Цукрова тростина ( Saccharum officinarum ) – це висока багаторічна трава, стебло якої містить високу концентрацію сахарози . Її широко культивують у тропічних і субтропічних регіонах для виробництва продуктів харчування, енергії та промислових цілей, і вона є основою потужного ланцюга створення вартості, що включає цукор , етанол , мелясу , багасу , віск і корм для худоби. Нижче наведено вичерпний та актуальний технічний і практичний посібник, який охоплює таксономію, морфологію, вирощування, здоров'я рослин, використання та властивості.
Таксономія, походження та географічне поширення
Таксономія
Королівство: Плантації · Відділ: Магноліофітові · Клас: Ліліопсіда · Підклас: Коммелінові · Замовлення: Поалес · Сім'я: Poaceae · Підродина: Panicoideae · Плем'я: Андропогонеї · Стать: Сахар · Вид: S. officinarum.
Синонімія: Арундо цукроподібний, Цукрова цибуля (Saccharum atrorubens), Сахар крихкий, Цук голий, Сахарум гібридний, Сахарум немічний, Сахарум лузонічний, Цукор монандрум, Цукрова цибуля західна, Цукрова трава лікарська, officinarum Saccharum вар. атрорубенс, вар. brevipedicellatum, вар. крихкий, вар. giganteum, вар. голий, вар. Ямайський, вар. літератум, короткий, луридум, вар. жовтий-твердий, лузонікум, вар. обскурум, вар. Отахейтенсе, вар. пурпуровий, вар. рубікундум, вар. rubrum-altum, вар. rubrum-humile, Таїтянський, вар. фіалковий, Цук червоний, Saccharum spontaneum подсписка лузонікум, Цукор фіолетовий.
Походження та еволюція : Первинне одомашнення відбулося в Новій Гвінеї та деяких частинах Південно-Східної Азії, де місцеве населення відібрало високоцукрові сорти S. robustum та згодом гібридизували їх з S. spontaneum . Сьогодні більшість комерційних сортів є складними гібридами , що містять зародкову плазму S. officinarum , S. spontaneum , S. sinense та S. barberi.
Поширення : Цукрова тростина вирощується у понад 90 країнах тропічних і субтропічних регіонів . Основна частина цукру у світі виробляється з цукрової тростини, а основними виробниками є великі тропічні та субтропічні країни. Площа посівів у світі становить десятки мільйонів гектарів , а врожайність та технології різняться залежно від регіону.
Морфологія
Звичка та стебло : Багаторічна рослина , що утворює куртини з мережі кореневищ . Стебла міцні , волокнисті , зчленовані вузлами та міжвузлями, досягаючи від 3 до 7 м у висоту залежно від середовища та догляду. Сахароза накопичується в паренхімі міжвузлів . Колір стебла варіюється від зеленого , рожевого або фіолетового залежно від сорту.
Листя : довге, лінійне та ланцетне , від зеленого до блакитно-зеленого кольору , з паралельним жилкуванням та чітко вираженою центральною жилкою . Краї дрібнозубчасті. У багатьох різновидів вони мають довжину 30–60 см та ширину близько 5 см , з густим листям, що захищає стебла.
Суцвіття та цвітіння : Може утворюватися верхівкова волоть довжиною до 60 см , пір'яста, з маленькими колосками ( ~3 мм ) , обгорнутими шовковистими волосками. Цвітіння викликається фотоперіодом , температурою , віком та станом живлення . У цукровому сільському господарстві збір врожаю зазвичай проводять до цвітіння , щоб уникнути зниження вмісту сахарози.
Корінь : Додаткова, потужна та широко розгалужена коренева система, що виникає з базальних вузлів та кореневищ. Вона забезпечує закріплення та глибоке дослідження ґрунтового профілю.
Плід : Висушена зернівка з однією насінною культурою. У комерційному виробництві не використовується ботанічне насіння; натомість використовується вегетативне розмноження.
Едафокліматичні вимоги
Температура : Потребує теплого клімату та тривалого безморозного періоду. Культура не переносить температури нижче 0°C без пошкодження, особливо пагонів та молодого листя. Проростання та вегетативний ріст найефективніші за теплих температур.
Вологість та радіація : Для швидкого росту віддає перевагу середовищу з помірною та високою відносною вологістю . Рясна сонячна радіація є ключовою; чим більше сонячного світла, тим вища ефективність фотосинтезу та накопичення цукру.
