Основные сведения о топинамбуре.

Сортовое разнообразие

Сорта топинамбура делятся на клубневые (овощные) и кормовые. Кормовые дают выше урожай зеленой массы и меньше клубней. За последние годы ученые и практики России вывели более 20 новых сортов, клубни у которых располагаются компактными гнездами, что позволяет извлекать их из почвы почти полностью. На Майкопской опытной станции ВИР собрана мировая коллекция топинамбура, представляющая уникальный генофонд.

В связи с увеличением интереса к топинамбуру как к культуре для последующей промышленной переработки, появилась потребность в сортах с определенными технологическими характеристиками, при этом они будут различными по агроклиматическим зонам возделывания. На сегодняшний день наиболее популярны следующие сорта топинамбура: "Киевский белый", "Красный", "Веретеновидный", "Патат", "Майкопский", "Белый", "Скороспелый", "Находка", "Диетический", "Волжский-2", "Вадим", "Ленинградский", "Северокавказский", "Интерес". Кстати, окружающая среда вовсе не влияет на качество топинамбура и наличие в нем полезных веществ. Это объясняется тем, что клубни растения не накапливают нитраты, а благодаря своему уникальному химическому составу даже способны преобразовать их в безопасные соединения. Кроме того, топинамбуру вовсе не страшны тяжелые металлы, находящиеся в почве. Это растение можно смело выращивать даже в мегаполисе и употреблять в пищу, не опасаясь никаких токсичных веществ.

Биохимический состав

Топинамбур содержит достаточно большое количество сухих веществ – до 20%, среди которых содержится до 80% полимерного гомолога фруктозы – инулина. Инулин является полисахаридом, гидролиз которого приводит к получению для диабетиков безвредного сахара – фруктозы. Топинамбур содержит клетчатку и богатый набор минеральных элементов, в том числе кальций, магний, натрий, марганец, железо. Минеральные вещества выполняют разносторонние функции в организме: обеспечивают построение опорных тканей скелета (Ca, P, Mg, Si), поддерживают необходимую осмотическую среду клеток крови, в которых протекают все обменные процессы (Na, K), участвуют в образовании пищеварительных соков (Cl), гормонов (I, Zn, Cu, Se, Mn), переносчиков кислорода в организме. Богатый состав биологически активных веществ топинамбура, делает это растение перспективным с точки зрения функционального питания. Растение представляет интерес и как исходное сырье для создания высокоэффективных лекарственных средств.

Агротехника

Территория России обладает большим разнообразием агроклиматических зон и для каждой зоны необходимы свои особенности агротехники культуры топинамбур. Но для всех случаев, можно выделить несколько общепринятых условий для получения гарантированно стабильных урожаев топинамбура. Для этого, предполагаемый участок топинамбура должен иметь достаточно высокий пахотный горизонт, быть легким по механическому составу, с реакцией pH близкой к нейтральной и без крутых уклонов.

Получение высоких урожаев клубней и зеленой массы невозможно (особенно в первые годы вегетации), без внесения 100-200 т/га органических удобрений или компостов. Минеральные удобрения рекомендуются вносить в пределах 60-100 кг. действующего вещества на 1 гектар, при этом учитывается соотношение азота, фосфора и калия в зависимости от сроков внесения и их направленности: больше зеленой массы или качество клубней. Подготовка почвы начинается с осенней вспашки плугом с предплужником, а затем почва выравнивается и дискуется. Культиватором окучником нарезаются гребни на расстоянии 70 см. В равновесенний период, по мере оттаивания почвы и возможности использования сельхозорудий. В случае надобности проводится восстановление гребней до высоты 18-22см.

До настоящего времени в большинстве регионов России на посадках топинамбура не отмечено вредителей и болезней растения, что позволяет полностью исключить применение ядохимикатов.

Для получения посадочного материала (клубней) хорошего качества, зеленую массу рекомендуется оставить на зиму или убирать на максимальной высоте среза и не выкапывать клубни из почвы. Это объясняется тем, что стандартный посадочный клубень формируется в конце сентября. При подмерзании зеленной массы происходит отток питательных веществ в клубни, что увеличивает их средний вес и улучшает качество. В этом случае клубни убираются весной и сразу используются для посадки.

