Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Павлов Максим Николаевич

Актуальность темы исследований. Улучшение продовольственной безопасности и снижение степени загрязнения окружающей среды по-прежнему, остаются важнейшими проблемами многих регионов России (Доктрина продовольственной безопасности…, 2010; Государственный доклад…, 2015). В их решении существенный вклад может внести топинамбур (земляная груша) как высокопродуктивная экологически пластичная культура многостороннего использования с ценным химическим составом надземных и подземных органов. Она служит сырьем для получения диетических продуктов питания, а также инулина и других биологически активных веществ, высококачественных кормов для животных, биотоплива (В.Н.Зеленков, Н. Г. Романова, 2012; Н.К. Кочнев, М.В. Калиничева, 2012; В.И. Старовойтов, О.А. Старовойтова, П.С. Звягинцев и др., 2015; З.И.Усанова, Ю.В.Байбакова, 2009; J. K. Stanley, F. N. Stephen, 2007). Одновременно топинамбур считается отличным рекультиватором выведенных из сельскохозяйственного оборота земель при добыче угля, нефти, бывших карьеров, полигонов и свалок, характеризуется устойчивостью к экотоксикантам и способностью сохранения окружающей среды от загрязнения тяжелыми металлами и другими поллютантами, является действенным биологическим защитником (В.Н.Зеленков, Н. Г. Романова, 2012; В.И. Старовойтов, О.А. Старовойтова, П.С. Звягинцев и др., 2013).

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Однако в настоящее время использование топинамбура ограничено. В России площади под культурой составляют по разным данным от 1 тыс. (В.Н.Зеленков, Н. Г. Романова, 2012) до 3 тыс. га (А.В. Цимбалист, О.Ю. Патласов, 2015). Это объясняется многими причинами, в том числе недостаточной технологичностью сортов, неотработанностью технологий получения высококачественной продукции для промышленного производства (В.Н.Зеленков, Н. Г. Романова, 2012; А.В. Цимбалист, О.Ю. Патласов, 2015).

В повышении клубневой продуктивности и качества урожая большая роль принадлежит сорту и удобрению, которые должны соответствовать природно – климатическим условиям конкретного региона. Для средней полосы России лучшим по клубневой продуктивности, технологичности является раннеспелый сорт Скороспелка, который, больше, чем другие сорта, используется для производства лечебно – профилактических препаратов, диетических продуктов питания (Н.К. Кочнев, М.В. Калиничева, 2002; З.И. Усанова, 2001). Для южных регионов более приемлемы сорта, созданные Н.М.Пасько, в том числе Интерес (Н.К. Кочнев, М.В. Калиничева, 2002).

Для повышения клубневой продуктивности, технологичности, качества продукции требуется создание новых сортов, в большей степени удовлетворяющих требованиям промышленной переработки. В селекции топинамбура с использованием более позднеспелых родительских форм используется искусственное сокращение светового дня, ускоряющее развитие растений, способствующее инициации цветения (С.С. Давыдович, 1957). Это доказано З.И.Усановой (1964), Г.В.Устименко-Бакумовским (1972). Фотопериодизм используется при этом как один из важнейших факторов регуляции роста и развития (И.Ф. Головацкая, Р.А. Карначук, 2015; И.Г. Тараканов, 2014).

Степень разработанности темы. Влияние удобрений, их доз и соотношений элементов минерального питания на формирование наиболее продуктивных агроценозов разных сортов топинамбура является достаточно изученным применительно к отдельным регионам страны (Е.С. Гасанова, А.С. Сорокин, В.В. Котов, 2011; К.П. Данилов, Л.Г. Шашкаров, 2013; Ю.С. Королева, 2009; З.И.Усанова, Ю.В. Байбакова, 2009 и др.). Однако их действие недостаточно исследовано на разных по скороспелости сортах при разных режимах фотопериода. Нет сведений о реакции сорта Интерес на сроки и продолжительность затенения. Не изученной является реакция топинамбура на источники техногенного загрязнения почв, включая кислотные осадки, тяжелые металлы, минеральные удобрения. В условиях Верхневолжья подобных исследований не проводилось. Все это явилось основанием для проведения наших исследований.

Цель и задачи исследований. Цель исследований – разработать способы ускорения развития растений, повышения семенной и общей продуктивности топинамбура путем подбора сортов, оптимизации режимов фотопериода, минерального питания.

Задачи исследований:

1. Изучить особенности роста и развития, а также семенную продуктивность топинамбура в зависимости от фона минерального питания, сроков и продолжительности затенения.
2. Исследовать фотосинтетическую деятельность растений в разных агроценозах (формирование листовой поверхности, фотосинтетического потенциала агроценоза, накопление урожая сухой фитомассы, изменение интенсивности, чистой продуктивности, коэффициента хозяйственной эффективности фотосинтеза и содержания фотосинтезирующих пигментов в листьях).
3. Определить структуру урожая, урожайность и качество урожая топинамбура в зависимости от изучаемых факторов.
4. Определить влияние расчетных доз удобрений на содержание, вынос и коэффициенты использования NPK растениями сортов Скороспелка и Интерес.
5. Определить корреляционную зависимость урожая от качественных показателей фотосинтеза.
6. Рассчитать экономическую эффективность производства продукции топинамбура в разных вариантах опыта.
7. Изучить особенности роста, развития, формирования урожайности топинамбура, изменение качества продукции и агрохимических показателей почвы при загрязнении ее экотоксикантами.

Научная новизна. Впервые в условиях Верхневолжья (Тверь) изучены особенности роста, развития и хода продукционного процесса сортов топинамбура (раннеспелого Скороспелка и позднеспелого Интерес) на двух фонах минерального питания при разных режимах фотопериода; выявлены оптимальные варианты, обеспечивающие наибольшее ускорение развития и получение полноценных семян, а также повышение клубневой продуктивности за счет программирования на 44,8 % (сорт Скороспелка) и 34,4 % (сорт Интерес); общего сбора сырой биомассы соответственно на 45,3 и 46,1 %; установлена возможность возделывания топинамбура (сорт Скороспелка) на дерново – подзолистой почве со степенью загрязнения различными экотоксикантами до 1 - 3 ПДК с получением продукции по объему и качеству не ниже, чем на незагрязненной почве.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Дано теоретическое обоснование роста, развития и формирования урожайности разных по скороспелости сортов топинамбура при изменении режима фотопериода и фона минерального питания.

Практическая значимость заключается в рекомендациях производству: 1 - способа получения полноценных семян топинамбура раннеспелого сорта Скороспелка и позднеспелого - Интерес в условиях северной части Центрального Нечерноземья; 2 - выращивания сортов разного назначения: Скороспелка - для получения наибольшего урожая клубней (не менее 40 т/га) на продовольственные, технические и лечебно – профилактические цели, Интерес – для производства сырой биомассы (до 80 т/га) высокого качества на кормовые цели и комбинированного использования; 3 – показателей выноса питательных веществ на единицу продукции сортами Скороспелка и Интерес.

Методология и методы исследований. Методология исследований заключается в проведении полевого и вегетационного опытов и лабораторных исследований по традиционным методикам, применяемым в растениеводстве, земледелии, агрохимии. В исследованиях по фотопериодизму использована методика, применяемая в условиях Северного Кавказа при выведении сортов (С.С.Давыдович, 1957), а также в условиях Центрального Нечерноземья при получении семян и селекции топинамбура (Г.В. Устименко, З.И. Усанова, 1961). Для математической обработки экспериментальных данных использована методика дисперсионного и корреляционного анализов (Б.А.Доспехов, 1985).