Вода : Типова потреба у воді становить від 1200 до 1500 мм/рік , з адекватним розподілом протягом вегетаційного періоду. Для сприяння дозріванню та підвищення рівня Брікса в стеблах, полив зменшують за тижні до збору врожаю. Рослина чутлива до тривалого перезволоження ; хороший дренаж є важливим.
Ґрунт та pH : Віддає перевагу добре аерованим, супіщаним суглинистим ґрунтам , хоча є морозостійкою та адаптується до різних текстур. Найкраще росте при pH від 4 до 7. У вапняних ґрунтах може виникати залізний хлороз . Йому корисні глибокі ґрунтові профілі (> 60 см ).
Інші стреси : Змінна стійкість до незначного засоленості та помірної посухи , залежно від сорту. Несприятливі абіотичні фактори (температура, солі, дефіцит поживних речовин, посуха або затримки після збору врожаю) можуть знизити вихід сахарози.
Розмноження та рослинний матеріал
Вегетативне розмноження : це робиться за допомогою стеблових живців , які називаються «насінням» або «насіннєвими пагонами». Їх розміщують у рядах і обрізають приблизно до 50 см , з 3-4 життєздатними бруньками. Вкрай важливо використовувати здоровий матеріал , вільний від шкідників і патогенів, а також дезінфікувати інструменти, щоб запобігти поширенню бактерій і грибків.
Вибір сортуШукаються різновиди з висока продуктивність, опір до шкідників і хвороб, добре пристосованістьвисокий та стабільний вміст сахарози, легкість видобутку, під житлом y низьке цвітінняПриклади, що наводяться в регіональному вжитку, включають POJ28-78, POJ27-14, КП57-603, PR61-632, V71-51, CC84-75, CC86-45, CC85-47, CC85-92, CC85-23 y CC85-57.
Посадка : Бажано орієнтувати бруньки до боків борозни, забезпечити хороший контакт ґрунту з насінням, достатню вологість та глибину, яка захищає паростки, але не перешкоджає їх появі. Густота та відстань між ними залежать від сорту , ґрунту та механізації.
Управління харчуванням та удобрення
Потреби в поживних речовинах : Цукрова тростина витягує велику кількість поживних речовин з ґрунту за короткий час, тому потрібен добре розроблений план удобрення, заснований на аналізі ґрунту та цільових показниках врожайності.
Загальні рекомендації : Для довідки, вносяться основні добрива приблизно 100 кг/га P2O5 , 250 кг/га K2O та 100 кг/га N. Для верхнього підживлення вносять 200-300 кг/га N у 2-3 прийоми протягом фази піку росту. Також рекомендується додаткове внесення Ca (~47 кг/га), Mg (~47 кг/га) та S (~60 кг/га) .
Органічна речовина : Внесення рослинних залишків та органічних добавок покращує структуру ґрунту , утримання води , ґрунтову біоту та доступність поживних речовин.
Мікроелементи : У вапняних або сильно вилужених ґрунтах слід контролювати рівень Fe , Zn та B. Раннє виявлення дефіциту листя дозволяє своєчасно вносити корективи.
Збір врожаю та післязбиральна обробка
Час збору врожаю : Збір врожаю планують проводити, коли стебла досягають технологічної зрілості (оптимальний показник Брікса та чистоти) та до повного цвітіння. Зменшення поливу перед збором врожаю може сприяти концентрації цукру.
Методи збору врожаю : Збір врожаю можна проводити вручну або механізовано , поки урожай ще зелений або після спалювання . Спалювання, хоча й прискорює процес, видаляючи сухе листя та домішки, має вплив на навколишнє середовище (викиди, втрата ґрунтової біоти та органічної речовини) та може вплинути на якість цукру через високі температури. Тому рекомендується зелене збирання врожаю , оптимізуючи чистоту поля та використання рослинних залишків.
Ручна обрізка : вона може бути звичайною (обрізка врівень з основою та верхівкою) або чистою (видалення листя перед обрізкою). Мета полягає в тому, щоб зменшити кількість домішок та зберегти цілісність стебла.
Механізоване збирання : комбайни зрізають верхівки кущів , зрізають їх на рівні землі, подрібнюють , відокремлюють домішки та залишають матеріал готовим до транспортування. Успіх вимагає калібрування обладнання , гарного вирівнювання рядів та обробки стерні.
Чума і хвороби
Основні шкідники
Цукровий мотиль ( Diatraea saccharalis ): Личинка прорізає листя , піхви та, зрештою, стебла , створюючи галереї вздовж міжвузлів. Шкодник знижує шкалу Брікса та чистоту рослин і може призвести до загибелі молодих пагонів. Боротьба з цим шкідником включає моніторинг , знищення заражених рослинних залишків та, за потреби, біологічний контроль і коригування дати збору врожаю. Для отримання додаткової інформації про боротьбу з цим шкідником див. розділ про хвороби цукрової тростини.
