Биология сахарной свеклы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЛАН

 

Введение……………………………………………………………..3

 

Глава I. Биология сахарной свеклы

I.I.      Морфология……………………………………………..……………..4

I.II.   Химический состав корнеплодов……………………………………..9

 

Глава II. Условия роста и развития

 

II.I.   Отношение к теплу и свету …………………………………………18

II.II. Понятие о спелости сахарной свеклы……………………….……30

Заключение………………………………………………………….…….31

Список литературы…………………………………………….…………32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Сахарная свекла - высокопродуктивное культурное растение, выращивание которого и для Республики Беларусь имеет первостепенное экономическое значение. Вместе с тем, достигнутая урожайность в Беларуси не соответствует возможностям этой культуры. Урожайность сахарной свеклы и сахара в странах Европы сильно колеблется в зависимости от почвенно-климатических условий, уровня культуры земледелия и применяемых технологий. Если такие страны, как Австрия, Бельгия, Великобритания, Германия, Голландия, Дания, Швеция, Швейцария и Франция получают 8-12 т/га сахара, то Албания, Беларусь, Болгария, Грузия, Латвия, Литва, Россия, Румыния и Украина - только 1-3 т/га.

 

Биология сахарной свеклы

(Beta vulgaris L. ssp vulgaris var, altissima Doll)

Сахарная  свекла относится к семейству маревых (Chenopo-diaceae). Она двухлетнее растение, которое в первом году на сжатой оси образует розетку из множества прикорневых черешковых листьев и утолщенный сахаристый корнеплод. Только на втором году развиваются из прорастающих почек головки облиственных ребристых цветоносных побегов. Обоеполые цветки, пятерного типа собраны в соцветия типа мутовчатой колосовидной кисты. Они опыливаются перекрестно, в основном ветром. На одном растении образуются до 16000 плодов, которые представляют орешки. Сахарная свекла - растение длинного дня.

 

 

 

 

Глава I. Биология сахарной свеклы

1. Морфология

   Плод (орешек) состоит из перикарпия, семян и покрышечек (рис. 1). Перикарпий состоит из целлюлозы и лигнинов и составляет 70-80% массы плода. В паренхимной ткани перекарпия находятся ингибиторы прорастания, которые отрицательно влияют на всхожесть. Нежные кругловато-почковидные семена находятся в блюдцевидной полости плода, которые покрыты крышечкой. Семя составляет 20-30% массы плода и имеет блестящую красновато-бурую оболочку.

а Б В

Рис. 1. Плод и  семя сахарной свеклы: А - разрез через плод: 1 - семя:

2 - перекарпий; 3 - крышечка; Б - вид на семя; В - разрез через семя: 1 - эндосперм; 2 - радикула; 3 - перисперм; 4 - семядоли

 

 

Масса семени колеблется от 2 до 4 мг. Оно имеет мало питательной ткани (мучнистый-крахмалистый перисперм). Из-за малого запаса энергии семена при высеве следует заделывать мелко. Относительно большой массой твердой ткани перикарпия обусловлена высокая потребность во влаге для прорастания, которая равна 1,2-1,5 кратной величине массы плода. Масса тысячи семян составляет 15-20 г. Корнеплод образуется постепенным утолщением ткани из трех органов растения (рис. 2).

 

Рис. 2. Строение корнеплода сахарной свеклы

Рис. 3. Корневая система сахарной свеклы

 

 

1. Из верхней части главного корня образуется основная часть корнеплода. Внизу корнеплод переходит через хвостик свеклы (диаметр < 1 см) в стержневой корень. При уборке хвостик, как правило, остается в почве или позже обламывается. В двух противоположных, более или менее выраженных бороздках растут боковые корни первого порядка. Сорта свеклы с глубокими бороздками нежелательны из-за большого загрязнения. Боковые корни первого порядка сильно разветвляются и образуют большое число боковых и мочковатых корней.
2. Переходная часть от корня к побегу представляет собой шейку, или гипокотиль. Шейка находится между закладкой верхних боковых корней и нижних листьев. На ее поверхности нет ни корней, ни листьев.
3. Головка, или эпикотиль, является нижней частью побега. Она начинается непосредственно под закладкой нижних листьев. На ее вершине находятся конус вегетации и сердцевинные листья. Переход от головки к шейке можно четко определить: это место, где сосудистая система четко переходит из беспорядочного положения в концентрические кольца (у сахарной свеклы от 8 до 12). Головка занимает 10-15% длины корнеплода, шейка - 10-20 и собственный корнеплод - 65-80%.