В промышленных объемах хорошо зарекомендовал себя осенний срок посадок топинамбура, до начала замерзания почвы.

При использовании посева данного года с целью получения силоса и клубней на корм, уборка зеленой массы проводится во второй половине сентября с использованием традиционной силосоуборочной техники. Уборка зеленой массы проводится на высоком срезе. Перед наступлением устойчивых холодов, до начала замерзания почвы убираются клубни посредством использования картофелекопалок или картофелеуборочных комбайнов. При использовании топинамбура только в виде зеленой массы, скашивание проводится по мере надобности. Клубни в данном случае не выкапываются. Осенью или ранней весной проводится перепашка участка с последующим дискованием. После появления зеленой поросли от оставшихся в почве клубней проводится боронование, при высоте растений 10-15 см. выполняется букетировка пропашным культиватором со стрельчатыми лапами и одновременной подкормкой минеральными удобрениями.

Использование топинамбура в пищевых, медицинских и технических целях

Топинамбур является культурой универсального использования. Он характеризуется высокой энергетической, фармакологической и пищевой ценностью.

В технических целях в качестве добавки к бензину, его используют для получения этилового спирта в США, Канаде, Бразилии, Франции, Австрии, Венгрии.

Стебли топинамбура могут представлять интерес для целлюлозной промышленности, а также для производства брикетов для сжигания в качестве топлива. Ценность представляют также остатки отработанных клубней топинамбура (выжимки), которые используют в качестве добавок в печенье и другие изделия кондитерской промышленности. Топинамбур можно использовать также в диетах для снижения веса. Инулин, содержащийся в сиропе из топинамбура, по мнению специалистов, вызывает чувство насыщения, так как блокируются рецепторы, отвечающие за раздражение центра аппетита мозга человека.

Использование топинамбура в кормопроизводстве

Благодаря высокому содержанию сухих веществ, хорошей углеводной и витаминной обеспеченности, а также малому количеству клетчатки, зеленая масса топинамбура обладает значительными кормовыми достоинствами. В сибирских условиях питательность 100 кг зеленой массы составляет 20-25 кормовых единиц. Это в 1,5-2 раза выше питательности зеленой массы подсолнечника. В 1 кг клубней содержится 0,23-0,29 кормовых единиц.

Надземная часть растения и клубни дают 200-300 центнеров кормовых единиц с 1 гектара и 12-16 ц/га перевариваемого протеина. Топинамбур превышает по выходу кормовых единиц в 2,9-7,9 раза, а по перевариваемому протеину в 1,6-5,9 раза кукурузу, однолетние и многолетние травы, картофель. Для условий Сибири этот фактор приобретает еще большую значимость, когда в апреле-июне заканчиваются запасы сочных кормов и нет свежей зелени, то клубни из хранилищ или весенней копки дают прекрасную кормовую базу.

По питательной ценности топинамбур превосходит также цветущий клевер и кукурузу. Животные поедают овощ охотнее, чем другие травяные культуры не только в свежем виде, но и в виде силоса и сенажа. При этом привесы и продуктивность у них значительно выше, чем при обычном вскармливании. Зеленую массу можно скармливать скоту и в свежем виде. В листьях топинамбура в 2 раза больше белка, чем в стеблях (особенно в период июль-август). Можно откармливать свиней исключительно листьями из топинамбура (практика Германии), к которым добавляют частично шрот и обрат.

Удой на корову в 300 кг с жирностью молока 4% получают, скармливая силос из зеленой массы топинамбура. Зеленая масса поливитамина (каротин, аскорбиновая кислота, рибофлавин, никотиновая кислота и др.). Особую роль в кормлении скота играют клубни топинамбура. Включение в рацион коров 10-15 кг клубней уже на 6-й день увеличивает удои на 4-5 кг в сутки, а кормление ими молодняка существенно повышает привесы. Клубни наиболее ценны весной, когда не хватает витаминов. Если проросший картофель содержит вредный организму соланин, то клубни топинамбура, напротив, весной содержат биологически активные вещества и белок, стимулирующий молочную продуктивность коров, овцематок, свиноматок и яйценоскость кур. Клубни скармливаются птице в свежем виде, а также в запаренном и силосованном.

