به دلیل خاصیت شیرین‌کنندگی، افزایش انرژی و حفظ ماندگاری غذا، شکر یکی از اجزای اصلی در محدوده گسترده‌ای از غذاها و نوشابه‌ها است. با وجود نگرانی‌هایی درباره تأثیرات آن بر سلامت و رقابت با سایر انواع شکر (مانند ایزوگلوکز از غلات و فرکتوز از ذرت) و همچنین شیرین‌کننده‌های مصنوعی (مانند ساکارین، اسپارتام و سیکلامات)، تقاضا برای شکر به سرعت افزایش می‌یابد. بنابراین مصرف جهانی شکر از نیشکر و چغندر در طی 60 سال گذشته پنج برابر شده است و هیچ علامتی از کاهش این تقاضا وجود ندارد.

بسیاری از کشورها در قرن بیستم صنعت شکر چغندری را راه‌اندازی کردند تا در شرایط عدم اطمینان سیاسی یا جنگ، تأمین مداوم شکر را تضمین کنند. چغندرقند سپس به یک محصول پولی مهم در بسیاری از کشاورزی‌های جهان تبدیل شد و صنایع شکر ملی، یکبار که راه‌اندازی شدند، توسط کشاورزان، پردازنده‌ها و فعالان سیاسی به دقت نگه داشته می‌شوند. در زمان نوشتن این متن، سعی مجددی برای حرکت به سمت تجارت آزادتر در محصولات کشاورزی جهانی انجام می‌شود که ممکن است تأثیرات گسترده‌ای روی مساحت کاشت چغندرقند داشته باشد.

منشأ گیاه

چغندرقندی که ما آن را می‌شناسیم حداقل 2000 سال پیش به عنوان یک سبزی گلخانه‌ای کاشته می‌شد. چغندرقند امروزی بسیار متفاوت از گیاه گلخانه‌ای است. این سبزی احتمالاً از گونه‌های مختلف Beta که در ساحل‌های دریای مدیترانه رشد می‌کردند انتخاب شده است. این گیاه در طول قرون وسطی و بعد از آن به طور گسترده در اروپا برای مصارف غذایی استفاده می‌شد.

در این دوره، عسل به دلیل شیرینی‌اش ارزشمند بود چرا که تنها غذای شیرینی که به راحتی در دسترس بود. مقدار محدودی شکر نیشکر به اروپا وارد می‌شد تا روی میز غذاهای ثروتمندان قرار گیرد و سایر افراد با میوه‌ها و عصاره‌های سبزی‌ها برای شیرین کردن غذا کمک می‌کردند. بنابراین هر گیاهی که عصاره شیرینی داشت، بسیار ارزشمند محسوب می‌شد.

چغندر اولین بار در قرن هفدهم به صورت گسترده در مزارع کاشته شد اما فقط به عنوان غذای دام. انواع مختلفی از Beta vulgaris برای این منظور کاشته می‌شدند، بعضی برای ریشه ذخیره‌ای، بعضی برای برگ و همیشه در رنگ‌های متنوع. از میان محصولات کاشته شده در بهار، تمامی انواع چغندر دارای ویژگی مهمی هستند: توانایی ذخیره مقدار زیادی مواد خشک در هر جایی که در جهان کاشته شوند. چغندرقند از یک نوع ریشه سفید چغندر سیلزیان با غلظت شکر بالا در اوایل قرن هجدهم پرورش داده شد. تاریخچه کامل این گیاه و توسعه آن در فصل 2 آمده است.

تولید

چندین شیمی‌دان آلمانی روش استخراج شکر از ریشه چغندر را کشف کردند و نشان دادند که بلورهای به دست آمده از چغندر همانند بلورهای نیشکر هستند. در قرن هجدهم تلاش‌هایی برای صنعتی کردن این فرآیند در کارخانه‌های ابتدایی انجام شد، همراه با کشت گسترده این محصول. هیچ‌کدام به خوبی موفق نشدند.

