Цукрові буряки із польових кагатів — якість врожаю та втрати при зберіганні (частина 2)

 

За матеріалами статті на тему «Цукровий буряк із польових затискачів — якість врожаю та втрата при зберіганні» («Sugar beet from field clamps harvest quality and storage loss») журналу «Цукрова галузь» («Sugar Industry») 143 (2018) №68.

Обговорення

Показові результати

Моніторинг та відбір зразків цукрових буряків із кагатів у Німеччині може дати характерну картину «солодкого» врожаю. У Німеччині у вирощуванні цукрових буряків переважають глинисті піски (11,9%), глиняні (33%) та супіщані ґрунти (36,4%). 60% площ комерційних цукрових буряків збирають у період з 15 серпня по 15 листопада. У моніторингу кагатів збиральна техніка та сорти відповідали загальним умовам. У даному дослідженні було безліч поєднань типу ґрунту та ґрунтових умов, а також комбайнів, параметрів налаштування та сортів.

Окрім того, моніторинг польових кагатів може дати досить реалістичне уявлення про ступінь пошкодження цукрових буряків під час збирання. У 2012 році на півночі Німеччини за допомогою моніторингу Реймерса та Вендта було виявлено досить значні пошкодження буряка, діаметр  зламаного кінчика кореня перевищив 5 см, а загальна втрата кореневої маси склала від 0,6 до 4,9%.  У 2015 році Шульце Ламмерс повідомив про 4,2% втрат кореневої маси через пошкодження кінчика кореня, діаметр якого склав більше 2 см, за даними Міжнародного інституту досліджень цукрових буряків (IIRB, 2015). На противагу цьому, порівняння систем збирання врожаю викликало досить низький середній діаметр пошкодженого кінчика кореня — 1,5 см (Гоффманн та ін., 2018). Більш реалістичне значення діаметра кінчика кореня (2,6 см) в середньому для всіх кагатів із діапазоном від 1,3 до 4,6 см як середнє значення для окремих кагатів можна виявити з поточного моніторингу кагатів.

Оскільки всі зразки збиралися та зберігалися в однакових умовах, вплив ґрунту та умов збирання на втрати при зберіганні можна визначити без внесення додаткових змін в отримані дані через різну температуру та вологість, як це відбувалося під час зберігання у польових кагатах. Температура має головний вплив на ступінь втрати цукру. У зв’язку з контрольованим середовищем, втрати при зберіганні, швидше за все, будуть відрізнятися від "реальних" втрат під час зберігання у польових кагатах.

Графік 3. Якість врожаю та втрати цукрових буряків при зберіганні в залежності від вологості ґрунту під час збирання врожаю; 92 кагати в Німеччині, 2017 рік, зберігання в кліматичному контейнері при 9 °С протягом 10 тижнів; ns – не значний

Ґрунтові умови

Часто очікується, що вологість ґрунту під час збирання має досить негативний вплив на якість врожаю цукрових буряків. У 2017 році в контексті вологості ґрунту умови збирання врожаю можна вважати звичайними, а в деяких випадках, навіть, проблематичними, оскільки восени опади були вищими середнього рівня, а, отже, вологі ґрунтові умови. В таких умов значно важче отримати хороші результати стосовно якості врожаю. Існує твердження про те, що кількість налиплої землі збільшується зі збільшення ґрунтової вологи. Але, в протилежному випадку, несподівано виявилося зменшення пошкодження кореневого кінчика. Тим не менш, відбулося невелике збільшення середнього значення, однак був відсутній значний вплив збільшення вологості ґрунту на діаметр обрізаної голівки кореня та кількість налиплої землі, пошкодження кінчика та поверхні кореня також не було виявлено.

Екелоф (2016) повідомив з експериментів, у ході яких були виявлені більші втрати цукрових буряків під час зберігання, поверхня яких була вологою, що це, можливо, збільшує їх чутливість до зараження різними хвороботворними організмами під час зберігання. Але в поточному моніторингу вологість ґрунту під час збирання врожаю не мала впливу на розвиток цвілі та гнилей, вміст інвертного цукру та втрати цукру. Можна припустити, що фактичний вплив вологості ґрунту на втрати при зберіганні був меншим, оскільки поверхня буряка, ймовірно, висохла перед зберіганням.