Корневая  система состоит из главного корня, боковых корней и корневых волосков. Мочковатая корневая система, которая имеет решающее значение для поглощения воды и питательных элементов, находится на глубине почвы до 25 см. К концу вегетации в этом слое сосредоточено до 60-80% этих корней, глубже 1,5 м - примерно 10% (рис. 3). Корни весной сначала медленно развиваются, однако ко времени смыкания рядков они уже достигают общей длины 10- 15 м/м² площади и глубины 1 м. До конца вегетации в зависимости от почвы могут проникнуть на глубину 1,2-3 м и достигать общей длины 10- 15 км/м².

Свекла в  состоянии быстро восстанавливать  корневую систему в прежних объемах в случае отмирания определенной части боковых и мочковатых корней. В этом одна из причин приспособления свеклы к разной влагообеспеченности, хотя доля боковых и мочковатых корней в сухой массе всего около 3%. Доля корнеплода в сухой массе составляет около 70%, а ботвы - около 27%.

Поверхность корней как мера способности поглощения питательных веществ и воды достигает во время вегетации почти двойного размера индекса листовой поверхности (рис. 13).

Из изложенного вытекает большое значение хорошей структуры почвы без ее уплотнений для роста и развития сахарной свеклы.

Рис. 4. Развитие листовой и корневой поверхности сахарной свеклы

 

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 (табл. 1);
• погодных условий (различия могут быть до 2 см);
• почвенной структуры (плужная подошва, уплотнения в подпочве, транспортная колея, не перепревшие остатки соломы и навоза);
• обеспеченности питательными элементами и влагой (чем выше снабжение азотом, тем больше доля головки);
• сортов (сортотипичные различия могут составлять до 1,6 см).

Таблица 1. Зависимость величины корнеплода и его средней высоты* над поверхностью почвы от расстояния между растениями и года возделывания

* Расстояние от поверхности почвы до высшей точки корнеплода.

Ботва сахарной свеклы состоит из листьев (листовая пластинка и черешок) и головки. Две семядоли после выхода на поверхность зеленеют (фаза «вилочки»). Через 6-8 дней после всходов образуется первая пара настоящих листьев, затем следует 2-6 пара. Дальнейшие листья развертываются по одному.

Листья образуют розетку. Только тогда, когда поверхность листьев больше поверхности почвы, сахарная свекла использует инсоляцию почти полностью для ассимиляции и образования органической массы. Поэтому на практике важно, чтобы растения свеклы быстрее образовывали розетку. Следует отметить, что растение сахарной свеклы в зависимости от почвенно-климатических условий и агротехники возделывания во время вегетационного периода образует 30-90% новых листьев и сбрасывает до уборки старых от 60 до 70%. Посевы сахарной свеклы образуют в 4-5 раз больше листовой поверхности, чем поверхность почвы, которую они занимают. Растения сахарной свеклы обычно образуют больше листьев, чем необходимо для высокой урожайности и сбора сахара. Индексы листовой поверхности выше 3,5 не приносят пользы, так как листья друг друга затеняют. Можно считать, что только около 30% листьев фотосинтетически полностью активны. Образование большого числа листьев поздним летом и осенью отрицательно влияют на урожайность.

При нормальных условиях в год посева у сахарной свеклы не образуется цветоносного побега, т. е. переход в генеративную фазу происходит только на втором году развития (см. приложение: стадии развития сахарной свеклы, код ВВСН). Однако по разным причинам уже в первом году могут появляться «цветухи». Они образуют только маленькие корнеплоды с низким содержанием сахара. Вследствие одревеснения сосудистой системы корнеплода и повышения мелассообразующих веществ усложняется уборка и переработка. Образование «цветухи» в основном вызывают: генетическая склонность к «цветухе», внешние (экзогенные) факторы. Генетическая склонность преодолевается селекцией. Как правило, современные сорта довольно устойчивы к «цветухе».