Основные положения, выносимые на защиту:

• ускорение развития, улучшение хода продукционного процесса, повышение семенной и общей продуктивности топинамбура сортов Скороспелка и Интерес при искусственном сокращении длины светового дня;
• особенности водопотребления, фотосинтетической деятельности, формирования урожайности, минерального питания раннеспелого и позднеспелого сортов на неудобренном фоне и при внесении расчетных доз NPK;
• повышение общей продуктивности и качества урожая, выхода инулина с гектара, коэффициента размножения, экономической эффективности при программировании урожайности разных по скороспелости сортов топинамбура.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждена использованием проверенных методик, а также статистической обработкой экспериментальных данных.

Материалы диссертации доложены на трех Международных научно-практических конференциях, проходивших в Тверской ГСХА в 2015 и 2016 г., получен Диплом участника; на Всероссийских научно-технических конференциях: проходивших в рамках ХХI, XXII, XXIII и XXIV Каргинских чтений. "Физика, химия, новые технологии», Тверь, ТвГУ в 2014, 2015, 2016 и 2017 гг., получено 2 диплома II степени и 1 - I степени; на Итоговой научно – технической конференции по программе "УМНИК» "Молодежь и инновации Тверской области», 2015 г., получен грант победителя; на конкурсе "ЭкоНива-Студент 2014», получена грамота за II место и стипендия, 2015 г.; на конференциях II и III этапов Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых аграрных вузов Центрального федерального округа в номинации "Сельскохозяйственные науки», г. Курск, 2015 и 2016 г., г. Самара, 2016 г., получен Диплом победителя, Диплом участника и Грамота за участие; на выставке "Изобретатель и рационализатор», г. Тверь, 2016 г., получен Диплом победителя (1 место).

Результаты работы внедрены в производство: 1. ООО "Редкинская АПК» Конаковского района Тверской области на площади 10 га с экономическим эффектом 193,5 тыс.руб., 2. ООО "Топидар», респ. Адыгея на площади 10 га с экономическим эффектом 105,0 тыс.руб.; а также в учебный процесс Технологического факультета Тверской ГСХА.

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 24 печатные работы, в том числе 5 в журналах из перечня ВАК РФ. Получено 2 патента РФ на изобретение: № 2590805, приоритет от 28 апреля 2015 г., и № 2619306, приоритет от 10 марта 2016 г.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 189 страницах, содержит 53 таблицы, 12 рисунков, состоит из 4 глав, основных выводов, предложений производству, библиографического списка использованной литературы, который включает 226 наименований, в том числе 30 на иностранных языках, 38 приложений.

Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ Тверской ГСХА на 2014, 2015 и 2016 гг., № гос. рег. 01201155563.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, заслуженному деятелю науки РФ, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Усановой Зое Ивановне за методическую помощь в работе над диссертацией, а также сотрудникам кафедр технологии производства, переработки и хранения продукции растениеводства, агрохимии и земледелия Тверской ГСХА за содействие в проведении исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Особенности роста, развития и формирования урожайности топинамбура при изменении фотопериода, условий минерального питания и сортового разнообразия (обзор литературы)

Проведен анализ источников литературы по практическому использованию, морфологическим и некоторым биологическим особенностям топинамбура, роли сорта в повышении продуктивности агроценоза, особенностям фотопериодической реакции разных сортов, о влиянии удобрений и фона минерального питания на продуктивность и качество урожая, а также по особенностям выращивания топинамбура на техногенно загрязненных почвах.

Глава 2. Условия и методика проведения исследований

Исследования выполнили в 2014 – 2016 гг. в полевом многофакторном опыте и в вегетационном опыте в 2014 г. (модельный эксперимент).

Полевой опыт проведен на опытном поле Тверской ГСХА. Почва опытного участка дерново-среднеподзолистая остаточно карбонатная глееватая на морене легкосуглинистая по гранулометрическому составу, до закладки опыта содержала (в среднем за 3 года): гумуса – 1,41% (по Тюрину), N л.г.– 68,1 мг/кг (по Корнфилду), P2O5 – 309,0 и K2O – 76,2 мг/кг (по Кирсанову), pH сол. –5,13.

В опыте изучали факторы: А – Фон минерального питания: А1 – по эффективному плодородию (без удобрения), А2 – расчетная доза NPK на урожайность: 40 т/га клубни с соответствующим количеством ботвы; %I/I% - Сорт: B1 – Скороспелка, B2. – Интерес; C – Срок затенения: 1 - На 10 день после всходов; 2 - На 20 день после всходов. D – Продолжительность затенения: 1.Контроль (без затенения); 2. 10 дней; 3. 20 дней; 4. 30 дней. 5. 40 дней. Повторность в опыте трехкратная, размещение вариантов – расщепленными делянками, в 3 яруса. Площадь делянки третьего порядка - 22,68 м2, второго - 45,36 м2, первого - 90,72 м2. Способ затенения: связывание 5-7 верхних листьев вокруг точки роста. Продолжительность затенения с 17 до 7 часов (З.И.Усанова, 1964).

Объекты исследования – сорта топинамбура: раннеспелый Скороспелка (авторы Г.В. Устименко-Бакумовский и З.И.Усанова) и позднеспелый Интерес (автор Н.М.Пасько).

Посадка производилась вручную на глубину 8 – 10 см в предварительно нарезанные гребни по схеме 70 х 45 см клубнями средней фракции (30 – 50 г). Густота стояния составила 31,75 тыс. раст./га. Срок посадки: - 1-я декада октября 2013, 2014 и 2015 г. Уход за посадками в весенне – летний период состоял из 2-х междурядных рыхлений и окучивания (КОН-2,8 ПМ).

Исследования выполнили по современным методикам в растениеводстве, земледелии и агрохимии. В опыте проводили фенологические наблюдения по методике З.И.Усановой (2015); определялись: агрохимические показатели почвы: щелочногидролизуемый азот – по Корнфилду, подвижный фосфор и обменный калий - по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ Р 54650-2011), рН солевой вытяжки – потенциометрически (ГОСТ 26483-85), массовая доля органического вещества - по ГОСТ 26213-91; высота растений, число листьев перед уборкой; показатели фотосинтетической деятельности растений (в сроки - образование столонов, "бутон на ножке", перед уборкой): площадь листьев агроценоза в тыс. м2 /га, ФПП (фотосинтетический потенциал агроценоза (посева) в тыс.м2 х сутки/га, сырую массу ботвы и клубней, число клубней, содержание сухого вещества в ботве (листья и стебли) и клубнях. ЧПФ (чистая продуктивность фотосинтеза), Кхоз (коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза) - по методике И.С. Шатилова, М.К. Каюмова (1978), З.И.Усановой (2015); фотосинтезирующие пигменты в растениях - спектрофотометрическим методом на спектрофотометре СФ-56 (Н.Н. Третьяков, 2003) и интенсивность фотосинтеза – методом мокрого сжигания в хромовой смеси (А.И.Федорова, 2001); динамика влажности почвы (в слоях 0 – 20 и 20 – 40 см в сроки определения фотосинтеза), влагообеспеченность посевов и водопотребление растений - по методике Б.А.Доспехова (1985), З.И.Усановой (2015); структура урожая и урожайность по методике З.И.Усановой (2015); качество урожая: в клубнях: содержание флавоноидов (витамина P) (Б.П. Плешков, 1985), фруктанов - спектрофотометрическим методом (И.М. Коренман, 1975), в клубнях, стеблях и листьях: сырого протеина (ГОСТ 13496.4-93), нитратов (ГОСТ 29270-95, ГОСТ 13496.19-93), "сырой золы» (ГОСТ 26226-95); содержание в растениях элементов питания и вынос NPK с урожаем из почвы (Б.А. Ягодин, 2002): азота (ГОСТ 13496.4-93); P2O5 (ГОСТ 26657-97); K2O (ГОСТ 30504-97), коэффициенты использования питательных веществ из почвы и удобрений по методике ЦИНАО (1982); семенная продуктивность: количество семян с 1 растения по вариантам опыта; статистическая обработка: методом дисперсионного анализа (Б.А.Доспехов, 1985); дозы удобрений под запланированные урожаи рассчитывали балансовым методом (И.С.Шатилов, М.К.Каюмов, 1978); оценка экономической эффективности производства топинамбура выполнена на основе разработанных технологических карт в вариантах без затенения (фактор А и В), фактических материально-технических затрат и фактических цен на продукцию, цен на ГСМ, посадочные клубни, удобрения и др.