Топинамбур является незаменимой культурой в овцеводстве. Выпас свиней на плантациях топинамбура позволяет почти полностью исключить из рациона другие виды кормов. Кормление клубнями поросят на 20-30% увеличивает привесы, а при откормке свиней улучшается сало. Для зимнего кормления из клубней готовят комбисилосы (клубни + люцерновая мука 10%).

Для зеленой подкормки большую ценность растение представляет в звероводческих хозяйствах, где листья и стебли охотно поедают зайцы, маралы и другие дикие животные, а клубни осенью хорошо едят кабаны. В охотхозяйствах Сибири топинамбур высаживают по краю лесных массивов, где он, разрастаясь, создает непроходимые заросли, которые являются не только хорошей кормовой базой для диких животных, но и служит им надежной защитой от браконьеров.

Высокая кормовая ценность топинамбура позволяет использовать его в виде силоса как хороший корм для всех сельскохозяйственных животных. Наличие в стеблях растений большого количества Сахаров (до 25-30% к сухому веществу) обусловливает легкую их силосуемость. Влажность силоса из топинамбура находится в пределах 60-75%.

Зеленая масса на силос убирается в 1-й декаде сентября (в зависимости от погодных условий) до наступления заморозков. Для меньшей потери зеленой массы целесообразно применять силосоуборочный комбайн КС-1,8 "Вихрь" (потери 1,3-2,7%) и КПИ с кукурузной жаткой. Силосование проводится в траншеях. Выбор типа траншеи определяется местными условиями, но емкость ее должна быть не менее 500 т (ширина 6-9 метров). Технология закладки как у кукурузы. Хороший эффект дает добавление в закладываемую массу соломы зерновых (до 50%).

В силосе топинамбура меньше клетчатки и больше перевариваемого белка, чем в приготовленном из кукурузы и подсолнуха. Как правило, силос отличается высоким качеством, в нем накапливается до 1,5% молочной кислоты, составляющей не менее 50% от общего количества кислот. В процессе силосования рН снижается до 3,9-4,2. Из-за высокого содержания сухих веществ (25-30%) силос из топинамбура в отличие от кукурузы, не бывает перекисленным. В нем сохраняются почти все питательные вещества и довольно много витаминов. Содержание каротина достигает 30-50 мг в 1 кг корма.

Силос из зеленой массы топинамбура хорошо хранится, и его охотно поедают животные после небольшого периода приучения. В 100 кг силоса содержится 18-25 кормовых единиц и до 2 кг перевариваемого протеина, а энергетическая емкость 1 кг силоса достигает 820 ккал. Это намного выше, чем у силоса из других растений. Хорошие результаты в кормлении животных дает комбинированный силос (топинамбур + листья свеклы + трава + кукурузные стебли и листья + концентрированный корм).

Зеленая масса может служить хорошим сырьем для заготовки травяной муки. При правильной технологии в травяной муке обеспечивается лучшая сохранность питательных веществ. На приготовление 1 ц травяной муки расходуется в среднем 4-5 ц зеленой массы с влажностью 75%. По питательности травяная мука не уступает многим зерновым концентратам и превосходит их по полноценности, содержанию белка, минеральных веществ, витаминов. Питательность 1 кг муки из топинамбура составляет около 0,7-0,9 кормовой единицы, содержание протеина - 16-25%, клетчатки - не более 20%, каротина 60-130 мг/кг.

Биология и морфология

Изучение морфологических признаков и соответствующая им квалификация топинамбура проводились на Майкопской опытной станции ВИР на большом коллекционном материале. Здесь впервые была дана развернутая характеристика основных морфологических сортоотличительных признаков в Сибири. Значительные отличия регионов Сибири по всему комплексу почвенно-климатических условий от условий Краснодарского края позволят рассмотреть возможную изменчивость топинамбура и проявления этой изменчивости. Кроме этого, выявляются определенные зависимости морфологических и некоторых хозяйственно-биологических признаков. Эти наблюдения, наряду с теоретическим, приобретают практический характер.

