1.2. Ботаническая характеристика, основные морфологические признаки и биологические особенности сахарной свеклы

Сахарная свекла характеризуется двухлетним циклом развития с одногодичным плодоношением к концу второго года жизни. В первый год жизни свекла образует утолщенный корнеплод с широко разветвленной корневой системой и мощную розетку прикорневых листьев. И только на втором году вегетации возникают цветоносные побеги, наступает цветение и цветообразование. Это корнеплодное растение с поликомбиальным типом утолщения, свойственным маревым и другим близким к ним семействам, оно является настолько своеобразным, что не имеет аналогов в растительном мире среди двудольных растений. Чем больше колец сосудисто-волокнистых пучков имеет корнеплод, тем больше содержится в нем сухих веществ и сахара [121].

По внешнему строению корнеплод сахарной свеклы состоит из следующих частей: головка, шейка, собственно корень и хвостик. Головка несет на себе розетку черешковых листьев – это укороченный стебель. Она развивается над почвой, сильно древеснеет и меньше всего содержит сахара. Шейка – часть корнеплода ниже головки, лишенная листьев и боковых корешков. Нижняя часть корнеплода, образующаяся из корешка проростка, является собственно корнем с тонкой частью не более 10 мм, называемой хвостовой частью, и с наличием двух продольных бороздок с боковыми корешками. На головку и шейку приходится от 15 до 30 % длины всего корнеплода, а остальная часть – собственно корень. Головка содержит сахара на 5-6 % меньше, чем средняя часть корнеплода. Больше всего сахара содержится в основании шейки и в центральной части корнеплода [85, 112].

Заметное утолщение корня начинается с появлением третьей – четвертой пары настоящих листьев. Размеры корнеплода могут быть весьма большими; известны случаи, когда его масса достигала 2-5 кг. По мере роста в корне накапливаются сахара, содержание которых в конце августа превышает 15 % [91].

С технологической точки зрения важна форма корнеплода и его положение в земле. Обычно корнеплоды сахарной свеклы только немного выступают над поверхностью земли. Причина большего или меньшего выдвижения корнеплодов из почвы определяется высотой головки, которая в свою очередь зависит от густоты стояния (чем больше площадь питания отдельной свеклы, тем больше высота головки), погодных условий, почвенной структуры, обеспеченности питательными элементами, влагой и сортовыми особенностями растения.

Семена сахарной свеклы имеют толстостенный околоплодник с рыхлой наружной паренхимой, при набухании и прорастании требуют много воды – 120-170 % к весу воздушно-сухих семян [16].

В первый год жизни у свеклы различают следующие фазы роста: прорастание семян, всходы, фаза вилочки, фаза первой – пятой пар настоящих листьев, фаза смыкания растений и их размыкания. Начальные фазы роста проходят быстро: от появления первой пары до появления пятой пары настоящих листьев проходит 10-12 дней. За это время должны быть проведены и закончены работы по формированию густоты стояния растений.

В ходе роста листьев наступает такой период, когда листья одного ряда соприкасаются с листьями другого ряда и закрывают междурядье. К этому времени необходимо закончить основные работы по уходу за посевами [143].

Развитие сахарной свеклы может протекать ускоренными темпами и замедленными, а цветоносные побеги и семена могут образовываться уже в первый год вегетации. Это явление называется цветушностью [16, 143].

В связи с наличием цветушных корнеплодов урожайность сахарной свеклы снижается незначительно. При фактическом наличии в посеве 10% цветушных корнеплодов урожайность снижалась на 4 ц/га. В то же время цветушность корнеплодов заметно снижает выход сахара, увеличивает потери сахара в мелассе и его выход [143].

Цветушные растения характеризуются большей деревянистостью корнеплода, что затрудняет переработку свеклы на заводе, усложняет получение нормальной стружки, к тому же цветушные корнеплоды хуже хранятся [119].

Из числа практических приемов борьбы с цветушностью самый эффективный – выведение и внедрение в производство устойчивых нецветушных сортов [42].

Сахарная свекла – растение относительно засухоустойчивое. Расход воды сахарной свеклой в отдельные периоды вегетации определяется развитием листовой поверхности, температурой и влажностью почвы и воздуха, обеспеченностью питательными веществами и другими факторами. В мае, когда листовая поверхность еще слабо развита, испарение воды свеклой наименьшее, в июле-августе хорошо облиственные растения при высоких температурах воздуха испаряют максимальное количество воды. В последующий период вегетации расход воды растениями сахарной свеклы на испарение уменьшается [128].

