Сахарная свекла по сравнению с другими сельскохозяйственными культурами введена в оборот сравнительно недавно (215–220 лет назад), а промышленное значение получила лишь в начале ХIХ столетия.
Введение сахарной свеклы в севооборот способствовало подъему сельского хозяйства на более высокий уровень интенсификации. Она требует особого обращения и ухода для получения высоких урожаев.
При соответствующих почвенных, климатических, погодных условиях, достаточном количестве солнечной энергии и высокой агротехнике она способна обеспечивать урожай от 70 до 100 и даже 150 т с 1 га.
При возделывании сахарной свеклы необходимо учитывать все факторы её роста и развития по периодам и фазам, чтобы верно сориентироваться и правильно применять агротехнические приемы.
Корнеплод сахарной свеклы формируется под влиянием нескольких (до 10–12) последовательно сменяющих друг друга камбиальных колец (сосудисто-волокнистых пучков). Между этими кольцами разрастается паренхимная ткань, в клетках которой откладывается основная масса сахара.
Сахарная свекла считается одной из наиболее требовательных культур к плодородию почвы и наиболее отзывчивой на улучшение минерального питания даже на высокоплодородных почвах. Оптимальных результатов при ее возделывании можно добиться только при высокой культуре земледелия во всех полях севооборота. Для получения высоких урожаев сахарной свеклы и особенно сахара необходимо выполнить следующий комплекс мероприятий:
• обеспечить общую высокую культуру земледелия при оптимальном уровне плодородия почвы и низкой засоренности полей;
• вносить необходимое количество органических и минеральных удобрений и применять внекорневые подкормки;
• система обработки почвы должна обеспечивать сохранение ее структуры и влагосбережения;
• проводить посев в оптимальные сроки в спелую почву дражированными или инкрустированными семенами;
• вести на протяжении всей вегетации эффективную борьбу с вредителями, болезнями и сорняками;
• все элементы технологии должны применяться с учетом почвенно-климатических и экономических условий конкретного хозяйства и поля.
Из всех факторов, влияющих на урожайность свеклы, около 50% приходится на почвенные и погодные условия года, остальные 50% зависят от уровня агротехники и обеспечения правильного минерального питания растений.
Полноценный режим питания больше, чем другие факторы, обеспечивает продовольственные, технологические и другие параметры корнеплодов сахарной свеклы. Кроме азота, фосфора и калия для нормального роста и развития корнеплоды должны быть обеспечены в достаточной мере кальцием, магнием, железом, бором и другими элементами.
Значение сбалансированности минерального питания возрастает в связи с внедрением в производство интенсивных, высоко отзывчивых на удобрения сортов и гибридов сахарной свеклы, которые остро реагируют на дефицит элементов минерального питания.
Так, например, закон минимума Либиха гласит, что полноценное развитие растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве. По этому закону, от вещества, концентрация которого минимальна, зависят рост, развитие и величина урожайности растения. При этом, по закону минимума, недостаток какого-либо одного элемента не компенсируется избытком всех остальных, и наоборот избыток какого-либо вещества может быть так же вреден, как и недостаток. Иными словами, как недостаток, так и избыток элементов питания вызывает стресс у растений сахарной свеклы и ведет к снижению её потенциальной продуктивности.
Для получения высокого урожая с хорошими показателями качества корнеплодов необходимо обеспечить растения сахарной свеклы элементами минерального питания в нужном количестве и оптимальном соотношении их в течение всего периода вегетации. Питание растений свеклы – сложный биохимический и физиологический процесс, который совершается через надземные и подземные органы, т. е. листья и корни. Источником питания является окружающая среда – почва, воздух и вносимые в почву удобрения. Обмен веществ между растительным организмом и средой происходит в основном в местах возникновения корневых волосков. Поглощение питательных элементов корнями происходит на первом этапе через обменную адсорбцию. Корневые волоски растений, которые постоянно обновляются и охватывают большие массы почвы, входят в тесный контакт с почвенными частицами и своими выделениями способствуют растворению и разложению минеральной части почвы.
Усвоение корнями растений свеклы питательных веществ почвы и вносимых удобрений находится в большой зависимости от наличия влаги в почве, что в дальнейшем оказывает существенное влияние на рост растений, а значит и на конечную их продуктивность.