Вегетационный опыт проводили в 2014 г по методике В.М.Клечковского, А.В.Петербургского (1964). Для набивки сосудов использовали типичную для Тверской области дерново - среднеподзолистую почву, легкосуглинистую по гранулометрическому составу, в которой содержалось: гумуса (по Тюрину) – 1,51 %, P2O5 – 358 и K2O 95 мг/кг (по Кирсанову), Nл.г. 44,8 мг/кг (по Корнфилду), pHсол – 4,9, Hгид = 2,63 мг-экв./100 г, Pbподвижный – 4,4 мг/кг.

Схема опыта: Фактор А - Тип загрязнения: 1.Контроль (без загрязнения), 2.Азотная кислота - HNO3 (ПДК = 130 мг/кг), 3.Серная кислота - H2SO4 (160 мг/кг), 4.Уксуснокислый свинец – Pb (CH3COO)2 (32 мг/кг), 5.Хлористый калий - KCl (360 мг/кг) (ПДК в соответствии с ГН 2.1.7.2041-06). Фактор B - Интенсивность загрязнения: 1 х ПДК, 3 х ПДК, 9 х ПДК (1-, 3- и 9- кратное превышение ПДК соответственно).

Повторность в опыте – четырехкратная. Объект исследований: сорт Скороспелка. Внесение экотоксикантов осуществлялось в два приема: ½ дозы до посадки (30 апреля) и ½ - при высоте растений 30 см (24 июня). Способ внесения: полив растворенными в дистиллированной воде соединениями. Сосуды с почвой перед посадкой выровнены по массе (7 кг). Набивку сосудов провели 29, посадку – 30 апреля. В каждый сосуд высаживали по два клубня. В течение вегетации проводили поливы из расчета 400 мл воды на сосуд. Выдерживали одинаковый режим поливов. Учет урожая проведен 17 - 18 сентября. Вегетационные сосуды с растениями находились в вегетационном домике.

В опыте проводили: фенологические наблюдения; при уборке - высоту растений, число листьев главного стебля и побегов в сосуде; сырую массу ботвы и клубней; содержание сухого вещества в ботве и клубнях (по тем же методикам, что и в полевом опыте); определение качества урожая: сырой клетчатки в клубнях (В.В. Кидин, И.П. Дерюгин, В.И. Кобзаренко и др., 2008), содержания растворимых сухих веществ (РСВ) в соке клубней - на рефрактометре ИРФ-454Б (З.И.Усанова, Ю.В. Байбакова, 2009), в контроле и вариантах с загрязнением азотной кислотой - анализ содержания в ботве и клубнях нитратов (по ГОСТ 13496.19-93) и сырого протеина (по ГОСТ 13496.4-93), в контроле и вариантах с загрязнением Pb (CH3COO)2 - анализ содержания свинца в ботве и клубнях на атомно – адсорбционном спектрометре (ЦИНАО, 1992). В почве определяли в зависимости от типа загрязнения: содержание нитратного (по ГОСТ 26951-86) и общего азота (по ГОСТ 26107-84); подвижной серы (по ГОСТ 26490-85); подвижного свинца (на атомно – адсорбционном спектрометре) (ЦИНАО, 1992); обменного калия по Кирсанову; во всех образцах – обменной и гидролитической кислотности (В.В. Кидин, И.П. Дерюгин, В.И. Кобзаренко и др., 2008).

Погодные условия в годы исследований были неодинаковы: 2014 г. отличался жаркой сухой погодой, 2015 – по обеспеченности теплом и влагой был близок к среднемноголетним показателям, 2016 – был теплым и влажным. Гидротермический коэффициент (ГТК по Селянинову) за вегетацию в 2014, 2015, 2016 гг. составил соответственно 1,08; 1,13; 1,53 (при норме 1,46), а суммарное водопотребление (W) 467, 585, 569 мм продуктивной влаги.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава 3. Реакция сортов топинамбура на изменение фотопериода и условий минерального питания

Особенности роста и развития топинамбура. Фон минерального питания, сорт и режим светового дня оказывают неодинаковое влияние на прохождение фенологических фаз. Раннеспелый сорт Скороспелка слабее реагирует на сокращение длины дня, чем позднеспелый - Интерес. Так, при более продолжительном затенении растения раннеспелого сорта ускоряли развитие на 10 дней в 2014 - 2015 гг., на 4 дня – в 2016 г. При этом цветение и отцветание растений всех вариантов наблюдалось также и при естественной длине дня. Позднеспелый сорт ускоряет развитие растений, максимум, на 43 дня – в 2014, 48 дней – 2015, 52 дня – в 2016 году. У данного сорта только на укороченном дне и при наиболее позднем и продолжительном затенении наблюдалось цветение во все годы, а отцветание и созревание семян - в 2015 и 2016 гг.

Ускорение развития топинамбура при искусственном затенении способствует получению всхожих семян как у раннеспелого (таблица 1), так и позднеспелого сорта (таблица 2). Сорт Скороспелка формирует больше семян на растении, чем сорт Интерес. Повышение фона минерального питания для сорта Скороспелка не является обязательным приемом увеличения семенной продуктивности, а для сорта Интерес гарантирует получение семян при благоприятных погодных условиях.

Дефицит влаги или недостаточное количество тепла в период цветения, оплодотворения и налива не позволяет получать спелые семена у обоих сортов. В условиях Верхневолжья лучшим способом получения бо̀льшего количества жизнеспособных семян у сорта Скороспелка является затенение растений на 20-й день от всходов в течение 10 дней (до 1,63 шт./растение) при выращивании на фоне естественного плодородия почвы и (более затратный) на 10-й день в течение 30 и 40 дней (до 2,00 шт./растение) – на том же фоне.