Сахарная свекла относится к растениям умеренного климата. Минимальная температура прорастания ее семян – 3-4°С, оптимальная – 25-30°С. В это время семена поглощают воду в количестве, равном 150-170% их массы. У наклюнувшихся семян сначала развиваются корешки, затем появляются всходы: при температуре 10-15°С на 10-12 день, при 18-20°С на 7-8 день. За период вегетации свекла образует в среднем 50-70 листьев, иногда более. Продолжительность жизни каждого листа колеблется от 25 до 75 дней. В зеленых листьях происходит один из основных процессов метаболизма – синтез органических веществ, и прежде всего сахаров. Поэтому важно защитить листья от повреждений вредителями, болезнями и от травмирования во время обработок.

Период вегетации сахарной свеклы обычно длится 130-180 дней. Удлинение его за счет более ранних сроков посева и поздней уборки – важный резерв повышения урожайности корнеплодов [128].

Сахарная свекла содержит более 75% воды. В среднем на каждый центнер корнеплодов (и соответствующего количества ботвы) требуется около 80 ц воды. При урожайности 300 ц/га она забирает с 1 га 2400 т воды, что соответствует 240 мм осадков. Каждый миллиметр дополнительных осадков увеличивает урожай свеклы примерно на 1 ц/га [32].

Сахарная свекла – светолюбивая культура, и всякое затенение снижает ее урожайность. Поэтому своевременное формирование густоты стояния растений и удаление сорняков способствуют получению высокого урожая корнеплодов [91].

Химический состав корнеплодов сахарной свеклы зависит от сорта, почвенно-климатических и погодных условий, уровня агротехники и других факторов. Знание закономерностей изменения химического состава корнеплодов под действием внешних факторов необходимо для разработки технологии возделывания этой культуры, обеспечивающей получение сырья высокого качества.

В корнеплоде сахарной свеклы в среднем содержится 25 % сухого вещества. Количество сахара в сухом веществе составляет 17,5 % и 7,5 % несахаров. После отжатия сока остается мякоть корнеплода, которая составляет 5 % его массы. В мякоти содержится, %: пектиновых веществ – 1,2, гемицеллюлоз – 0,9, клетчатки – 1,2, белков – 0,6 %, сапонина – 0,13-0,25, липоидов – 0,13…0,21 и золы – 0,5…0,8. В течение вегетации количество и состав мякоти изменяются. В корнеплодах сортов сахаристого направления мякоти больше, чем у сортов урожайного направления. Больше мякоти содержится в головке и периферических тканях корнеплода, а также в корнеплодах цветущих растений [128].

Сахара в различных частях корнеплода распределены неравномерно. Меньше их содержится в головке корнеплода, больше – у основания шейки и в прилегающей к ней значительной части собственно корня. По направлению к хвостику количество сахаров убывает.

Исследования, проведенные А.С. Оканенко, показали, что в поперечном направлении в зонах колец сосудисто-волокнистых пучков содержание сахарозы изменяется мало. В центральной части корнеплода сахаристость обычно больше. В смежной межкольцевой паренхиме содержание сахаров значительно меньше. От центра в зоне 4-5 кольца сахаристость повышается, а с 9-10-го кольца – заметно уменьшается.

Н.И. Орловский считает, что подобная неравномерность распределения сахаров в тканях корнеплода в горизонтальном направлении имеет некоторую связь с особенностью развития листового аппарата.

До недавнего времени в литературе встречались понятия спелости ботанической, физиологической, технической, биологической, уборочной, производственно-хозяйственной и сельскохозяйственной. Спелость у свеклы проявляется многостороннее и сложнее, чем у зерновых культур, а также объясняется большей пластичностью свекловичного растения, которое сильно реагирует на изменение внешних условий. В настоящее время различают ботаническую, биологическую и техническую спелость сахарной свеклы.

Ботаническая спелость наступает, когда созревают семена. В естественных условиях это обычно происходит на второй год жизни. Однако, как уже отмечалось, ботаническая спелость может наступать в первом году жизни (цветушность) или на третий год и позже ("упрямцы"). Понятия биологической и технической спелости относятся к сахарной свекле первого года жизни и отличаются определенной условностью.

Биологическая спелость сахарной свеклы первого года вегетации связана с затуханием жизненных процессов растения, наблюдаемым к концу вегетационного периода.

Техническая спелость сахарной свеклы характеризуется следующими особенностями: максимальной 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 – 3:1 [119].