Селекция и технологии: новая стратегия российского свекловодства

12.09.2018: 700 тысяч тонн сахара дополнительно удалось получить в 2017 году только за счет улучшения технологических качеств свекловичного сырья.

700 тысяч тонн сахара дополнительно удалось получить в 2017 году только за счет улучшения технологических качеств свекловичного сырья.

Какие современные решения необходимо применить для увеличения производительности отечественного агробизнеса и модернизации свеклосахарного производства, рассказывает

Игорь Апасов,
директор ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свеклы и сахара им. А. Л. Мазлумова», кандидат технических наук:

- Обсуждением проблем сахарной свеклы начинаются и заканчиваются все аграрные форумы и семинары. Ведь, не получив качественного сырья, трудно говорить о дальнейшем развитии отрасли - даже при самой большой в мире площади свеклосеяния мы продолжим отставать от других стран по степени извлечения сахара существенно.

По площади посевов сахарной свеклы Россия сегодня - государство № 1 в мире, культура занимает у нас более 1 млн 100 тыс. га. Это больше, чем площади свеклосеяния трех следующих в рейтинге стран вместе взятых - США, Франции и Германии. Достаточно стабильны и показатели урожайности. За пять последних лет мы перешагнули планку в 400 ц/га, что для нашего климата и влагообеспеченности - неплохой результат. Только за счет улучшения технологических свойств сырья в 2017 году удалось получить на 700 тыс. т сахара больше при равных с 2016 годом объемах переработки в 46 млн т - по качеству оно было уже значительно лучше. И именно это направление является серьезнейшим резервом, который позволит эффективно работать на существующих предприятиях перерабатывающей промышленности без дальнейшего увеличения объемов производства сырья. К слову, российские сахарные заводы за годы, прошедшие с советских времен, заметно улучшили свои показатели. Да, на 21 единицу сократилось их количество, но они прибавили 44 % мощностей, увеличилась средняя мощность одного завода, существенно снизились потери сахарозы в производстве, в мелассе, а также расход топлива и камня.

Революция в технологии выращивания сахарной свеклы уже произошла - на протяжении всех последних лет аграрии формировали оптимальную густоту посевов и боролись с сорной растительностью, закупали технику, полностью ушли от ручного труда - его затраты на гектар сократились в 26 раз. Сегодня все виды работ производятся механизированно, появились и абсолютно новые технологии, такие как Конвизо. Они упрощают процесс выращивания сахарной свеклы, повышают гибкость использования гербицидов и одновременно экологичность защиты культуры. Такие технологии позволяют выводить сорта сахарной свеклы, устойчивые к гербицидам АЛС-класса, которые контролируют широкий спектр сорняков. Эта толерантность основана на естественных и очень редко происходящих изменениях фермента, который участвует в синтезе важной аминокислоты. Устойчивость возникла спонтанно и была найдена в процессе культивирования культур клеток сахарной свеклы. Сегодня подобные системы позволяют избежать гербицидного стресса сахарной свеклы из-за высокой толерантности полученных гибридов к гербицидам. С 2019 года технологию Конвизо начнут применять аграрии Беларуси и Украины, а с 2021 года возможно ее использование и на территории России.

Если посмотреть, что же внесло существенный вклад в повышение общей урожайности сахарной свеклы, то, по нашей оценке, переход на новые селекционные достижения дал примерно 25 % прироста урожайности, изменение технологии, а именно повышение густоты насаждений - примерно 40 % (в советские годы густота не превышала 70 тысяч растений на гектар). Также ученые отмечают увеличение количества осадков на российских территориях свеклосеяния. В Центральном Черноземье в 2017 году выпало в годовом выражении 803 мм осадков, а 1 мм осадков - это 1 ц урожайности, таково примерное соотношение даже при не самом эффективном использовании влаги. Новые технологии, новые семена, точный высев, повышение густоты посевов, изменение климатических условий - все это в комплексе и обеспечило прибавку в 200 ц/га по сравнению с тем, что мы имели в советские годы.

Но на сегодняшний день российская свеклосахарная отрасль почти полностью зависит от импортных семян. Ежегодная технологическая рента зарубежным производителям обходится в 10 млрд рублей, поэтому главная задача, которая стоит сегодня перед отечественными учеными и аграриями, - создать свои сорта, модифицировать технологии и с их помощью вывести отрасль на менее уязвимые позиции.

Конкурируем на равных

Сегодня Госреестром к использованию на территории России допущено 330 коммерческих гибридов сахарной свеклы и 70 селекционных линий иностранного производства. Сказать, что все они одинаково хороши - неправильно. Высеяв в 2016 году на одном поле только импортные гибриды, мы отметили у них трехкратную разницу по урожайности - от 260 до 800 ц/га. Лучшие, высококонкурентные образцы зарубежной селекции наши ученые берут в качестве стандарта, сравнивают с ними свои разработки.