Таблица 1 - Семенная продуктивность топинамбура сорта Скороспелка

Вариант затенения		Число семян, шт./раст.				Масса 1000 семян, г
срок	продолжительность	2015	2016	среднее	+-	2015	2016	среднее	+-
Фон 1 - без удобрения
На 10-й день после всходов	Контроль	0,57	1,90	1,23	0,00	-	6,71	-	-
	10 дней	0,50	1,93	1,22	-0,02	-	6,31	-	-
	20 дней	1,33	1,87	1,60	0,37	7,06	6,94	7,00	-
	30 дней	0,87	2,00	1,43	0,20	7,10	7,23	7,17	-
	40 дней	1,93	2,07	2,00	0,77	7,02	7,09	7,06	-
На 20-й день после всходов	Контроль	0,53	1,87	1,20	0,00	-	6,74	-	-
	10 дней	1,20	2,07	1,63	0,43	7,11	7,22	7,16	-
	20 дней	0,93	1,97	1,45	0,25	6,32	6,50	6,41	-
	30 дней	1,23	1,77	1,50	0,30	7,13	7,01	7,07	-
	40 дней	1,63	1,83	1,73	0,53	6,40	6,34	6,37	-
Ср. по фону		1,07	1,93	1,50		6,88	6,81	6,89
Фон 2 - расчетная доза NPK
На 10-й день после всходов	Контроль	0,77	1,67	1,22	0,00	6,03	5,84	5,94	0,00
	10 дней	0,77	0,90	0,83	-0,38	5,08	5,40	5,24	-0,70
	20 дней	1,30	0,50	0,90	-0,32	5,37	-	-	-
	30 дней	0,73	0,70	0,72	-0,50	5,76	5,64	5,70	-0,23
	40 дней	0,93	0,27	0,60	-0,62	5,23	-	-	-
На 20-й день после всходов	Контроль	0,70	1,60	1,15	0,00	6,09	5,92	6,00	-
	10 дней	0,60	0,43	0,52	-0,63	5,37	-	-	-
	20 дней	0,73	0,33	0,53	-0,62	5,16	-	-	-
	30 дней	1,00	0,33	0,67	-0,48	5,43	-	-	-
	40 дней	2,00	0,37	1,18	0,03	5,14	-	-	-
Ср. по фону		0,95	0,71	0,83		5,47	5,70	5,72

Таблица 2 - Семенная продуктивность топинамбура сорта Интерес

Вариант затенения		Число семян, шт./раст.
срок	продолжительность	фон 1 - без удобрения			фон 2 - расчетная доза NPK
		2015	2016	среднее	2015	2016	среднее
Контроль		-	-	-	-	-	-
На 10-й день после всходов	30 дней	-	-	-	-	-	-
	40 дней	0,03	-	-	-	-	-
На 20-й день после всходов	30 дней	0,10	-	-	0,10	-	-
	40 дней	0,10	-	-	0,07	0,37	0,22

Для сорта Интерес необходимо выращивание на удобренном фоне и искусственное сокращение светового дня до 10 часов на 20-й день после всходов в течение 40 дней, что обеспечивает получение семян до 0,22 шт./растение.

Удобрение и фотопериодизм оказывают неодинаковое влияние на рост и развитие растений разных сортов, не изменяя существенно их габитус. Выращивание на удобренном фоне увеличивает высоту растений у сорта Интерес на 24,6 см, у сорта Скороспелка на 3,5 см, мало влияет на листообеспеченность стебля. Сокращение светового дня до 10 часов (на 6 час. 40 мин. – 7 час. 11 мин.) при большей продолжительности затенения (30 – 40 дней) оказывает тормозящее действие на рост растений и снижает высоту к уборке у сорта Скороспелка, в большей мере, на неудобренном фоне (на 10,0 – 11,8 см), у сорта Интерес на удобренном (на 21,8 – 32,7 см).

Водопотребление топинамбура. Изучение водного режима и водопотребления разных сортов при естественном световом дне показало (таблица 3), что наименьшее количество воды на 1 ц сухой фитомассы расходует сорт Интерес (264 мм/га) в засушливые годы (2014) на удобренном фоне, а на 1 ц клубней – сорт Скороспелка (105,8 мм/га) в годы с близкой к оптимальной влагообеспеченностью (2016) на фоне с внесением расчетных доз NPK. Улучшение минерального питания снижает расход воды на 1 ц сухой фитомассы у обоих сортов на 30,4 – 30,5 %, на 1 ц клубней на 31,2 % (Скороспелка) и 25,7 % (Интерес).

Таблица 3 – Коэффициенты водопотребления сортов топинамбура в разные годы, мм/га/ц (естественный световой день)

Сорт	Вариант	Кв биол.			Кв тов.			В среднем
		2014	2015	2016	2014	2015	2016	Кв биол.	Кв тов.
Скороспелка	Без удобрения	346	578	404	149	210	151	443	170
	Расчетная доза NPK	305	361	259	125	119	106	308	117
Интерес	Без удобрения	292	461	410	205	352	332	388	296
	Расчетная доза NPK	264	321	225	152	253	254	270	220

Фотосинтетическая деятельность растений топинамбура. Обеспеченность растений элементами минерального питания (NPK) и изменение режима фотопериода оказывают существенное влияние на фотосинтетические параметры агроценоза (таблица 4).

В благоприятные годы (2016) при оптимизации минерального питания сорта формируют мощный фотосинтетический потенциал агроценоза – до 4,7 – 5,9 млн. м2 х сутки / га. В среднем за 3 года на естественном в регионе световом дне на удобренном фоне ФПП достигает величины у сорта Скороспелка 2,42, у сорта Интерес 3,65 млн. м2 х сутки / га. Удобрение повышает ФПП, в среднем, в 1,9 (Скороспелка) – 2,0 (Интерес) раза. Влияние фотопериодизма находится под взаимодействием факторов: на неудобренном фоне у сорта Скороспелка сокращение светового дня, как правило, снижает величину ФПП, а на удобренном – повышает его, у сорта Интерес, наоборот, на неудобренном – повышает, а на удобренном снижает мощность ФПП в силу генетических особенностей сорта.

ЧПФ у сортов топинамбура снижается при усилении фона минерального питания (на 1,9 – 2,4 г/м2 х сутки) вследствие роста ФПП. Некоторое преимущество по этому показателю имеет сорт Интерес за счет формирования большего урожая ботвы. Выращивание при сокращении фотопериода способствует существенному увеличению ЧПФ у сорта Скороспелка при 20-дневном затенении на 10-й (без удобрения) и на 20-й (расчетная доза NPK) день после всходов в связи с увеличением урожая сухой фитомассы, у сорта Интерес – только на удобренном фоне при 10-дневном затенении на 20-й день после всходов в результате уменьшения ФП агроценоза.

