от поверхности почвы). Кроме того, свекла имеет продолжительный вегетационный период и может исполь­зовать летние осадки. В годы с повышенным количеством осадков урожаи корнеплодов обычно бывают высокими, но сахаристость при этом снижается.

Наилучшее сочетание света, тепла, влаги и питательных ве­ществ для свеклы создаются при теплой и влажной погоде в мае, нежаркой и влажной в июне и июле, при достаточном количестве осадков и солнечных дней в августе, теплой и умеренно влажной погоде в сентябре и октябре.

Сахарная свекла в разные периоды вегетации расходует одина­ковое количество воды. Если вегетационный период (с 15 мая по 15 октября) разделить на три периода (по 50 дней), то соотноше­ние расхода воды на испарение в каждом из них составит пример­но 1:9:3. Недостаток влаги в любой из этих периодов отрица­тельно сказывается на урожайности свеклы. Однако больше всего снижается урожай корнеплодов и их сахаристость, когда растения подвергаются действию засухи в период интенсивного роста — в июле—августе.

На втором году жизни семенники хорошо развиваются и обес­печивают более высокую урожайность, если влажность почвы не опускается ниже ВРК (60% ГШВ). Наибольшую потребность в воде семенники сахарной свеклы испытывают в период от выбра­сывания цветоносов до конца цветения, которое обычно начина­ется в середине июня и продолжается 20...40 дней.

Требования к свету. Сахарная свекла — растение длин­ного дня. При увеличении периода освещения растения быстрее развиваются, лучше растут листья и корнеплоды, возрастает на­копление сахара в них. Затенение свеклы в загущенных посевах приводит к снижению темпов роста и накопления сахара.

Сахаристость свеклы сильно зависит от напряженности сол­нечной радиации во второй половине вегетационного периода. Наиболее интенсивно накопление сахара в корнеплодах происхо­дит, когда ясная солнечная погода чередуется с облачной.

Требования к почве. Сахарная свекла предъявляет высо­кие требования к плодородию почвы, ее физическому состоянию, обеспеченности макро- и микроэлементами. Лучше всего свекла растет на черноземах, серых и темно-серых лесных суглинистых почвах, богатых перегноем. Вполне пригодны для нее почвы низин и пойм. Хорошие урожаи получают также при возделывании на бо­гатых органическим веществом и хорошо обрабатываемых луговых и лугово-болотных, удобренных и обеспеченных влагой темно-каштановых, глубоко обрабатываемых плодородных дерново-под­золистых почвах Нечерноземной зоны. Для свеклы наиболее бла­гоприятна нейтральная и слабощелочная реакция почвенного ра­створа. На кислых почвах без предварительной их нейтрализации свекла дает невысокие урожаи. Сахарная свекла может приспосаб­ливаться к слабозасоленным почвам. Нельзя размещать свеклу на тяжелых глинистых, заболоченных, бедных песчаных и каменис­тых почвах.

Сахарная свекла предъявляет высокие требования к аэрации почвы. Более благоприятные условия для ее роста складываются при следующих показателях плотности почвы: черноземов — 1,0...1,2г/см3, каштановых и серых лесных—1,2...1,3, дерново-подзолистых — 1,2...1,4 г/см3.

Особенности роста и развития. Выделяют следую­щие восемь фаз роста и развития растения сахарной свеклы перво­го года жизни: прорастание семян, «вилочка», 1-я пара листьев, 2...3-я пара листьев, 7-й лист, смыкание листьев в рядах, смыка­ние листьев в междурядьях и наступление технической спелости.

При прорастании семян сначала трогаются в рост зародыше­вый корешок и подсемядольное колено. Две семядоли при выходе на поверхность зеленеют и выполняют функции листьев (фаза «вилочки»). Через 6...8 дней после всходов образуется 1-я пара на­стоящих листьев, за ней появляются 2...3-я пары. На этом этапе органогенеза происходит смена анатомических структур, или линька корня. В дальнейшем листья развертываются уже по одно­му. Вначале они появляются через каждые 2...3дня, а в середине вегетации — через 1...2дня. В конце вегетации появление листьев замедляется. В первый год жизни растения свеклы образуют 60...90 листьев, которые остаются деятельными в течение 60...70 дней. Наиболее продуктивны листья среднего яруса (с 10-го по 25-й). Продолжительность активной деятельности каждого листа около 25 дней. Ко времени уборки чистая продуктивность фото­синтеза снижается, масса листьев уменьшается. Оптимальная пло­щадь листьев на 1 га свекловичной плантации составляет 40...50 тыс. м2.

В первый год жизни сахарной свеклы (по И. А. Стебуту и Д. Н. Прянишникову) можно выделить три периода. В первый пе­риод растения энергично образуют листья и корневую систему, рост корнеплода в толщину отстает от роста листьев (май—июнь)

Во второй период наблюдается усиленное разрастание корнеплода и листьев (июль—август). Для третьего периода характерны замед­ленный прирост листьев, интенсивное накопление сухого веще­ства (сентябрь—октябрь).

В первый год жизни на головке корнеплода в пазухе каждого листа закладываются спящие почки, для развития которых необ­ходимы пониженные температуры — от 0 до 8 "С. Верхушечные почки, образованные осенью, развиваются при более благоприят­ных условиях. Качественные изменения для перехода к цветению и плодоношению у почек заканчиваются осенью или весной сле­дующего года, после высадки корнеплодов образуются цветоносы, на которых развиваются цветки и семена. Иногда у части растений сахарной свеклы наблюдаются отклонения от нормального двух­годичного цикла развития — от посева семян до сбора урожая се­мян. В этом случае у отдельных растений полный цикл развития спящих почек и образование цветоносных побегов происходят в первый год жизни, это явление называется цветушностью. Причи­ны цветушности — ранний посев в холодную затяжную весну и длинный световой день. Цветушные корнеплоды малосахаристые и грубые, при хранении сильнее поражаются кагатной гнилью.

Некоторые из корнеплодов, высаженных на второй год для се­менных целей, наоборот, не дают цветоносных побегов и продол­жают образовывать лишь розетку листьев. Такие растения называ­ют «упрямцами». Они появляются под воздействием повышенных температур во время ранней уборки, вследствие осеннего и весен­него подсыхания маточных корнеплодов, повышенной температу­ры при хранении. «Упрямцы» начинают плодоносить на третий год. Наличие «упрямцев» среди высадков-семенников значитель­но снижает урожай семян.

У сахарной свеклы различают ботаническую, биологическую и техническую спелость.

Ботаническая спелость наступает, когда созревают семена. При нормальном росте и развитии растений это обычно происходит в конце второго года жизни.

Биологическая спелость сахарной свеклы первого года жизни связана с затуханием жизненных процессов растения к концу ве­гетационного периода. Это происходит в результате изменений условий внешней среды: похолодания, сокращения светового дня, снижения интенсивности ФАР и др. Для биологической спелости характерны отмирание старых листьев, медленное нарастание массы корнеплодов и накопление сахара в них, повышение добро­качественности сока, уменьшение содержания воды и золы в кор­неплодах.

Техническая спелость сахарной свеклы характеризуется наи­большей массой корнеплода и максимальным содержанием сахара при минимальном среднесуточном приросте массы и сахаристос­ти корнеплода. К моменту технической спелости возрастает отношение массы корнеплода к массе листьев до 3 : 1. Перед ее наступ­лением рядки свеклы размыкаются, листья становятся светло-зе­леными, частично желтеют и отмирают.

Длительность вегетационного периодасвеклы первого года жизни составляет 150... 170 дней в зависимости от условий выра­щивания.

Для получения семян свеклы корнеплоды, выращенные в пер­вый год жизни, выкапывают, сохраняют в течение зимы и выса­живают весной в грунт. Из прорастающих почек головки развива­ются облиственные ребристые цветоносные побеги, достигающие высоты 1,0...1,5 м. Соцветие — мутовчатая колосовидная кисть. Цветки формируются в верхней части цветоносов, в пазухах при­цветников, группами по 3...4 и более у многосемянных сортов или одиночно у односемянных сортов (гибридов). Цветки обоеполые, пятерного типа. Опыление перекрестное при помощи ветра (анемофильное) и отчасти насекомых. Плод — орешек.

У некоторых биотипов свеклы при нормальном развитии жен­ских органов отмечается недоразвитие мужских (пыльники не содержат пыльцы). В этом случае растения проявляют цитоплазматическую стерильность (ЦМС). Эту особенность используют в селекционной работе для получения высокопродуктивных гибри­дов.

При созревании плоды желтеют и у многосемянной свеклы срастаются в соплодия (клубочки), состоящие из 2...6 орешков, а у односемянной свеклы клубочек состоит из одного орешка. Масса 1000 соплодий многосемянной свеклы 20...50 г, а односемянной — около 20 г. Семя, лежащее в плоде, имеет бурую блестящую обо­лочку и составляет 25...30 % массы клубочка. Семя состоит из обо­лочки и зародыша, который имеет две семядоли, почечку между ними, подсемядольное колено, зародышевый корешок и пери­сперм с запасами питательных веществ.

Продолжительность периода вегетации сахарной свеклы второ­го года жизни составляет 100... 130 дней.

 


Читайте также:


Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

Сахарная свекла ⋆ Растениеводство

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.

Биологические особенности сахарной свеклы

Свекла сахарная — двулетнее растение. В первый год образуется розетка листьев и корнеплод; на второй год формируется цветоносный побег высотой 1,5 м и более.

Из верхушечных почек формируются более полноценные семена. Продолжительность вегетации в первый год жизни 160—170 дней, во второй год — 100—125 дней.

В том случае, когда образование цветоносных стеблей происходит в первый год вегетации, растения называют «цветухой». Цветушность корнеплодов чаще развивается при пониженных температурах весной, кроме того, она обусловливается и генетическими особенностями сорта или гибрида. Если растения свеклы во второй год жизни не развивают цветоносных побегов, их называют «упрямцами». «Упрямцы» возникают при ранней уборке, осеннем подсыхании, высокой температуре хранения.

Всходы свеклы выносят семядоли на поверхность почвы и функционируют в качестве листьев до тех пор, пока не разовьется 6—8 настоящих листьев, после чего они засыхают. Фаза семядолей, или «вилочки», продолжается 6—8 дней. Листообразование идет по схеме, то есть на каждых пяти оборотах спирали на головке корня образуется 13 листьев. Таким образом, на одном растении может сформироваться 70 листьев. Скорость листообразования и степень развитости листовой пластинки зависят от обеспечения растений влагой и питательными веществами, особенно азотом. Наиболее продуктивны летние листья средних ярусов (примерно с 10-го по 25-й). Они быстро развиваются и дольше сохраняются (60—70 дней). Продолжительность жизни первых листьев 20—25 дней. Ко времени уборки доля листьев у свеклы сахарной составляет 40—60% и более от массы корнеплодов.

С появлением первых настоящих листьев начинается утолщение гипокотиля и главного корня, что сопровождается сбрасыванием первичной коры, или линькой.

Свекла сахарная способна использовать пониженные температуры весны и осени. Семена ее могут прорастать при 2…5°С. Оптимальная температура для появления всходов 6…7°С. Всходы переносят кратковременные весенние заморозки до 4…5°С. Ростовые процессы и накопление сахара лучше идут при температуре 20…22°С.

Свекла сахарная — растение длинного дня, требовательное к свету. Продолжительность и интенсивность солнечного света оказывают большое влияние на рост и развитие свеклы, а также на накопление сахара. Содержание сахара в корнеплодах находится в большой зависимости от числа солнечных дней во вторую половину вегетации при до

Биологические особенности роста и развития сахарной свеклы — КиберПедия

 

Фазы роста и развития сахарной свеклы первого года жизни:

1. Прорастание семян

2. ―Вилочка‖

3. 1 пара листьев

4. 2-3 пара листьев

5. 7 лист

6. Смыкание листьев в рядах

7. Смыкание листьев в междурядьях

8. Наступление технической спелости

При прорастании семян, сначала трогаются в рост зародышевый корешок и подсемядольное колено. Две семядоли при выходе на поверхность зеленеют и выполняют функции листьев (фаза ―вилочки‖). Через 6-8 дней после всходов образуется 1 пара настоящих листьев, за ней появляются 2-3 пары. На этом этапе органогенеза происходит смена анатомических структур, или линька корня. В дальнейшем листья развертываются уже по одному. Вначале они появляются через каждые 2-3 дня, а в середине вегетации – через 1-2 дня. В конце вегетации появление листьев замедляется. В первый год жизни растения свеклы образуют 60-90 листьев, которые остаются деятельными в течение 60-70 дней. Наиболее продуктивны листья среднего яруса (с 10 по 25). Продолжительность активной деятельности каждого листа около 25 дней. Ко времени уборки чистая продуктивность фотосинтеза снижается, масса листьев уменьшается.

Оптимальная площадь листьев на 1га свекловичной плантации составляет – 40-50тыс. м².

В первый год жизни сахарной свеклы (по И.А. Стебуту и Д.И. Прянишникову) можно выделить три периода. В первый период растения энергично образуют листья и корневую систему, рост корнеплода в толщину отстает от роста листьев (май-июнь). Во второй период наблюдается усиленное разрастание корнеплода и листьев (июльавгуст). Для третьего периода характерны замеленный прирост листьев и интенсивное накопление сухого вещества (сентябрь-октябрь).

