Сахарный тростник
| Сахарный тростник культивируемый | |
|---|---|
 Общий вид группы цветущих растений, Мозамбик | |
| Научная классификация | |
Домен: Эукариоты Царство: Растения Клада: Цветковые растения Клада: Монокоты Клада: Коммелиниды Порядок: Злакоцветные Семейство: Злаки Подсемейство: Просовые Триба: Бородачевниковые Подтриба: Сахарнотростниковые Род: Сахарный тростник Вид: Сахарный тростник культивируемый | |
| Международное научное название | |
| Saccharum officinarum L. (1753) | |
Са́харный тростни́к культиви́руемый, или Сахарный тростник благородный (лат. Sáccharum officinárum) — вид рода Сахарный тростник (Saccharum) семейства Злаки. Используется человеком наряду с сахарной свёклой для получения сахара.
Распространение и среда обитания
Сахарный тростник культивируемый — многолетнее травянистое растение, разводимое во многочисленных разновидностях в тропиках, от 35° с. ш. до 30° ю. ш., а в Южной Америке поднимающееся в горы на высоту произрастания до 3000 метров от уровня моря.
Сахарный тростник культивируемый происходит, наиболее вероятно, из Новой Гвинеи. Этот тростник может произрастать только в тропических регионах с подходящим климатом и почвой[1].
Ботаническое описание
Многолетнее быстрорастущее растение с корневищем высотой до 4—6 м[2].
Корневище короткочленистое, сильно укореняющееся.
Стебли многочисленные, плотные, цилиндрические, полые, узловатые, зелёные, жёлтые, фиолетовые. Поперечник стебля до 5 см.
Листья крупные, широкие (от 60 см до 1,5 м длины и 4—5 см ширины), напоминающие листья кукурузы.
Стебель заканчивается соцветием — пирамидальной метёлкой 30—60 см длины; колосья мелкие, одноцветные, собранные попарно и снизу опушённые волосками.
История окультуривания
Культура сахарного тростника началась в глубокой древности. Сахар, добываемый из сахарного тростника, известен санскритскому языку: «саркура», на арабском языке называется «сухар», на персидском «шакар». Сахар упоминается у древних европейских писателей под именем «saccharum» (у Плиния), но ещё как весьма редкое и дорогое вещество, идущее лишь на лекарство. Китайцы научились рафинировать сахар уже в VIII веке, а арабские писатели IX века упоминают о сахарном тростнике как о растении, разводимом по берегу Персидского залива. В XII веке арабы перевезли его в Египет, Сицилию и на Мальту. В середине XV века сахарный тростник появился на Мадейре и на Канарских островах. В 1492 году[] из Европы сахарный тростник был перевезён в Америку, на Антильские острова, и на острове Сан-Доминго он стал разводиться во множестве, так как к этому времени употребление сахара стало обширным. Затем в начале XVI века сахарный тростник появился в Бразилии, в 1520 году в Мексике, в 1600 году — в Гвиане, в 1650-м — на острове Мартиника, в 1750-м — на острове Маврикий и т. д. В Европе возделывание сахарного тростника было всегда очень небольшим, так как привозимый из тропиков сахар обходился дешевле. Наконец, после того как стали выделывать сахар из специально выведенной сахарной свёклы, возделывание сахарного тростника в Европе было вовсе прекращено.
Основные современные плантации сахарного тростника находятся в Юго-Восточной Азии (Индия, Индонезия, Филиппины), на Кубе, в Бразилии и Аргентине.
Биология культуры
Разводится сахарный тростник черенками.
Культивация сахарного тростника требует тропического или субтропического климата, при минимум 600 мм годовых осадков. Сахарный тростник — одно из наиболее эффективно использующих фотосинтез растений, способно конвертировать более 2 % солнечной энергии в биомассу. В регионах, где тростник является приоритетной культурой, таких как Гавайи, урожай составляет до 20 кг с квадратного метра.
Способ добывания сахара из сахарного тростника
Для добывания сахара срезают стебли до их цветения; в стебле находится до 8—12 % клетчатки, 18—21 % сахара и 67—73 % воды, солей и белковых веществ. Срезанные стебли раздавливают железными валами и отжимают сок. В соке содержится до 0,03 % белковых веществ, 0,1 % зернистых веществ (крахмала), 0,22 % азотосодержащей слизи, 0,29 % солей (большей частью органических кислот), 18,36 % сахара, 81 % воды и очень небольшое количество ароматических веществ, придающих сырому соку своеобразный запах. К сырому соку прибавляют свежегашёной извести для отделения белков и нагревают до 70 °C, затем фильтруют и выпаривают до кристаллизации сахара.
Выращивание
Kультурa сосредоточенa в тропической и субтропической климатической зоне между 30° северной и южной широты. Вегетационный период составляет от 12 до 16 месяцев. Для выращивания сахарного тростника необходимы осадки в пределах 1200—1600 мм / год, высокие температуры выше 20 °C, плодородная почва и интенсивное удобрение. Вид растет на различных почвах — от умеренно кислых до умеренно щелочных, при условии, что они хорошо дренированы, рыхлые, глубокие и сохраняют влагу. Растению требуется почва, богатая гумусом и питательными веществами. Долгий сезон дождей обеспечивает 7—10 месяцев роста растений, короткий сухой период — увеличение содержания сахара, облегчает доступ к полям, а также снижает потери, возникающие при срезании тростника при высокой влажности.
