Биология сахарной свеклы

У сортов Янаш сахаристого направления при  влажности почвы 60 % наименьшей влагоемкости (НВ) разница между свободной и связанной водой составляла 3-8 %, при влажности почвы 40 % НВ – 6-24 %. Сбор сахара в первом случае был значительно меньше, что обусловлено неблагоприятным влиянием большого количества свободной воды. При этом была меньше и интенсивность фотосинтеза. У сортов Рамонская 06 урожайно-сахаристого направления более высокая интенсивность фотосинтеза отмечалась при режиме влажности почвы 60 % НВ, т. е. при большем содержании свободной воды. Приведенные примеры некоторых исследований свидетельствуют о том, что физиологические процессы в растениях протекают нормально только при определенном количестве свободной и связанной воды.

Сахарная  свекла - растение относительно засухоустойчивое, На создание единицы сухого вещества она расходует значительно меньше воды, чем пшеница, ячмень, гречиха, картофель и ряд других культур. Транспирационный коэффициент (количество воды в г, расходуемое на накопление 1 г сухого вещества) у некоторых сельскохозяйственных культур приведен ниже.

 

 

Культура Транспирационный

    коэффициент

Просо 203

Кукуруза 368

Сахарная  свекла 397

Пшеница яровая 513

Ячмень 534

Гречиха 578

Овес 597

Картофель 638

Рис 710

Горох 788

Клевер 797

Люцерна 831

Кострец безостый 1016

 

Транспирационный коэффициент - непостоянная величина, зависящая от влажности почвы, содержания в ней питательных веществ, сорта, высоты урожайности, температуры и относительной влажности воздуха и других факторов.

Относительная засухоустойчивость сахарной свеклы по сравнению с засухоустойчивостью  других культур связана не только с ее анатомо-физиологическими свойствами. Она обусловливается и мощной, хорошо развитой корневой системой, что позволяет растениям использовать влагу из глубоких слоев почвы. Кроме того, свекла характеризуется длинным вегетационным периодом и может усваивать поздние летние осадки. В связи с этим в годы с недостаточным количеством осадков у свеклы наблюдается относительно меньшее снижение урожайности, чем у многих других культур.

Поскольку сахарная свекла образует большую массу органического вещества, она требовательна к содержанию воды в почве. Растение при массе корнеплода 400-500 г расходует на транспирацию за вегетационный период 30-35 л воды. На единицу урожая сахарной свеклы требуется 70-80 единиц воды (коэффициент водопотребления - расход воды на единицу продукции, м³/т). Таким образом, при урожае 40-50 т/га свекла в течение вегетации испаряет из почвы 3000-4000 т воды. Следует иметь в виду, что за это время непосредственно почвой также испаряется влага, которая составляет 25-30% количества, расходуемого растением на испарение.

Оптимальная влажность почвы для роста и развития сахарной свеклы – 60-70 % НВ. Следует отметить, что в зависимости от концентрации почвенного раствора, погодных условий, сорта и других факторов наибольшую урожайность корнеплодов получают не при одной и той же влажности. Сахаристость же корнеплодов свеклы с уменьшением влажности до определенного предела несколько повышается. Различная обеспеченность растений водой сказывается на морфологии корнеплода. При недостатке влаги в почве развивается удлиненный корнеплод, при избыточном увлажнении он приобретает укороченную округлую форму. Разные сорта сахарной свеклы неодинаково реагируют на степень увлажнения почвы. Отмечено, что относительно большей засухоустойчивостью характеризуются сорта Ивановской опытно-селекционной станции и ВсеросНИИСС.

Степень обеспеченности растении водой влияет не только на продуктивность сахарной свеклы, но и на технологические качества корнеплодов. Установлено, что при низких концентрациях почвенного раствора с увеличением влажности почвы до оптимального значения содержание азота в корнеплодах снижается. При высокой концентрации почвенного раствора количество азота в корнеплодах с повышением влажности почвы возрастает.

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.

Если вегетацию  растений свеклы (с 15 мая до 15 октября) подразделить 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 июле-августе. Это положение наглядно подтверждается результатами исследований Мироновского научно-исследовательского института селекции и семеноводства пшеницы (табл. 2).