В первый год жизни на головке корнеплода в пазухе каждого листа закладываются спящие почки, для развития которых необходимы пониженные температуры – 0-8°С. Верхушечные почки, образованные осенью, развиваются при более благоприятных условиях. Качественные изменения для перехода к цветению и плодоношению у почек заканчиваются осенью или весной следующего года, после высадки корнеплодов образуются цветоносы, на которых образуются цветки и семена. Иногда у части растений сахарной свеклы наблюдаются отклонения от нормального двухгодичного цикла развития – от посева семян до сбора урожая семян. В этом случае у отдельных растений полный цикл развития спящих почек и образование цветоносных побегов происходят в первый год жизни, это явление называется цветушностью. Причина цветушности – ранний посев в холодную затяжную весну и длинный световой день. Цветушные корнеплоды малосахаристые и грубые, при хранении сильнее поражаются кагатной гнилью.



Некоторые из корнеплодов, высаженных на второй год для семенных целей, наоборот, не дают цветоносных побегов и продолжают образовывать лишь розетку листьев. Такие растения называются ―упрямцами‖. Они появляются под воздействием повышенных температур во время ранней уборки, вследствие осеннего и весеннего подсыхания маточных корнеплодов, повышенной температуры при хранении. ―Упрямцы‖ начинают плодоносить на третий год. Наличие ―упрямцев‖ среди высадков-семенников значительно снижает урожай семян.

У сахарной свеклы различают ботаническую, биологическую и техническую спелость.

Ботаническая спелость наступает, когда созревают семена. При нормальном росте и развитии растений это обычно происходит в конце второго года жизни.

Биологическая спелость сахарной свеклы первого года жизни связана с затуханием жизненных процессов растения к концу вегетационного периода. Это происходит в результате изменений условий внешней среды: похолодания, сокращения светового дня, снижения интенсивности ФАР и т.д. Для биологической спелости характерны отмирание старых листьев, медленное нарастание массы корнеплодов и накопление сахара в них, повышение доброкачественности сока, уменьшение содержания воды и золы в корнеплодах.

Техническая спелость сахарной свеклы характеризуется наибольшей массой корнеплода и максимальным содержанием сахара при минимальном среднесуточном приросте массы и сахаристости корнеплода. К моменту технической спелости возрастает отношение массы корнеплода к массе листьев до 3:1. Перед ее наступлением рядки свеклы размыкаются, листья становятся светло-зелеными, частично желтеют и отмирают.



Длительность вегетационного периода свеклы первого года жизни составляет – 150170 дней, в зависимости от условий выращивания.

Для получения семян свеклы корнеплоды, выращенные в первый год жизни, выкапывают, сохраняют в течение зимы и высаживают весной в грунт. Из прорастающих почек головки развиваются облиственные ребристые цветоносные побеги, достигающие высоты – 1-1,5м.

Требования к теплу

Сахарная свекла умеренно теплолюбива. Минимальная температура почвы для прорастания семян – 3-4°С, но всходы при этом появляются только на 25-28 день, при температуре – 6-7°С – на 10-15 день, при 10-11°С – на 8-10 день и при 15-18°С – на 6-7 день.

В первые дни всходы сахарной свеклы очень чувствительны к заморозкам. В фазе ―вилочки‖ заморозки …-3…-4°С могут уничтожить растения. С появлением первой пары листьев повышается холодостойкость, и свекла может выдержать заморозки …-4…6°М. Оптимальная температура ассимиляции – 20-23°С. При температуре ниже 6-8°С, накопление сахара в корнеплодах прекращается. Для формирования репродуктивных почек на головках корнеплодов благоприятна температура – 15-23°С. Осенью вегетация свеклы прекращается с установлением температуры – 2-4°С.

Маточные корнеплоды сахарной свеклы хорошо хранятся при температуре 3-4°С (допустимый интервал – 1-6°С).

Отрастание розеточных листьев сахарной свеклы начинается при 2-3°С. Наиболее благоприятные условия для роста розеточных листьев, стеблей и формирования репродуктивных органов складываются при температуре – 15-20°С.

Семенники в фазе розеточных листьев переносят снижение температуры до …-4…-6°С. В период роста цветоносных побегов, заморозки …-1…-2°С могут привести к повреждению растений.

Требования к влаге

Сахарная свекла – растение относительно засухоустойчивое. Это связано с тем, что она формирует глубоко проникающую (до 2-3м) корневую систему. Это помогает свекле использовать влагу почвы, накопленную за счет осадков осенне-зимнего периода. Сахарная свекла, особенно семенники, плохо переносит переувлажнение и близкий уровень грунтовых вод (ближе 1,5-2 м от поверхности почвы). Кроме того, свекла имеет продолжительный вегетационный период и может использовать летние осадки. В годы с повышенном количеством осадков, урожаи корнеплодов обычно бывают высокими, но сахаристость при этом снижается.

Наилучшее сочетание света, тепла, влаги и питательных веществ, для свеклы создаются при теплой и влажной погоде в мае, нежаркой и влажной в июне и июле, при достаточном количестве осадков и солнечных дней в августе, теплой и умеренно влажной погоде в сентябре и октябре.

Сахарная свекла в разные периоды вегетации расходует одинаковое количество воды. Если вегетационный период (с 15 мая по 15 октября) разделить на три периода (по 50 дней), то соотношение расхода воды на испарение в каждом из них составит примерно 1:9:3. Недостаток влаги в любой из этих периодов отрицательно сказывается на урожайности свеклы. Однако больше всего снижается урожай корнеплодов и их сахаристость, когда растения подвергаются действию засухи в период интенсивного роста – в июле-августе.

На втором году жизни семенники хорошо развиваются и обеспечивают более высокую урожайность, если влажность почвы не опускается ниже ВРК (влажность разрыва капилляров) – 60% ППВ. Наибольшую потребность в воде семенники сахарной свеклы испытывают в период от выбрасывания цветоносов до конца цветения, которое обычно начинается в середине июня и продолжается 20-40 дней.

Требования к свету

Сахарная свекла – растение длинного дня. При увеличении периода освещения растения быстрее развиваются, лучше растут листья и корнеплоды, возрастает накопление сахара в них. Затенение свеклы в загущенных посевах приводит к снижению темпов роста и накопления сахара.

Сахаристость свеклы сильно зависит от напряженности солнечной радиации во второй половине вегетационного периода. Наиболее интенсивно накопление сахара в корнеплодах происходит, когда ясная солнечная погода чередуется с облачной погодой.

Требования к почве

Сахарная свекла предъявляет высокие требования к плодородию почвы, ее физическому состоянию, обеспеченности макро- и микроэлементами. Лучше всего свекла растет на черноземах, серых и темно-серых лесных суглинистых почвах, богатых перегноем. Вполне пригодны для нее почвы низин и пойм. Хорошие урожаи получают также при возделывании на богатых органическим веществом и хорошо обрабатываемых луговых и лугово-болотных, удобренных и обеспеченных влагой темно-каштановых, глубоко обрабатываемых плодородных дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны. Для свеклы наиболее благоприятна нейтральная и слабощелочная реакция почвенного раствора. На кислых почвах без предварительной их нейтрализации свекла дает невысокие урожаи. Сахарная свекла может приспосабливаться к слабозасоленным почвам. Нельзя размещать свеклу на тяжелых глинистых, заболоченных, бедных песчаных и каменистых почвах.

Сахарная свекла предъявляет высокие требования к аэрации почвы. Более благоприятные условия для ее роста складываются при следующих показателях плотности почвы: черноземов – 1-1,2г/см³, каштановых и серых лесных – 1,2-1,3г/см³, дерновоподзолистых – 1,2-1,4 г/см³.

 

Биологические особенности сахарной свеклы

Особенности роста и развития

Сахарная свекла (Beta vulgaris L. var. Saccharifera) отноносится к роду Beta L., семейству маревых (Chenopodiaceae).

В процессе индивидуального развития растения проходит ряд фенологических фаз. На первом году жизни свеклы выделяют следующие фазы: всходы, вилочка, фаза первой, второй, третьей, четвертой и пятой пар настоящих листьев, смыкание листьев в рядках, смыкание листьев в междурядьях, размыкание листьев в междурядьях и наступление технической спелости. Вегетационный период в первый год жизни в зависимости от сорта технологических и природных условий длится 135-155 дней.

Фаза всходов.

Прорастание семени (клубочка) начинается с набухания клубочков и заканчивается появлением всходов. Клубочек для набухания поглощает 120, а иногда до 170% воды от своей массы. При прорастании тронувшийся в рост зародышевый корешок разрывает околоплодник и проникает в почву. Затем развиваются семядоли. Семена сахарной свеклы прорастают при температуре от 1-2°С до 25-35°С. По данным ВНИС, продолжительность прорастания семян зависит от температуры: при 1-2°С – 45-60 дней, при 3-4°С – 25-30, при 6-7°С – 10-15, при 10-11°С- 8-10 и 15-25°С – 3-4 дня. Рост происходит за счет подсемядольного колена, который выносит семядоли на поверхность почвы. Подсемядольное колено, или гипокотиль, в дальнейшем образует шейку корня.

Начало фазы всходов отмечается в день появления 10-15% растений. Полные всходы отмечают в день, когда взошло 75% семян и отчетливо обозначились рядки.

Фаза вилочки связана с появлением на дневную поверхность проростков и развертыванием семядольных листьев (как вилка). Она отмечается в день появления у 75% растений почки, образующей в дальнейшем первую пару настоящих листьев. Фаза первой пары настоящих листьев наступает в РБ через 19-26 дней после посева. Розеточные листья (настоящие) развиваются из почечки, находящейся между семядолями. Появление первой пары настоящих листьев отмечается в день появления у 75% растений почки, образующей вторую пару настоящих листьев.

Фаза второй пары настоящих листьев обычно наступает через 3-5 дней после первой пары настоящих листьев.

Фаза третьей пары настоящих листьев часто отмечается на практике как наиболее ответственный период по уходу за растениями (междурядная обработка посевов, подкормка минеральными удобрениями, химическая борьба с сорняками, вредителями, болезнями и др.). Время появления третьей пары настоящих листьев отмечается в день образования у 75% растений почки четвертой пары настоящих листьев. Дата наступления фазы в РБ – 8-10 дней после первой пары настоящих листьев. В дальнейшем в среднем через каждые два дня парами появляются четвертая и пятая пары настоящих листьев. Последующие листья образуются поодиночке.

Фаза смыкания листьев в рядках отмечается в тот день, когда крайние листья соседних растений в рядках начинают соприкасаться. Дата наступления фазы – через 13-20 дней после третьей пары настоящих листьев.

Фаза смыкания листьев в междурядьях отмечается, когда листья растений соседних рядков соприкасаются, прикрывают междурядья и смыкаются в них. Эта фаза отмечается, когда у 75% растений листья начинают соприкасаться или накладываться друг на друга. Дата наступления фазы – через 8-16 дней после смыкания листьев в рядках.

Фаза размыкания листьев в междурядьях (листья растений смежных рядков размыкаются, вновь обнажая рядки) связана с отмиранием и подсыханием старых листьев. Дальнейшее отмирание старых листьев приводит к обнажению междурядий. Эта фаза наступает обычно осенью, характеризуя приближение уборочной зрелости корнеплодов, и отмечается, когда листья растений соседних рядков перестают соприкасаться у 75% растений.

На втором году жизни выделяют следующие фазы: розетка листьев, образование цветоносных побегов, бутонизация, цветение, завязывание и налив семян, созревание семян. Вегетация длится 110-120 дней.

Таблица 2.

Дата наступления фенологических фаз.

Фаза Дата наступления фенофазы Продолжительность межфазных периодов, дней Продолжительность периода от фазы «всходы» до данной фазы, дней
1 2 3 4
Посев

1. Всходы

2. Фаза вилочки

3. 1-я пара настоящих листьев

4. 2-я пара настоящих листьев

5. 3-я пара настоящих листьев

6. 4-5 пара настоящих листьев

7. Смыкание листьев в рядках

05.05

15.05

20.05

24.05

29.06

03.06

07.06

19.06

-

7-12

4-5

4

5

5

4

12

-

-

5

9

14

19

23

35

8. Смыкание листьев в междурядьях

9. Размыкание листьев в междурядьях

Уборка

01.07

20.09

30.09

15

70

10

50

120

Корни взрослого растения первого года жизни имеют длинные корневые волоски (до 3 мм), достигают глубины 3 м и отходят в стороны на 60 см.

В фазе «вилочки» (всходы с семядолями до образования настоящих листьев) первичный корень сахарной свеклы проникает на глубину 12…15 см, а ко времени появления первой пары настоящих листьев – до 30 см. С этого времени главный корень начинает утолщаться в результате деления клеток перицикла и паренхимы, первичного луба. Первичная кора корня в фазе трех пар листьев дает трещины и сбрасывается (линька корня), заменяясь вторичной корой, окруженной слоем пробковой ткани. В дальнейшем наряду с увеличением числа листьев происходят утолщение и разрастание главного корня – образование корнеплода.

Корнеплод формируется вследствие деятельности нескольких (до 12) последовательно сменяющих друг друга камбиальных колец сосудисто-волокнистых пучков. Между этими кольцами раз паренхимная ткань, в клетках которой откладывается основная масса сахара.

При высоком уровне агротехники у свеклы сильнее развивается паренхимная ткань, что приводит к образованию более крупных и тяжеловесных корнеплодов (масса 300…500 г и более). Корнеплод взрослого растения сахарной свеклы конической формы, в центральной части цилиндрический, несколько ребристый, без разветвлений, с малоразвитой головкой, боковые корни расположены двумя рядами. Окраска белая, мякоть плотная.