Таблица 4 - Показатели фотосинтетической деятельности топинамбура, среднее за 3 года

Вариант		ФПП, тыс. м² × сутки/га		ЧПФ, г/м² × сутки		КХОЗ
срок, после всходов	продолжительность	без удобрения	расчетная доза NPK	без удобрения	расчетная доза NPK	без удобрения	расчетная доза NPK
Сорт "Скороспелка»
На 10-й день	Контроль	1931,7	2857,1	7,3	5,9	0,49	0,51
	10 дней	1754,0	4197,3	7,0	4,4	0,53	0,51
	20 дней	1524,2	3788,0	8,3	4,8	0,55	0,49
	30 дней	1918,8	3583,1	7,2	4,7	0,51	0,53
На 20-й день	Контроль	1900,9	2988,9	6,7	5,9	0,53	0,48
	10 дней	1706,6	3491,5	6,7	4,8	0,52	0,48
	20 дней	1993,0	2974,4	6,7	6,8	0,57	0,47
	30 дней	1570,6	3413,3	7,3	4,3	0,55	0,50
среднее по сорту		1787,5	3411,7	7,1	5,2	0,53	0,50
Сорт "Интерес»
На 10-й день	Контроль	1317,3	3650,6	10,2	6,2	0,26	0,26
	10 дней	1922,3	2472,1	6,5	6,8	0,28	0,27
	20 дней	1771,7	3918,1	8,0	5,5	0,27	0,28
	30 дней	1664,4	3145,4	9,2	6,2	0,25	0,25
На 20-й день	Контроль	1337,0	3656,6	10,3	6,1	0,25	0,26
	10 дней	1700,4	3018,4	8,5	7,3	0,25	0,29
	20 дней	2076,1	3285,2	8,2	6,1	0,24	0,24
	30 дней	1329,8	3273,5	10,8	5,6	0,29	0,26
среднее по сорту		1639,9	3302,5	9,0	6,2	0,26	0,26
среднее по фону		1713,7	3357,1	8,1	5,7	0,40	0,38

При оценке клубневой продуктивности важным показателем является коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза (Кхоз), называемый еще уборочным индексом (УИ). У сорта Скороспелка бо́льшая часть ассимилянтов направляется в клубни, поэтому он отличается более высоким Кхоз, чем Интерес, у которого большая часть органического вещества идет на формирование листостебельной массы. У обоих сортов в сухие годы величина Кхоз выше, чем в более влажные. Удобрение практически не изменяет Кхоз в засушливые годы у сорта Скороспелка и повышает его у сорта Интерес. В более влажные годы у обоих сортов Кхоз, как правило, снижается. Сокращение светового дня улучшает направленность продукционного процесса у сорта Скороспелка на неудобренном фоне при 20-и дневном затенении на 20-й день после всходов, у сорта Интерес на неудобренном фоне при 30-и дневном - на 20-й день, а на удобренном при 20-и дневном - на 10-й день и 10-и дневном - на 20-й день после всходов.

Важнейшими участниками фотосинтеза являются зеленые пигменты (хлорофилл А и хлорофилл Б), а также дополнительные - каротиноиды (Л.В. Кахнович, 2002). Исследованиями выявлено, что топинамбур наибольшее содержание хлорофиллов (А+Б) в листьях накапливает в более влажные годы (2015 и 2016), оно составляет в середине вегетации: 200,38 и 234,84, в конце – 182,36 и 166,04 мг/100 г. Бо̀льшим количеством фотосинтезирующих пигментов в листьях, в среднем по срокам определения (198,6 мг/100 г.), отличается сорт Интерес. Выращивание топинамбура в вариантах с затенением стабильно увеличивает содержание хлорофиллов (А + Б) в 2014 г. во 2-ой срок определения (17 июля), в 2015 г. в 1-й срок (10 июня), в 2016 г. также в 1 срок определения (4 июля). В другие сроки это влияние нестабильно.

Нами выявлено, что на накопление углерода в листьях и интенсивность фотосинтеза топинамбура в течение вегетации существенное влияние оказывают: режим фотопериода, обеспеченность растений минеральным питанием, генетические (биологические) особенности сорта и погодные условия (рисунок 1).

Рисунок 1 – Баланс углерода (интенсивность фотосинтеза) топинамбура (с 9 до 15 час.) в разные годы, среднее по срокам определения, мг/см2/час. Примечание: Ск. – сорт Скороспелка, Ин. – сорт Интерес; На20Д 30Д – затенение на 20-й день после всходов, продолжительность 30 дней

Выращивание на сокращенном световом дне, как правило, повышает накопление углерода и интенсивность фотосинтеза топинамбура во все годы исследований, более стабильно - в годы с достаточной влагообеспеченностью. Удобрение растений, в среднем по срокам определения, не способствует стабильному повышению накопления углерода в листьях и повышению интенсивности фотосинтеза, за исключением засушливого 2014 г., когда отмечалось существенное повышение интенсивности фотосинтеза у сорта Интерес, в среднем по срокам до 16,56 мг/см2/час. Сорта мало различаются по продуктивности и интенсивности фотосинтеза. Бо́льшее количество углерода в листьях накапливается к 15 часам (283 – 354 мг/см2).Рисунок 1 – Баланс углерода (интенсивность фотосинтеза) топинамбура (с 9 до 15 час.) в разные годы, среднее по срокам определения, мг/см2/час. Примечание: Ск. – сорт Скороспелка, Ин. – сорт Интерес; На20Д 30Д – затенение на 20-й день после всходов, продолжительность 30 дней

Коэффициент размножения топинамбура. Для ускоренного внедрения в производство региона новых сортов важно увеличение скорости их размножения. Выявлено, что при вегетативном возобновлении посадок наибольшим коэффициентом размножения отличается сорт Интерес (32) за счет формирования большего количества, но мелких клубней (19 – 26 г). У сорта Скороспелка коэффициент размножения меньше (25), чем у сорта Интерес вследствие увеличения крупности клубней (45 – 59 г).

Урожайность, структура и качество урожая топинамбура. Сорт Интерес в условиях Верхневолжья на удобренном фоне незначительно (на 4,3 – 4,8 %) превосходит сорт Скороспелка по общему сбору сырой биомассы (таблица 5). У раннеспелого сорта в урожае преобладают клубни (60 %), у позднеспелого – зеленая масса (66 – 69 %). Удобрение увеличивает урожайность топинамбура обоих сортов: у сорта Скороспелка урожай ботвы на 46,6 %, клубней на 44,8 %, у сорта Интерес – урожай ботвы на 52,1 %, клубней на 34,4 %.Сорт Интерес сильнее реагирует на затенение, чем Скороспелка. У него максимальные прибавки урожая клубней достигнуты: на неудобренном фоне – при 30-и дневном затенении на 10-й день, 20-и и 30-и дневном на 20-й день от всходов (2,0-2,3 т/га, 10,8-12,6 %), на удобренном - при 20-и дневном на 10-й день (3,3 т/га, 13,3 %) и 10-и дневном на 20-й (4,4 т/га, 17,9 %). У сорта Скороспелка прибавки урожая ниже. Они получены на неудобном фоне при 20-и дневном (2,6 т/га - 8,5 %), а на удобренном - при 30-и дневном затенении на 10-й день после всходов (2,5 т/га, 5,6 %).