تا ابتدای قرن نوزدهم، شکر نیشکر به عنوان یک کالای مهم جهانی تبدیل شده بود و توسط بسیاری از کشورهای اروپایی از مستعمرات خود وارد می‌شد. این تجارت سپس به شدت به دلیل جنگ‌های ناپلئون مختل شد که منجر به بازگشت به علاقه به شکر چغندری شد. در طی 200 سال گذشته، پس از تلاش‌های بی‌نتیجه، صنعت چغندرقند به طور جدی در سراسر جهان رشد کرد، همان‌طور که در فصل 2 توضیح داده شده است.

بهبود محصول

بهبود گیاه چغندرقند بیشتر از همه به بهبود تولید گیاه و در نتیجه محصول کمک کرده است. غلظت شکر از حدود 12% در ریشه تازه به مقدار فعلی 20% افزایش یافته است. بهبودهایی در عملکرد و خواص شیمیایی ریشه از طریق بهبود گیاه، مقدار شکر سفید استخراج شده در کارخانه‌ها را افزایش داده است. همچنین مقاومت و/یا تحمل به آفات و بیماری‌ها در تولید این محصول نقش مهمی دارد. شاید بزرگترین موفقیت از طریق بهبود گیاه، معرفی تک‌دانه‌ای (monogermity) بود که اجازه می‌دهد "کاشت به صورت یکنواخت" انجام شود. این موضوع در فصل‌های 3، 4 و 5 توضیح داده شده است.

همراه با بهبودهایی که از طریق انتخاب انجام شده، عملکرد و کیفیت تحت تأثیر پیشرفت در تغذیه گیاه و مدیریت خاک قرار گرفته است. در طول قرن بیستم، تحقیقات در تمام کشورهایی که این محصول کاشته می‌شود، به سرعت پیش رفته است (Gebhard et al., 2003). کارهایی که در فصل‌های 6، 8 و 9 گنجانده شده است، نشان می‌دهد که تحقیقات چگونه روی اطمینان از کاشت چغندرقند در بهترین شرایط خاک، با تأمین مواد غذایی (ماکرو و میکرو) و آب کافی، تمرکز کرده‌اند تا به محدوده‌های تعیین شده توسط آب و هوای هر منطقه برسد (Draycott & Christenson, 2003).

همچنین در مناطق مختلف، روش‌های حفاظت گیاه که به رشد سالم و ایجاد محصول کمک می‌کنند، بسیار مهم بوده‌اند. آفت‌کش‌ها، به عنوان تیمارهای بذر، فوم، دانه‌های مخصوص یا اسپری‌ها، نقش مهمی داشته‌اند و همچنان دارند، اما روش‌های دیگر، به خصوص توسعه گونه‌های مقاوم به آفات و بیماری‌ها، احتمالاً به طور گسترده‌تری مهم خواهند شد. مقاومت به کرلی تاپ (curly top) در دهه 1930 در غرب ایالات متحده به چغندرقند کمک کرد و پیشرفت سریع در تولید گونه‌های مقاوم به ریزومانیا (rhizomania) ممکن است در دهه 1990 از این محصول در بسیاری از نقاط جهان جلوگیری کرده باشد. جزئیات بیشتر در فصل‌های 11، 12 و 13 آمده است.

در سراسر اروپای غربی و آمریکای شمالی، اکثر محصولات چغندرقند امروزه از دانه‌های تک‌دانه‌ای با کیفیت بالا (اغلب با پوشش و نرخ جوانه‌زنی بیش از 95%) کاشته می‌شوند، اغلب در فاصله‌های گسترده (معمولاً در بهار اما در مناطق گرم، در پاییز برای زمستان) در خاک‌های آماده شده کاشته می‌شوند و از گیاه‌های مختلف، آفات و بیماری‌ها محافظت می‌شوند. ریشه چغندر به صورت مکانیکی جمع‌آوری می‌شود، ذخیره می‌شود (فصل 15) و در کارخانه‌های بزرگ پردازش می‌شود. به عنوان مثال در اتحادیه اروپا حدود 130 کارخانه وجود دارد که ظرفیت روزانه آن‌ها 1.4 میلیون تن است یا به طور متوسط حدود 10,000 تن در روز (Graff, 2003).