Вместе с кукурузой, различными видами проса и некоторыми другими полезными растениями сахарный тростник является разновидностью так называемой тропической высокоурожайной культуры. С помощью специальной физиологической уловки эти растения могут связывать значительно больше углекислого газа из атмосферы в процессе фотосинтеза в единицу времени, чем другие зеленые растения. Они содержат ферментативную систему, которая работает аналогично насосу с диоксидом углерода и обеспечивает значительный выход продукции при относительно низком потреблении воды. Однако этот дополнительный механизм в большинстве случаев связан с довольно высокими температурами, и поэтому полезные растения с типом метаболизма, сходным с сахарным тростником, культивируются только в теплых регионах Земли.
Большинство культурных растений запасают от ~0,25 % до 0,5 % энергии солнечного света в виде биомассы (кукурузные зерна, картофельный крахмал и др.). Исключением является только сахарный тростник, который способен запасать до 8 % солнечной энергии. Ниже приведена эффективность перевода энергии солнечного света в биомассу:
| Растение | Эффективность |
|---|---|
| Растения, типичные | 0,1 %[3] 0,2—2 %[4] |
| Типичный урожай растений | 1—2 %[3] |
| Сахарный тростник | 7—8 % (максимум)[3][5] |
Оптимальная температура для роста сахарного тростника составляет 30 °C. При 20 °C его рост сильно замедляется и останавливается ниже 15 °C. После сбора урожая корни и части стеблей остаются в почве, из котор. растут новые растения. Эффективный урожай может производить от 100 до 150 тонн тростника на гектар в год (с 14 % до 17 % сахарозы, с 14 % до 16 % клетчатки и 2 % других растворимых продуктов). В последние годы были выведены высокоэффективные сорта, обеспечивающие до 22 тонн сахара с гектара. В больших масштабах сахарный тростник чаще всего культивируется в районах с небольшим разнообразием рельефа — это способствует механизации возделывания и транспортировки. Чтобы получить максимальный урожай сахара, тростник должен быть доставлен на сахарный завод как можно скорее и обработан.
Азотофиксация
Некоторые сорта сахарного тростника способны связывать атмосферный азот бактерией Gluconacetobacter diazotrophicus. В отличие от бобовых и других азотфиксирующих растений, которые образуют корневые клубеньки в почве в сочетании с бактериями, G. diazotrophicus обитает в межклеточных пространствах стебля сахарного тростника. Покрытие семян бактериями — это недавно разработанная технология, которая может позволить каждому виду культур фиксировать азот для собственного использования.
Производство
Из сахарного тростника получают до 65 % мирового производства сахара.
Сахарный тростник является одной из основных экспортных статей многих стран.
До 1980 года лидером по производству сахарного тростника являлась Индия, с 1980 года — Бразилия. До 1992 года третье место устойчиво занимала Куба; с начала 1990-х производство резко упало в связи с прекращением существования СССР.
Ведущие страны-производители сахарного тростника (тысячи тонн) (FAO) [6]
| Страна | 2011 | 2022 |
|---|---|---|
 Бразилия | 734 000 | 724 428 |
 Индия | 342 382 | 439 425 |
 КНР | 115 124 | 103 381 |
 Таиланд | 95 950 | 92 096 |
 Пакистан | 55 309 | 87 981 |
 Мексика | 49 735 | 55 279 |
 Колумбия | 22 728 | 35 041 |
 Индонезия | 14 000 | 32 400 |
 США | 26 656 | 31 457 |
 Австралия | 25 182 | 28 669 |
 Гватемала | 18 952 | 26 080 |
 Филиппины | 34 000 | 23 455 |
 ЮАР | 16 800 | 17 991 |
 Аргентина | 25 000 | 16 583 |
 Египет | 15 765 | 15 977 |
 Мьянма | 11 507 | |
 Вьетнам | 17 465 | 11 083 |
 Куба | 15 800 | 10 634 |
 Боливия | 9 659 | |
 Перу | 9885 | 9 584 |
 Кения | 8 708 | |
 Иран | 8 000 | |
| Весь мир | 1 794 359 |
См. также
- Сок сахарного тростника (Sugarcane juice[англ.])
Примечания
- ↑ Sharpe P. Sugar Cane: Past and Present Архивировано 18 мая 2008 года.. — Illinois: Southern Illinois University, 1998.
- ↑ Сахарный тростник — статья из Большой советской энциклопедии.
- ↑ 1 2 3 Govindjee, What is photosynthesis? Архивная копия от 6 мая 2009 на Wayback Machine
- ↑ The Green Solar Collector; converting sunlight into algal biomass Архивная копия от 5 октября 2009 на Wayback Machine Wageningen University project (2005—2008)
- ↑ Light Absorption for Photosynthesis Архивная копия от 18 марта 2012 на Wayback Machine Rod Nave, HyperPhysics project, Georgia State University
- ↑ Faostat. Дата обращения: 21 июня 2007. Архивировано 10 марта 2007 года.
Ссылки
- Сахарный тростник // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
| Разновидности | |
|---|---|
| Формы выпуска | |
| Связанные продукты | |