Из внешних  факторов образование «цветухи»  индуцируют особенно низкие температуры на ранних стадиях развития растений сахарной свеклы, так как они в стадии 2-4 листьев особенно чувствительны к воздействию пониженных температур. Длительные средние дневные температуры от 5 до 8 °С в этой стадии способствуют образованию «цветухи». Влияют и физические свойства почвы (плохая структура) или агротехнические мероприятия (несбалансированное удобрение, неправильное внесение гербицидов).

I.II Химический состав корнеплодов

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 75 % вода 17,5 - сахара и 7,5% несахаров. Количество сахара в сухом веществ корнеплода обычно составляет 69-76 %. Выжатый из корнеплода со представляет собой водный раствор сахара и других веществ (несахаров). В нем находится 17,5 % сахара и 2,5 % несахаров. На долю сахар в сухом веществе сока приходится 87,5 %.

После отжатия  сока остается мякоть корнеплода, которая составляет 5% его массы. Она состоит в основном из компонентов клеточных стенок и небольшого количества других нерастворимых в виде веществ. В мякоти содержится (%): пектиновых веществ - 48, гемицеллюлоз - 22, клетчатки - 24, белков - 2, сапонина - 2 и золы – 2. 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 пepиферических тканях корнеплода, а также в корнеплодах цветущих растений. Количество ее увеличивается в засушливые годы. Мякоть в воде не растворяется и при переработке свеклы на заводах полностью остается в жоме, т. е. в таком виде выводится из дальнейшего технологического процесса получения кристаллического сахара.

Ниже приведена характеристика основных веществ, содержащихся в корнеплодах сахарной свеклы.

Углеводы. Они составляют основную часть сухих веществ корне плода. Из углеводов наибольшее значение имеют:

моносахариды (монозы) - глюкоза, фруктоза, галактоза и арабиноза. Смесь глюкозы и фруктозы называют инвертным сахаром,

дисахариды (биозы) - сахароза, или тростниковый сахар и мальтоза. Сахароза как главная составная часть сухого вещества имеет большое значение прежде всего для сахарного производства. При гидролизе сахарозы, который протекает под действием кислот и фермент; инвертазы, из одной ее молекулы образуются молекула глюкозы и молекула фруктозы. Этот процесс называется инверсией. Наличие инвертного сахара в корнеплодах затрудняет технологические операции сахарной производства, так как при очистке диффузионного сока происходит разложение глюкозы и фруктозы и образование новых веществ полуколлоидного характера, которые мешают кристаллизации сахарозы;

трисахариды (триозы) - рафиноза. Она относится к нежелательным для технологии сахарного производства веществам, поскольку переходит в патоку и мешает кристаллизации сахарозы;

полисахариды (полиозы) - крахмал, целлюлоза и гемицеллюлоза.

Пектиновые  вещества. Они представлены протопектином, пектином и пектиновой кислотой. Пектиновых веществ в корнеплоде содержится 2-2,5 % его массы. Более 90 % пектиновых веществ приходится на долю протопектина, нерастворимого в холодной воде, но постепенно растворяющегося в горячей воде. В связи с этим пектиновые вещества переходят в диффузионный сок, препятствуя кристаллизации сахарозы. В процессе диффузии и дефекации (очистка свекловичного сока от посторонних примесей) происходит гидролиз пектиновой кислоты с образованием полигалактуроновых кислот, которые осаждаются известью в виде студенистых осадков, мешающих фильтрации сока. В результате очистки диффузионного сока из него удаляется примерно четвертая часть пектиновых веществ, что отрицательно сказывается на выходе сахара при переработке сахарной свеклы на заводах.

Сапонины. Это вещества типа глюкозидов, которые при гидролизе расщепляются на смоляную и глюкуроновую кислоты. Характерная особенность сапонинов - способность пениться. Во время диффузии примерно третья часть сапонинов переходит в диффузионный сок, который от этого пенится. Осаждаются сапонины вместе с белками. Содержание их в сырой массе корнеплода в зависимости от возраста растений, сорта и применяемых удобрений колеблется от 0,13 до 0,25%. В корнеплодах сортов сахаристого направления сапонинов больше, чем в корнеплодах сортов урожайного направления. Образование сапонинов, по-видимому, связано с образованием сахара, так как их количество увеличивается с повышением сахаристости свеклы.