جایی که کاشته می‌شود

پس از اثبات روش‌های کشت و پردازش در اروپا، چغندرقند به مناطق دیگر جهان منتقل شد. کارخانه‌های پردازش در مناطقی که شرایط مناسبی برای کشت دارند، در آمریکا، آسیا و شمال آفریقا ساخته شده‌اند. در سال 2000، حدود 7 میلیون هکتار چغندرقند در سراسر جهان کاشته شد

با وجود این گسترش در سراسر جهان، چغندرقند در اصل یک محصول مناطق معتدل است. بیشتر آن در عرض‌العرض‌های 30 تا 60 درجه شمالی کاشته می‌شود، به عنوان محصول تابستانی در مناطق دریایی، گراو، نیمه-کنتیننتال و برخی مناطق نیمه-خشک و خشک، و به عنوان محصول زمستانی و/یا تابستانی در مناطق مدیترانه‌ای و سایر مناطق نیمه-خشک و خشک (Draycott, 1972). امروزه چغندرقند با استفاده از آبیاری مکمل در مناطقی که بارندگی کم بوده و تولید آن را محدود می‌کرد، کاشته می‌شود؛ این موضوع در فصل 10 توضیح داده شده است.

مصرف شکر

احتمالاً انسان‌ها همیشه تمایل به شیرینی داشته‌اند و صنایع شکر در کشورهای تولیدکننده نیشکر و چغندر به دنبال سود از این تمایل به شیرینی هستند. مصرف سالانه جهانی شکر به ازای هر فرد اکنون بیش از 20 کیلوگرم است در مناطقی که هزینه هر کیلوگرم شکر در مقایسه با درآمد قابل‌صرف کم باشد (اروپا و ایالات متحده)، مصرف به ازای هر فرد به 40 کیلوگرم نزدیک شده است. در مقابل در مناطق فقیرتر (آفریقا، آسیا) مصرف فقط 16 کیلوگرم به ازای هر فرد است.

اقتصاد و سیاست

بیشتر شکر جهان اکنون در داخل حمایت از توافق‌های بین‌المللی کشاورزی و تجارت تولید و فروخته می‌شود. این امر یک نسبت کوچک از شکر را به بازار جهانی باقی می‌گذارد، جایی که قیمت‌ها به شدت نوسان می‌کنند، اما به جز در دوره‌های نادر کمبود (مثلاً 1974–1975 و 1980–1981)، این قیمت‌ها خیلی پایین‌تر از قیمت‌های تضمینی هستند.

اتحادیه اروپا که بیش از نیمی از شکر چغندری جهان را تولید می‌کند، هنوز یک سیستم شکری دارد که محدوده تولید سالانه شکر سفید را تعیین می‌کند، در حالی که اجازه می‌دهد مقدار محدودی از واردات ترجیحی (به طور اصلی به انگلیس به صورت شکر خام از نیشکر کشورهای آفریقایی، کارائیب و اقیانوسیه) را فراهم کند. این سیستم قرار بود تولید و مصرف در سطح اتحادیه را به هم وصل کند، اما در عمل منجر به افزایش فراوان شکر سفید شده است که باید در بازار جهانی فروخته شود. در زمان نوشتن این متن (اوایل 2005)، تغییرات جدی در ساختارهای اتحادیه اروپا در حال بحث است.

در ایالات متحده، صنعت چغندرقند برای 30 سال بدون میزان حمایتی که در سایر مناطق دارد، به وجود آمده است. قانون شکر که برای 40 سال قیمت‌های پایدار برای کشاورزان و مصرف‌کنندگان تضمین می‌کرد، در سال 1974 تمدید نشد و از آن زمان قیمت‌ها تحت تأثیر نوسانات بازار جهانی قرار گرفته‌اند. در طی 20 سال گذشته، محصول ایالات متحده فقط 11% از تولید جهانی شکر چغندری را شامل می‌شود و نسبت بزرگتری از بازار شیرین‌کننده کالری ایالات متحده توسط شکر ذرتی جایگزین شده است. بسیاری از کشاورزان ایالات متحده به محصولات دیگر با ارزش بالاتر سو گرفته‌اند و تنها جاهایی که گسترش کاشت چغندرقند رخ داده است، میشیگان در دهه 1980 و مناطق با ورود کم مثل دره رود قرمز در نادا و مینه‌سوتا است.

