甜菜

科学分类
界	植物界 Plantae
门	被子植物门 Magnoliophyta
纲	双子叶植物纲 Magnoliopsida
目	石竹目 Caryophyllales
科	苋科 Amaranthaceae（原属藜科 Chenopodiaceae）
属	甜菜属 Beta
种	甜菜 Beta vulgaris
学名
Beta vulgaris L.
别名
糖用甜菜、糖萝卜、甜萝卜、菾菜、火菜
原产地
地中海地区（欧洲南部—北非沿岸）
主要分布
法国、德国、俄罗斯、美国、土耳其、中国、波兰、乌克兰等

甜菜（学名：Beta vulgaris L.），又称糖用甜菜、糖萝卜，是苋科（原属藜科）甜菜属两年生草本植物，其膨大的肉质根富含蔗糖，与甘蔗并列为世界两大糖料作物。甜菜提供的食糖约占全球食糖总产量的20%，是温带和寒温带地区最主要的糖料来源。甜菜除了制糖外，其根、茎、叶以及加工副产品（糖蜜、甜菜渣）在饲料、酒精、化工等领域也有广泛用途。甜菜原产于地中海沿岸地区，18世纪中叶被发现可用于制糖后迅速在欧洲传播，19世纪拿破仑战争期间因英国对欧洲大陆实施海上封锁（甘蔗糖无法输入）而获得大规模发展的契机，此后逐渐成为欧洲、北美和亚洲温带地区重要的经济作物。全球甜菜种植面积约500万公顷，年产量约2.7亿吨。

植物学史

甜菜的野生祖先——滨海甜菜（Beta vulgaris subsp. maritima）至今仍广泛分布于地中海沿岸和欧洲大西洋沿岸的盐碱化滨海地区，包括葡萄牙、西班牙、法国、意大利、希腊、土耳其以及北非的摩洛哥等地。考古学和历史语言学证据表明，古人在史前时期就已经采集野生甜菜的叶片食用。古希腊时期，泰奥弗拉斯托斯（公元前4世纪）在其《植物志》中记载了地中海的甜菜——称之为"teutlion"。古罗马人将甜菜作为一种药用植物和叶菜栽培。罗马帝国的食谱（如阿比修斯所著的《论烹饪》）中记录有用甜菜根和叶制作菜肴的做法。在古代和中世纪时期，甜菜主要作为叶菜（厚皮菜、莙荙菜）食用，其根部的利用并不普遍。直到16世纪，欧洲人才注意到甜菜根中含有大量甘甜的汁液。德国植物学家在16世纪对甜菜进行了更详尽的描述。

1747年，普鲁士化学家安德烈亚斯·马格拉夫（Andreas Sigismund Marggraf）在柏林科学院发表了他的突破性发现——甜菜根中含有与甘蔗中相同种类的蔗糖晶体。他通过实验证明，从甜菜中提取的糖与从甘蔗中提取的糖在化学组成上完全相同。马格拉夫的学生——弗朗茨·卡尔·阿查德（Franz Karl Achard）进一步发展了这项工作。阿查德从1784年开始系统试种含糖量高的甜菜品种，并在西里西亚（今波兰境内）建立了世界上第一座甜菜糖厂（1801年投产）。然而，甜菜制糖工业的真正大规模腾飞得益于拿破仑战争时期的历史契机。1806年，拿破仑颁布"柏林敕令"，对英国实施大陆封锁政策——从英属西印度群岛和加勒比地区运往欧洲大陆的甘蔗糖供应链被彻底切断。欧洲大陆糖价飞涨、供应紧张。拿破仑当即决定大力支持甜菜制糖产业的发展以摆脱对英国海上运输和殖民地甘蔗糖的依赖。1811至1813年间，法国境内兴建了数十座甜菜糖厂，甜菜种植面积大幅扩张。虽然后来战争结束、封印解除后，甜糖业在19世纪经历了一段低迷期，但从此扎根于欧洲温带地区的制糖业中，没有再倒退至完全无足轻重的状态。19世纪后期到20世纪，甜菜育种不断取得突破——甜菜根的含糖量从最初的4%至6%提升至现代品种的16%至20%。尤其是利用遗传选育技术实现单粒种和雄性不育系育种，大大推动了机械化栽培的普及。

甜菜于1906年引入中国。清朝末期，中国开始引种甜菜制糖。20世纪初期甜菜在中国东北的哈尔滨、阿城等地开始试种并建厂。新中国成立后，甜菜作为中国北方的重要糖料作物获得长足发展——成为与南方甘蔗制糖互补的完整国家制糖工业体系中的"北糖"支柱。