По заданию Минсельхоза ВНИИСС уже несколько лет проводит испытания отечественных гибридов, оригинатором которых мы являемся, в сравнении с зарубежными аналогами. Все они проходят по закрытой схеме, образцы изучаются под условными номерами. В 2016 году гибриды отечественной селекции показали абсолютно сопоставимые даже с самыми лучшими иностранными гибридами результаты. Российский гибрид Конкурс занял второе место по урожайности и сбору сахара с гектара - соответственно 519,1 ц/га и 8,31 т сахара с 1 га. А гибрид Рамоза при третьем месте по урожайности (502,7 ц/га) оказался существенно лучше конкурентов по сахаристости - 16,4 %. Аналогичные данные получили и в сезоне 2017 года - несмотря на то, что «иностранцев» в испытания поставили новых, 2016 года регистрации. Вот, например, результаты нового отечественного гибрида РМС-129 в системе государственных сортоиспытаний 2017 года в шести регионах России: потенциал урожайности - 900 ц/га, сахаристость в Краснодарском крае - 23 %. В одном из хозяйств Воронежской области среди большого количества испытываемых сортов отечественный гибрид РМС-120 в 2017 году стал лидером по сахаристости (потому что не подвержен болезням) - 19 % и занял третье место по урожайности.

Сегодня в российской науке классическую селекцию (которая имеет ограниченные возможности) стали дополнять биотехнологическими методами. Восстанавливается и семеноводство - в прошлом году в Крыму вырастили 100 га семенников, в этом заложили уже 200 га. Если будет принята комплексная государственная программа, то за 4-6 лет объемы производства отечественных семян сахарной свеклы возможно нарастить до 30-40 % от потребности рынка.

Но нет гибридов, уникальных во всем: одни гораздо лучше при ранней уборке, другие предназначены для хранения. Поэтому каждому заводу для более эффективной работы нужно сформировать состав своей сырьевой зоны, чтобы и «с колес» работать, и часть урожая заложить на хранение. Однако разделение сахарной свеклы по срокам достижения технической спелости - очень условно и в большей степени является маркетинговым ходом. Есть культуры (например, кукуруза, подсолнечник), у которых достижение сроков созревания заметно по фенотипу растения - оно прекращает свое развитие. У свеклы же ни одного такого фенотипического признака нет. Это двулетняя культура, ее вегетационный период составляет 240 дней. И если будет тепло и влажно, она продолжит свой жизненный цикл. Подобрать селекционный материал, имеющий интенсивный набор массы в первой половине вегетации, конечно, можно, но его будущее в большей степени зависит от того, как сложатся технологические факторы. И они гораздо более весомы, нежели генетика - при неблагоприятных условиях заявленных преимуществ мы не отметим. Как правило, наиболее стабильные показатели всегда демонстрируют нормальные гибриды, лучше приспосабливающиеся к изменяющемуся климату.

У отечественных селекционных достижений есть три ключевых преимущества, которые позволят нам не просто получать хорошие урожаи, а именно выращивать свеклу хорошего технологического качества. Первое - засухоустойчивость, которую в сравнительных испытаниях мы отмечаем даже визуально. Второе - устойчивость к болезням грибной этиологии. Доказано: болезни приводят к тому, что в корнеплодах замедляются муколитические процессы, гораздо медленнее накапливается сахар, и идет конверсия азота в безвредные формы. У отечественных гибридов устойчивость к фитопатогенам в период вегетации на порядок выше, чем у зарубежных аналогов. И третье преимущество - лежкоспособность. Отечественные гибриды в этом плане обладают определенными преимуществами - в их тканях содержится большее количество восков, липидов, жестких целлюлозных веществ. Особенности их клеточного строения предопределяют лучшие механические, прочностные свойства и, соответственно, большую устойчивость к хранению. Иная структура клеток вдвое уменьшает интенсивность дыхания корнеплодов, а более прочные клеточные стенки затрудняют проникновение фитопатогенов в ткани в процессе хранения.

Не количеством, а качеством

Технологические достоинства сахарной свеклы определяются комплексом биологических, химических и физических особенностей, от взаимосвязи которых зависит выход и качество кристаллического сахара, размер потерь. В корнеплодах содержится около 75 % воды и 25 % сухих веществ. 14-20 % из них - сахароза, остальное - несахара: азотистые, пектиновые вещества, клетчатка, гемицеллюлоза, зола и прочие вещества. Содержание азотистых веществ в свекле составляет около 1 %, и этот 1 % существенно осложняет жизнь производителям свекловичного сахара.

Применительно к сахарному производству, азот, содержащийся в корнеплодах, принято подразделять на белковый, амидоаммиачный и вредный. К вредному азоту относятся формы, которые попадают в диффузионный сок и не удаляются из него в процессе дефекации - сатурации (химическая обработка углекислым газом сахарного сока). Они увеличивают выход патоки и потери сахара в ней. Принято считать, что одна часть вредного азота препятствует кристаллизации 25 частей сахара.

Содержание вредного азота в корнеплодах повышается при недостатке влаги в процессе вегетации растений, при избыточном внесении азотных удобрений и недостатке фосфорных и калийных в корнеплодах, поврежденных микроорганизмами, а также подмороженных, а затем оттаявших.