تولید جهانی شکر از چغندر و نیشکر

تولید کل شکر اکنون به 140 میلیون تن نزدیک شده است، که این مقدار در طی 60 سال گذشته از 30 میلیون تن افزایش یافته است (شکل 1.2). این مقدار هر سال حدود 2 میلیون تن افزایش می‌یابد و در طی دهه گذشته به طور پیوسته 1.9% در سال افزایش یافته است. شکر از دو محصول به دست می‌آید و سعی می‌کند تقاضای جهانی برای غذاهای شیرین را برآورده کند، با وجود افزایش تولید شیره‌های گیاهی دیگر و شیرین‌کننده‌های مصنوعی. یک نسبت کوچک از شکر تولید شده از نیشکر و چغندر به الکل تبدیل می‌شود و این مقدار با افزایش استفاده از سوخت‌های زیستی در سراسر جهان احتمالاً افزایش

می‌یابد. در سال 1900، چغندر و نیشکر هر کدام حدود نیمی از شکر تولید شده جهانی را فراهم می‌کردند و افزایش تولید هر دو در ابتدای قرن بیستم به طور موازی انجام می‌شد. اما در نیمه دوم قرن بیستم تا امروز، تولید شکر از نیشکر به طور سریع افزایش یافت، در حالی که افزایش تولید از چغندر به طور کندتری انجام شد (شکل 1.2) و اکنون علائمی از کاهش نیز وجود دارد. بین سال‌های 1950 تا 2000، نسبت شکر تولید شده از نیشکر از حدود دو سوم به سه چهارم تولید جهانی افزایش یافت. این تغییرات ناشی از فشارهای اجتماعی، سیاسی و اقتصادی پیچیده است که حتماً در قرن جدید نیز ادامه خواهند داشت.

تولید شکر چغندری در سطح جهان

اروپا اصلی‌ترین تولیدکننده شکر از چغندر است و حدود 75% از کل تولید جهانی چغندرقند را شامل می‌شود (جدول 1.3). ایالات متحده و آسیا 19% از تولید را شامل می‌شوند و آمریکای جنوبی و آفریقا بقیه را تشکیل می‌دهند. مقایسه تولید چغندرقند بین اروپا و ایالات متحده در جدول 1.4 آمده است. در داخل اروپا، تولید به طور قابل توجهی به دلیل آب و هوای، خاک و عوامل مختلف کاشت متغیر است (که در فصل‌های بعدی توضیح داده خواهد شد).

در ایالات متحده، فصل کوتاه‌تر کاشت و تأمین رطوبت کمتر در مناطقی مثل لوکس گرند، شمال غربی ایالات متحده و پیش‌روهای گرند منجر به کاهش عملکرد می‌شود. اما در غرب دور ایالات متحده (ایداهو و کالیفرنیا)، فصل طولانی‌تر و استفاده از آبیاری به افزایش عملکرد کمک می‌کند. عملکرد ریشه و شکر در دره امپریال کالیفرنیا بسیار بالاست و کشاورزان آنجا رکورد جهانی تولید چغندرقند را دارند. میانگین تولید در این منطقه بیش از 90 تن در هکتار ریشه و 12 تن در هکتار شکر است و گاهی مزارع فردی تولید بیش از 150 تن ریشه و 18 تن شکر در هکتار را دارند.

عملکرد چغندرقند

همان‌طور که قبلاً اشاره شد، گونه‌های سنتی چغندرقند و آزمایش‌های گونه‌ای در بسیاری از کشورها به تدریج چغندرقند امروزی را به وجود آورده‌اند. این گونه‌ها بیشتر وزن در واحد سطح تولید می‌کنند و کیفیت پردازش بهتری دارند نسبت به گونه‌های اولیه (فصل 16). بهبودهای سالانه از انتخاب بهترین گونه‌ها به طور مداوم به افزایش تولید کمک می‌کند و احتمالاً بیشترین تأثیر را در تغییرات چشمگیر 70 ساله (شکل 1.3) داشته است. با استفاده از روش‌های جدید گونه‌شناسی گیاه در طول 20 سال گذشته، شاید پیشرفت‌های بزرگتری نیز اتفاق بیفتد. اما در زمان نوشتن این متن، استفاده از چغندرقند ژنتیکی در اکثر کشورها ممنوع است.