Малий пагоновий мотиль ( Elasmopalpus lignosellus ): Личинка вгризається в пагони та пагони, що потенційно може спричинити їхню загибель . Контроль культури може включати тимчасове затоплення борозен та управління вологістю під час посадки.
Гігантський стебловий мотиль або гвинтокрил ( Castnia licus ): створює великі ходи біля основи та підземної частини стебла, що полегшує проникнення патогенів . Догляд включає гігієну поля та видалення сильно пошкоджених рослин.
Чагарники ( Phyllophaga spp. ): Личинки, які пожирають коріння , спричиняючи пожовтіння та відмирання листя. Обробка ґрунту та оголення лялечок/личинок зменшують їхню популяцію.
Листовий кучерявий червець ( Mocis latipes ): Він поїдає краї листя на молодих рослинах, іноді залишаючи лише середню жилку . Моніторинг та догляд за рослинним покривом допомагають зменшити його вплив.
Довгоносик-псевдостебровик ( Metamasius hemipterus ): атакує ослаблений рослинний матеріал , що призводить до слабких пагонів і пагонів зі зниженим вмістом соку . Посадка здорового насіння та підтримка енергійного приросту мають вирішальне значення .
П'яничка ( Aeneolamina varia ): Німфи висмоктують сік з коренів , тоді як дорослі особини живляться листям , впорскуючи токсини, які викликають некроз і послаблюють рослину. Рекомендується дотримуватися сівозміни , боротьба з бур'янами -господарями та моніторинг погоди .
Західноіндійська цикадка ( Saccharosydne saccharivora ): Вона висмоктує сік та виділяє медвяну росу , на якій росте сажиста пліснява , що перешкоджає фотосинтезу та транспірації. Для кращого контролю див. хвороби цукрової тростини.
Основні захворювання
Сажка ( Ustilago scitaminea ): спричиняє затримку росту , тонкі стебла , вузьке листя та чорні, батогоподібні структури на бруньках. Заходи: сертифіковане насіння , толерантні сорти та видалення уражених ділянок.
Іржа ( Puccinia erianthi , P. melanocephala , P. kuehnii ): Хлоротичні плями , що переходять у темні тони , та пустули на нижньому боці. Використання стійких сортів та своєчасне управління густотою та родючістю.
Цукрова плямистість ( Bipolaris sacchari ): видовжені , червонуваті плями з жовтуватим ореолом , що слідують за жилками. Рекомендуються стійкі сорти та належне поводження з пожнивними рештками.
Покка Боенг ( Fusarium moniliforme ): скручування бруньок , хлоротичні основи та деформація стебла. Підтримка належної гігієни та уникнення надмірного стресу мають вирішальне значення.
Кільцева плямистість ( Leptosphaeria sacchari ): видовжені зелені або темно-коричневі плями з нерівними жовтими ореолами.
Затримка росту пагонів ( Clavibacter xyli ): Затримка росту та зміна кольору у вузлах . Ключ: дезінфікуйте інструменти та використовуйте здоровий матеріал.
Ошпарювання листя ( Xanthomonas albilineans ): Передається через забруднені інструменти . На листках і стручках з'являються білуваті смуги , а ріст уповільнений. Правильна дезінфекція інструментів значно зменшує його виникнення.
Червона смуга ( Xanthomonas rubrilineans ): Червоні смуги паралельно жилкам; при сильних інфекціях гниль бруньок .
Вірус мозаїки цукрової тростини (SCMV): передається попелицями , спричиняючи мозаїчні візерунки від зелених до білуватих тонів на листках. Щоб запобігти його поширенню, ви можете ознайомитися з інформацією про хвороби цукрової тростини.
Жовта плямистість ( Mycovellosilla koepkei ): жовті або червонуваті плями на листі , зі згортанням та засиханням листя.
Переробка та побічні продукти
Цукор та його похідні : із соку виробляють сахарозу (столовий цукор) . Меляса , побічний продукт рафінування, використовується в процесі ферментації та для виробництва напоїв, таких як ром і кашаса. З цукрової тростини також виготовляють сиропи та менш рафіновані підсолоджувачі.
Біоенергія : Цукрова тростина є основою для етанолу (етилового спирту), який виробляється з соку та меляси. Багаса та солома дозволяють використовувати когенерацію електроенергії та виробництво целюлозного етанолу.