Поглощение питательных веществ сахарной свеклы в течение роста развития неодинаково:
• в первые 45 дней – незначительное;
• в течение последующих до 80 дней, в период активного роста листьев и корнеплодов – интенсивное;
• далее 30–45 дней, при снижении интенсивности всех ростовых процессов – замедленное.
Растения сахарной свеклы на каждую тонну корнеплодов и соответствующее количество ботвы поглощают из почвы в среднем 5–7 кг азота, 2–3 кг фосфора и 6–8 кг калия.
Роль основных элементов питания в формировании урожая
Азот является необходимым компонентом всех аминокислот, из которых построены молекулы белка. Он способствует образованию крупных листьев темно-зеленого цвета, интенсивному накоплению органического вещества и формированию крупных корнеплодов. Наиболее чувствительна сахарная свекла к недостатку азота в период формирования листьев. Максимальное потребление его происходит до момента смыкания растений в рядках.
При недостатке азота угнетается рост, листья становятся бледно-желтыми без резких пятен, затем они вянут и преждевременно отмирают. Растения не погибают, но остаются в карликовом состоянии до конца вегетации.
Фосфор входит в состав растительных белков, фосфатидов фитина и лецитина. Он необходим для обмена веществ, в том числе синтеза сахарозы. Фосфор усиливает рост молодых растений, повышает их морозо и засухоустойчивость, ускоряет созревание корнеплода и повышает сахаристость. При недостатке фосфора, особенно в ранний период жизни растений, задерживается рост листьев и корней. Листья приобретают тусклую темно-зеленую окраску с синеватым оттенком. Розетка листьев, как правило, бывает лежачей. К недостатку фосфора сахарная свекла наиболее чувствительна в молодом возрасте, начиная с набухания семени. Недостаток фосфора чаще всего проявляется на сильно кислых или щелочных почвах, а также на нейтральных при сильном уплотнении.
Бор является катализатором фотосинтеза. Участвует в углеводном обмене, усиливает синтез, превращение и передвижение углеводов, он улучшает окислительно-востановительные процессы и белковый обмен. При достаточном обеспечении свеклы этим элементом увеличивается долговечность листьев, улучшаются технологические качества корнеплодов. Доступность бора для растений зависит от кислотности почвы. При рH менее 5,0 он вымывается из неё, а при рH более 7,5 – адсорбируется почвенными частицами. В обоих случаях снижается содержание во- дорастворимого бора в почвенном растворе и следовательно, его доступность для растений.
Кроме того, доступность бора зависит от гранулометрического состава почвы и ее влажности. Недостаток бора отражается как на листьях, так и на корнях – появляется болезнь «гниль сердечка».
Недостаток других микроэлементов приводит к появлению других болезней. Таким образом, без применения минеральных удобрений получить высокие урожаи сахарной свеклы невозможно
Калий участвует в углеводном и белковом обменах, способствует нормальному прохождению фотосинтеза, образованию сахаров в листьях, передвижению их к местам отложения, способствует улучшению водного режима в растениях, повышает их морозо- и жароустойчивость. Наибольшее количество калия, как и фосфора, свекла потребляет во вторую половину вегетации.
При недостатке калия уменьшается урожайность и сахаристость корнеплодов, устойчивость к заболеваниям, в частности к церкоспорозу. Недостаток этого элемента проявляется сначала на листьях, их кончики и края подсыхают и имеют как бы обожженный вид. Особенно это проявляется в жаркое лето.
Кальций придает механическую прочность клеточным стенкам свеклы. Он способствует водному, углеводному и азотному обмену в растениях, развитию мощной корневой системы с корневыми волосками, нейтрализует вредную кислотность почвы. Наличие в почве кальция необходимо для нормального развития растений при питании азотом в аммиачной форме. Недостаток кальция вызывает нарушение процессов синтеза и заболевание корневой системы. А его избыток ухудшает поступление фосфора в растение.
Магний входит в состав молекулы хлорофилла, участвует в процессе фотосинтеза. Активизируя ряд ферментов, он является составной частью фитина и пектиновых веществ, способствует усвоению растениями фосфорной кислоты, участвует в углеводном обмене, способствует восстановительным процессам в растении. Нормальное обеспечение сахарной свеклы магнием ускоряет ее рост и развитие, повышает содержание сахара, в ряде случаев снижает содержание вредного азота. Оптимальное соотношение кальция и магния колеблется в диапазоне 3:1–5:1. Повышенное содержание магния снижает поступление калия в растение.