形态特征

甜菜为两年生草本植物（第一年营养生长——形成膨大肉质根；第二年生殖生长——抽薹、开花、结实）。

第一年生长期：

根：直根系，主根发达，深入土壤可达2至3米。甜菜的主根上部膨大形成肉质储藏根——就是我们通常说的甜菜根。根体形态呈圆锥形或纺锤形（像萝卜但无明显的肉质根皮颜色浸染差异），外皮白色至浅黄白色。肉质根蔗糖含量在成熟时约14%至20%不等——糖分主要储藏在肉质根的营养薄壁组织中。根头（根冠）即缩短的茎基部——产生轮生的叶丛。甜菜庞大的根系极具养分获取和耐旱深土水分吸收的优势。

叶：根出叶丛——从缩短茎上基生大量叶片形成莲座状叶丛。叶片大而肥厚——长15至30厘米，宽10至20厘米。叶形为宽卵形至长卵形，先端钝圆，基部心形或楔形，全缘或略呈波状。叶色深绿或绿色，叶面光滑有光泽，叶背主脉粗壮凸出。叶柄粗壮，长15至30厘米，其横切面通常呈三角形。叶面的叶脉为特殊的深红色或紫红色。叶丛偏伸展角度约30至70度左右。第一年通常形成40至70片叶片。

第二年生殖生长期：

茎（薹）： 第二年春季，经冬季低温春化后进入长日照抽薹期——从根头中心抽出高大的花茎（薹），高1至1.5米。主茎上部产生大量分枝。

花：穗状花序密集排列——为通常所描述"复二歧聚伞花序团集"的形式。花较小——直径约5至10毫米，花被片5枚淡绿色或绿色略带紫。雄蕊5枚（环列于花被内侧）。雌蕊1枚，柱头3浅裂。甜菜因种株的品种高度结合自交不亲和机制而表现为严格的异花授粉，主要靠风媒传播花粉。

果实： 聚合果（通常称为"种球"）——不脱落。每1团聚合果——包含1至4颗实际的种子。"播的是一粒种球，发出数棵苗"——即甜菜种球的多胚性和萌发性。果实质地较硬如坚果状，成熟时呈灰褐色至棕褐色。

种子： 扁平的小坚果——直径2至3毫米——实际种子存在于种球的每一个瓜形小室之中。千粒重约10至25克，其中有性杂交产生的单粒种（monogerm）在20世纪育种革新中彻底改变了甜菜的机械化栽培效率。

近种区别

Beta vulgaris L.种内包含若干极为重要的栽培变种： - 糖用甜菜（Beta vulgaris var. saccharifera）： 其肉质根特大、含糖量极高（16%至20%）——为制糖工业的核心原料类型。 - 叶用甜菜/厚皮菜（Beta vulgaris var. cicla）： 根小而纤维木质化、不膨大——取其大而肥厚的叶柄叶片作为叶菜食用。 - 根用甜菜/红甜菜头（Beta vulgaris var. conditiva）： 肉质根球形或扁圆形，根色呈深红紫色，富含甜菜红素——用于食用和天然食品色素提取。 - 饲料甜菜（Beta vulgaris var. crassa）： 肉质根极大但含糖量低，产量高，主要用于牲畜饲料。

甜菜属（Beta）共有12至13个种，全部原生分布在欧洲、地中海、北非至西亚一带。Beta vulgaris subsp. maritima（滨海甜菜——野生祖先）与栽培甜菜的明显区别在于植株较小、根纤细不膨大、叶片小且更为狭长——分布于欧洲大西洋及地中海的盐性海滨狭域海岸带。

主要种类

糖用甜菜品种多样，按用途、成熟期和育种性状分类：

按含糖量： 高糖型品种（含糖量16%至20%以上，适合北方冷凉短生育期）、高产型品种（单产高但含糖量偏低，较多用在温带偏南条件的种植区）和丰产兼高糖型。

按种子类型： - 多粒种（Multigerm种子）： 传统品种——每粒种球2至4颗种子。发芽后苗数多、劳动量大、需要大量人工间苗。 - 单粒种（Monogerm种子）： 自1948年美国育种家萨沃茨基（V. F. Savitsky）发现单粒种基因性状后培育的遗传性单粒种球品种——通过遗传方式控制使每个种球只含1粒种子并与雄性不育系配合商业化——可以实现精确的单粒播播行距控制，至此全程机械化栽培翻开了新的一页从而大幅度降低人工间苗成本。