Требования к теплу и свету

Сахарная свекла умеренно теплолюбива. Минимальная температура почвы для прорастания семян 3…4°С, но всходы при этом появляются только на 25…28-й день, при температуре 6…7°С– на 10…15-й, при 10…11°С – на 8…10-й и при 15…18°С – на 6…7-й день.

В первые дни всходы сахарной свеклы очень чувствительны к заморозкам. В фазе «вилочки» заморозки -3…-4°С могут уничтожить растения. С появлением первой пары листьев холодостойкость повышается и свекла может выдержать заморозки -4…-6°С. Оптимальная температура для ассимиляции 20…23°С. При температуре ниже 6…8°С накопление сахара в корнеплодах прекращается. Для формирования репродуктивных почек на головках корнеплодов благоприятна температура 15…23°С. Осенью вегетация свеклы прекращается с установлением температуры 2 …4°С. Для роста, развития растений и формирования урожая необходима сумма температур в пределах 2400-2800°С.

Сахарная свекла-растение длинного дня. При увеличении периода освещения растения быстрее развиваются, лучше растут листья и корнеплоды, возрастает накопление сахара в них. Затенение свеклы в загущенных посевах приводит к снижению темпов роста и накопления сахара.

Сахаристость свеклы сильно зависит от напряженности солнечной радиации во второй половине вегетационного периода. Наиболее интенсивно накопление сахара в корнеплодах происходит, когда ясная солнечная погода чередуется с облачной.

Требования к влаге

Сахарная свекла – растение относительно засухоустойчивое. Это связано с тем, что она формирует глубоко проникающую (до 2…3 м) корневую систему. Это помогает свекле использовать влагу почвы, накопленную за счет осадков осенне-зимнего периода. Сахарная свекла, особенно семенники, плохо переносит переувлажнение и близкий уровень грунтовых вод (ближе 1,5…2,0 м от поверхности почвы). Кроме того, свекла имеет продолжительный вегетационный период и может использовать летние осадки. В годы с повышенным количеством осадков урожаи корнеплодов обычно бывают высокими, но сахаристость при этом снижается.

Наилучшее сочетание света, тепла, влаги и питательных веществ для свеклы создаются при теплой и влажной погоде в мае, нежаркой и влажной в июне и июле, при достаточном количестве осадков и солнечных дней в августе, теплой и умеренно влажной погоде в сентябре и октябре.

Сахарная свекла в разные периоды вегетации расходует одинаковое количество воды. Если вегетационный период (с 15 мая по 15 октября) разделить на три периода (по 50 дней), то соотношение расхода воды на испарение в каждом из них составит примерно 1:9:3. Недостаток влаги в любой из этих периодов отрицательно сказывается на урожайности свеклы. Однако больше всего снижается урожай корнеплодов и их сахаристость, когда растения подвергаются действию засухи в период интенсивного роста – в июле-августе.

На втором году жизни семенники хорошо развиваются и обеспечивают более высокую урожайность, если влажность почвы не опускается ниже ВРК (60 % ППВ). Наибольшую потребность в воде семенники сахарной свеклы испытывают в период от выбрасывания цветоносов до конца цветения, которое обычно начинается в середине июня и продолжается 20…40 дней.

Транспирационный коэффициент составляет 397 с колебаниями по фазам от 240 до 400. Оптимальная влажность почвы для нормального роста и развития растений составляет 65-75% полной полевой влагоемкости.

При прорастании поглощает 120-170% влаги на абсолютно сухое вещество, примерно до 75 часов. Если семена освободились от околоплодника, то для прорастания необходимо меньше воды – около 40% их массы. Меньшая потребность у шлифованных семян, так как в процессе шлифования удаляется значительная часть околоплодника. Вода к семени поступает через всю поверхность околоплодника. За период вегетации потребляет 120-140 мм атмосферных осадков для формирования урожая 300ц. Критический период по влажности смыкание листьев.

Требования к почве

Caхарная свекла предъявляет высокие требования к плодородию почвы, ее физическому состоянию, обеспеченности макро- и микроэлементами. Лучше всего свекла растет на черноземах, серых и темно-серых лесных суглинистых почвах, богатых перегноем. Вполне пригодны для нее почвы низин и пойм. Хорошие урожаи получают также при возделывании на богатых органическим веществом и хорошо обрабатываемых луговых и лугово-болотных, удобренных и обеспеченных влагой темно-каштановых, глубоко обрабатываемых плодородных дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны. Для свеклы наиболее благоприятна нейтральная и слабощелочная реакция почвенного раствора (pH 6.5-7.5). На кислых почвах без предварительной их нейтрализации свекла дает невысокие урожаи. Сахарная свекла может приспосабливаться к слабозасоленным почвам. Нельзя размещать свеклу на тяжелых глинистых, заболоченных, бедных песчаных и каменистых почвах.

Сахарная свекла предъявляет высокие требования к аэрации почвы. Более благоприятные условия для ее роста складываются при следующих показателях плотности почвы: черноземов: 1,0…1,2 г/см3, каштановых и серых лесных – 1,2…1,3, дерновоподзолистых – 1,2…1,4 г/см3. Глубина пахотного слоя 25-30 см.

Требования к элементам питания

Известно, что сахарная свекла – весьма требовательная культура к условиям питания. В состав ее корнеплодов и ботвы входит более 60 элементов, главным из которых: азот, фосфор, калий, кальций, натрий, сера, большое количество микроэлементов.

Азот является одним из основных элементов питания. Сахарная свекла потребляет его в течение всей вегетации, но максимальное количество азота потребляется в первой половине вегетации. Основным источником пополнения почвы азотом служит азот почвы и удобрений. Азот необходим для образования белков. Недостаточное обеспечение сахарной свеклы этим элементом приводит к пожелтению листьев, раннему отмиранию более старых листьев, формированию мелких корней среднего качества.

Эффективность азотных удобрений в значительной степени зависит от почвенно-климатической зоны их применения. В зоне недостаточного увлажнения увеличение урожайности весьма незначительное, в годы с повышенным количеством осадков прибавка в урожае больше, при этом предпочтительны аммиачные формы азота.

При внесении в почву азотных удобрений растения лучше и больше усваивают его из почвы. Это обусловлено мобилизацией азота органического вещества почвы, в результате чего он становится более доступным растениям. Наряду с использованием растениями азота удобрений часть его закрепляется в почве в органической форме, а также теряется в виде газообразных соединений, благодаря биологической денитрификации, вымывается в глубокие слои почвы. Полноценное азотное питание при обеспечении другими элементами, особенно фосфором и калием. Способствует улучшению роста и развития сахарной свеклы.

Фосфор – содержится в растениях в виде сложных белков (нуклеопротеидов), нуклеиновых кислот, фосфатидов, фитина, фосфорных эфиров. Он входит также в состав ферментов и других биологически активных веществ. Значительное количество фосфора находится в растениях в минеральной форме и используется в различных реакциях фосфорилирования.

Основным источником фосфорного питания растений служат соли фосфорной кислоты, они хорошо растворимы в воде и легко усваиваются. Растения поглощают фосфаты более интенсивно в первый период роста, чем в последующие. Недостаток фосфатного питания в ранний период роста растений сильно сказывается на дальнейшем их развитии. При этом фосфорное голодание в начале развития невозможно преодолеть последующим внесением фосфатов.

Метаболизм фосфатов в растительном организме зависит от многих условий. В том числе и от различного уровня минерального питания, влияют и на конечные показатели урожая, его величину и качество.

Калий – необходимый элемент для жизнедеятельности растений. Он обеспечивает течение процесса фотосинтеза, активизирует деятельность многих ферментов. Калий повышает гидрофильность (оводненность) коллоидов протоплазмы клеток. Оптимальное обеспечение растений калием повышает содержание сахара в плодах и овощах. Хорошее калийное питание повышает у растений устойчивость к возбудителям грибковых болезней, к экстремальным погодным явлениям.

Синтез углеводов в растениях зависит в значительной степени от условий калийного питания. Образующиеся при обильном калийном питании ассимиляты быстрее включаются в углеводный обмен. У сахарной свеклы калий увеличивает площадь листьев. Недостаток калия тормозит развитие растений и приводит к значительному снижению урожая и его качества. Калия особенно много в молодых растениях, в которых энергично делятся клетки. К этому периоду приурочено максимальное поглощение его растениями. В корнеплодах калий накапливается почти до уборки урожая. При недостатке калия пластинки листьев свеклы по краям подсыхают, начиная с наиболее деятельных средних листьев. При этом резко снижается содержание сахара в корнеплодах.

Учитывая важную роль элементов питания система применения удобрений под сахарную свеклу должна быть построена таким образом, чтобы основное количество питательных веществ поступало в растение в период их интенсивного роста. При разработке системы удобрения сахарной свеклы следует учитывать почвенное плодородие, потребности растений в элементах минерального питания, как в отдельности, так и в сочетании друг с другом.

В сложном комплексе агротехнических приемов, направленных на улучшение роста и развития растений сахарной свеклы важное место принадлежит элементам минерального питания, в том числе микроэлементам и стимуляторам роста.

Микроэлементы играют большую роль в жизни растений (натрий, магний, кальций, сера, железо, марганец, бор, медь). Они входят в состав многих ферментов, оказывают влияние на все физиолого-биохимические процессы метаболизма растений, фотосинтез, содержание хлорофилла в листьях, отток ассимилятов, водоудерживающую способность листьев растений и др.

В черноземах Предуралья Башкортостана, где сосредоточены все посевы сахарной свеклы, наблюдается недостаток многих микроэлементов. Содержание валового марганца не превышает 0,154%, подвижных его форм – 5-6 мг, обменного марганца – не выше 0,6-0,8 мг/100 г почвы. Сахарная свекла наиболее отзывчива на этот микроэлемент, испытывает дефицит марганца, особенно в его подвижных формах и положительно реагирует на внесение марганцевых удобрений.

Существует несколько способов внесения микроэлементов в почву: под предпосевную культивацию, обработка семян растворами микроэлементов перед посевом, внекорневая подкормка растений.

В связи с тем, что семенные заводы осуществляют обработку семян ядохимикатами, в том числе и имеется возможность наносить на семена микроэлементы. Дополнительная обработка их перед посевом в хозяйствах какими-либо препаратами становится нецелесообразной.

Перед посевом в почву рекомендуется вносить 10-15 кг/га сернокислого марганца. Эту операцию можно совмещать с внесением макроудобрений при внесении их под предпосевную культивацию или в подкормку при междурядной обработке почвы, добавив требуемое количество микроэлементов. Чтобы обеспечить равномерное внесение, необходимо очень тщательно перемешать микроэлементы с макроудобрениями.

Для формирования урожая корнеплодов сахарная свекла использует значительное количество элементов минерального питания. На образование 1 тонны корнеплода с соответствующим количеством ботвы сахарная свекла потребляет азота 5-6 кг; фосфора – 1,5-2,0 кг; калия – 6-7,5 кг. Коэффициент использования из почвы: азота – 20-25%; фосфора – 5-7%; калия – 10-12%. Коэффициент использования из минеральных удобрений: азота – 50-70%; фосфора – 10-30%; калия – 40-80%. Коэффициент использования из органических удобрений: азота – 20%; фосфора – 12%; калия – 21%.

В почве питательные вещества находятся в форме как солей минеральных кислот, так и органических соединений. Имеющиеся исследования со стерильными культурами свидетельствуют, что из органических соединений азота растения легко усваивают аспарагин и мочевину, а аминокислоты усваиваются медленно. Содержащиеся в органическом веществе почвы белки, липоиды и другие соединения азота растения не могут использовать. Фосфор, входящий в такие фосфорорганические соединения, как глицерофосфаты и сахарофосфаты, легко усваивается растениями, а фосфор из лецитина истерина – трудно. Таким образом, основой питания растений свеклы являются минеральные соединения азота, фосфора, серы и других элементов.

Характеристика сорта

В настоящее время в Государственный реестр по Республике Башкортостан внесены два сорта и шесть гибридов: Рамонская односеменная 47, Льговская односеменная 52, ЛБМС 65 F1, Перла, Экстра, Гала, Кива, Хилма.

Сорт Рамонская односеменная 47 выведен во Всероссийском НИИ сахарной свеклы и сахара. Диплоидный односеменной сорт Урожайно сахаристого направления. Создан методом индивидуального отборов из материалов института с последующей гибридизацией с материалами зарубежной селекции и отбором на нецветущность и качество семян. Сорт высокопродуктивный. Растения хорошо облиственны, корнеплоды конической формы, выровнены. Сорт малоцветушен, среднеустойчив к болезням листьев и корнеплода. Отличается удовлетворительными технологическими качествами. Сорт высокопродуктивен: средняя урожайность корнеплодов на Кармаскалинском ГСУ за 1994-1997 гг. составила 30,1 т/га.

Таблица 3. Характеристика сорта Рамонская односеменная 47.

Показатель Сорт
1.  Потенциальная урожайность, ц/га

2.  Соотношение товарной и побочной продукции

3.  Всхожесть, %

4.  Односемянность, %

5.  Сахаристость, %

6.  Сбор сахара, т/га

7.  Пораженность корнеедом, %

1200

1:0,6

88-90

95-97

18,7

5,6

11,3



Ботанико-биологические особенности сахарной свеклы

Род свеклы Beta семейства Маревые (Chenopodiaceae) представлен однолетними, двулетними и многолетними видами. Исторически он сформирован в средиземноморской флористической области.