Таблица 2 Влияние засухи на урожайность и сахаристость свеклы

Так же неравномерно расходуют влагу растения свеклы в течение дня (рис. 5) . Первого максимума транспирация достигает к 11 ч. Затем с II до 15 ч испарение резко уменьшается. После этого транспирация вновь возрастает и к 14 ч достигает второго максимума, более выраженного по сравнению с первым. Характерно, что у сортов урожайного направления в течение дня более равномерный расход воды на испарение, менее выражены максимум и минимум транспирации в течение дня, чем у сортов сахаристого направления.

 

Рис. 5. Транспирация у растений сахарной свеклы:

1 - сорт Уладовский; 2 -сорт Янаш

 

На втором году жизни растения свеклы (семенники) расходуют воду больше, чем растения первого года жизни. Транспирационный коэффициент у семенников равен 725, а воды одним растением за вегетационный период расходуется 30-75 л. Лучшее развитие семенников и более высокая урожайность семян отмечены при влажности почвы 60% НВ. Отклонение (уменьшение и увеличение) влажности почвы от оптимального уровня вызывало угнетение семенников и снижало урожай семян. Наибольшую потребность в воде семенники сахарной свеклы испытывают в конце июня - начале июля, т. е. в период цветения. Недостаток влаги в этот период особенно пагубно отражается на урожае семян.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава II. Интенсивность транспирации сахарной свеклы

                         II. I. Отношение к теплу и свету

По отношению  к теплу сахарная, свекла - умеренно требовательная культура. По данным Украинского научно-исследовательского гидрометеорологического института, потребность сахарной свеклы в тепле за вегетационный период составляет 2340 °С активных температур (выше 5 °С). Вместе с тем ее урожайность в условиях правильной агротехники бывает высокой при сумме среднесуточных температур в пределах 1900-3500 °С. Как свидетельствуют многолетние наблюдения ВНИС, в свеклосеющих районах Украины, Центрально-Черноземном, Центральном, Волго-Вятском и Поволжском районах РСФСР, в Белоруссии, Литве и Латвии сумма среднесуточных температур воздуха выше 5 °С составляет за период вегетации 2400-2800 °С, в Молдове - 3000-3200 °С, на Северном Кавказе, в Казахстане, Грузии - 3300-3500 °С, т. е. термические ресурсы указанных зон выращивания свеклы соответствуют ее потребностям в тепле.

Отношение сахарной свеклы к температуре зависит от возраста растений, почвенно-климатических и погодных условий. Семена прорастают при температуре от 2° до 35 °С, хотя оптимальная температура 12-25 ^оС. Для прорастания семян требуется общая сумма температур 100-125 °С. Всходы свеклы, находящиеся в фазе вилочки, повреждаются при заморозках до - 3 °С, в фазе первой пары листьев они переносят кратковременные заморозки до - 5 °С и даже до - 8 °С. Длительное (2,5-4 недели) воздействие пониженных температур (2-8 °С) на прорастающие семена и всходы свеклы вызывает массовое проявление цветушности у растений. Взрослые растения в период уборки хорошо переносят заморозки до - 3-5 °С. При более низкой температуре корнеплоды замерзают. Содержание сахара в них не уменьшается, однако при оттаивании таких корнеплодов происходит инверсия сахарозы, в результате чего наблюдаются значительные потери сахара при переработке свеклы на заводах.

Если же в  период роста сахарной свеклы поддерживать повышенную температуру (15-18 °С, а тем более 20-23 °С), то растения в течение нескольких лет (3-4 года) не плодоносят. Маточные корнеплоды свеклы, хранящиеся при повышенной температуре, высаженные на следующий год, не образуют репродуктивных органов, тогда как корнеплоды, хранящиеся при температуре 6-10 °С, после высадки на следующий год образуют цветоносные побеги и дают семена.

