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甜菜块根

由主根和胚轴膨大形成的肥大直根,又称肉质根。主要作为制糖原料。块根形态见甜菜。块根构造从成熟块根的横断面上,可看到表皮层、维管束环、环间薄壁组织。糖用甜菜块根的维管束环数一般为9~13环,其中心由初生木质部构成星状体。维管束环是由许多维管束组成,其内侧为导管,外侧为筛管。维管束间充满了薄壁细胞(见图1)。不同类型的品种,其块根维管束环的数目和分布的疏密不同。

一种变态根。由主根和胚轴膨大形成的肥大直根,又称肉质根。主要作为制糖原料。

块根形态

甜菜

块根构造

从成熟块根的横断面上,可看到表皮层、维管束环、环间薄壁组织。糖用甜菜块根的维管束环数一般为9~13环,其中心由初生木质部构成星状体。维管束环是由许多维管束组成,其内侧为导管,外侧为筛管。维管束间充满了薄壁细胞(见图1)。不同类型的品种,其块根维管束环的数目和分布的疏密不同。一般的趋势是,高糖型品种维管束环数多,密度大;丰产型品种维管束环的数目少,密度小,环间薄壁组织带较宽。

图1 甜菜块根断面

块根形成

块根上部(主要是根头)由上胚轴形成,下部(主要是根体)由下胚轴和胚根形成。营养生长期块根构造发生三次变化,即初生构造、次生构造和三生构造。块根的膨大,主要靠额外形成层的形成和分裂活动,增加三生维管束环数目,以及环间薄壁细胞数量的增多及其体积增大。各营养生长期的块根增长速度有很大差别:幼苗期。因光合面积小以及光合产物主要用于组织分化,块根增长速度很慢;叶丛繁茂期。根组织的分化速度最快,额外形成层的产生和分裂活动最为频繁,块根增长速度逐渐增加,形成的块根重量约占整个营养生长期的1/6;块根糖分增长期。根的额外形成层形成速度渐减,其分裂频率亦逐渐减少,块根三生维管束环分化已基本结束,但薄壁组织细胞层数及体积显著增加,达一倍至数倍,促进块根增粗,是夺取块根产量的关键时期。其增长量约占块根总重量的60%;糖分积累期。块根组织分化基本停止,平均日增长量降低,总增长量约占总重量的1/5。

块根增长速度因环境条件和栽培技术的不同而有很大的差别。黑土比黄土的、壤土比粘土的、土壤肥力高比肥力低的、深耕比浅耕的块根增长速度快。适宜块根增长的土壤水分为田间最大持水量的70~80%。若土壤水分长期超过田间持水量的85%,其透气性差,能破坏根的正常代谢过程,块根停止生长,甚至腐烂,造成严重减产。

糖分积累

在叶绿体的细胞质中叶子吸收的CO2,在蔗糖合成酶的作用下,由三磷酸腺苷(ATP)酶提供能量合成蔗糖。即:

甜菜块根

在蔗糖合成过程中,细胞质中无机磷浓度决定光合产物输送方向。浓度高有助于蔗糖的合成和输出;浓度低限制光合产物的输出,光合产物在叶绿体中形成淀粉。甜菜中含有皂角甙,能抑制淀粉形成,确保光合产物以蔗糖形式积累。同时甜菜维管束可直接输送蔗糖,其输送速度与组织呼吸强度有密切的关系。三磷酸腺苷能加快蔗糖输送,特别对块根糖分增长期的蔗糖输送有强烈促进作用。光合产物有70%输送到块根,其中90%以上以蔗糖形式贮藏,几乎不再转化。增加钾营养可加速输送过程。

图2 甜菜块根中糖分(%)的分布

糖分在块根中分布不均匀。从纵向看根体中含糖率最高,根颈次之,根头中含糖率低;从横向看中层含糖率最高,内层次之,外层最低(见图2)。

幼苗期和叶丛繁茂期大量光合产物用于组织分化和器官形成。糖分积累较少;块根糖分增长期和糖分积累期糖分积累显著。在正常条件下,中国甜菜主产区在糖分积累期一般每10天增加糖分0.8~1.0%,高者达1.5%以上。糖分积累与品种有密切关系。高糖型品种(Z)积累蔗糖速度快,相对值高;丰产型品种(E)积累蔗糖速度缓慢,并且光合产物向根内部分分配率高,含糖率低;标准型品种(N)积累蔗糖的速度居于高糖型和丰产型之间。收获前4~6周甜菜的营养状况和气象条件直接影响糖分积累。当植株处于缺氮状态(叶干物质含氮量低于1000ppm),气温的日较差大于10℃,平均日照多于68%,可以加速糖分积累;降水量与块根含糖率呈负相关。

块根成分

由水分和干物质组成,其水分与干物质含量,因品种、栽培条件、地区和自然条件而异。干物质成分中主要是蔗糖,其主要成分:

甜菜块根的化学成分

其中不溶性非糖物中含纤维素1.2%,半纤维素1.1%,粘胶物2.4%,蛋白质0.1%,灰分0.1%,其他物质0.1%;无机非糖物中含钾、钠、铝、钙盐、盐酸、硫酸、硅酸、磷酸等物质;无氮非糖物中含有机酸,粘胶质,转化糖,脂肪,其他物质等;非蛋白质中含氨基酸0.2%,甜菜碱0.15%,酰氨和氮化物0.15%。