Корм та підстилка : стебла та побічні продукти використовуються в кормах для тварин . Випробування показали, що сік цукрової тростини , доповнений білком , може покращити продуктивність певних видів виробництва, таких як свинарство, завжди за умови збалансованого приготування корму.
Матеріали та інше використання : Багаса використовується для паперу, картону та біокомпозитів; тростинний віск (багатий на полікозаноли ) досліджується як альтернатива карнаубському воску в косметиці та покриттях.
Склад соку та його лікувальні властивості
Склад стебла : Сік становить приблизно 70-80% ваги стебла; решта багаси становить 15-30% . Вміст сахарози в комерційних умовах зазвичай становить близько 14% або вище в сучасних сортах та за оптимальних умов, з мінливістю залежно від навколишнього середовища та догляду.
Сік цукрової тростини : містить переважно воду та цукри (головним чином сахарозу, а також глюкозу та фруктозу), невелику кількість клітковини , вітаміни (тіамін, рибофлавін, ніацин, пантотенову кислоту), мінерали (калій, кальцій, залізо), органічні кислоти (гідроксикоричну, синапінову, кавову, аконітову, яблучну, лимонну), флавоноїди (апігенін, лютеолін, трицин та їх глікозиди) та інші фітосполуки (фітостероли, терпеноїди).
| Склад соку цукрової тростини на 100 г | |
|---|---|
| Калорійність | Ккал 62 |
| Сахари | 16,5 г |
| Білок | 0,6 г |
| Жир | 0,1 г |
| волокно | 3,1 г |
| Calcio | 8 мг |
| залізо | 1,4 мг |
| Тіамін | 0,02 мг |
| Рибофлавін | 0,01 мг |
| Ніацин | 0,10 мг |
| вітаміну C | 3 мг |
Традиційне використання : У народній медицині цукор використовувався як носій та консервант у сиропах та інших препаратах. Цукровій тростині приписують антисептичні , сечогінні , відхаркувальні та тонізуючі властивості , окрім місцевого застосування на шкірі.
Полікозаноли : Епікутикулярний віск (особливо з листя ) концентрує полікозаноли , серед яких переважає октакозанол . Вони досліджувалися на предмет їхнього потенціалу покращення ліпідного профілю (зниження рівня ЛПНЩ) та їхньої антиоксидантної активності . Їх також вивчають як альтернативу карнаубському воску в косметиці.
Біоактивна активність : поліфеноли , жирні кислоти , фітостероли та терпеноїди беруть участь у протизапальній та знеболювальній дії , модулюючи шляхи арахідонової кислоти та зменшуючи медіатори, такі як простагландини та лейкотрієни. У соку цукрової тростини повідомлялося про вміст флавоноїдів , порівнянний з вмістом у популярних напоях, таких як чорний чай або апельсиновий сік.
Застереження : Хоча менш оброблені форми можна вважати прийнятними для помірного споживання , надлишок сахарози пов'язаний з порушеннями обміну речовин . Добавки полікозанолу можуть викликати легкий дискомфорт (головний біль, запаморочення, безсоння, розлад шлунка) і повинні використовуватися під наглядом фахівця.
Виробництво та глобальні перспективи
Важливість : Більшість (близько двох третин ) цукру у світі виробляється з цукрової тростини ; решта — з цукрових буряків . Цукрова тростина також є однією з найбільших у світі культур за обсягом зібраного врожаю.
Зони виробництва : переважає в тропіках і субтропіках , з великими площами оброблюваних культур в Америці, Азії та Африці. Серед країн з найвищим виробництвом є тропічні економіки з сильним цукровим та енергетичним секторами, за якими йдуть інші азійські країни з великими зрошуваними площами та різноманітними культурами.
Площа : За оцінками, вона охоплює десятки мільйонів гектарів у всьому світі, розподілена по понад 90 країнах . Продуктивність залежить від зародкової плазми , технологій (механізація та зрошення) та пов'язаної з ними промисловості .
Конкурентоспроможність : Інтеграція цукру, етанолу та енергії , а також ефективне використання багаси та соломи покращують економічну та екологічну стійкість найрозвиненіших регіонів вирощування цукрової тростини.
Цукрова тростина, завдяки своїй високій агрономічній адаптивності та широкій генетичній різноманітності , є стратегічною культурою як для продовольчого , так і для енергетичного переходу . Сучасне управління зосереджується на зеленому зборі врожаю , збалансованому харчуванні , профілактичних заходах охорони здоров'я та комплексному використанні побічних продуктів, максимізуючи прибутковість, мінімізуючи вплив на навколишнє середовище та зберігаючи технологічну якість сировини.