В первый год  жизни растений свеклы оптимальная  температура для их роста колеблется от 15° до 23 °С. Процесс фотосинтеза  интенсивнее протекает при температуре  около 20 °С, но при этом он незначительно изменяется при колебаниях температуры от 10° до 30 °С. Даже при 40° С процесс ассимиляции углерода превалирует над дыханием, тогда как у ряда растений (например, картофель, томаты и др.) в этих условиях дыхание преобладает над ассимиляцией. Это, по мнению профессора Н. И. Орловского, одна из главных причин относительно повышенной жаростойкости сахарной свеклы.

Сахарная  свекла относится к растениям  длинного дня, т. е. при увеличении периода освещения в течение суток растения быстрее развиваются. При продолжительном освещении ускоряются рост сахарной свеклы в первый год жизни и развитие ее семенников во второй год. Наиболее быстро развиваются семенники при непрерывном освещении. При недостатке света масса корнеплода уменьшается, хотя масса ботвы при этом увеличивается.

Между прямой солнечной радиацией, влагообеспеченностью и сахаристостью свеклы существует определенная зависимость. Так, в условиях Центрально-Черноземной зоны наибольшее накопление сахара в корнеплодах наблюдается при сумме прямой солнечной радиации более 54,428 кДж/см² (за период от 20 июля до 20 сентября) и влагообеспеченности от 40 до 60 % НВ. При уменьшении же суммы прямой солнечной радиации до 25,12 кДж/см² и ниже даже в условиях оптимальной влагообеспеченности сахаронакопление в корнеплодах уменьшается.

Свет - не только источник энергии для фотохимических процессов. Он действует также на проницаемость и вязкость плазмы клетки. Для нормальной жизнедеятельности растений и обеспечения наибольшей продуктивности свеклы необходим полный (смешанный) свет, поскольку отдельные части спектра его имеют разное значение. Например, образование углеводов интенсивнее протекает в красных лучах, тогда как синтез белков, образование витаминов и ростовых веществ - в синих. В естественных условиях растения в основном используют диффузный (рассеянный) свет. Установлено, что при затенении растений свеклы в утренние часы их рост замедляется сильнее, чем при затенении их в дневные часы, что свидетельствует о неравноценности света в течение суток.

Продуктивность сахарной свеклы во многом зависит от густоты насаждения растений и размещения их на площади, так как при этом будут складываться различные условия освещенности листьев, что повлияет на интенсивность фотосинтеза. А. А. Ничипорович считает, что оптимальная площадь листьев растений сахарной свеклы на 1 га должна составлять 35-40 тыс. м², поскольку дальнейшее увеличение ее не приводит к повышению поглощения солнечной энергии. В загущенных посевах снижается чистая продуктивность фотосинтеза. Наиболее благоприятные условия освещения создаются, когда площадь питания каждого растения свеклы имеет форму квадрата или приближается к ней.

Научными учреждениями разработана и широко внедряется в производство интенсивная технология возделывания сахарной свеклы, которая обеспечивает получение высоких урожаев при минимальных затратах

II.II.   Понятие о спелости сахарной свеклы

До недавнего  времени в литературе встречались  понятия спелости ботанической, физиологической, технической, биологической, уборочной, производственно-хозяйственной и сельскохозяйственной. Множество понятий спелости свеклы (разные авторы часто одному и тому же понятию дают различные толкования) свидетельствует о сложности рассматриваемого вопроса. Это обусловлено тем, что спелость у свеклы проявляется многосторонне и сложнее, чем, например, у зерновых и других культур, а также объясняется большой 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. Это происходит в результате похолодания, уменьшения продолжительности светового дня и других условий. Для наступления биологической спелости характерно интенсивное отмирание старых листьев, замедленное нарастание массы корнеплодов и накопление сахара в них, повышение доброкачественности сока, уменьшение процентного содержания воды и золы в корнеплодах. В этот период изменяется химический состав листьев и корнеплодов, в плазме листьев распадаются белковые вещества, а продукты этого распада перемещаются в корнеплоды. Понятие биологической спелости относится только к растениям сахарной свеклы, произрастающим в естественных условиях, поскольку при создании соответствующих условий рост данной культуры может продолжаться несколько лет.