Порівняно з вологістю ґрунту, його тип (текстура) мав більший вплив на якість врожаю. Як і очікувалося, кількість налиплої землі збільшувалася зі збільшенням вмісту глини в ґрунті. Зокрема, на більш легких і важких ґрунтах буряк виявляв суттєво більшу чутливість до пошкоджень кінчика та поверхні кореня, ніж на звичайних суглинних ґрунтах. На важчих ґрунтах це може бути спричинене більшою потребою в очищенні буряка, яке може викликати збільшення пошкоджень кореня. Але на більш легких ґрунтах повинна бути інша причина, оскільки налипання ґрунту на корені не дуже значне. У цьому випадку можна припустити, що ґрунт та умови вирощування певним чином змінили склад коренів, а саме міцність та стійкість шкірки й тканин, що викликало збільшення чутливості до пошкоджень. Урахування впливу вологості та типу ґрунту допомагає збільшити можливість пристосування параметрів збиральної техніки до ґрунтових умов, а також виділити здатність операторів отримати оптимальні параметри.

Збиральна техніка

Якість врожаю цукрових буряків, зібраних із кагатів у Німеччині, була досить хорошою, кількість налиплої землі була незначною, у поєднанні з меншими пошкодженнями кореневого кінчика. Отже, здається, що технологія збирання врожаю значно покращилася, швидше за все, завдяки сенсорним системам надання допомоги в копці, обрізанні бадилля та очищенні коренеплодів, отже якість врожаю цукрових буряків сьогодні, здається, знаходиться на досить високому рівні.

Однак існували відмінності між типами комбайнів у деяких показниках якості врожаю. Менший діаметр обрізаної голівки кореня і, таким чином, більше залишків бадилля на буряку під час копки комбайном 1, ймовірно, можна віднести до системи дефоліації (без зрізаної голівки), яка використовується в деяких комбайнах. Але в цілому якість відрізання бадилля була чудовою із середнім діаметром зрізаної голівки 4,6 см та незначними залишками листя менше 2 см. Більше того, важливість якості відрізання бадилля для отримання товарного буряка зменшилась, якщо тільки вона не знаходиться в межах оптимально зрізаного листя (Міжнародний інститут досліджень цукрових буряків (IIRB), 2015), так як на більшості заводів вже немає індивідуальної оцінки зрізаної голівки коренеплодів. Із зменшенням кількості налиплої землі можна зробити висновок, що комбайн 2, ймовірно, мав більш інтенсивну систему очищення, ніж комбайни 1 і 3, але це викликало негативний вплив та пошкодження кінчика та поверхні кореня.

І це вірно, хоча комбайн 2 працював на більшості полів із лесовими ґрунтами, де пошкодження буряків були в середньому меншими, ніж на більш легких ґрунтах. Було виявлено зв’язок пошкоджень коренеплодів із цими типами комбайнів. Причинно-наслідковий зв’язок між інтенсивністю очищення та пошкодженням буряків також був детально описаний під час тестування комбайнів та порівняння різної інтенсивності (агресивності) очищення. Зростаюча швидкість очищення турбін призводить до збільшення пошкоджень цукрових буряків сталевими робочими органами агрегатів. Ступінь пошкодження залежить від стійкості поверхні та тканин коренеплоду до механічного впливу. Сильні пошкодження кінчика кореня викликають більший розвиток цвілі та гнилей, збільшують вмісту інвертного цукру та втрати цукру. Однак, дивлячись на результати, слід пам’ятати, що комбайн 2 мав більше полів/кагатів із сортом 2, який, здається, є більш чутливим до пошкоджень та втрат при зберіганні.

Факторний аналіз, який охоплює всі дані, показує, що в контексті збиральної техніки існує тісний взаємозв'язок між ступенем пошкодження буряка (пошкодження кінчика чи поверхні кореня) та розвитком цвілі та гнилей, утворенням інвертного цукру після зберігання та втратами цукру. Однак з більш характерних даних поточного моніторингу можна зробити висновок, що очевидні пошкодження буряка під час збирання можуть дати хоча б якусь вказівку на втрати цукру під час зберігання.

Графік 4. Якість врожаю та втрати цукрових буряків при зберіганні в залежності від системи збирання; 92 кагати в Німеччині, 2017 рік, зберігання в кліматичному контейнері при 9 °С протягом 10 тижнів; р = 0.05

Сорти

Сорти цукрових буряків значно відрізнялися в контексті пошкоджень кінчика та поверхні кореня, а також вмісту інвертного цукру та втрат цукру. Зокрема, сорт 2 виявився дуже чутливим до пошкоджень та реагував на показав високі втрати при зберіганні, що також виділено факторним аналізом. Крім того, високі показники сорту 2 у факторному аналізі свідчать про те, що чутливий сорт може мати більший вплив на втрати при зберіганні, ніж умови збирання (ґрунт, збиральна техніка, налаштування).

