5.1.2 Ботанічна характеристика і біологічні властивості

Ботанічна характеристика. Згідно з існуючою класифікацією, всі форми буряка (дикі й культурні, однорічні, дворічні та багаторічні) об'єднують в один ботанічний рід - Буряк (BetaL)., який належить до родини Амарантових Amaranthaceae (раніше належав до родини Лободових Chenopodiaceae), і налічує 14диких і один культурний вид.

У процесі еволюції видів роду Beta L. утворилися 3 природні групи - секції: канарські (3 види), гірські (6 видів), звичайні (6 видів). До останньої належить відібраний і сформований людиною збірний вид Beta vulgaris L., який об'єднує такі підвиди: 1) Beta cicia - листкові буряки з трьома групами різновидів (листові салатні - convar vulgarly, черешкові салатні - convar petiolata; гібридні черешкові декоративні - convar varioecila); 2) Beta crassa - коренеплідні буряки з трьома групами різновидів (столові - convar cruenfa; кормові - convar crassa; цукрові - convar sacchariferae).

Згідно з класифікацією, розробленою І.Я.Балковим (1978 р.), виділяють такі різновиди цукрових буряків: Var. digamocarpa m. - цукрові, диплоїдні (2n-18), зрослогогідні, фертильні за пилком; Var. dichoricarpa m. - цукрові диплоїдні (2n-18), роздільноплідні, фертильні за пилком; Var. tetragamocarpa m. - цукрові, тетра-плоїдні (2n-36), зрослоплідні, фертильні за пилком; Var. Tetracharicarpa - цукрові, тетраплоїдні (2n-36), роздільноплідні, фертильні за пилком [1, 3, 7, 8, 10, 12].

З практичної точки зору, цукровий буряк є дворічною рослиною, але за відповідних умов він може плодоносити до 5-6 і більше років, тобто як багаторічна рослина. Протягом першого року розвитку буряк утворює потовщений корінь (коренеплід) з рясною розеткою прикореневих листків, а на другий рік висаджений у грунт коренеплід (висадок) дає квітконосні пагони, на яких, по досягненню зрілості, утворюються насінневі клубочки. Цукор виробляють з коренеплодів буряків першого року розвитку. Іноді під впливом агрометеорологічних умов звичайний дворічний цикл розвитку буряків порушується, то прискорюючись, то сповільнюючись. У першому випадку, за прохолодної весни і тривалого світлового дня (наприклад, у північних районах бурякосіяння), буряки можуть давати насіння навіть на першому році розвитку («цвітушність буряків»); у другому випадку - за високої температури повітря і невеликої тривалості світлового дня (у південних районах бурякосіяння) – вони не плодоносять навіть на другому році розвитку («упрямці»), а дають насіння лише на третій рік [1, 3, 5, 7].

Біологічні властивості. Коренева система цукрового буряка стрижнева, проникає у грунт на глибину 1,5-2 м. Вона складається з головного кореня - коренеплоду і великої кількості бокових корінців, які розгалужуються на 0,95-1,2 м. Коренеплід умовно поділяють на три частини: головку, шийку і власне корінь, або кореневе тіло (рис. 5.5). Ці частини мають неоднакове походження і господарську цінність.

Рис. 5.5. Схема будови коренеплоду цукрового буряка

Голівка (верхня частина) коренеплоду являє собою вкорочене стебло й утворюється з надсім'ядольного коліна (епікотилю). На ній розміщуються розетка листків і бруньки, з яких у подальшому можуть вирости квітконосні пагінці. Бокові корені не утворюються. Вона повністю розміщується над поверхнею ґрунту. Головка займає 10-15% довжини кореня. Це найбільш здерев’яніла частина коренеплоду, в якій міститься менша кількість цукру, ніж в інших частинах [1, 7, 11, 15].

Шийка – проміжна, коротка (до 1-3 см) частина, розміщена між головкою і власне коренем. На ній не ростуть ні листки, ні бокові корінці. Шийка утворюється завдяки розростанню підсім'ядольного коліна. Більша її частина розміщується над поверхнею ґрунту. За вмістом поживних речовин шийка - повноцінна частина коренеплоду, яка використовується як для технічних, так і для кормових потреб.

Кореневе тіло (власне корінь) утворюється внаслідок розростання зародкового корінця. Це нижня, конічної форми частина коренеплоду, яка становить 65-70% від його загальної довжини. Кореневе тіло розвивається повністю в ґрунті. Характерною його ознакою є наявність двох подовжніх борозен (бороздок) з боковими корінцями. Приблизно на межі між шийкою і коренем цукристість коренеплоду найбільша.

Бокові корінці розміщуються на двох протилежних боках кореня в одній площині з сім'ядольними листочками. У фазі двох пар справжніх листків вони досягають 8-10 см. У дорослих рослин ці корені розростаються в боки на відстань 95-120 см.