Долгие годы белок мякоти считали безвредным, поскольку обычно он остается в жоме. Но на деле достаточно большое количество этого белка легко переходит в растворимое состояние и также вредит процессу производства. Половину всех нерастворимых веществ мякоти (2,4-2,5 % массы корня) составляют пектиновые вещества. В период уборки свеклы пектиновые вещества находятся в нерастворимой форме в виде протопектина. В процессе производства при повышении температуры до 80° С происходит гидролиз протопектина. Переход пектиновых веществ при экстрагировании сахарозы из свекловичной стружки в диффузионный сок значительно затрудняет дальнейшую очистку сока, снижает качественные показатели очищенных продуктов, выход и качество сахара. Накопление коллоидно-диспергированных несахаров в диффузионном соке способствует ухудшению адсорбционно-химических процессов при очистке сока и может быть причиной снижения чистоты очищенного сока на несколько единиц. Вещества коллоидной дисперсности диффузионного сока и продукты их щелочного распада являются причиной существенного увеличения цветности сока в процессе основной дефекации и образования растворимых солей кальция.

Но наиболее вредоносным мелассообразователем является α-аминный азот - чем больше его содержание в корнеплодах, тем меньше выход сахара. ВНИИСС ежегодно изучает большое количество проб по заданию самых разных регионов и хозяйств. И, в отличие от содержания сахара, вариабельность показателей α-аминного азота огромна. Кто давно работает, знает, что 2009 год был, можно сказать, эталонным по технологическому качеству сахарной свеклы. Тогда содержание α-аминного азота в 70 % проб не превышало 1,5 ммоль/100 г свеклы - почти идеальные показатели. 2010 год - засуха, среднее значение α-аминного азота вырастает практически в два раза, а в некоторых случаях (обусловленных, скорее всего, болезнями) - в 10 раз. Его сложно регулировать, и в наших условиях получить ежегодно нормируемый показатель примерно в 2,5 ммоль/100 г свеклы трудно. И не из-за погрешностей в технологии - вся проблема в том, что у нас континентальный климат, и периодичность выпадения осадков не может быть спрогнозирована. На повышение содержания в корнеплодах α-аминного азота также крайне сильно влияют болезни - те заболевания грибной этиологии, которые проявляются не в кагатах, а еще в поле, в процессе вегетации. И сегодня мы только способствуем развитию этих болезней: короткие севообороты, система обработки почвы без оборота пласта, интенсивное применение пестицидов во всех звеньях севооборота ухудшают состояние почв. И в будущем ситуация будет все сложнее и сложнее. Поэтому эффективная борьба с болезнями сахарной свеклы также является хорошим резервом для улучшения общих результатов отрасли. Для этого есть все возможности - отечественная химическая промышленность сегодня обеспечивает аграриев полным спектром препаратов для защиты культуры на всех стадиях ее производства и хранения.

Обойтись без потерь

Переходить ли России на полевое хранение свеклы по примеру других стран? Считаю, что это шаг к катастрофе. Полевой кагат в наших условиях формируется максимальной емкостью от 100 до 300 т и не имеет необходимой теплоемкости. Европа работает по такой технологии, но в кагаты заготавливают не более 40 % от объема, который планируют в переработку. В Германии на 300 тыс. га посевов свеклы приходится 3000 свеклосдатчиков. За позднюю сдачу там получают надбавку, и фермеры свои 300-500 тонн укрывают и раскрывают, когда это требуется. В масштабах российского производства такое невозможно. К тому же, ни одна технология укрытия полевого кагата не позволит пережить мороз в -10^оС даже в течение 2 дней - он промерзнет. Потом оттает, и так повторится несколько раз. Американцы хранят свою свеклу по-другому - не бросают ее в полях в мелких кагатах. Заводы там жестко бракуют сырье по качеству, зараженные болезнями корнеплоды в переработку вообще не принимают. Примерно 90 дней сахарную свеклу хранят, охлаждая методом вентилирования. А когда приходит время - замораживают, но только один раз и очень большим объемом, в кагатах по 70-100 тыс. тонн. Такой массе свеклы, замороженной до - 20^оС, уже не страшны никакие перепады температуры. Глыба льда лежит практически до июня, ее просто откалывают и перерабатывают, причем даже с лучшими результатами, чем свежую. Бесспорно, показатели американской промышленности феноменальные: себестоимость вырубки 1 т сахара в США на 100 долларов ниже, чем в Европе - и в основном, именно за счет многоуровневых индустриальных технологий пролонгированного хранения сырья.

В нашей стране сохранить урожай в полевых условиях просто не получится. Приведу пример - в 2017 году в октябре в Воронежской области температура опустилась до - 7^оС на 3 дня. А в ноябре началась оттепель. Свекла замерзла, оттаяла, потом снова замерзла. В конце декабря пошли дожди. И корнеплоды, что лежали в поле, пострадали даже под укрывным материалом - треть верхнего слоя «потекла», началось интенсивное развитие слизистого бактериоза и других «кагатных» болезней. Поэтому российская сахарная свекла также нуждается в индустриальных технологиях хранения, они помогут сохранить и весь объем выращенного урожая, и его качество.

«Аргумент защиты»