Са́харный тростни́к (Saccharum), род многолетних травянистых растений семейства мятликовых. Кормовая, техническая культура. Наиболее известным представителем рода является вид сахарный тростник (Saccharum officinarum) – популярная сахароносная культура. Произрастает преимущественно в умеренно-тёплых и тропических регионах Индии, Юго-Восточной Азии и Новой Гвинеи.

Одомашнивание началось в Папуа-Новой Гвинее и Индонезии. Аборигены использовали сахарный тростник в пищевых и кормовых целях.

Вторым центром одомашнивания считается материковый Южный Китай и Тайвань, где выращивали вид Saccharum sinense. Распространение культуры происходило по путям миграции людей в Юго-Восточную Азию, Индию и Тихоокеанский регион, давая при этом гибриды с диким тростником. Сахарный тростник достиг Средиземноморья около 500 г. до н. э., распространился в Марокко, Египет, Сирию, Грецию и на о-ва Крит и Сицилия, которые были основными производителями сахара вплоть до 15 в., после чего культура была завезена в Западную Африку, а затем в Центральную и Южную Америку.

Ботаническое описание

Сахарный тростник – ветроопыляемое растение. Корневище сильно укореняется. Стебель – главный продуктивный орган сахарного тростника, заполнен клетками паренхимы и является основным хранилищем сахарозы. Сахарный тростник (Saccharum officinarum). Ботаническая иллюстрация из книги: Brandt W. [et al.]. Köhler's Medizinal-Pflanzen in naturgetreuen Abbildungen mit kurz erläuterndem Texte... Gera-Untermhaus, 1890. Bd 2. Pl. 169.Сахарный тростник (Saccharum officinarum). Ботаническая иллюстрация из книги: Brandt W. [et al.]. Köhler's Medizinal-Pflanzen in naturgetreuen Abbildungen mit kurz erläuterndem Texte... Gera-Untermhaus, 1890. Bd 2. Pl. 169.Стебель высотой 2–6 м и толщиной 4–5 см, состоит из узлов и междоузлий. Каждый узел состоит из вставочной меристемы, содержащей корневые зачатки и почки над рубцом листа, где прикрепляется листовое влагалище. Междоузлия состоят из клеток паренхимы и сосудистой ткани, в которых хранится сахароза. Междоузлия покрыты слоем воска.

Листья и междоузлия развиваются в базипетальном направлении: листовая пластинка расширяется у основания, а затем удлиняется междоузлие. Листья появляются по мере развития стебля: по одному листу на узел. Зрелые стебли включают несколько листьев, заключённых в листовое веретено, около 10–12 зелёных листьев и ряда стареющих листьев, количество которых увеличивается с возрастом растения. Листовая пластинка имеет опушение с нижней стороны листа и гладкая с верхней стороны. Размеры листа: ширина 2–10 см, длина – 60–150 см. Основание листа прикрепляется к стеблю в узле, далее оборачивает стебель, образуя оболочку, которая свободно охватывает междоузлие.

Корневая система динамична, т. е. области активного роста корней различаются в зависимости от схемы орошения. У растения также развиваются опорные корни, служащие для закрепления в почве.

Соцветие – разветвлённая метёлка. Общее число цветков на соцветии может достигать 24 тыс. шт. Метёлка состоит из главной оси и ветвей 1, 2 и 3-го порядка. На ветвях прикреплены попарно расположенные колоски, один из которых сидячий, а другой на цветоножке. У основания каждого колоска имеется ряд белых волосков.

Цветки сахарного тростника состоят из 3 тычинок и 1 плодолистика с перистым рыльцем. Цвет пыльников варьируется от ярко-жёлтого до фиолетового. Часто мужские тычинки могут быть стерильны, что приводит к прекращению вырабатывания пыльцы. Цветение является нежелательным при выращивании сахарного тростника, т. к. коррелирует с низким содержанием сахара.

Семена сахарного тростника имеют короткий период жизнеспособности.

Биохимический состав

В стебле сахарного тростника содержится около 11–16 % клетчатки, 12–16 % растворимых сахаров и 63–73 % воды. Из сахаров преобладает сахароза (12,5 %), фруктоза и глюкоза содержатся в незначительных количествах (0,6–0,9 %). На долю целлюлозы приходится 5,5 %, лигнина – 2 %.