Вид свекла обыкновенная (Betavulgaris) включает в себя несколько подвидов, в том числе и ssp. Vulgaris – полиморфный сборный подвид, объединяющий все культурные двулетние и однолетние формы свеклы. В свою очередь, этот подвид делится на разновидности: сахарная свекла (v. Saccharifera), столовая свекла (v. Esculenta), кормовая свекла (v. Crassa) и листовая свекла или мангольд (v. Cicla).

Культурная сахарная свекла – гибридный организм, получившийся от стихийного скрещивания листовой и корнеплодной форм свеклы и улучшенный длительной селекцией.

В первой год жизни сахарная свекла образует утолщенный корнеплод с розеткой из множества (50-90) прикорневых черешковых листьев, поверхность их на одном растении достигает 3000см².

Корни взрослого растения первого года жизни имеют длинные корневые волоски (до 3мм), достигают глубины 3м и отходят в стороны на 60см.

В фазе “вилочки” (всходы с семядолями до образования настоящих листьев) первичный корень сахарной свеклы проникает на глубину – 12-15см, а ко времени появления первой пары настоящих листьев – до 30см. С этого времени главный корень начинает утолщаться в результате деления клеток перицикла и паренхимы первичного луба. Первичная кора корня в фазе трех пар листьев дает трещины и сбрасывается (линька корня), заменяясь вторичной корой, окруженной слоем пробковой ткани. В дальнейшем наряду с увеличением числа листьев происходят утолщение и разрастание главного корня – образование корнеплода.

Корнеплод формируется вследствие деятельности нескольких (до 12) последовательно сменяющих друг друга камбиальных колец сосудисто-волокнистых пучков. Между этими кольцами разрастается паренхимная ткань, в клетках которой откладывается основная масса сахара.

При высоком уровне агротехники у свеклы сильнее развивается паренхимная ткань, что приводит к образованию более крупных и тяжеловесных корнеплодов (масса 300-500г и более). Корнеплод взрослого растения сахарной свеклы конической формы, в центральной части цилиндрический, несколько ребристый, без разветвлений, с малоразвитой головкой, боковые корни расположены двумя рядами. Окраска белая, мякоть плотная.

В строении корнеплода различают: головку (укороченный стебель – эпикотиль), которая несет листья и почки; шейку (подсемядольное колено – гипокотиль), на которой отсутствуют листья и корни; собственно корень (коническая часть корнеплода), на поверхности которого образуются боковые корни.

Особенности роста и развития

Фазы роста и развития сахарной свеклы первого года жизни:

1. Прорастание семян
  2. “Вилочка”
    3. 1 пара листьев
      4. 2-3 пара листьев
        5. 7 лист
          6. Смыкание листьев в рядах
            7. Смыкание листьев в междурядьях
             8. Наступление технической спелости

При прорастании семян, сначала трогаются в рост зародышевый корешок и подсемядольное колено. Две семядоли при выходе на поверхность зеленеют и выполняют функции листьев (фаза “вилочки”). Через 6-8 дней после всходов образуется 1 пара настоящих листьев, за ней появляются 2-3 пары. На этом этапе органогенеза происходит смена анатомических структур, или линька корня. В дальнейшем листья развертываются уже по одному. Вначале они появляются через каждые 2-3 дня, а в середине вегетации – через 1-2 дня. В конце вегетации появление листьев замедляется. В первый год жизни растения свеклы образуют 60-90 листьев, которые остаются деятельными в течение 60-70 дней. Наиболее продуктивны листья среднего яруса (с 10 по 25). Продолжительность активной деятельности каждого листа около 25 дней. Ко времени уборки чистая продуктивность фотосинтеза снижается, масса листьев уменьшается. Оптимальная площадь листьев на 1га свекловичной плантации составляет – 40-50тыс. м².

В первый год жизни сахарной свеклы (по И.А. Стебуту и Д.И. Прянишникову) можно выделить три периода. В первый период растения энергично образуют листья и корневую систему, рост корнеплода в толщину отстает от роста листьев (май-июнь). Во второй период наблюдается усиленное разрастание корнеплода и листьев (июль-август). Для третьего периода характерны замеленный прирост листьев и интенсивное накопление сухого вещества (сентябрь-октябрь).

В первый год жизни на головке корнеплода в пазухе каждого листа закладываются спящие почки, для развития которых необходимы пониженные температуры – 0-8°С. Верхушечные почки, образованные осенью, развиваются при более благоприятных условиях. Качественные изменения для перехода к цветению и плодоношению у почек заканчиваются осенью или весной следующего года, после высадки корнеплодов образуются цветоносы, на которых образуются цветки и семена. Иногда у части растений сахарной свеклы наблюдаются отклонения от нормального двухгодичного цикла развития – от посева семян до сбора урожая семян. В этом случае у отдельных растений полный цикл развития спящих почек и образование цветоносных побегов происходят в первый год жизни, это явление называется цветушностью. Причина цветушности – ранний посев в холодную затяжную весну и длинный световой день. Цветушные корнеплоды малосахаристые и грубые, при хранении сильнее поражаются кагатной гнилью.

Некоторые из корнеплодов, высаженных на второй год для семенных целей, наоборот, не дают цветоносных побегов и продолжают образовывать лишь розетку листьев. Такие растения называются “упрямцами”. Они появляются под воздействием повышенных температур во время ранней уборки, вследствие осеннего и весеннего подсыхания маточных корнеплодов, повышенной температуры при хранении. “Упрямцы” начинают плодоносить на третий год. Наличие “упрямцев” среди высадков-семенников значительно снижает урожай семян.

Особенности биологии

Требования к теплу

Сахарная свекла умеренно теплолюбива. Минимальная температура почвы для прорастания семян – 3-4°С, но всходы при этом появляются только на 25-28 день, при температуре – 6-7°С – на 10-15 день, при 10-11°С – на 8-10 день и при 15-18°С – на 6-7 день.

В первые дни всходы сахарной свеклы очень чувствительны к заморозкам. В фазе “вилочки” заморозки …-3…-4°С могут уничтожить растения. С появлением первой пары листьев повышается холодостойкость, и свекла может выдержать заморозки …-4…-6°М. Оптимальная температура ассимиляции – 20-23°С. При температуре ниже 6-8°С, накопление сахара в корнеплодах прекращается. Для формирования репродуктивных почек на головках корнеплодов благоприятна температура – 15-23°С. Осенью вегетация свеклы прекращается с установлением температуры – 2-4°С.

Маточные корнеплоды сахарной свеклы хорошо хранятся при температуре 3-4°С (допустимый интервал – 1-6°С).

Отрастание розеточных листьев сахарной свеклы начинается при 2-3°С. Наиболее благоприятные условия для роста розеточных листьев, стеблей и формирования репродуктивных органов складываются при температуре – 15-20°С.
Семенники в фазе розеточных листьев переносят снижение температуры до …-4…-6°С. В период роста цветоносных побегов, заморозки …-1…-2°С могут привести к повреждению растений.

Требования к влаге

Сахарная свекла – растение относительно засухоустойчивое. Это связано с тем, что она формирует глубоко проникающую (до 2-3м) корневую систему. Это помогает свекле использовать влагу почвы, накопленную за счет осадков осенне-зимнего периода. Сахарная свекла, особенно семенники, плохо переносит переувлажнение и близкий уровень грунтовых вод (ближе 1,5-2 м от поверхности почвы). Кроме того, свекла имеет продолжительный вегетационный период и может использовать летние осадки. В годы с повышенном количеством осадков, урожаи корнеплодов обычно бывают высокими, но сахаристость при этом снижается.

Наилучшее сочетание света, тепла, влаги и питательных веществ, для свеклы создаются при теплой и влажной погоде в мае, нежаркой и влажной в июне и июле, при достаточном количестве осадков и солнечных дней в августе, теплой и умеренно влажной погоде в сентябре и октябре.

Сахарная свекла в разные периоды вегетации расходует одинаковое количество воды. Если вегетационный период (с 15 мая по 15 октября) разделить на три периода (по 50 дней), то соотношение расхода воды на испарение в каждом из них составит примерно 1:9:3. Недостаток влаги в любой из этих периодов отрицательно сказывается на урожайности свеклы. Однако больше всего снижается урожай корнеплодов и их сахаристость, когда растения подвергаются действию засухи в период интенсивного роста – в июле-августе.

На втором году жизни семенники хорошо развиваются и обеспечивают более высокую урожайность, если влажность почвы не опускается ниже ВРК (влажность разрыва капилляров) – 60% ППВ. Наибольшую потребность в воде семенники сахарной свеклы испытывают в период от выбрасывания цветоносов до конца цветения, которое обычно начинается в середине июня и продолжается 20-40 дней.

Требования к свету

Сахарная свекла – растение длинного дня. При увеличении периода освещения растения быстрее развиваются, лучше растут листья и корнеплоды, возрастает накопление сахара в них. Затенение свеклы в загущенных посевах приводит к снижению темпов роста и накопления сахара.

Сахаристость свеклы сильно зависит от напряженности солнечной радиации во второй половине вегетационного периода. Наиболее интенсивно накопление сахара в корнеплодах происходит, когда ясная солнечная погода чередуется с облачной погодой.

Требования к почве

Сахарная свекла предъявляет высокие требования к плодородию почвы, ее физическому состоянию, обеспеченности макро- и микроэлементами. Лучше всего свекла растет на черноземах, серых и темно-серых лесных суглинистых почвах, богатых перегноем. Вполне пригодны для нее почвы низин и пойм. Хорошие урожаи получают также при возделывании на богатых органическим веществом и хорошо обрабатываемых луговых и лугово-болотных, удобренных и обеспеченных влагой темно-каштановых, глубоко обрабатываемых плодородных дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны. Для свеклы наиболее благоприятна нейтральная и слабощелочная реакция почвенного раствора. На кислых почвах без предварительной их нейтрализации свекла дает невысокие урожаи. Сахарная свекла может приспосабливаться к слабозасоленным почвам. Нельзя размещать свеклу на тяжелых глинистых, заболоченных, бедных песчаных и каменистых почвах.

Сахарная свекла предъявляет высокие требования к аэрации почвы. Более благоприятные условия для ее роста складываются при следующих показателях плотности почвы: черноземов – 1-1,2г/см³, каштановых и серых лесных – 1,2-1,3г/см³, дерново-подзолистых – 1,2-1,4 г/см³.



Биология сахарной свеклы - Biology Fortified Inc.

Сахарная свекла

Roundup Ready снова появилась в новостях из-за решения судьи Уайта отозвать одобрение. Насколько я понимаю, Министерство сельского хозяйства США провело экологическую оценку сахарной свеклы, готовой к сборке, но не составило Заявление о воздействии на окружающую среду. Согласно нормативным актам, EA достаточно, если потенциальный вред минимален, но EIS требуется для всего, что менее хорошо изучено, например, для новой характеристики (и это вряд ли новая черта).Прочитав ЭА, я согласен с Министерством сельского хозяйства США в том, что потенциальный вред окружающей среде минимален, и я думаю, что потенциальный экономический ущерб также минимален из-за некоторых очень специфических характеристик биологии свеклы, которые я объясню в этом посте. путем обсуждения стратегий смягчения последствий, которые могут быть использованы для управления потоком генов в свекле (извините, народ, это будет еще один долгий).

Цветы и семена свеклы, первоначально из "Лекарственных растений Келера" около 1887 года, через Википедию.

Сахарная свекла бывает двухлетней, что означает, что ей нужно два года, прежде чем она достигнет зрелости. В течение 1 года растения дают большой корень, который при сушке содержит 15-20% сахара. В течение 2-го года растение использует накопленный сахар для производства цветов, а затем семян. Поэтому сахарная свекла, собираемая для получения сахара, не дает цветов, пыльцы или семян.
Иногда некоторые растения «срываются» или зацветают, когда им этого не следует, например, при необычных температурах. Это происходит как с ГМ *, так и с не ГМ свеклой.Современные сорта свеклы выведены так, чтобы не болеть. В Европе сорная свекла может опылять свеклу, выращиваемую на семена, в результате чего могут появиться сорняки x культивируемые гибриды свеклы, но в США сорная свекла не является проблемой. На любом свекольном поле очень низкий процент болтеров - менее 1 на 1000 квадратных метров поля. Некоторое обсуждение борьбы с болтером можно найти в Записках по выращиванию сахарной свеклы Калифорнийского университета, но имейте в виду, что некоторые аспекты производства свеклы в Калифорнии отличаются от выращивания свеклы в других штатах.
Еще одним источником пыльцы может быть свекла или кусочки свеклы, которые можно пропустить во время уборки урожая. Они могут цвести в течение следующего года в качестве добровольцев, но только в климате с достаточно теплой зимой, в частности, в Имперской долине в Калифорнии, недалеко от границы с Мексикой. В Орегоне и других штатах, производящих свеклу, холодная зимняя погода убивает любые кусочки свеклы, оставшиеся на поле, поэтому они не могут зацвести в следующем году.
Согласно отчету о распространении пыльцы на полях, где выращивают сахарную свеклу, во время цветения, например, при выращивании свеклы на семена, пыльца сахарной свеклы довольно подвижна.Его переносит ветер, а также, возможно, насекомые. Они обнаружили, что пыльца разносится на расстояние до 1200 метров (примерно 0,75 мили). Эти результаты довольно согласуются с работами, тестирующими распространение пыльцы свеклы. Хотя пыльца может перемещаться с поля на поле, большая часть ее остается. В 1967 г. при перекрестном опылении между полями сахарной свеклы количество пыльцы, падающей с одного свекольного поля площадью 20 акров на другое, находящееся на расстоянии 1000 метров, оценивается в 0,004 по сравнению с количеством пыльцы, поступающей с самого поля.Пыльца свеклы может оставаться жизнеспособной в течение некоторого времени при хранении в холодном и сухом виде в лабораторном холодильнике, но в полевых условиях она остается жизнеспособной только в течение примерно 24 часов после того, как ее опадет цветок.
Несмотря на то, что вся эта пыльца разлетается, большая часть ее попадает близко к родительским растениям. Это хорошо для любого фермера, пытающегося выращивать семена, иначе было бы невозможно произвести семена с генетикой, которую они хотят.
Сахарная свекла от Мэри Клэр Гаррисон через Государственный университет Северной Каролины.