Натрий улучшает усвоение свеклой фосфора и калия, а также усиливает отток углеводов из листьев в корни. При его внесении повышается сахаристость корнеплодов. Потребности в магнии и натрии удовлетворяются обычными формами минеральных удобрений, содержащих эти элементы в виде примесей.
Листовая подкормка сахарной свеклы
Достаточное количество элементов питания в почве не гарантирует высокую урожайность. Различ- ные биотические и абиотические стрессы влияют на доступность элементов питания, физиологические процессы в растениях и усвояющую способность корневой системы. Листовая подкормка не является заменой внесения удобрений в почву для поддержания уровня питательных веществ, но она также необходима для получения высокой урожайности корнеплодов и сахара.
В настоящее время фактическая урожайность сахарной свеклы составляет 25–35% генетического потенциала, заложенного в семенах сорта или гибрида, так как каждый день с момента посева до уборки происходит его потеря при воздействии различных стрессов. В последние годы все чаще наблюдаются аномальные погодные условия во время вегетации свеклы, которые вызывают торможение ростовых процессов, увядание ботвы, отмирание листовой поверхности, поражение корнеплодов гнилью, появление подвяленных и вялых корнеплодов, снижение урожайности. Все это является следствием неблагоприятных факторов и несбалансированного минерального питания и приводит к снижению генетического потенциала культуры до 70%.
Интерес к листовому питанию сахарной свеклы возрос в 50-е годы прошлого столетия, когда ученые Н.В. Туркей и С.Н. Виттвер в университете штата Мичиган при использовании радиоактивных изо-топов обнаружили, что основные элементы питания по-разному поглощались листьями и перемещались по всему растению. В некоторых растениях скорость их движения составляла до 30 см в час! Они также сообщили, что при листовом внесении питательных элементов эффективность их использования достигала 95% против 10% при внесении в почву.
Когда удобрения вносятся по листу, элементы проникают в растение через устьица, которые являются порами на поверхности листьев и стеблей. В этом случае элементы питания проникают в растение как с внутренней, так и с внешней стороны листа. Листовые подкормки являются дополнительным способом усиления корневого питания, улучшают обменные процессы в тканях листа, увеличивают урожайность и качество корнеплодов.
Применение листовых подкормок не является новинкой и для нашей страны. В 60–70 годы на Куба- ни отечественная наука рекомендовала применять на сахарной свекле некорневые подкормки фосфорно- калийными вытяжками для повышения урожайности и сахаристости корнеплодов. Несмотря на большую трудоемкость приготовления рабочего раствора, в хозяйствах края работали специальные бригады по приготовлению раствора из вытяжки фосфорных и калийных удобрений при норме расхода 8–10 кг д. в. на 1 га. Удобрения растворяли в 150–200 л/га воды, а затем наземными опрыскивателями опрыскивали посевы сахарной свеклы в сухую погоду в утренние и вечерние часы.
Проведение двукратных листовых подкормок за 25–30 дней до уборки обеспечивало не только уве- личение урожайности и сахаристости корнеплодов, но и повышало технологические качества при переработке их на сахарных заводах. К сожалению, в связи с появлением на рынке комплексных удобрений для некорневых подкормок работа эта постепенно прекратилась.
В последние годы все чаще наблюдаются аномальные погодные условия во время вегетации свеклы. Торможение ростовых процессов, увядание ботвы, отмирание листьев, поражение корнеплодов гнилью является следствием неблагоприятных факторов и несбалансированного минерального питания, которые снижают генетический потенциал культуры и увеличивают затраты на применение средств защиты растений. Кроме того, такая свекла неустойчива к кагатной гнили и отличается коротким сроком хранения. При переработке сахарной свеклы плохого качества снижается выход сахара и увеличиваются затраты на его извлечение.
Высокий урожай свеклы отечественной и зарубежной селекции (порядка 500 ц/га и более) можно получить только при условии применения достижений науки и передовой практики, направленных на снижение потерь генетического потенциала растений в течение вегетации и высокой культуры земледелия.