Высота стебля находится в зависимости от почвенно-климатических условий. Толщина стебля измеряется в период цветения или максимального развития главного стебля штангенциркулем на высоте 10 см и варьируется от 18 мм до 43 мм. Замечено, что наиболее толстые стебли бывают у слабокустичных форм и наоборот. Кустичность изучаемых сортообразцов различная и колеблется от 1 до 8 стеблей. Количество стеблей зависит от формы клубня, его способностью к образованию детки, наплывов и выступающих крупных почек. Нами отмечено, что наибольшей кустистостью обладают дикие и примитивные формы. Ветвление зависит от сорта и площади питания, отмечено, что ветвление в неблагоприятных условиях слабое. Имеются предположения о том, что топинамбур имеет преимущественно моноподиальное ветвление, идущее по главному стеблю снизу вверх, однако есть и мнение, что некоторые сорта сочетают моноподиальное и симподиальное ветвление. При чем, растения с побегами симподиального ветвления отличаются скороспелостью.

Селекция и семеноводство топинамбура

Топинамбур возделывают и используют в пищевых, лечебных, технических, кормовых и экологических целях.

На сегодняшний день Майкопская опытная станция ВНИИР поддерживает и изучает мировую коллекцию топинамбура, представляющую уникальный генофонд: 310 сортов, 59 межвидовых гибридов, в том числе 34 тописолнечниа. Коллекция служит исходным материалом в селекции, направленной на улучшение топинамбура с учетом требований производства.

Так, при применении разработанной методики выращивания растений в полевых условиях и воздействуя коротким фотопериодом, ускорилось цветение позднеспелых сортов до 67 суток, среднеспелых до 57 и разноспелых до 36 суток. Это позволило изучить морфологические и биологические особенности растений в генеративной фазе развития, определить фертильность пыльцы, завязываемость семянок, семенную продуктивность. Впервые появилась ежегодная возможность сбора семян с коллекционных сортов от свободного опыления и направленных скрещиваний для селекционных и других целей. Использовали методы простых (парных), беккроссовых и сложных скрещиваний (с последовательным по годам привлечением гибридов, полученных от парного скрещивания различных сортов).

Отработаны способы: подготовка семян к посеву, выращивание сеянцев в теплице, а затем в поле. Всхожесть семян по комбинациям межсортовых скрещиваний составляет 36-66%, а от межвидовых 47-75%. Установлено наследие признаков надземными и подземными органами гибридных растений. От скрещивания сортов с различным типом клубневого гнезда проявляется тенденция количественного распределения гибридов в сторону дикого и примитивного.

Экология

Топинамбур является ценным растением и с точки зрения экологических проблем.

Исследования показали, что можно получать агротехэкологичные многокомпонентные компосты на основе отходов предприятий. С целью полного исключения твердых и жидких выбросов во внешнюю среду проводили исследования на Селегинском целлюлозно-картонном комбинате. Путем физико-химического моделирования были рассчитаны различные варианты компостов из твердых отходов и отходов птицеживотноводческих комплексов. Наибольший эффект получен от возделывания на этих компостов топинамбура и тописолнечника. Как и в случае внесения чистой золы ТЭЦ, при значительном улучшении агрофизических показателей почвы урожай в клубнях увеличился почти в 2 раза, урожайность зеленой массы возросла в среднем на 30%.

Основываясь на том, что топинамбур отзывчив на орошение, использовали для полива промышленные стоки, прошедшие предварительную биогеохимическую или ионообменную очистку.

Первые результаты по урожайности, химическому составу, токсикологии и другим показателям на опытных и контрольных участках показали, что при научно обоснованном подходе возможна полная утилизация твердых и жидких отходов. Еще К.А.Тимирязев относил топинамбур к одной из самых интенсивных полевых культур, способных поглощать из воздуха углерод и выделять кислород. А это путь к созданию эффективных зеленых полевых поясов, вокруг промышленных центров: 1 га топинамбура может поглощать за год 6 т углекислого газа, а 1 га леса – только 3-4 т. Посев 1 га топинамбура может сохранить 5 га леса. Дело в том, что мощные корни топинамбура являются хорошим сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности. Его можно успешно использовать в качестве фитомелиоранта при рекультивации почв вокруг промышленных зон.