Я могу представить 4 ситуации для комбинаций полей ГМ и не ГМ сахарной свеклы.Только одна проблема заключается в том, что семена сахарной свеклы, выращенные для сахара, неуместны. Нельзя одновременно собирать корень для сахара в этом году и собирать семена в следующем году. Даже если цветок растения был опылен пыльцой, содержащей трансген, свекла этого растения не будет. Таким образом, отсутствует риск заражения не ГМ-свеклы пыльцой ГМ-свеклы - за исключением случаев производства семян.

  1. Два поля, выращивающих свеклу рядом друг с другом, одно GM и одно не GM. В этом случае единственная пыльца будет от болтеров.Даже если цветы производятся и опыляются пыльцой с геном ГМ, корень все равно не ГМ.
  2. Поле, где выращивают посевной материал без ГМО, рядом с полем, где выращивают ГМ свеклу. Единственная пыльца GM будет от болтеров. Вполне возможно, что пыльца от GM может оплодотворять цветы свеклы, не содержащие ГМ, с очень низкой скоростью. Фермер, выращивающий семена, должен выдерживать соответствующие расстояния, чтобы гарантировать, что он произведет семена с желаемой генетикой.
  3. Поле, где выращивают семена ГМ-свеклы, рядом с полем, где выращивают не ГМ свеклу.Как и в случае 1, корни в поле, отличном от GM, не будут затронуты. Как и в случае 2, фермер, выращивающий семена, должен выдерживать соответствующие расстояния, чтобы защитить свои цветы от болтеров, чтобы гарантировать, что его семена будут иметь желаемую генетику.
  4. Два поля, на которых выращивают семена свеклы, рядом друг с другом, одно генетически модифицированное, а другое не генетическое. Здесь все немного усложняется просто потому, что вокруг больше пыльцы. Поскольку большая часть семян свеклы выращивается в Уилламетт-Вэлли в Орегоне, вероятность перекрестного опыления довольно высока, если растения разных генотипов выращиваются близко друг к другу.Однако эта проблема не является уникальной для ГМ, поэтому растения, которые необходимо держать отдельно генетически, содержатся отдельно физически.

Столовая свекла через Википедию.
Сахарная свекла, столовая свекла и мангольд выращиваются для семян в долине Уилламетт, и все они способны к перекрестному опылению. Производители семян любого из них должны держать свои поля на расстоянии от других производителей семян, иначе полученные семена могут оказаться бесполезными.
Например, если семена красной столовой свеклы выращивать слишком близко к семенам сахарной свеклы, производитель семян сахарной свеклы мог бы получить семена красной сахарной свеклы.Кто бы ни купил и посадил это семя, в конечном итоге урожай окажется бесполезным, поскольку весь этот красный пигмент усложнит переработку сахара. Даже если бы только небольшой процент полей содержал гены от столовой свеклы, фермеру платили бы меньше за его урожай, поскольку переработчику сахара пришлось бы найти способ удалить красную сахарную свеклу. У столовой свеклы, выращиваемой из зараженных семян, вероятно, также будут проблемы.

Производство чистых семян - непростая задача. Даже без участия GM в обсуждении, нужно многое сделать, чтобы из семян, которые покупает фермер, вырастут нужные растения.В случае свеклы растения часто пропалывают вручную, чтобы удалить все растения, которые не похожи на остальные. У американской компании Crystal Sugar есть отличная веб-страница, на которой рассказывается о производстве семян сахарной свеклы с фотографиями. Компания Seeds of Change, занимающаяся семенами, опубликовала отличную статью, в которой нет оснований полагать, что свекла не ориентирована на то, насколько сложно получить хорошие семена. Новое определение качества семян. Статья посвящена органическим семенам, но в равной степени применима ко всем типам семян (в этой статье есть одна ошибка, подробности см. В следующем разделе этого сообщения).
Как производители семян в долине Уилламетт и в других местах удерживают пыльцу сексуально совместимых культур от опыления их цветов и заражения их семян? Все сводится к расстоянию. Служба сертификации семян штата Орегон рекомендует разные расстояния для исходных семян и для сертифицированных семян (более подробную информацию о типах семян см. В Справочнике службы сертификации семян штата Орегон). В листе стандартов сертификации сахарной свеклы (pdf) в штате Орегон указаны следующие расстояния для производства запасов и сертифицированных семян:

  1. Из источника пыльцы сахарной свеклы различной или неизвестной плоидности: 5000 футов, 3200 футов
  2. Из источника пыльцы сахарной свеклы с аналогичной плоидностью или между полями, где не используется мужская стерильность: 3200 футов, 2600 футов
  3. От другого опылителя или рода Бета, не являющегося сахарной свеклой (включая кормовую свеклу, красную свеклу, швейцарский мангольд): 10 200 футов, 8000 футов

Помните, что 5280 футов - это миля, поэтому в этом стандарте говорится, что поля для выращивания семян должны находиться на расстоянии 1-2 мили друг от друга (сайт American Crystal Sugar Company сообщает, что необходимое расстояние может составлять «несколько миль»).Если это расстояние будет работать достаточно хорошо, чтобы сохранить все различные сорта сахарной свеклы, столовой свеклы и мангольда генетически чистыми, то оно будет работать, чтобы уберечь ГМ-гены от не-ГМ-культур. Пыльца ГМ-растения ничем не отличается от пыльцы ГМ-растения. Хотя я мог понять, выступал ли кто-то за тесты с ГМО пыльцой для определения точного расстояния, я не думаю, что это необходимо, поскольку у нас уже есть много информации о том, как далеко должны быть друг от друга поля, чтобы предотвратить поток генов - как указывалось ранее, Исследование показало, что 1000 метров, разделяющих два поля, дают 0.004 от всей пыльцы, поступающей с дальнего поля, по сравнению с количеством пыльцы, поступающей с самого поля.

В статье «Новое определение качества семян» есть одна маленькая ошибка. В нем говорится: «По закону органические семена не могут содержать генетически модифицированные организмы (ГМО)». Это распространенное заблуждение. Закон фактически говорит, что ГМ нельзя использовать в органических семенах, а не в том, что они не могут содержать ГМ-семена. Органические стандарты основаны на процессах, а не на содержании. Пока фермер, выращивающий органические продукты, получает семена, не являющиеся ГМО, и прилагает разумные усилия для предотвращения попадания ГМ-материалов в свои продукты, органическая сертификация не будет затронута, даже если продукт будет протестирован и будет обнаружен в нем ген ГМ. .Как это может быть? Эти разумные усилия работают в большинстве случаев, потому что они основаны на надежной науке.
В постановлении не совсем ясно, как все это работает, поэтому мы не можем винить Seeds of Change за допущение, что закон говорит, что семена не могут содержать ГМО. Еще в 2004 году официальный представитель Министерства сельского хозяйства США Билл Хоукс ответил на вопросы Гаса Дугласа из Национальной ассоциации государственных департаментов сельского хозяйства на вопросы об органической сертификации и ГМ. На прекрасные вопросы были получены отличные ответы, и они действительно проясняют политику.Письмо небольшое, рекомендую прочитать полностью.
Этот пункт содержания GM очень важен в случае, который мы здесь обсуждаем. Если производитель семян органической свеклы или свеклы (или любой фермер, выращивающий органические семена) принимает разумные меры предосторожности, такие как соответствующие расстояния, как обсуждалось выше, перекрестное опыление все еще возможно на некотором низком уровне. Какой уровень приемлем? В правилах ничего не сказано, потому что проблема не в контенте.
Конечно, даже если контент не является проблемой для органической сертификации, некоторые люди хотят добавить дополнительные уровни тестирования и сертификации помимо органических стандартов.Проект Non-GMO Project - это программа частной маркировки, которая установила свои собственные правила в отношении того, какой уровень содержания ГМ является слишком высоким, чтобы разрешить использование их патентованной марки. Рабочий стандарт проекта без ГМО устанавливает следующие уровни в качестве максимально допустимого содержания ГМ: 0,1% для семян и других материалов для размножения растений, 0,5% для ингредиентов пищевых продуктов, пищевых добавок или средств гигиены и 0,9% для кормов для животных и добавок. . Эти уровни могут соблюдаться, а могут и не соблюдаться мерами предосторожности, необходимыми для сертификации органических продуктов, поэтому фермерам, которые ищут маркировку без ГМО или аналогичную маркировку, могут потребоваться дополнительные меры предосторожности.

По мере того, как такие ярлыки, как «Не содержит ГМО», становятся все более широко используемыми, все больше фермеров будут тестировать свои посевы, поэтому существует вероятность экономического ущерба даже из-за низкого уровня перекрестного опыления. Тем не менее, ничто из этого не оправдывает общенациональный запрет на производство семян ГМ сахарной свеклы. Есть и другие варианты. Некоторые возлагают бремя на сахарную промышленность и фермеров, которые хотят выращивать семена ГМ-свеклы, другие возлагают бремя на фермеров, которые хотят более строгого контроля за пыльцой. К сожалению, все варианты в той или иной степени усложняют ситуацию для одного или другого, поэтому, я полагаю, именно поэтому вопрос оказался в суде, а не решен мирным путем.
Судья Уайт мог не знать о расстоянии как о стратегии смягчения последствий. Если бы он это сделал, возможно, он бы постановил, что производство ГМ-семян может происходить только на определенном расстоянии от полей фермеров, которые не хотят даже потенциала ГМ-пыльцы. Я полагаю, может быть юридический аргумент в пользу того, что фермеры, использующие существующие методы, имеют определенные права, когда сталкиваются с новым методом, который потенциально может повлиять на их средства к существованию. Установка такого расстояния вполне может эффективно запретить выращивание семян ГМ сахарной свеклы в долине Уилламетт.
Другой вариант, который был доступен судье Уайту, заключался в том, чтобы просто запретить выращивание ГМ-семян свеклы в Уилламетт-Вэлли. Во всем Орегоне уже действует запрет на выращивание любого канолы (ГМ или нет) из-за опасений, что канола будет опылять другие культуры капусты, выращиваемые на семена, такие как брокколи, хотя, по словам фермера Дина Фриборна из Farmer, эта озабоченность может быть необоснованной подталкивает к расслаблению по правилам канолы. Это может быть использовано как прецедент для оправдания запрета на производство семян ГМ сахарной свеклы в Уилламетт-Вэлли или даже во всем Орегоне.
Поскольку Уилламетт-Вэлли, по-видимому, лучшее место для выращивания семян свеклы, настоящий запрет или эффективный запрет, скорее всего, нанесет вред сахарной промышленности и даже фермерам, которые в настоящее время не поставляют нишевые рынки, если ГМ-семена свеклы должны выращиваться в другом месте. Я не уверен, что в законе говорится о предпочтении одной отрасли перед другой, но я думаю, что здесь можно привести аргумент.
Помимо негативного воздействия на рынок неспециализированных семян, существует еще одна проблема с расстоянием. Это требует, как я могу об этом думать, чтобы точное местоположение полей было обнародовано, по крайней мере, для других семеноводов.Бьюсь об заклад, с этого момента для активистов-деструкторов не составит большого труда начать вырывать растения или поджигать поля. Это прискорбная реальность, с которой нужно иметь дело.

Если не на расстоянии, производители семян всегда могут использовать передвижные временные палатки над растениями, пока они чувствительны к пыльце. Согласно Seeds of Change, палатки или полевые укрытия имеют много преимуществ, в том числе защищают растения от насекомых и других вредителей. Здесь, в Эймсе, штат Айова, исследователи из USDA APHIS используют палатки из тонкой сетки, чтобы ветер и солнце могли проходить сквозь них, изолируя растения от нежелательной пыльцы.Конечно, это будет проблемой для производителей, которым в настоящее время не нужно их использовать.
Другой вариант - использовать сорта, несовместимые по половому признаку с культурами вашего соседа. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что у некоторых сортов свеклы есть гены, которые позволяют опыление только пыльцой с совместимым геном. Вся пыльца в мире может летать вокруг, но только сексуально совместимая пыльца может успешно оплодотворять цветы.
Другое решение было кратко предложено (бывшим?) Президентом Совета Ассоциации производителей и торговли органическими семенами Фрэнком Мортоном в сообщении под названием «ГМО у дверей»:

Некоторые [стратегии смягчения последствий] настолько очевидны, что их игнорирование кажется небрежным, например использование материнских линий с мужской стерильностью для переноса RR-генов (так что RR-пыльца не создается) в процессе производства гибридных семян (все ГМ-сахарная свекла - гибриды F1).

Эта идея не нова и работает не только для свеклы, но и для многих других культур. Как описано в разделе Использование цитоплазматической мужской стерильности для производства семян (перефразировано из pdf, стр. 630):

CMS используется для получения гибридов столовой и сахарной свеклы. Сахарная свекла - это почти исключительно гибриды в США и Европе, при этом некоторые сорта открытого опыления выращиваются в регионах мира с меньшими затратами, таких как Марокко и Египет. Примерно 50% сортов столовой свеклы являются гибридными; Сорта OP по-прежнему производятся с преимуществом более дешевых семян.CMS и ее потенциал для создания гибридов были описаны в 1945 году.

