Сахарный тростник

Сахарный тростник культивируемый, или Сахарный тростник благородный (лат. Sáccharum officinárum) — растение; 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.

Ботаническое описание

Ботаническая иллюстрация из книги Köhler’s Medizinal-Pflanzen, 1887

Многолетнее быстрорастущее растение с корневищем высотой до 4—6 м.

Корневищем короткочленистым, сильно укореняюще.

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

Сахарный тростник вида Saccharum officinarum в Королевских ботанических садах в Кью, Лондон

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 свёклы, возделывание сахарного тростника в Европе было вовсе оставлено.

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 широтой. 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 мы найдем полезные растения с типом метаболизма, сходным с сахарным тростником, 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 эффектность перевода энергии солнечного света в биомассу:

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, где его производство с начала 1990-х резко упало в связи с прекращением существования СССР.