Сорта и виды

Род включает в себя 6 видов:

• Saccharum officinarum;

• Saccharum spontaneum;

• Saccharum robustum;

• Saccharum edule;

• Saccharum barberi;

• Saccharum sinense.

Исходным генетическим материалом, на котором создаются все коммерческие гибриды, является вид Saccharum officinarum (2n = 80), который способен аккумулировать большое количество сахарозы в стебле, но отличается низкой устойчивостью к болезням. Его происхождение тесно связано с деятельностью человека, т. к. этот вид не встречается в дикой природе.

Большинство сортов сахарного тростника представляют собой полиплоидные и анеуплоидные межвидовые гибриды одомашненного вида Saccharum officinarum и дикого вида Saccharum spontaneum.Сахарный тростник (Saccharum officinarum). Общий вид.Сахарный тростник (Saccharum officinarum). Общий вид. Saccharum spontaneum – высокополиморфный вид, отличающийся очень низким содержанием сахара, но обладающий полезными для селекции характеристиками, включая устойчивость к биотическим и абиотическим стрессам. От культивируемого сахарного тростника отличается более тонкими стеблями и узким соцветием. Количество хромосом (2n) колеблется от 40 до 128. Предполагают, что эти 2 предковых вида сахарного тростника разошлись между 2,5 и 3,5 млн лет назад. В дальнейшем вид Saccharum officinarum прошёл 2 автополиплоидизации с образованием октаплоидов. Число хромосом у вида колеблется от 80 до 130. Гибридизация Saccharum officinarum и Saccharum spontaneum завершилась созданием в 1921 г. на о. Ява (Индонезия) сорта 'Java Wondercane', который стал родоначальником сортов с высоким содержанием сахарозы, позволившим увеличить производство сахара на 35 %.

Хозяйственное значение

Сахарный тростник используется для производства сахара, этанола и биотоплива. Из стеблей делают циновки, ширмы, соломенные крыши. Молодые нераскрывшиеся цветоносы едят сырыми, готовят на пару, жарят и др.

В мировом производстве сахара на сахарный тростник приходится около 65 %. Сахарный тростник является одной из базовых экспортных статей для многих стран мира. По данным ФАО на 2021 г., наибольшие посевные площади сосредоточены в Бразилии – 10 млн га, Индии – 5 млн га и Таиланде – 1 млн га. Лидерами по объёму производства являются Бразилия – 716 млн т, Индия – 405 млн т и Китай – 107 млн т. На территории РФ сахарный тростник не выращивается. Ведущей сахароносной культурой в России является сахарная свёкла.

Средняя урожайность сахарного тростника составляет 60–70 т/га. При переработке из него получают тростниковый сахар и продукты переработки, включающие жом (багассу), патоку и осадок. Из 100 т сахарного тростника производят в среднем 14,3 т сахара-сырца, 27,2 т багассы, 5,2 т осадка, 2,6 т патоки. Производство биотоплива – активно развивающаяся отрасль промышленности. В 2006 г. в Бразилии 47 % урожая сахарного тростника было использовано для производства биоэтанола. Около 40 % топлива, используемого в автомобилях в Бразилии, составлял этанол из сахарного тростника.

Багасса, остаточная сухая клетчатка тростника после извлечения тростникового сока, используется для нескольких целей: для производства этанола, в качестве топлива для котлов и печей, для производства бумаги и картона, как мульча под сельскохозяйственные культуры, как сырье для производства химикатов (золы, лигноцериновой и церотовой кислот). Багасса сжигается для получения тепла, производства пара, в качестве источника энергии, обслуживания сахарных заводов, а избыток энергии направляется в электросеть. Жом сахарного тростника также используется для изготовления строительных панелей (ДСП), которые идут для изготовления мебели и напольных покрытий. Багасса является эффективным биосорбентом и может использоваться при очистке сточных вод. Высушенный фильтровальный осадок используется в качестве кормовой добавки для животных, удобрения и источника воска. Воск сахарного тростника востребован в косметической и фармацевтической отраслях.

Агротехнические особенности

Выращивание сахарного тростника возможно в тропическом или субтропическом климате с объёмом годовых осадков не менее 600 мм. Сахарный тростник может выдерживать температуру окружающей среды до 45 °C или выше в течение коротких периодов времени, при температуре выше 40 °C рост замедляется.

Сахарный тростник относительно устойчив к засухе, но дефицит воды приводит к остановке биосинтеза сахаров. Известно, что использование орошения увеличивает выход сахара с 1 га на 3 т.