Поскольку гибриды уже используются, не потребуется гораздо больше усилий для создания линий с мужской стерильностью, несущих трансген, или, по крайней мере, для скрещивания трансгена с женской стороной гибрида, что и сделали селекционеры семян свеклы. По словам Лютера Маркварта, исполнительного вице-президента Американской ассоциации производителей сахарной свеклы, около 75% всех семян свеклы Roundup Ready, выращиваемых в Уилламетт-Вэлли, имеют ген Roundup Ready на женской стороне, поэтому на этих полях для производства семян свеклы Roundup Ready не производится содержит ген Roundup Ready (личное сообщение).
Эта стратегия беспроигрышна. Фермеры, выращивающие немодифицированные семена, избегают каких-либо дополнительных проблем с перекрестным опылением, все фермеры, выращивающие семена, продолжают использовать расстояния для изоляции, как и всегда, сахарная промышленность и фермеры, выращивающие сахарную свеклу, получают все необходимые им семена ГМ сахарной свеклы ... Как только это экономическое перекрестное опыление вопрос о семеноводстве решен, нет никаких оснований останавливать дерегулирование ГМ сахарной свеклы. Производителям сахарной свеклы нужно просто довести эти 75% до 100%.
Морской шпинат от Squirmelia aka Jodi через Flickr.

Сахарная свекла не встречается в природе, как и столовая. Предки свеклы были одомашнены от видов, живущих на берегу моря, которые распространяли свои семена в плодах с пробкой, плавающих в воде, которые сегодня называются морской свеклой или морским шпинатом. В древние времена из растений выращивали что-то вроде швейцарского мангольда, широко выращивали в садах и считали очень полезным дополнением к рациону. Эти растения даже упоминались в древней литературе, например, в этой кулинарной цитате из книги Аристофана Ахарнии около 425 г. до н.э .:

.

Посмотрите на этого очаровательного угря, который возвращается к нам после шести долгих лет отсутствия.Приветствуйте его, дети мои; что до себя, я поставлю уголь, чтобы оказать честь незнакомцу. Отнеси в мой дом; Сама смерть не смогла бы разлучить меня с ней, если бы была приготовлена ​​с листьями свеклы.

Свекла и свекольная зелень оставались популярными на протяжении веков. В 812 году Карл Великий издал указ о том, что императорские поместья включают свеклу в свои сады, имея в виду растение, похожее на столовую свеклу, в котором можно есть как листья, так и корни. В 1538 году несколько сортов свеклы были описаны итальянским ботаником Андреа Чезальпино в книге De Plantus .В 1600 году сладость свеклы была оценена французским агрономом Оливером Де Серресом в Théatre d’agriculture.
Наконец, в 1747 году Андреас Зигсмунд Маргграф сообщил Прусской академии наук, что он извлек из свеклы чистый сахар! Однако сахар составлял всего около 1,6% от общего веса свеклы, что казалось слишком низким, чтобы возиться с ним. Его ученик, Франц Карл Арчард, работая с белой свеклой, используемой в качестве корма для животных, разработал очень сладкую белосилезскую свеклу. Франц открыл первый завод по экстракции сахарной свеклы, а остальное уже история.
Историческая справка перефразирована из книги «Сахарная свекла» Филиппа Дрейкотта.
.
* GM означает «генетически модифицированная» или «генетическая модификация».
Примечание. Большая часть этого поста изначально была опубликована как «Нет оценки риска для сахарной свеклы?» но был отредактирован, чтобы представить более широкое обсуждение биологии сахарной свеклы с дополнительным обсуждением производства семян. Историческая часть была просто случайной, я нашел всю эту интересную информацию и просто должен был включить ее. Надеюсь, ты тоже подумаешь, что это круто!
Примечание. 14 октября 2010 г. было внесено несколько небольших изменений для повышения точности.В частности, информация о температурах замерзания, убивающих сломанные кусочки свеклы, и о том, что 75% семян свеклы имеют ген Roundup Ready на женской стороне гибрида.

.

Сахар | химическое соединение | Британника

Сахар , любое из многочисленных сладких, бесцветных, водорастворимых соединений, присутствующих в соке семенных растений и молоке млекопитающих и составляющих простейшую группу углеводов. (См. Также углеводы.) Наиболее распространенным сахаром является сахароза, кристаллический столовый и промышленный подсластитель, используемый в пищевых продуктах и ​​напитках.

В качестве химического термина «сахар» обычно относится ко всем углеводам общей формулы C n (H 2 O) n .Сахароза - это дисахарид или двойной сахар, состоящий из одной молекулы глюкозы, связанной с одной молекулой фруктозы. Поскольку одна молекула воды (H 2 O) теряется в реакции конденсации, связывающей глюкозу с фруктозой, сахароза представлена ​​формулой C 12 H 22 O 11 (согласно общей формуле C n [H 2 O] n - 1 ).

Сахароза содержится почти во всех растениях, но она встречается в концентрациях, достаточно высоких для экономического восстановления, только в сахарном тростнике ( Saccharum officinarum ) и сахарной свекле ( Beta vulgaris ).Первый - это гигантская трава, растущая в тропических и субтропических областях; последний - корнеплод, произрастающий в зонах умеренного климата (см. рис. 1). Сахарный тростник составляет от 7 до 18 процентов сахара по весу, а сахарная свекла - от 8 до 22 процентов сахара по весу. Сахароза из любого источника (или из двух относительно второстепенных источников, сахарного клена и финиковой пальмы) представляет собой одну и ту же молекулу, которая дает 3,94 калории на грамм, как и все углеводы. Различия в сахарных продуктах обусловлены другими компонентами, изолированными сахарозой.

Первой культурой сахарного тростника был сахарный тростник, выведенный из диких разновидностей в Ост-Индии, вероятно, в Новой Гвинее. Сахарная свекла была выращена в Европе в 19 веке во время наполеоновских войн, когда Франция искала альтернативный отечественный источник сахара, чтобы спасти свои корабли от блокады источников сахарного тростника в Карибском бассейне. Собранный сахарный тростник нельзя хранить из-за разложения сахарозы. По этой причине тростниковый сахар обычно производят в два этапа: производство сахара-сырца происходит в районах выращивания тростника, а переработка в пищевые продукты происходит в странах-потребителях сахара.С другой стороны, сахарная свекла может храниться и поэтому обычно перерабатывается в белый сахар в один этап.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня .

Сахарная свекла | завод | Британника

Сахарная свекла , ( Beta vulgaris ), форма свеклы семейства амарантовых (Amaranthaceae), культивируемая как источник сахара. Сок сахарной свеклы содержит высокий уровень сахарозы и уступает только сахарному тростнику в качестве основного источника сахара в мире. Информацию о переработке свекловичного сахара и истории его использования см. В статье сахар.

Свекла сахарная ( Beta vulgaris ).

Grant Heilman / Encyclopædia Britannica, Inc.

Британская викторина

Это или То? Фрукты против овощей

Где на самом деле проводится грань между фруктами и овощами? Проверьте свои знания с помощью этой викторины.

Сахарная свекла выращивалась как огородный овощ и на корм задолго до того, как ценилась за содержание сахара.Сахар был экспериментально получен из свеклы в Германии в 1747 году химиком Андреасом Маргграфом, но первый сахарный завод был построен в 1802 году в Силезии (ныне Польша). Наполеон заинтересовался этим процессом в 1811 году, потому что британская блокада прервала поставки французской империи тростникового сахара-сырца из Вест-Индии. Под его влиянием во Франции было основано 40 сахарных заводов. Хотя промышленность временно пришла в упадок после падения Наполеона, она восстановилась в 1840-х годах. Затем производство свекловичного сахара быстро увеличивалось по всей Европе; к 1880 году тоннаж превысил тоннаж тростникового сахара.Свекольный сахар в настоящее время составляет почти все производство сахара в Европейском Союзе и примерно одну пятую от общего мирового производства.

Культура

Сахарная свекла давно выращивается как яровая культура в относительно прохладных частях умеренного пояса мира. Совсем недавно его выращивали как озимую в теплых регионах умеренного климата, включая части Южной Америки, Африки, Ближнего Востока и южной Европы. Вегетационный период от посева до сбора урожая 170–200 дней.Хороший урожай свеклы достигается при мягком климате в течение всего вегетационного периода, а подходящее содержание сахарозы обеспечивается, когда последний период роста был холодным. В случае озимых культур период созревания наступает весной, и этому способствует задержка полива свеклы. Для сахарной свеклы требуется хорошо распределенное количество осадков около 610 мм (24 дюйма), и при недостатке осадков урожай необходимо орошать.

сахарная свекла

Ряды убранной сахарной свеклы ( Beta vulgaris ).И сахарная свекла, и сахарный тростник содержат высокие концентрации сахарозы и перерабатываются в сахар.

Рекламный RF

Сахарная свекла выращивается из семян и может быть посеяна на различных почвах, от супеси до тяжелой глины. Посевное ложе подготавливается глубокой вспашкой после уборки предыдущего урожая. Идеальная почва - суглинок, богатый гумусом, глубокий и однородный, с соответствующей адгезией и умеренной влагоудерживающей способностью. Перед посевом семена обрабатывают дезинфицирующими средствами от болезни черного корня.На промышленных фермах сеялки точного высева сеют семена на глубину от 2 до 4 см (от 0,75 до 1,5 дюймов) и на расстоянии от 6 до 8 см (от 2,5 до 3 дюймов) друг от друга; расстояние между рядами обычно составляет от 50 до 56 см (от 20 до 22 дюймов). Удобрения вносятся одновременно с семенами, а после покрытия гербициды вносятся распылением. Прорастание семян происходит примерно через 10 дней после посева.

Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Удобрения вносят под сахарную свеклу с начала посева на протяжении всего периода роста.Азотные удобрения увеличивают вес корнеплодов, но задерживают созревание. Калий хорошо усваивается сахарной свеклой, увеличивая массу корней, но, опять же, если поглощается слишком много калия, созревание замедляется, и может возникнуть дефицит магния. Фосфат поглощает меньше, чем азот и калий, но он увеличивает массу корня свеклы и ускоряет созревание.

Зрелый корень сахарной свеклы может вырасти до 1–2 кг (2,2–4,4 фунта) и может содержать 8–22% сахарозы по весу.Сбор сахарной свеклы обычно начинается в конце сентября или начале октября для яровых культур и проводится быстро, чтобы закончить до того, как почва замерзнет. Есть два метода сбора урожая. В методе Поммритцера посыпка и поднятие корней выполняется двумя отдельными машинами. В другом методе две операции выполняются на одной машине. Посевы сахарной свеклы обычно чередуются с кукурузой (кукурузой) или пшеницей каждые четыре-шесть лет, чтобы уменьшить ущерб, причиняемый Rhizoctonia корневой гнилью или нематодами сахарной свеклы ( Heterodera schachtii ).

Болезни и вредители

Свекла подвержена множеству болезней и насекомых-вредителей. Черная корневая гниль, грибковое заболевание, характеризующееся поражением стебля у поверхности почвы, и пятнистость листьев Cercospora , грибковая инфекция, при которой листья становятся зеленовато-желтыми, а масса корня и содержание сахара снижаются, являются наиболее серьезными и могут вызывать большой урон, если не контролировать. Также необходимо принять меры против поражения червями, жуками и нематодами.

Сучки на корне сахарной свеклы, вызванные узловатыми нематодами.

Найджел Кэттлин — Holt Studios International / Photo Researchers, Inc.

Разведение

Постоянно ведется поиск устойчивой к болезням свеклы с более высоким содержанием сахарозы и более тяжелым корнем. Сахарная свекла - это перекрестноопыляемые растения, и большинство коммерческих сортов являются гибридами. Были разработаны превосходные полиплоидные разновидности (имеющие несколько наборов хромосом). В Соединенных Штатах и ​​других странах большая часть коммерческой сахарной свеклы была генетически модифицирована для обеспечения устойчивости к гербициду глифосату.

Такео Ямане

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

  • Истоки сельского хозяйства: сахарная свекла

    Сахарная свекла как культура намного новее, чем соя или сорго. Хотя свекла была источником сладостей среди древних египтян, индийцев, китайцев, греков и римлян, только в 1747 году немецкий аптекарь Андреас Маргграф получил сахар…

  • корма: Побочные продукты сахарной свеклы и сахарного тростника

    Из свекловичной промышленности поступают ботва свеклы, которая используется на ферме в свежем или силсованном виде, а также сушеный свекловичный жом и свекольная патока, которые производятся на сахарных заводах.Тростниковая патока - это отходы производства тростникового сахара. Эти…

  • Украина: сельское хозяйство и рыболовство

    … крупнейшие в мире производители сахарной свеклы и подсолнечного масла. Сектор животноводства Украины отстает от сектора растениеводства, но его общий объем производства все еще значительно выше, чем в большинстве других европейских стран.…

.

свекольного сахара по сравнению с тростниковым сахаром: что полезнее?

По оценкам, 55–60% всего сахара, производимого в Соединенных Штатах, производится из сахарной свеклы (1).

Свекольный и тростниковый сахар содержатся в различных продуктах питания, включая сладости, полуфабрикаты, выпечку и газированные напитки.

Тем не менее, эти два общих типа сахара разделяют несколько отличий.

В этой статье рассматриваются различия между свекольным и тростниковым сахаром, чтобы определить, является ли один из них более полезным для здоровья.