按处理状态： 自然种球（直接播种，出苗不规则）和丸粒化包衣种子（经过先进设备在表面包裹药肥和生成固定球形便于精确排种器的机械播种）。

生长环境

甜菜为喜凉、长日照C3作物。种子萌发最低温度为4至5摄氏度，适宜发芽温度10至20摄氏度。幼苗具较强的耐寒能力可忍受零下3至5摄氏度的短期低温（但晚霜冻会造成幼苗折损）。营养生长期最适温度为15至25度，生长后期（糖分积累期）温度日温差超过10至15摄氏度最有利于糖分的累积——这恰恰和在温暖赤道地区的甘蔗形成鲜明的地带性互补——温带和冷凉地区的白天较高温度加强光合作用同时，夜间低温大幅降低了呼吸消耗,因此糖用甜菜在温凉地区种植最为优质。全生育期需要光照约2300至2800小时，属长日照作物。对水分需求较为敏感——全生育期需水量约500至750毫米——尤其萌芽到封行及根体膨大阶段需充足水分。甜菜对土壤条件要求在中度肥沃至pH中性并无障碍离子的壤土中生长最理想——因其根系及根体型大，耕作深度30至50厘米的重壤土是甜菜最良好的选择。甜菜具有轻中度的耐盐能力——最大可耐受NaCl含量约0.1%至0.2%、即5至8 dS/m——所以甜菜在盐碱土地开发种植方面有良好适应性。忌连作，至少采取4至5年轮作。

分布范围

甜菜集中分布在北纬30至60度的温带和寒温带地区——与南方甘蔗产区形成了良好的纬度互补。法国是全球甜菜种植最多的国家之一——年产约3000至3500万吨。德国（年产2500至3000万吨），俄罗斯（欧洲部分为主导——年产约4000至4500万吨），波兰、土耳其、美国（中部及西部——特别是明尼苏达州、北达科他州和爱达荷州等地），乌克兰也是重要的甜糖主产区。中国（年产约700至900万吨）——甜菜主要分布在以新疆（约占全国甜菜总量的50%以上）、内蒙古（约占30%）、甘肃、黑龙江为前四的大产区。甜菜在中国北方的寒温带和干旱半干旱的气候条件下的种植优势与南方的甘蔗形成了清晰的生产分工——北糖南蔗格局。

繁殖方法

甜菜为严格的异花授粉作物（自交不亲和），采用种子播种繁殖（现代化栽培主要采用杂交种子）的第一年生长。

种子生产： 甜菜杂交种子利用细胞质雄性不育系（CMS）进行F1杂交种子生产——制种田需要与生产田隔离一定距离以防止异花传粉污染。种子收获后进行干燥、清选、丸粒化包衣处理。

播种： 播种时间一般在春季当地温达到5摄氏度及以上即可播种（中国东北和新疆大约在4月中下旬至5月上旬）。在中国采用机械精密播种——播种的种球经过丸粒化处理后机械精量播种——行距45至50厘米——株距约15至25厘米不等——每公顷留存预计植株数量约8万至12万株幼苗。播种深度约2至3厘米。

间苗： 使用单粒种丸粒化种子后——正常不需要间苗——若有多个发芽稍加定苗即可。

施肥与灌溉： 甜菜需钾量极大——在施足底肥基础上追施氮钾肥适时分次追肥对根部产量和产糖量效果影响显著。在关键时期（根体快速膨大生长期）满足水分。收获前2至3周停止灌溉——糖分积累。

收获： 甜菜在第一年秋季（9月中旬至10月底附近）收获——当根冠和叶丛开始自然萎蔫、含糖量达到适合水平即可使用甜菜挖掘收获机切削叶片、掘起根并去土装车运至糖厂。

主要价值

制糖价值： 甜菜在温带地区是不可替代的糖料来源。甜菜制糖工艺包括——甜菜根清洗切丝、浸出法提取蔗糖的热扩散工艺（热水浸出糖分）——与甘蔗压榨法的技术路线不同。糖液经净化（石灰+碳酸饱充法）、蒸发浓缩、煮糖结晶、离心分离三个步骤即产出甜菜砂糖。甜菜糖的化学成分与甘蔗糖完全相同——都是纯蔗糖。甜菜制糖在工艺副产物上也独具特色。

饲料价值： 甜菜制糖副产物——甜菜渣（浸出后的甜菜丝——含干物质约7%至8%）经过压榨或干燥可获得含水量较低的甜菜颗粒粕——是高纤维能量动物饲料——对牛、羊等反刍动物尤其有利。糖蜜（约含45%至55%的蔗糖以外还含甜菜碱和多种矿物质）——添加至饲料中增加适口性。

工业副产物价值： 糖蜜还可以发酵制造酒精、酵母、柠檬酸、味精或转化生产生物乙醇。甜菜生产的废弃物滤泥用作田间的土壤改良剂。甜菜根榨汁和制糖中提取到的甜菜碱在日化和医药助剂领域有所用途。

参考文献

中国农业科学院甜菜研究所主编.《中国甜菜栽培学》. 中国农业出版社, 2017.
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Draycott, A. P. (ed.) Sugar Beet. Blackwell Publishing, 2006.
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Biancardi, E., et al. Genetics and Breeding of Sugar Beet. Science Publishers, 2005.
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