Таблица 5 - Урожайность топинамбура, т/га, среднее за 3 года

Вариант		Ботва		Клубни		Ботва + клубни, т/га		Ботва + клубни, %
срок, после всходов	продолжительность	фон 1	фон 2	фон 1	фон 2	фон 1	фон 2	фон 1	фон 2
Сорт "Скороспелка»
На 10-й день	Контроль	20,9	30,3	30,3	44,7	51,2	75,0	100,0	100,0
	10 дней	18,6	29,9	26,9	44,7	45,5	74,6	88,9	99,5
	20 дней	19,2	29,2	32,9	41,7	52,0	70,8	101,6	94,5
	30 дней	20,3	29,2	32,4	47,2	52,7	76,4	102,8	101,9
На 20-й день	Контроль	20,2	30,0	31,7	45,0	51,9	75,0	100,0	100,0
	10 дней	16,8	28,0	26,4	44,4	43,2	72,4	83,3	96,6
	20 дней	18,4	30,5	29,4	46,6	47,8	77,1	92,1	102,9
	30 дней	18,9	26,8	32,0	39,4	50,9	66,2	98,1	88,3
среднее по сорту		19,2	29,2	30,2	44,2	49,4	73,4
Сорт "Интерес»
На 10-й день	Контроль	35,0	54,8	18,1	24,6	53,1	79,4	100,0	100,0
	10 дней	31,3	47,1	18,0	21,5	49,3	68,6	92,8	86,4
	20 дней	36,0	63,2	19,2	27,9	55,2	91,1	103,8	114,7
	30 дней	38,4	53,1	20,4	22,9	58,8	76,0	110,6	95,7
На 20-й день	Контроль	36,0	53,2	18,5	24,7	54,5	77,8	100,0	100,0
	10 дней	35,1	56,4	18,1	29,1	53,3	85,5	97,7	109,8
	20 дней	36,9	51,5	20,5	21,2	57,4	72,8	105,2	93,5
	30 дней	36,9	48,6	20,8	21,6	57,7	70,1	105,7	90,1
среднее по сорту		35,7	53,5	19,2	24,2	54,9	77,7
среднее по фону		27,4	41,4	24,7	34,2	52,2	75,6
НСР05 по фону		2,2		1,9		3,9
НСР05 по сорту		1,3		0,9		1,9
НСР05 по сроку		0,6		0,6		1,0
НСР05 по продолжительности		0,7		0,7		1,1

Примечание: фон 1 – без удобрения, фон 2 - расчетная доза NPK.

Для развития промышленного производства инулина из топинамбура, а также кормов для животных важно знать качество урожая и выход питательных веществ с гектара посадок. В среднем по фонам, количество фруктанов (инулин + фруктоза) в клубнях сорта Скороспелка содержалось 67,7 %, сорта Интерес 73,4 % на абсолютно – сухое вещество, а на удобренном фоне Скороспелка (82,2 %) превосходила Интерес (79,1 %). Клубни сорта Скороспелка более богаты протеином (7,8 – 1 фон, 14,2 % - 2 фон), чем у сорта Интерес (7,5 и 10,2 %).

Раннеспелый сорт значительно превосходит позднеспелый по выходу с гектара инулина и сухих веществ с урожаем клубней (рисунок 2). По качеству ботвы (листьев и стеблей) позднеспелый сорт имеет лучшие показатели, поэтому более предпочтителен для выращивания на кормовые цели.

Рисунок 2– Выход абсолютно сухого вещества с ботвой и клубнями, а также инулина с клубнями и сырого протеина с общей биомассой, среднее за 2015 – 2016 гг., т/га

Удобрение повышает выход сухого вещества, инулина и сырого протеина с гектара посадок, но увеличивает содержание нитратов как в ботве (до 268,5 мг/кг), так и в клубнях (до 38,3 мг/кг), но их количество не превышало ВДУ (500 – для ботвы и 250 мг/кг – для клубней), что подтверждает возможность программирования высоких урожаев топинамбура.

Потребление элементов минерального питания. Получение запрограммированных урожаев требует уточнения показателей выноса и коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений применительно к конкретной местности и сорту. Это наиболее изучено для сорта Скороспелка (З.И.Усанова, Ю.В.Байбакова, 2009; Ю.С.Королева, 2009). Сорт Интерес, как было показано, по биологической природе значительно отличается от сорта Скороспелка. Сорта различаются также по накоплению элементов минерального питания с урожаем и соотношением клубни : ботва.

В результате выявлено, что при расчете выноса питательных веществ отдельно на урожай ботвы и на урожай клубней сорта мало различаются между собой (таблица 6).

При пересчете выноса NPK на урожай клубней с соответствующим количеством ботвы получены значительные отличия по сортам. А именно, у сорта Интерес вынос азота, P2O5, K2O на обоих фонах более, чем в 2 раза выше, чем у сорта Скороспелка. Использование в расчетах этих показателей по сорту Интерес приведет к сильному перерасходу удобрений. Поэтому, при расчете доз NPK для нового сорта с неуточненным соотношением клубни:ботва в конкретной зоне также, как для сорта Интерес, следует брать для расчетов показатели выноса элементов питания, определенные отдельно для ботвы и клубней.

Таблица 6 - Вынос питательных веществ растениями топинамбура с урожаем ботвы, клубней и клубней с соответствующим количеством ботвы, кг/т, среднее за 2 года

Сорт	Вид продукции	Фон 1 - без удобрения			Фон 2 - расчетная доза NPK
		N	P2O5	K2О	N	P2O5	K2О
Скороспелка	Ботва	1,65	0,34	3,62	2,96	0,24	3,88
	Клубни	2,17	0,49	4,26	3,68	0,57	4,37
	Клубни с соотв. кол.бот.	3,23	0,71	6,61	5,71	0,74	7,06
Интерес	Ботва	2,21	0,37	3,87	3,80	0,36	4,50
	Клубни	1,97	0,67	4,61	2,71	0,62	4,84
	Клубни с соотв. кол.бот.	6,86	1,49	13,18	13,41	1,66	17,54

Примечание: с соотв.кол.бот. – с соответствующим количеством ботвы.

Сорта практически не отличаются по эффективности использования питательных веществ из почвы и удобрений (таблица 7). Полученные для этих сортов коэффициенты использования азота, P2O5 и K2O из почвы и удобрений можно использовать при программировании урожайности.

Таблица 7 - Коэффициенты использования питательных веществ из почвы (Кп) и удобрений (Ку), %, среднее за 2 года

Сорт	Кп			Ку
	N	P2O5	K2О	N	P2O5	K2О
Скороспелка	58,56	2,73	98,22	72,57	6,07	34,18
Интерес	61,63	2,94	101,35	69,28	4,96	40,86

Корреляционные связи урожайности с показателями фотосинтетической деятельности. Корреляционный и регрессионный анализы выявили более тесную положительную прямую связь общего сбора сырой биомассы (ботва + клубни) со средней площадью листьев и ФП агроценоза. Коэффициенты корреляции у сорта Скороспелка равны 0,79, у сорта Интерес 0,81 – 0,82 при значениях tфак и Fфак значительно выше t05 и F05. Выявлена высокая положительная связь урожая сухой фитомассы с этими показателями фотосинтетической деятельности. У сорта Скороспелка коэффициент корреляции “r” связи урожая клубней со средней площадью листьев и ФПП равен 0,60 и 0,59, у сорта Интерес эта связь несущественна, а в более тесной зависимости от показателей фотосинтетической деятельности у него находится урожай надземной массы (r = 0,76 и 0,72 при tфак = 7,85 и 7,85, Fфакт = 61,6 и 50,13 при t05= 2,01; F05 = 3,18). Выявлены надежные уравнения регрессии, которые можно использовать при программировании.

Экономическая эффективность производства топинамбура. В условиях Верхневолжья возделывание топинамбура является экономически выгодным на обоих фонах минерального питания: у сорта Скороспелка – благодаря высокому урожаю клубней, у сорта Интерес – сырой биомассы. При этом, условно чистый доход (УЧД) на удобренном фоне составляет соответственно по сортам 394,4 и 230,2 тыс.руб./га, уровень рентабельности 385,5 и 224,7 %, а на неудобренном УЧД 291,2 и 188,0 тыс.руб./га, уровень рентабельности 564,2 и 363,6 %.