Форма коренеплодів різноманітна: конічна, циліндрична, овальна, куляста.

Забарвлення коренеплоду цукрових буряків ззовні та всередині біле. М'якоть біла, іноді з жовтими або рожевими кільцями. Коренеплоди різних сортів відрізняються також і за смаком та щільністю м'якоті. У цукрових буряків м'якоть, порівняно з кормовими, щільніша й солодша. Крім цукру, коренеплід містить білок (до 2%), а також солі калію, кальцію, магнію, фосфору та інших елементів. На відміну від моркви, в коренеплоді буряка немає каротину, але більше аскорбінової кислоти [1, 3, 4, 7, 11, 15].

Анатомічна будова коренеплоду цукрових буряків протягом вегетаційного періоду змінюється. Спочатку він має первинну, потім вторинну, а ще пізніше третинну будову, характерну для двосім'ядольних рослин [1, 5, 7, 15].

Листки буряків. Через 8-10 днів після появи сходів з бруньки, яка розташовується між сім'ядолями, виростає перша пара справжніх листків; через 2-3 дні - друга, потім третя, четверта і т.д. Всього за вегетаційний період виростає близько 50-60 (іноді до 90) листків, спірально розміщених на головці коренеплоду. Листки, що утворилися раніше, «відтісняються» до периферії розетки. Перші дві пари справжніх листків асимілюють протягом 20-25 днів, після чого відмирають. Пізніше утворені листки живуть довше.

Листок буряка складається з черешка і пластинки. Листкова пластинка суцільна, у перших пар листків овальна, гладенька. У старіших листків черешок видовжений, пластинка серцеподібна, близька до трикутної, з гладенькою, брижуватою або гофрованою поверхнею і хвилястими краями. Поверхня листків однієї рослини досягає 3-4 тис. см². Колір їх від світло- до темно-зеленого, форма розетки залежно від сорту може бути розлогою або піднятою. Біля основи листкових черешків на головці коренеплоду розміщуються репродуктивні бруньки, з яких на другий рік життя виростають квітконосні пагони [1, 5, 7, 15].

Будова буряків другого року розвитку. Коренеплоди буряків, висаджені навесні у грунт, утворюють розетку прикореневих листків, а через 20-30 днів починають рости стебла. Внутрішня будова коренеплоду-насінника не змінюється. Він лише потовщується за рахунок утворення нових камбіальних кілець. Бічні корені виростають у тих же місцях, що і в буряків першого року розвитку. Вони проникають у грунт на глибину 1,5-2,5м і розростаються в боки на 50-60 см [1, 5, 7, 15].

Стеблові пагони заввишки 80-150 см, у нижній частині циліндричні, у середній і верхній - ребристі, виповнені паренхімою. На кожному коренеплоді утворюється 1-12 пагонів, з яких формується кущ. Від розвитку стебел залежать типи кущів: одностеблий кущ має один головний пагін, який дуже гілкується, утворює пагони другого і третього порядків; нерівномірний кущ має 1 або 2-3 добре розвинених пагони, які помітно відрізняються від інших; рівномірний кущ складається з двох і більше стебел, майже однакових за розмірами. На стеблових пагонах утворюються листки - нижні великі черешкові з великими пластинками, вище - дрібніші, які в зоні утворення квіток переходять у приквітки. У піхвах листків поодиноко або групами по 2-6 розміщуються квітки [5, 7, 11, 12, 14, 15].

Квітки буряків двостатеві, з зеленуватим приквітком (оцвітиною) п'ятірного типу, розміщуються в пазухах приквіткових листочків. В центрі квітки формується зав'язь, навколо неї - залозисте кільце, 5 тичинок, розміщених у заглибинах чашолистиків. Зав'язь напівнижня, одногнізда, стовпчик відсутній, приймочка трилопатева. Квітки зібрані у суцвіття – нещільний поникаючий колос. Буряки - перехреснозапильна культура. Рослини цвітуть довше місяця, утворюючи велику кількість пилку. Пилок переноситься вітром на значні відстані [5, 7, 11, 12, 14, 15].

Плід - коробочка (несправжній горішок). У багатонасінних буряків плоди зростаються, утворюючи супліддя-клубочки. Під час достигання плодів чашолистики не відпадають, а зростаються з оболонкою плоду. Тому клубочок має округло-кутасту форму з горбкуватою поверхнею. Маса 1000 клубочків - 20-40 г, колір - жовто-бурий. Розмір клубочка (2-6 мм) залежить від кількості плодиків, з яких він утворюється. Насінина плоду оточена оплоднем, знаходиться в коробочці і прикрита кришечкою. Насінина невеликого розміру, з блискучою оболонкою. Зародок зігнутий майже кільцем навколо перисперму (поживної речовини насінини) і складається з двох сім'ядолей, між якими розміщується брунечка, підсім'ядольне коліно та зародковий корінець. Під час проростання багатонасінні буряки утворюють кілька паростків, а однонасінні - лише один. При проростанні сім'ядолі виносяться на поверхню ґрунту, з брунечки (епікотилю) утворюється головка коренеплоду, з підсім'ядольного коліна (гіпокотилю) - шийка, а із зародкового корінця - кореневе тіло, або власне коренеплід [5, 7, 11, 12, 14, 15].

