По общему представлению дыхание — система окислительно-восстановительных реакций, при которых происходит распад сложных органических веществ на более простые.
При этом выделяется энергия, расходуемая на синтез веществ, рост, испарение и поддержание определенного физико-химического состояния корнеплодов. У сахарной свеклы процесс дыхания связан с распадом углеводов и прежде всего сахарозы, которая при участии ферментов претерпевает глубокие изменения: количество сахарозы уменьшается, повышается содержание инвентарного сахара (глюкоза + фруктоза), трисахаридов, накапливаются пектиновые вещества, изменяется соотношение белкового и растворимого азота. Поэтому чем выше интенсивность дыхания, тем больше потери сахара и других веществ.
Активность дыхания возрастает почти пропорционально температуре в пределах от 0° до 30—35 °С, потом замедляется и после 40 °С начинается отмирание клеток, их гибель. Вместе с ростом температуры идет распад сахара.
Интенсивность дыхания, а, следовательно, и расход сахара обусловливаются многими факторами. Колебания температуры, даже в допустимых пределах, повышают интенсивность дыхания. Энергия дыхания, возрастая вместе с температурой, сама является источником ее повышения, так как процесс дыхания сопровождается выделением тепла. Даже при температуре 4 °С дыхание вызывает повышение температуры в свекле на 0,5 °С в сут, а при температуре 14 °С выделяемое тепло повышает температуру свеклы на 1 °С в сут. Травматические повреждения корнеплодов усиливают их дыхание. Молодые, недостаточно спелые, больные и мелкие корнеплоды дышат энергичнее, чем корнеплоды здоровые, крупные. Усиленная аэрация (при содержании кислорода больше 21 %) и подвяливание корнеплодов повышают интенсивность дыхания. Корнеплоды более сахаристых сортов, а также диплоидные дышат интенсивнее, чем менее сахаристые и полиплоидные, особенно в начале хранения. Интенсивность дыхания и потери сахара наибольшие осенью, зимой меньше, к весне вновь возрастают.
Весной потребность в кислороде хранимых корнеплодов увеличивается в связи с ростовыми процессами (их израстанием) и образованием органических кислот (на что расходуется кислород). Поэтому любое ограничение в поступлении кислорода весной вызывает гибель корнеплодов. Особенно необходимо следить за тем, чтобы при раскрытии кагатов машины не уплотнили почву над корнеплодами.
При малом доступе воздуха и нарушении газообмена дыхание замедляется. При недостатке кислорода и полном его отсутствии дыхание становится интромолекулярным (анаэробным). Оно обычно вызывается ферментами и приводит к образованию отравляющих веществ — углекислого газа и спирта. Вначале наблюдается анаэробный распад дыхательного материала с образованием промежуточных продуктов пировиноградной кислоты, которые в зависимости от условий окисляются до воды и углекислого газа (аэробное дыхание) или при недостатке кислорода происходит образование спирта и углекислого газа.
Интромолекулярное дыхание, осуществляемое за счет кислорода корневого тела, начинается при содержании кислорода в воздухе менее 7 % и может быть при плохой воздухопроницаемости почвы, затоплении кагатов водой или при образовании ледяной корки на кагатах. При этом нормальное дыхание подавляется и наступает интромолекулярное, которое в конечном итоге приводит к удушению корнеплодов в результате отравления продуктами распада.
В наших лабораторных опытах трехдневное пребывание корнеплодов в воде не сказалось отрицательно на их прорастании, а в производственных кагатах, затопленных водой, двухдневное пребывание корнеплодов резко снизило урожай семян — с 19,8 до 13,2 ц/га; снизилось и их качество. Такое различие в полученных данных обусловливается условиями хранения корнеплодов до их затопления. Чем эти условия менее благоприятны, тем больший ущерб от кратковременного затопления корнеплодов водой.
Таким образом, интенсивность дыхания корнеплодов свеклы находится во взаимосвязи с потерями сахара и семенной их продуктивностью. Оно определяется такими факторами, как температура, влажность, аэрация, травмирование, физиологическая зрелость, величина корнеплода, сорт. Высокую интенсивность дыхания необходимо предупреждать не только условиями хранения, но и комплексом мероприятий в предшествующий период.
Меры предупреждения высокой интенсивности дыхания и удушья: на хранение надо закладывать зрелую свеклу, здоровую, без травм, без подвяливания, т. е. тургосцентную; обеспечить оптимальную температуру при хранении и нормальную аэрацию; избегать чрезмерно глубокие кагаты, высокое укрытие хранимых корнеплодов, блюдец на кагатном поле; на тяжелых заплывающих почвах уменьшать глубину траншеи и высоту кагатов; сахаристые и полиплоидные сорта хранить в кагатах меньшей глубины; не допускать на кагатах ледяной корки и затопления их водой, затопленные корнеплоды надо немедленно вынимать из траншей и укладывать в безопасное место; при раскрытии кагатов обеспечить немедленную переборку и сортирование корнеплодов.