Порівняно з впливом ґрунтових умов та збиральної техніки, сорти не були повністю рівномірно розподілені по регіонах та комбайнах. Тому вплив сорту міг змінитися через комбайн, який був задіяний у копці коренеплодів (і навпаки). Дійсно, масштаби втрат при зберіганні не можна повністю пояснити якістю врожаю та пошкодженням коренеплодів. Зокрема, пошкодження кінчика та поверхні кореня цукрового буряка, вирощеного на чорноземі, були практично на середньому рівні, але вміст інвертного цукру (до 65 ммоль кг-1) та втрати цукру (до 24% від відносних втрат цукру) у деяких випадках досягли критичних рівнів. Дослідивши отримані дані детальніше, виявилося, що в одному регіоні були кагати буряків сорту 1 та 2, які викопував комбайн 2, але сорт 1 показав лише 6% відносних втрат цукру на чорноземі. Отже, всі несприятливі умови зійшлися, що викликало непропорційно високі втрати цукру.

Більше того, здається, що сорт 2 не тільки більш чутливий до механічного впливу, але й додатково реагує на інтенсивніше ферментативне розкладання цукру при деяких стресових умовах, на що вказує значно більша варіація вмісту інвертного цукру та втрати цукру, порівняно х іншими сортами. Тому, ризик більших втрат цукру помітно зростає з використанням цього сорту. Але немає інших вказівок на основні механізми та процеси, які могли б викликати таке надзвичайне розкладання цукру.

З іншого боку, сорт 4 показав дуже низькі втрати цукру, незважаючи на те, що пошкодження, а також розвиток цвілі та гнилей були не меншими, як в інших сортів. У цьому випадку ферментативне розщеплення цукру, здається, зменшується. Але, знову ж таки, немає жодних вказівок на внутрішні процеси. Ці відмінності між сортами можуть вказувати на генотипну мінливість, яку, можливо, можна використовувати в селекції для покращення придатності цукрових буряків для зберігання. Вміст цукру в буряках перед зберіганням було включено до аналізу як проста та доступна сортова характеристика. Виявилося, що існує негативний взаємозв’язок між вмістом цукру та чутливістю до пошкоджень. Цукор (сахароза) як молекула, можливо, не має причинно-наслідкового зв’язку зі стійкість буряка. Але вміст цукру в сортах часто тісно співвідноситься з вмістом жому, що становить суму сполук клітинної стінки в буряку. Це пов'язано з тим, що сорти з більшим вмістом цукру зазвичай мають менші клітини в основній тканині буряка на зберіганні, а отже частка сполук клітинної стінки більша. Можна припустити, що менші клітини більш стійкі, порівняно з більшими клітинами з більшим вмістом води. Однак потрібні додаткові дослідження впливу складу коренеплоду на стійкість та інші механічні властивості цукрового буряка.

Графік 5. Якість врожаю та втрати цукрових буряків при зберіганні в залежності від сорту буряків; 60 кагатів у Німеччині, 2017 рік, зберігання в кліматичному контейнері при 9 °С протягом 10 тижнів; р = 0.05

Висновки

Із моніторингу кагатів можна зробити декілька важливих висновків. У Німеччині якість врожаю цукрових буряків, здається, виявилася кращою, ніж очікувалося. Отримані результати свідчать про те, що ґрунтові умови під час збирання мають менший вплив на якість врожаю, ніж того очікувалося, оскільки системи копки та очищення коренеплодів можна налаштовувати під конкретні умови. Виявлено відмінності між системами збирання у контексті пошкодження кінчика та поверхні кореня, що потенційно збільшує ризик втрат при зберіганні. Крім того, також були виявлені чіткі відмінності між сортами в контексті якості врожаю та втрат при зберіганні. Як наслідок, несприятливі умови для втрат при зберіганні, такі як агресивне очищення та чутливість сорту, здається, не лише викликають, а й фактично збільшують втрати при зберіганні більше ніж пропорційно, тому слід звернути увагу на оптимізацію усіх цих факторів.


1293