Фази розвитку, етапи органогенезу, критичні періоди розвитку рослин. Як було відзначено попередньо, цукрові буряки - дворічна рослина. У перший рік з насіння виростає потовщений коренеплід із запасами поживних речовин та розеткою прикореневих листків. Вегетаційний період у перший рік розвитку залежно від сорту, агротехніки і погодних умов триває 160-170 днів, а в другий рік розвитку – 100-125 днів[1, 6].

Протягом першого року розвитку рослини проходить ряд фенологічних фаз: проростання, сходи, вилочка, фаза 1-ї, 2-ї, 3-ї, 4-ї та 5-ї пар справжніх листків, змикання листків у міжряддях, розмикання листків у міжряддях і настання технічної стиглості.

Початок фенофази фіксують у той день, коли вона настала у 10-15% рослин, повну фазу – не менше, ніж у 75% рослин.

Фаза проростання. Вихід із ґрунту зігнутого гіпокотилю зі стуленим блідим сім’ядолями.

Фаза сходів. Проростання насіння починається з набрякання клубочків і закінчується появою сходів. Клубочку для набубнявіння необхідно поглинути від 120 до 170% води від своєї маси. При проростанні зародковий корінець розриває навколоплідник і проникає в грунт. Потім розвиваються сім’ядолі. Зростання відбувається за рахунок підсім’ядольного коліна, яке виносить сім’ядолі на поверхню ґрунту. Підсім’ядольне коліно, або гіпокотиль, надалі утворює шийку кореня.

Фаза вилочки пов’язана з появою на денну поверхню паростків і розгортанням сім’ядольних листків (як виделка).

Фаза першої пари справжніх листків настає через 19-26 днів після посіву (через 8-10 днів після сходів).

Фаза другої пари справжніх листків, зазвичай, настає через 3-5 днів після першої пари справжніх листків.

Фаза третьої пари справжніх листків, як на цьому часто наголошується, є найбільш відповідальним період щодо догляду за рослинами (міжрядна обробка посівів, підживлення мінеральними добривами, хімічна боротьба з бур’янами, шкідниками, хворобами тощо). Середня дата настання фази – через 8-10 днів після настання фази першої пари справжніх листків.

Надалі в середньому через кожні два дні попарно з’являються четверта і п’ята пари справжніх листків. У подальшому листки утворюються поодинці.

Фаза змикання листя в рядках фіксується в той день, коли крайні листки сусідніх рослин у рядках починають дотикатися. Дата настання фази– через 13-20 днів після настання фази третьої пари справжніх листків.

Фаза змикання листя в міжряддях встановлюється, коли листки рослин у сусідніх рядках щільно дотикаються, прикривають міжряддя та замикаються в них. Дата настання фази – через 8-16 днів після змикання листя в рядках.

Фаза розмикання листків у міжряддях характеризується тим, що старі листки рослин у суміжних рядках підсихають і відмирають, знову оголюючи міжряддя. Ця фаза настає, зазвичай, восени. За нею слідує фаза технічної (збиральної) стиглості коренеплодів [1, 5, 6, 7, 11, 12, 14, 15].

На другий рік у висаджених у ґрунт коренеплодів із «сплячих» бруньок відростають листки і з’являються гіллясті високі (1,5 м і більше) стебла з квітками. Період від висаджування до дозрівання насіння триває в середньому 100–125 днів. Як було зазначено вище, рослини, в яких квітконосні стебла формуються вже в перший рік вегетації, називають цвітушними. Цвітушність спричинює зниження цукристості, здерев’яніння тканин і зменшення ваги коренеплодів, ускладнює переробку і зберігання буряків. Рослини другого року вегетації, які не цвітуть і не формують насіння, називаються «упрямцями». Основна причина їх появи - фізіологічна непідготовленість до подальшого розвитку, яка виникає внаслідок неглибокого висаджування, раннього збирання, підсихання маточних коренеплодів, а також, як було вказано, під впливом високої температури їх зберігання.

На другому році вегетації виділяють такі фази: утворення розетки лисківя, утворення квітконосних пагонів, бутонізація, цвітіння, зав’язування і наливання насіння, дозрівання насіння [3, 4, 5, 7, 8, 11, 12, 14, 15].