Глава 4. Особенности формирования урожайности топинамбура на фоне эффективного плодородия с загрязнением дерново – среднеподзолистой почвы экотоксикантами

В главе 4 показано влияние различных экотоксикантов (азотная и серная кислоты, уксуснокислый свинец, хлористый калий) и степени загрязнения ими почвы (1, 3 и 9 х ПДК) на рост, развитие, фотосинтетическую деятельность растений, изменение химических показателей почвы, урожайность и качество урожая топинамбура (сорт Скороспелка).

Выявлено, что он устойчив к загрязнению дерново – подзолистой легкосуглинистой почвы до 1 и 3 х ПДК азотной кислотой и уксуснокислым свинцом, до 1 х ПДК серной кислотой и хлористым калием. При этом не снижается урожайность, не ухудшается качество продукции и агрохимическое состояние почв.

Более высокие объемы загрязнения оказывают отрицательное влияние на все вышеперечисленные показатели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В условиях Верхневолжья (Тверь) топинамбур при внесении расчетных доз NPK формирует высокопродуктивные агроценозы с общим сбором с гектара: по сорту Скороспелка – 17,1 т сухой, 75,0 т сырой фитомассы, в том числе 44,9 т клубней; по сорту Интерес – соответственно 19,5; 78,6; 24,6 т, а на фоне эффективного плодородия (без удобрения) - соответственно по сортам 51,6 и 53,8 т сырой фитомассы, в том числе 31,0 и 18,3 т клубней.

2. При фотопериодическом воздействии раннеспелый сорт Скороспелка ускоряет развитие на 4-10 дней, позднеспелый - Интерес на 43 – 52 дня и формируют полноценные семена: в среднем до 2,00 шт./раст. (Скороспелка) и 0,22 шт./раст. (Интерес), снижают при этом темпы роста растений в высоту.

Лучшими способами получения полноценных семян являются: у сорта Скороспелка - затенение растений на 20-й день после всходов в течение 10 дней на фоне эффективного плодородия почвы и (более затратный) на 10-й день в течение 30 и 40 дней, у сорта Интерес - на 20-й день после всходов в течение 40 дней при выращивании на удобренном фоне.

3. Оптимизация минерального питания растений за счет внесения расчетных доз NPK повышает основные показатели фотосинтетической деятельности агроценозов топинамбура: максимальную площадь листьев в 1,6 – 1,8 раза, ФПП в 1,9 – 2,0 раза, содержание хлорофиллов в листьях в 1,07 – 1,12 раза и снижает отрицательное влияние на эти показатели укороченного фотопериода у сорта Скороспелка, но усиливает его у сорта Интерес. Выращивание на сокращенном световом дне, как правило, повышает накопление углерода и интенсивность фотосинтеза топинамбура, стабильно увеличивает содержание хлорофиллов (А + Б) в более ранние сроки и в годы с достаточной влагообеспеченностью.

4. Выращивание при сокращении фотопериода способствует существенному увеличению ЧПФ у сорта Скороспелка при 20-дневном затенении на 10-й (без удобрения) и на 20-й (на удобренном фоне) день после всходов, у сорта Интерес – только на удобренном фоне при 10-дневном затенении на 20-й день после всходов.

5. Сорт Скороспелка характеризуется более высоким Кхоз (0,53 – неудобренный, 0,50 – удобренный фон), чем Интерес (0,26 на обоих фонах). В сухие годы Кхоз увеличивается до 0,56 – 0,57 у сорта Скороспелка и до 0,34 – 0,40 у сорта Интерес. Сокращение фотопериода улучшает направленность продукционного процесса у сорта Скороспелка на неудобренном фоне при 20-и дневном затенении на 20-й день после всходов, у сорта Интерес на неудобренном фоне в течение 30 дней на 20-й день, а на удобренном – 20 дней на 10-й день и 10 дней на 20-й день после всходов.

6. При вегетативном возобновлении посадок наибольшим коэффициентом размножения отличается сорт Интерес (32) за счет формирования большего количества (1010 - 1015 тыс.шт./га), но мелких клубней (19 – 26 г).

У сорта Скороспелка коэффициент размножения снижается до 25 за счет увеличения крупности клубней (45 – 59 г).

7.Внесение расчетных доз удобрений на урожай 40 т клубней с соответствующим количеством ботвы повышает у сорта Скороспелка общий сбор сырой фитомассы на 45,3 %, клубней на 44,8 %, ботвы на 46,6 %, у сорта Интерес – соответственно на 46,1; 34,4 и 52,1 %.

Выращивание сорта Скороспелка на укороченном дне достоверно повышает урожайность клубней (на 8,5 %) при 20-и дневном затенении на 10-й день после всходов на неудобренном фоне, и (на 5,6 %) при 30-и дневном затенении на 10-й день после всходов на удобренном. Сорт Интерес сильнее реагирует на сокращение фотопериода и обеспечивает прибавки урожая клубней в большинстве вариантов на неудобренном фоне на 10,8 – 12,6 %, на удобренном – на 13,3 – 17,9 % в основном за счет создания более мощного ФП агроценоза.

8. Сорт Скороспелка превосходит сорт Интерес по выходу с гектара сухого вещества с урожаем клубней на 102,4 – 118,4 %, по выходу инулина на 57,3 (1 фон) и 124,5 % (2 фон). Сорт Интерес характеризуется более высокими кормовыми достоинствами зеленой массы. Удобрение повышает содержание инулина в клубнях: у сорта Скороспелка на 31,6 % на а.с.в., у сорта Интерес на 16,3 % на а.с.в. Возделывание топинамбура на обоих фонах позволяет получать экологически безопасную продукцию с содержанием нитратов в ботве не более 268,5, в клубнях - 35,1 мг/кг, что ниже ВДУ.

9. Из показателей конечной продуктивности агроценоза топинамбура в наибольшей корреляционной связи с максимальной, средней площадью листьев и фотосинтетическим потенциалом у обоих сортов находится общий сбор сырой биомассы с гектара (r = 0,79 – 0,82 при высоких показателях tфакт и Fфакт).

10. Топинамбур не реагирует отрицательно на выращивание его на дерново – подзолистой почве, загрязненной до 1 и 3 х ПДК азотной кислотой и уксуснокислым свинцом, до 1 х ПДК серной кислотой и хлористым калием, что не снижает качество урожая и агрохимические показатели почвы.

Загрязнение почвы до 9 х ПДК азотной кислотой, 3 х и 9 х ПДК серной кислотой, 9 х ПДК уксусно – кислым свинцом, 3 х и 9 х ПДК хлористым калием снижает урожайность, накапливает повышенное количество экотоксикантов в растениях и почве. В этом случае его можно использовать в качестве фиторемедианта, а выращенную продукцию – на технические цели.

11. Возделывание топинамбура экономически выгодно. Оно позволяет получать с гектара, в среднем, условно чистого дохода на неудобренном фоне 188,0 (Интерес) - 291,2 (Скороспелка) тыс. руб./га, на удобренном 230,2 (Интерес) – 394,4 (Скороспелка) тыс. руб./га с уровнем рентабельности свыше 220 %.

Предложения производству и научным учреждениям

1. Производству с целью получения наибольшего урожая клубней целесообразно выращивать сорт Скороспелка, который при любых погодных условиях ЦРНЗ РФ обеспечивает получение от 38,2 до 49,6 т/га клубней высокого качества, от 15,6 до 17,9 т/га сухой фитомассы и выход инулина с урожаем клубней не менее 6,5 т/га, отличается более крупными клубнями с коэффициентом размножения 25.