[вставить изображение https: // images-prod.healthline.com/hlcmsresource/images/AN_images/beet-sugar-1296×728-feature.jpg]

Свекловичный сахар получают из растения сахарной свеклы, корнеплода, тесно связанного со свеклой и мангольдом (2).

Наряду с сахарным тростником сахарная свекла является одним из наиболее распространенных растений, используемых для производства белого сахара (3).

Сахарная свекла также используется для производства других видов рафинированного сахара, таких как патока и коричневый сахар (4).

Однако, поскольку источник сахара не всегда указывается на пищевых продуктах и ​​этикетках, бывает трудно определить, содержат ли они сахар свеклу или тростниковый.

[ВСТАВИТЬ БЛОК-ЦИТАТУ: Резюме Свекольный сахар производится из свекольного завода. Наряду с тростниковым сахаром, это один из наиболее распространенных видов рафинированного сахара на рынке.]

Одно из самых больших различий между свекольным и тростниковым сахаром - это способы их обработки и производства.

Свекольный сахар производят с использованием процесса, который включает в себя тонкую нарезку сахарной свеклы для извлечения натурального сахарного сока.

Сок очищается и нагревается для получения концентрированного сиропа, который кристаллизуют с образованием сахарного песка.

Тростниковый сахар производят с использованием аналогичного метода, но иногда обрабатывают с использованием костного угля - ингредиента, получаемого путем обугливания костей животных. Костный уголь помогает отбеливать и фильтровать белый сахар.

Хотя костный уголь не содержится в конечном продукте, люди, желающие сократить потребление продуктов, приготовленных с использованием продуктов животного происхождения, например веганы или вегетарианцы, могут захотеть это рассмотреть.

Имейте в виду, что другие продукты, такие как активированный уголь на основе угля, часто используются при переработке белого сахара в качестве веганской альтернативы костному углю (6).

[ВСТАВИТЬ БЛОК-ЦИТАТУ: Резюме Свекольный сахар не предполагает использования костного угля или активированного угля на основе угля, которые можно использовать для отбеливания и фильтрации тростникового сахара.]

Хотя тростниковый сахар и свекольный сахар почти не используются. идентичны по питательности, могут по-разному работать в рецептах.

Частично это связано с явными различиями во вкусе, которые могут изменить вкус ваших блюд.

Свекольный сахар имеет землистый, окисленный аромат и слабое послевкусие жженого сахара, тогда как тростниковый сахар отличается более сладким послевкусием и более фруктовым ароматом (7).

Кроме того, некоторые повара и пекари считают, что разные типы сахара изменяют текстуру и внешний вид конечного продукта в некоторых рецептах.

В частности, считается, что тростниковый сахар легче карамелизируется и дает более однородный продукт, чем свекольный сахар. С другой стороны, свекольный сахар может создавать более хрустящую текстуру и иметь уникальный вкус, который хорошо подходит для некоторых хлебобулочных изделий.

[ВСТАВИТЬ БЛОК-ЦИТАТУ: Резюме Говорят, что свекольный сахар и тростниковый сахар имеют небольшие различия во вкусе и могут по-разному работать в рецептах.]

Между тростниковым сахаром и свекольным сахаром может быть несколько различий, но с точки зрения питания они почти идентичны.

Независимо от источника, рафинированный сахар представляет собой чистую сахарозу, соединение, состоящее из молекул глюкозы и фруктозы (8).

По этой причине потребление большого количества свекольного или тростникового сахара может способствовать увеличению веса и развитию хронических состояний, таких как диабет, болезни сердца и проблемы с печенью (9).

Медицинские организации, такие как Американская кардиологическая ассоциация, рекомендуют ограничивать потребление добавленного сахара до менее 6 чайных ложек (24 граммов) в день для женщин и менее 9 чайных ложек (36 граммов) в день для мужчин (10).

Это относится ко всем формам тростникового и свекловичного сахара, включая белый сахар, коричневый сахар, патоку, турбинадо и сахар, содержащийся во многих обработанных пищевых продуктах, таких как сладости, безалкогольные напитки и десерты.

[ВСТАВИТЬ БЛОК-ЦИТАТУ: Резюме Как тростниковый сахар, так и свекольный сахар представляют собой по существу сахарозу, которая может быть вредной при потреблении в больших количествах.]

Многие потребители предпочитают тростниковый сахар свекольному сахару из-за опасений по поводу генетически модифицированных организмов ( ГМО).

По оценкам, около 95% сахарной свеклы в США являются генетически модифицированными (11).

Генетически модифицированный сахарный тростник был одобрен в США в 2018 году.

Некоторые люди выступают за генетически модифицированные культуры как на устойчивый источник пищи, обладающий высокой устойчивостью к насекомым, гербицидам или экстремальным погодным условиям (12).

Между тем другие предпочитают избегать ГМО из-за опасений по поводу возможного неблагоприятного воздействия на здоровье или окружающую среду (13).

Хотя некоторые исследователи обеспокоены тем, что некоторые ГМО могут иметь неблагоприятные последствия для здоровья, исследования их воздействия на человека все еще ограничены (14).

Однако другие исследования показали, что люди могут безопасно употреблять в пищу ГМО-культуры и что они содержат профиль питательных веществ, сопоставимый с обычными культурами (15, 16).

Если вы беспокоитесь о ГМО-культурах, лучше всего выбрать тростниковый сахар или свекольный сахар, не содержащий ГМО, чтобы свести к минимуму воздействие ГМО.

[ВСТАВИТЬ БЛОК-ЦИТАТУ: Резюме Большинство сахарной свеклы в Соединенных Штатах генетически модифицировано, в то время как сахарный тростник чаще не содержит ГМО.]

Свекольный и тростниковый сахар немного отличаются по вкусу и могут по-разному действовать при приготовлении пищи и выпечке.

В отличие от тростникового сахара, свекловичный сахар производится без костного угля, что может быть важно для веганов и вегетарианцев.

Тем не менее, некоторые могут предпочесть тростниковый сахар, поскольку вероятность его генетической модификации меньше.

Тем не менее, как свекловичный, так и тростниковый сахар состоят из сахарозы, которая может нанести вред вашему здоровью при чрезмерном употреблении.

Таким образом, хотя между этими двумя формами сахара могут быть различия, вам следует уменьшить потребление любого из них в рамках здорового питания.

По оценкам, 55–60% всего сахара, производимого в США, производится из сахарной свеклы (1).

Свекольный и тростниковый сахар содержатся в различных продуктах питания, включая сладости, полуфабрикаты, выпечку и газированные напитки.

Однако эти два распространенных типа сахара разделяют несколько отличий.

В этой статье рассматриваются различия между свекольным и тростниковым сахаром, чтобы определить, является ли один из них более полезным для здоровья.

Свекольный сахар получают из растения сахарной свеклы, корнеплода, тесно связанного со свеклой и мангольдом (2).

Наряду с сахарным тростником сахарная свекла является одним из наиболее распространенных растений, используемых для производства белого сахара (3).

Сахарная свекла также используется для производства других видов рафинированного сахара, таких как патока и коричневый сахар (4).

Однако, поскольку источник сахара не всегда указывается на пищевых продуктах и ​​этикетках, бывает трудно определить, содержат ли они сахар свеклу или тростниковый.

Резюме

Свекольный сахар производится из свекольного завода.Наряду с тростниковым сахаром это один из самых распространенных видов рафинированного сахара на рынке.

Одним из самых больших различий между свекольным и тростниковым сахаром является способ их обработки и производства.

Свекольный сахар производят с использованием процесса, который включает в себя тонкую нарезку сахарной свеклы для извлечения натурального сахарного сока.

Сок очищается и нагревается для получения концентрированного сиропа, который кристаллизуют с образованием сахарного песка.

Тростниковый сахар производят с использованием аналогичного метода, но иногда обрабатывают с использованием костного угля - ингредиента, получаемого путем обугливания костей животных.Костный уголь помогает отбеливать и фильтровать белый сахар (5).

Хотя костный уголь не содержится в конечном продукте, люди, желающие сократить потребление продуктов, приготовленных с использованием продуктов животного происхождения, например, веганы или вегетарианцы, могут принять это во внимание.

Имейте в виду, что другие продукты, такие как активированный уголь на основе угля, часто используются при переработке белого сахара в качестве веганской альтернативы костному углю (6).

Резюме

Свекольный сахар не предполагает использования костного полукокса или активированного угля на основе угля, которые можно использовать для отбеливания и фильтрации тростникового сахара.

Хотя тростниковый сахар и свекольный сахар почти идентичны с точки зрения питательных веществ, они могут работать по-разному в рецептах.

Это, по крайней мере частично, связано с явными различиями во вкусе, которые могут повлиять на то, как типы сахара изменяют вкус ваших блюд.

Свекольный сахар имеет землистый окисленный аромат и послевкусие жженого сахара, тогда как тростниковый сахар отличается более сладким послевкусием и более фруктовым ароматом (7).

Кроме того, некоторые повара и пекари считают, что разные типы сахара изменяют текстуру и внешний вид конечного продукта в некоторых рецептах.

В частности, считается, что тростниковый сахар легче карамелизируется и дает более однородный продукт, чем свекольный сахар. С другой стороны, свекольный сахар может создавать более хрустящую текстуру и иметь уникальный вкус, который хорошо подходит для некоторых хлебобулочных изделий.

Резюме

Свекольный сахар и тростниковый сахар имеют небольшие различия во вкусе и могут по-разному работать в рецептах.

Между тростниковым сахаром и свекольным сахаром может быть несколько различий, но с точки зрения питания они почти идентичны.

Независимо от источника, рафинированный сахар представляет собой чистую сахарозу, соединение, состоящее из молекул глюкозы и фруктозы (8).

По этой причине потребление большого количества свекольного или тростникового сахара может способствовать увеличению веса и развитию хронических заболеваний, таких как диабет, болезни сердца и проблемы с печенью (9).

Медицинские организации, такие как Американская кардиологическая ассоциация, рекомендуют ограничивать потребление добавленного сахара до менее 6 чайных ложек (24 граммов) в день для женщин и менее 9 чайных ложек (36 граммов) в день для мужчин (10).

Это относится ко всем формам тростникового и свекловичного сахара, включая белый сахар, коричневый сахар, патоку, турбинадо и сахар, содержащийся во многих обработанных пищевых продуктах, таких как сладости, безалкогольные напитки и десерты.

Резюме

Как тростниковый сахар, так и свекольный сахар представляют собой сахарозу, которая может быть вредной при потреблении в больших количествах.

Многие потребители предпочитают тростниковый сахар свекольному сахару из-за опасений по поводу генетически модифицированных организмов (ГМО).

По оценкам, около 95% сахарной свеклы в США являются генетически модифицированными (11).

И наоборот, весь сахарный тростник, производимый в настоящее время в США, считается без ГМО.

Некоторые люди выступают за генетически модифицированные культуры как устойчивый источник пищи, обладающий высокой устойчивостью к насекомым, гербицидам и экстремальным погодным условиям (12).

Между тем, другие предпочитают избегать ГМО из-за проблем с устойчивостью к антибиотикам, пищевой аллергией и другими возможными неблагоприятными последствиями для здоровья (13).

Хотя некоторые исследования на животных показали, что потребление ГМО может оказывать токсическое воздействие на печень, почки, поджелудочную железу и репродуктивную систему, исследования воздействия на людей все еще ограничены (14).

Однако другие исследования показали, что люди могут безопасно употреблять в пищу ГМО-культуры и что они содержат профиль питательных веществ, сопоставимый с обычными культурами (15, 16).

Если вы беспокоитесь о ГМО-культурах, лучше всего выбрать тростниковый сахар или свекольный сахар, не содержащий ГМО, чтобы свести к минимуму воздействие ГМО.

Резюме

Большинство сахарной свеклы в США генетически модифицировано, в то время как сахарный тростник, как правило, не содержит ГМО.

Свекольный и тростниковый сахар незначительно отличаются по вкусу и могут по-разному действовать при приготовлении пищи и выпечке.

В отличие от тростникового сахара, свекловичный сахар производится без костного угля, что может быть важно для веганов и вегетарианцев.

Тем не менее, некоторые могут предпочесть тростниковый сахар, поскольку он с меньшей вероятностью содержит ГМО-ингредиенты.

Тем не менее, свекловичный и тростниковый сахар состоят из сахарозы, которая может быть вредна для вашего здоровья при чрезмерном потреблении.

Таким образом, хотя между этими двумя формами сахара могут быть различия, потребление любого из них должно быть умеренным как часть здорового питания.

.

Одновременное осахаривание и ферментация жома сахарной свеклы для эффективного производства биоэтанола

Жом сахарной свеклы, побочный продукт переработки сахарной свеклы, может использоваться в качестве сырья для производства этанола второго поколения. Целью этого исследования было изучить влияние предварительной обработки, дозировки используемых препаратов ферментов целлюлазы и гемицеллюлазы, а также аэрации на высвобождение сбраживаемых сахаров и выход этанола во время одновременного осахаривания и ферментации (SSF) жома сахарной свеклы. сусло.Предварительную термическую обработку под давлением применяли к жому сахарной свеклы, суспендированному в 2% -ном растворе серной кислоты в соотношении, обеспечивающем 12% сухого вещества. Ферментативный гидролиз проводили с использованием ферментных препаратов Viscozyme и Ultraflo Max (Novozymes) (0,015–0,02 мл / г сухого вещества). Для ферментации использовали два штамма дрожжей: этанол красный ( S. cerevisiae ) (1 г / л) и Pichia stipitis (0,5 г / л), применяемые последовательно. Результаты показывают, что достигнуто эффективное одновременное осахаривание и ферментация жома сахарной свеклы.6-часовой интервал для ферментативной активации между нанесением ферментных препаратов и инокуляцией этаноловым красным дополнительно улучшил характеристики ферментации, при этом максимальная концентрация этанола достигла г / л, а эффективность ферментации по сравнению с теоретическим выходом.