Оптимальный pH почвенного раствора для культивирования сахарного тростника составляет 5,0–5,8. Культура чувствительна к засолению почвы: выращивание на засолённых почвах угнетает рост и развитие растений, снижает выход сахара.

Сроки посадки сахарного тростника в тропической зоне колеблются с января по март. Наиболее распространённый метод размножения культуры – черенкование стеблей. Каждый черенок (чубук) должен содержать хотя бы одну почку. Оптимальные температуры для укоренения черенков 27–30 °С. Для высадки черенков (длина 30–40 см) нарезают борозды глубиной 14–16 см с шириной междурядий 70–90 см. Чубуки укладывают в борозды и прикапывают. При укоренении один чубук даёт 10–15 побегов высотой 2,0–2,5 м. Всходы обычно появляются примерно через 12 дней после посадки, а первый лист раскрывается примерно через 8 дней.

Уход за всходами включает 3–4-кратное рыхление междурядий, внесение удобрений, борьбу с вредителями и болезнями до фазы смыкания рядков. Дозы и сроки внесения удобрений зависят от фазы роста растений.

Примерно через 120 дней после посадки скорость роста замедляется, а содержание сахарозы в стеблях увеличивается. Междоузлия обычно завершают свой цикл и созревают к моменту отмирания прикреплённого к ним листа. По мере созревания стебля большее количество междоузлий достигает того же состояния и содержание сахарозы увеличивается.

Сбор урожая ведётся в декабре – мае вручную или комбайнами. Ручной сбор урожая составляет более половины производства и преобладает в развивающихся странах. При таком типе уборки проводят поджог поля. Пожары не сжигают стебли и корни растения – огонь уничтожает сухие листья и отпугивает ядовитых змей. Затем срезают тростник чуть выше уровня земли, используя тростниковые ножи или мачете. В развитых странах, таких как США, Австралия и Китай, для механизированной уборки урожая используются комбайны.

С каждой последующей срезкой урожай сахарного тростника уменьшается. При уборке вырубку стеблей проводят на уровне почвы с целью дальнейшего отрастания стеблей. При хорошей агротехнике на плантациях проводят от 3–5 до 8 вырубок стеблей. В странах с интенсивным сельским хозяйством, требующим высокой продуктивности полей, сахарный тростник засаживают повторно после 2 или 3 урожаев, чтобы избежать снижения урожайности. В странах с традиционным типом ведения сельского хозяйства, с меньшими полями и ручным сбором урожая, культуру могут собирать до 10 лет с одной высадки.

При выращивании сахарного тростника активно используют азотно-фосфорно-калийные удобрения. Растению необходим азот для оптимального развития, урожайности и содержания сахара в тростниках. Симптомами дефицита азота являются тонкие чахлые стебли, пожелтевшие листья с некрозом по краям и кончикам и уменьшение корневой массы. Избыток азота может удлинить сроки созревания урожая, в результате чего растение будет иметь значительную листовую биомассу, что в свою очередь может сделать растение более восприимчивым к листовым болезням и вредителям. Это также приводит к уменьшению накопления сахарозы. Дефицит фосфора может проявляться у растений отрастанием коротких тонких стеблей, слабо развитой корневой системой и тёмно-зелёным цветом листовой пластинки. Избыток фосфора может привести к дефициту других микроэлементов (цинка, железа), что снижает выход сахара. Калий необходим для многих физиологических процессов. Он является одним из наиболее важных питательных веществ при выращивании сахарного тростника, поскольку он имеет решающее значение для аккумуляции сахаров. Калий способствует синтезу и перемещению сахаров, улучшению экстракции и чистоты тростникового сока. Дефицит калия приводит к угнетению роста, тонким стеблям и пожелтению старых листьев с хлоротическими пятнами, что в конечном итоге приводит к гибели листьев. Калий также играет важную роль в формировании засухоустойчивости сахарного тростника.

Вредители: цикадки, тростниковые личинки, мухи-солдатики, червецы, муравьи, симфилы, нематоды, личинки жуков-щелкунов, чёрные жуки, жуки-носороги, долгоносики, почковая моль, термиты, саранча, мучнистый червец, тля, чешуйчатое насекомое.

Болезни: бактериальный ожог листьев, бактериальная пятнистость, ржавчина, жёлтая пятнистость, корневая гниль, головня сахарного тростника, чёрная гниль, пятнистость листьев, красная гниль, фузариоз.