آینده

کارکنان تحقیقاتی در سراسر جهان سعی می‌کنند اقتصاد و پایداری کاشت چغندرقند را بهبود دهند، هرگونه تهدیدی که به محیط زیست وارد می‌شود را کاهش دهند و منابع درآمدی جدیدی از این محصول پیدا کنند. بهبود سودآوری همیشه یک هدف اصلی تحقیقات بوده است و این کتاب مثال‌های متعددی از تلاش‌هایی برای افزایش عملکرد، کاهش ورودی‌ها و کاهش آلودگی ریشه و خاک را ارائه می‌دهد. قابلیت پذیرش محیطی این محصول با این واقعیت کمک می‌کند که چغندرقند یکی از بهترین گیاهان برای جذب نیتروژن از خاک است و تقریباً هیچ نیتروژنی در خاک باقی نمی‌گذارد که به آب زیرزمینی منتقل شود.

کار روی گونه‌های مقاوم، کنترل زیستی و تیمارهای بذر با سم‌های شیمیایی همگی به کاهش یا حذف کامل استفاده از پاشش‌های آفت‌کش کمک می‌کنند. محصولات جانبی این گیاه (برگ، مواد ریشه و شیره) نیز به عنوان منابع جدید برای تولید الکل، کود سبز و فراورده‌های دیگر مورد توجه قرار گرفته‌اند. این گام‌ها به کاهش ضایعات و افزایش سودآوری کمک می‌کنند. همچنین، استفاده از تکنولوژی‌های مدرن مثل ذخیره‌سازی هوشمند ریشه، پردازش با کمترین تلفات و کارخانه‌های با کمترین آلودگی در حال گسترش است.

در آینده، احتمالاً چغندرقند به عنوان یک محصول چند منظوره (multi-purpose crop) شناخته شود. به عنوان مثال، استفاده از شیره چغندر برای تولید الکل و شیره خالص به عنوان یک شیره طبیعی در صنایع غذایی و دارویی، می‌تواند گسترش یابد. همچنین، استفاده از ریشه‌های خشک به عنوان سوزنده‌های زیستی در مناطقی که منابع سوخت فسیلی محدود است، یکی از راه‌حل‌های پایدار است.

چالش‌ها و فرصت‌ها

چغندرقند با چالش‌های متعددی مواجه است، از جمله:

• تغییرات اقلیمی که می‌تواند بر فصل کاشت، رشد و تولید تأثیر بگذارد.
• افزایش هزینه‌های تولید به دلیل نفت، کود و کارگر.
• رقابت با محصولات دیگر مثل شکر ذرتی و شیره گل کلم.
• محدودیت‌های سیاسی در بازارهای جهانی و تغییرات قوانین تجارت.

اما فرصت‌هایی نیز وجود دارد:

• توسعه گونه‌های مقاوم به خشکی و گرما.
• استفاده از فناوری‌های هوشمند در کشاورزی مثل کشاورزی دیجیتال و سیستم‌های مدیریت خاک و آب.
• تبدیل چغندرقند به یک محصول چند منظوره با افزایش ارزش افزوده.
• کاهش اثرات زیست‌محیطی از طریق بهبود مدیریت مواد شیمیایی و استفاده بهینه از منابع.

نتیجه‌گیری

چغندرقند یکی از قدیمی‌ترین و مهم‌ترین محصولات کشاورزی است که تاریخچه‌ای چند قرنی دارد. این محصول از یک گیاه گلخانه‌ای ساده به یک محصول صنعتی پیشرفته تبدیل شده است. با توجه به چالش‌های موجود و فرصت‌های جدید، چغندرقند می‌تواند در آینده به عنوان یک محصول پایدار و چند منظوره در سراسر جهان به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار گیرد.

در فصل‌های بعدی این کتاب، به طور جامع به تمامی جنبه‌های تولید، پردازش، مدیریت و تحقیقات مرتبط با چغندرقند خواهیم پرداخت.