1. Введение

Сахарная свекла выращивается и перерабатывается во всех странах Европейского Союза (за исключением Люксембурга) и играет важную роль в поддержании рабочих мест и местной экономики во многих сельских районах.В производстве сахарной свеклы задействовано около 300 000 ферм, и сахарная промышленность также является крупным работодателем [1]. Побочные продукты переработки сахарной свеклы включают листья свеклы и жом сахарной свеклы. Из одной тонны сахарной свеклы в среднем получается 160 кг сахара, 500 кг влажного жома и 38 кг патоки. Израсходованный свекольный материал, который остается после распыления в горячей воде для извлечения сахара из свеклы, называется жомом. Обычно его прессуют и / или сушат для кормления животных [2]. Ежегодное производство свекловичного жома в ЕС составляет около 8 миллионов тонн прессованного и 5.5 млн тонн сушеного продукта [1].

Лигноцеллюлозная биомасса, включая жом сахарной свеклы (SBP), является многообещающим источником углерода для производства биотоплива и химикатов. SBP может быть преобразован в топливный этанол путем химического и / или ферментативного гидролиза, а также биохимическими путями. SBP состоит в основном из полисахаридов, таких как целлюлоза (22–30%), гемицеллюлозы (24–32%), лигнин (1-2%) и пектин (38–62%), которые составляют до 75–85% сухое вещество [3–5]. Перед ферментацией материал клеточной стенки должен быть расщеплен на ферментируемые моносахариды [6].Перед ферментативным гидролизом целлюлозы и гемицеллюлозы в ферментируемые моносахариды лигноцеллюлозное сырье часто структурно модифицируют с помощью мягкой предварительной обработки. Цель состоит в том, чтобы сломать лигниновую изоляцию и разрушить кристаллическую структуру целлюлозы [6–8].

Целлюлоза и гемицеллюлоза могут быть гидролитически расщеплены на простые сахара целлюлазами и гемицеллюлазами соответственно или кислотами (например, серной кислотой). Гексозы (глюкоза, галактоза и манноза) ферментируются до этанола многими встречающимися в природе микроорганизмами, но пентозы, такие как ксилоза и арабиноза, могут сбраживаться до этанола относительно небольшим количеством природных штаммов и обычно с относительно низкими выходами [9].Ксилоза и арабиноза обычно составляют значительную часть сельскохозяйственных остатков и должны использоваться, чтобы сделать переработку биомассы экономически рентабельной [10].

Saccharomyces cerevisiae , который остается наиболее широко используемыми дрожжами для биосинтеза этанола, производит этанол путем ферментации сахаров гексозы, но не способен сбраживать пентозные сахара [11]. S. cerevisiae не способен расти на ксилозе и не производит этанол, хотя производит ограниченное количество ксилита.Возможной причиной этого может быть ограничение кофактора. Транспорт ксилозы также менее эффективен, чем транспорт глюкозы. Ксилоза транспортируется в четыре раза медленнее, чем глюкоза в аэробных условиях и в два раза медленнее в анаэробных условиях [12]. Некоторые дрожжи, такие как Candida shehatae , Candida tropicalis и Pichia stipitis , могут сбраживать ксилозу и гексозы с относительно высокими выходами [13], но имеют низкую толерантность к этанолу, а концентрации этанола более 30–35 г / л подавляют их метаболизм [14, 15].Способность этих дрожжей метаболизировать ксилозу зависит от оксигенации культуры [16, 17].

Когда ферментативный гидролиз выполняется независимо от стадии ферментации (известной как раздельный гидролиз и ферментация, SHF), это приводит к высоким концентрациям более низких сахаридов, которые подвергают дрожжи осмотическому стрессу и даже вызывают ингибирование субстрата. При одновременном добавлении дрожжей и ферментов, которые катализируют гидролиз полисахаридов, чтобы эти два процесса происходили одновременно (одновременное осахаривание и ферментация, SSF), этот эффект можно уменьшить, поскольку сбраживаемые сахара высвобождаются и потребляются непрерывно в течение всего периода времени. процесс [18, 19].

В ряде публикаций в литературе обсуждается производство этанола с использованием лигноцеллюлозной биомассы путем одновременного осахаривания и ферментации [20]. Однако немногие описывают использование SBP. Однако с этим субстратом можно избежать дорогостоящей термохимической предварительной обработки из-за низкого содержания лигнина и высокого содержания пектина. Предлагаемое решение требует только простых и мягких процедур предварительной обработки. Zheng et al. [21] сообщают об успешном превращении SBP в этанол с помощью SSF с использованием нескольких генетически модифицированных этанологических бактерий, включая Escherichia coli KO11, Klebsiella oxytoca P2 и Erwinia chrysanthemi EC16.В нашем исследовании использовали только немодифицированные штаммы дрожжей. Мы также планируем провести процесс биоконверсии с использованием смешанных культур (традиционных и нетрадиционных дрожжей), чтобы решить проблему потребления ксилозы.

Целью данного исследования было определение влияния различных методов предварительной обработки и различных доз ферментных препаратов целлюлазы и гемицеллюлазы на гидролиз полисахаридов и одновременное осахаривание и ферментацию (SSF) жома сахарной свеклы с использованием двух штаммов дрожжей, применяемых последовательно: этаноловый красный ( С.cerevisiae ), рекомендованный для ферментации сахара гексозы, и Pichia stipites , который обладает хорошей способностью ферментации ксилозы. Также оценивали влияние аэрации ферментационной среды после инокуляции Pichia stipitis на эффективность процесса.

2. Материалы и методы
2.1. Сырье

Свежий жом сахарной свеклы (SBP) был получен на Добжелинском сахарном заводе (Польша) и хранился при -20 ° C до использования.

2.2. Ферменты

SBP гидролизовали с использованием коммерческих ферментных препаратов Viscozyme (мультиферментный комплекс, содержащий широкий спектр карбогидраз, включая арабаназу, целлюлазу, β -глюканазу, гемицеллюлазу и ксиланазу) и Ultraflo Max (эндо-1,3 (4) - β -глюканаза; эндо-1,4-ксиланаза) (Novozymes A / S, Дания). Одновременно применяли ферментные препараты со скоростью загрузки от 0,01 до 0,07 мл / г сухого вещества. Индивидуальные выходы сахара сравнивались для определения наиболее эффективной дозы для высвобождения сахара C6 и C5.

2.3. Штаммы дрожжей, среды и условия культивирования

Ферментацию проводили с использованием препарата сухих спиртовых дрожжей Ethanol Red ( S. cerevisiae ) (Fermentis Division SI Lesaffre, Франция) и Pichia stipitis NCYC 1541 (Национальная коллекция дрожжей Cultures, UK), применяемые последовательно. Процесс инициировали с использованием дрожжей Ethanol Red (1 г д.м. / л), и через 24 часа сусло инокулировали Pichia stipitis (0,5 г / л). Pichia stipitis субкультивировали при 30 ° C на твердой среде YPG, содержащей 1% дрожжевого экстракта, 2% пептона, 2% глюкозы и 2% агара.Для получения инокулята P. stipitis проводили двухступенчатое размножение. На первом этапе, стационарном, посевные культуры выращивали в течение 24 ч при 30 ° C в колбах Эрленмейера на 100 мл, заполненных 50 мл жидкой среды YPG с добавлением ксилозы (1%). Затем полученный инокулят переносили в стерильных условиях в колбы на 1 л, содержащие 100 мл среды YPG и ксилозу. Размножение проводили во встряхиваемых культурах в течение 48 часов при 30 ° C. Полученную биомассу центрифугировали, дважды промывали стерильным физиологическим раствором и снова центрифугировали.После суспендирования биомассы в физиологическом растворе определяли выход биомассы путем высушивания образца до постоянного веса при 105 ° C. К суслу добавляли дрожжевую суспензию в соотношении 0,5 г д.м. дрожжей / л сусла.

2.4. Приготовление сусла

Для подготовки сусла к ферментации SBP измельчали ​​до получения частиц размером 0,8–1,0 мм и части целлюлозы (100 г), разбавленной пресной водой или 2% -ной серной кислотой (192 мл), для получения смесей с содержанием сухого вещества ок. 12% по массе. Затем смеси были подвергнуты двум типам предварительной обработки: (1) предварительная термическая обработка в лабораторном автоклаве путем нагревания жома сахарной свеклы до 121 ° C в течение 30 или 60 мин при 0 ° C.1 МПа и (2) предварительная обработка ультразвуком на гомогенизаторе SONOPULS HD 2200 в непрерывном режиме с установленной амплитудой 50% или 100% (мощность ультразвука 400 Вт, 24 кГц) в течение 20 мин. Контрольные образцы не подвергались предварительной термической или ультразвуковой обработке. После предварительной обработки сусло доводили до pH 4,8, используя 25% (мас. / Мас.) Гидроксид натрия, перед тем, как подвергнуть процессу одновременного осахаривания и ферментации с фазой «активации» или без нее. Были приготовлены два варианта сусла с «ферментативной активацией».В варианте I среду переваривали ферментными препаратами Viscozyme и Ultraflo Max (каждый в дозе 0,02 мл / г в сутки) и непрерывно перемешивали и нагревали до 40 ° C в течение 6 часов перед инокуляцией дрожжей. В варианте II среду переваривали с использованием тех же препаратов, каждый в дозах 0,015 мл / г д.м., непрерывно перемешивали и нагревали до 48-50 ° C в течение 6 часов перед инокуляцией дрожжей. В Варианте II сусло было дополнено (NH 4 ) 2 HPO 4 (0.3 г / л) и инокулировали дрожжами. В испытаниях ферментации без предварительной ферментативной активации образцы переваривали ферментными препаратами (каждый в дозах 0,02 мл / г дм), с добавлением (NH 4 ) 2 HPO 4 (0,3 г / л) и сразу же засевают дрожжами.

2,5. Ферментация

Эксперименты по ферментации проводили в стеклянных колбах на 1 л, каждая из которых содержала примерно 0,5 л сусла. Ферментация была инициирована с использованием 1 г винокуренных дрожжей Ethanol Red ( S.cerevisiae ) на 1 л сусла. Сначала дрожжи гидратировали и промывали кислотой (15 мин инкубации клеток, суспендированных в воде с добавлением 25% -ного раствора серной кислоты, pH 2,5, при комнатной температуре). Колбы закрывали пробками, снабженными трубками для ферментации, заполняли глицерином и хранили в помещении с регулируемым термостатом при ° C. Ферментация продолжалась в течение 24 часов, в конце которых образцы инокулировали штаммом дрожжей Pichia stipitis (0,5 г / л).В отдельных испытаниях ферментации после инокуляции P. stipitis эффект аэрации оценивался с использованием постоянной подачи воздуха 0,3 об / мин. Ферментация была возобновлена ​​еще на 48 часов, все время процесса составило 72 часа. Процесс контролировали гравиметрически (уменьшение массы за счет выделения углекислого газа). Когда ферментация была завершена, были собраны образцы для определения концентраций этанола, гексозы и пентозного сахара.

2.6.Аналитические методы

Жом сахарной свеклы анализировали в соответствии с методами, рекомендованными для сахарной промышленности [22]. Твердое вещество измеряли на весовой сушилке Radwag WPS-30S. Общий азот определяли по методу Кьельдаля. Восстановительные и общие сахара (после инверсии соляной кислотой) определяли по методу Миллера [23] в г инвертного сахара на кг густого сока. Концентрацию сахарозы рассчитывали как разницу между количествами общих сахаров и восстанавливающих сахаров (с коэффициентом преобразования 0.95). Содержание целлюлозы определяли по методу Куршнера-Хоффера [24], содержание гемицеллюлозы - по методу Эрнакова [25], а содержание лигнина - по методу, рекомендованному Национальной лабораторией возобновляемой энергии (NREL) [26]. PH также измеряли с помощью цифрового pH-метра.

Содержание глюкозы (GLC), фруктозы (FRU), галактозы (GAL), ксилозы (XYL), арабинозы (ARA), рамнозы (RHA), сахарозы (SAC), целлобиозы (CEL), рафинозы (RAF), и галактуроновую кислоту (GalA) в среде определяли до и после ферментации.Концентрации этанола в среде и в стоках после ферментации определяли с помощью ВЭЖХ (Agilent 1260 Infinity, США) на колонке Hi-Plex Ca (7,7 × 300 мм, 8 мкм м) (Agilent Technologies, США), оснащенной рефракционной колонкой. индексный детектор (RID) при 55 ° C. Температура колонки поддерживалась на уровне 80 ° C. В качестве подвижной фазы использовали воду степени чистоты для ВЭЖХ при скорости потока 0,6 мл / мин с объемом пробы 20 мк л. Перед анализом образцы сусла были смешаны с ZnSO 4 до конечной концентрации 10%. вызвать преципитацию белка.Твердые частицы удаляли центрифугированием при 4000 об / мин в течение 20 минут. Перед анализом все образцы фильтровали через 0,45 мкм мкм мембран из PES (полиэфирсульфона).

2.7. Оценка гидролиза и ферментации

Выход гидролиза (HY) рассчитывали по следующей формуле:

.

Смотрите также


Телефоны:
Санкт-Петербург
+7 (921) 442-69-72
Старая Русса
+7 (81652) 327-90