Для получения наибольшего количества зеленой массы (ботвы) рекомендуется выращивать позднеспелый сорт Интерес, который обеспечивает сбор с гектара 19,5 т сухой, 78 т сырой биомассы, в том числе 54 т ботвы, отличается высокими кормовыми качествами урожая. Коэффициент размножения по сорту – 32.

2. Научным учреждениям, занимающимся селекцией топинамбура для получения полноценных семян рекомендуется для раннеспелого сорта (Скороспелка) выращивание на фоне эффективного плодородия с применением искусственного сокращения фотопериода в течение 10 дней, начиная с 20-го дня после всходов, позднеспелого сорта (Интерес) – на фоне с внесением расчётных доз NPK на запрограммированный урожай с применением затенения в течение 30 – 40 дней, начиная с 20-го дня после всходов (способ затенения - связывание 5-7 верхних листьев вокруг точки роста, продолжительность с 17 до 7 часов); обеспечивает: получение полноценных семян, пригодных для выращивания сеянцев.

3. При определении доз удобрений на запрограммированную урожайность рекомендуется использовать показатели выноса (в кг на 1 т): для сорта Скороспелка: ботвы – N – 2,96; P2O5 – 0,24; K2O – 3,88, клубней соответственно 3,68; 0,57; 4,37; для сорта Интерес: ботвы – N – 3,80; P2O5 – 0,36; K2O – 4,50, клубней соответственно 2,71; 0,62; 4,84.

Примечание: производить возделывание топинамбура рекомендуется при создании густоты стояния 32 тыс. растений на гектаре (схема - 70х45 см), а также осенней посадке в предварительно нарезанные гребни.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Усанова, З.И. Продуктивность топинамбура при выращивании его на техногенно загрязненных почвах / З.И. Усанова, М.Н. Павлов // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6; Режим доступа: //www.science-education.ru/120-17107

2. Усанова, З.И. Реакция растений топинамбура на различные экотоксиканты / З.И. Усанова, М.Н. Павлов // Вестник ТвГУ. Серия: Биология и экология. – 2015. - №3. - С. 53-68.

3. Усанова, З.И. Влияние фона минерального питания и фотопериодизма на формирование урожайности сортов топинамбура и продуктивность агроценозов в условиях Верхневолжья / З.И. Усанова, М.Н. Павлов // Достижения науки и техники АПК. - 2016. - Т.30. №5. - С. 64 – 68.

4. Усанова, З.И. Возможность использования топинамбура в качестве фитомелиоранта загрязненной кислотными осадками дерново-подзолистой почвы / З.И. Усанова, М.Н. Павлов // Экология и промышленность России. - 2016. - № 10. - С. 37-41.

5. Усанова, З.И. Развитие и семенная продуктивность разных по скороспелости сортов топинамбура (Helianthus tuberosus L.) при изменении фотопериода и удобрения / З.И. Усанова, М.Н. Павлов // Вестник ТвГУ. Серия: Биология и экология. – 2017. - №2. - С. 111-121.

Авторские свидетельства и патенты:

6. Пат. 2590805 РФ. Способ получения продукции топинамбура на определенные цели / Авторы: З.И. Усанова, М.Н. Павлов; по заявке № 2015115857, приоритет от 28.04.2015 г. Опубликовано 10.07.2016 г. Бюл. № 19.

7. Пат. 2619306 РФ. Способ увеличения продуктивности топинамбура / Авторы: З.И. Усанова, М.Н. Павлов; по заявке № 2016108754, приоритет от 10.03.2016 г. Опубликовано 15.05.2017 г. Бюл. № 14.

Статьи в других изданиях:

8. Павлов, М.Н. Перспективы возделывания топинамбура на техногенно загрязнённых почвах / М.Н. Павлов // XXII Каргинские чтения: тезисы докладов. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2015. - С. 97.

9. Павлов, М.Н. Влияние фона минерального питания и фотопериодизма на формирование урожайности сортов топинамбура в условиях Верхневолжья / М.Н. Павлов // XXII Каргинские чтения: тезисы докладов. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2015. - С. 98.

10. Павлов, М.Н. Разработка способов регуляции продуктивности топинамбура с помощью фотопериодизма / М.Н. Павлов // Итоговая науч. – тех. конф. по программе "УМНИК» "Молодежь и инновации Тверской области»: тезисы докладов. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2015. – С. 121 – 125.

11. Усанова, З.И. Перспективы возделывания топинамбура на дерново–подзолистой почве, загрязненной кислотными осадками / З.И. Усанова, М.Н. Павлов // Устойчивое развитие АПК регионов: ситуация и перспективы / Сб. науч.тр. по матер. Междун. Науч. – практ. Конф. 2 – 4 июня 2015 г. – Тверь: Тверская ГСХА, 2015. - С. 77 - 81.

12. Усанова, З.И. Реакция растений топинамбура на степень загрязнения дерново–подзолистой почвы ацетатом свинца и хлористым калием / З.И. Усанова, М.Н. Павлов // Устойчивое развитие АПК регионов: ситуация и персепективы / Сб. науч.тр. по матер. Междун. Науч. – практ. Конф. 2 – 4 июня 2015 г. – Тверь: Тверская ГСХА, 2015. - С. 81 - 85.

13. Павлов, М.Н. Разработка способов получения высококачественной продукции топинамбура для использования ее на продовольственные, оздоровительные и кормовые цели / М.Н. Павлов // Итоговая науч. – тех. конф. по программе "УМНИК» "Молодежь и инновации Тверской области»: тезисы докладов. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2015. – С. 103 – 107.

14. Усанова, З.И., Продуктивность и кормовая ценность сортов топинамбура в условиях Верхневолжья / З.И. Усанова, М.Н. Павлов // Научное обеспечение интенсивного развития животноводства и кормопроизводства: сб.науч.ст. по матер.VII межд.науч.-практ. конф. - Тверь, Тверская ГСХА, 2016. - С.223 – 227.

15. Павлов, М.Н. Формирование урожайности сортов топинамбура в зависимости от фона минерального питания и фотопериодизма // XXIII Каргинские чтения: тезисы докладов. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2016. - С.92.

16. Усанова, З.И., Влияние последействия удобрений топинамбура на урожайность горчицы белой / З.И. Усанова, М.Н. Павлов // Агропродовольственный сектор экономики страны в условиях глобализации и интеграции: сб.науч.тр. по матер. межд.науч.-практ. конф. 7-9 июня 2016 г., - Тверь: ЦНиОТ, 2016. - С. 3 – 6.

17. Усанова З.И., Фотопериодическая реакция разных по скороспелости сортов топинамбура / З.И. Усанова, М.Н. Павлов // Агропродовольственный сектор экономики страны в условиях глобализации и интеграции: сб.науч.тр. по матер. межд.науч.-практ. конф. 7-9 июня 2016 г.-Тверь: ЦНиОТ, 2016. - С. 7–12.

18. Павлов, М.Н. Влияние фона минерального питания и фотопериодизма на продуктивность сортов топинамбура в условиях Верхневолжья / М.Н. Павлов // Молодежь – науке и практике АПК: материалы 101-й Межд. Науч.-практ. конф. студ. и маг., Витебск, 26-27 мая 2016 г. - С.226.

19. Павлов М.Н. Фотопериодическая реакция разных по скороспелости сортов топинамбура на двух фонах минерального питания / М.Н. Павлов // Зеленый журнал – бюллетень ботанического сада ТвГУ.-2016. - № 2. - С. 36–41.

20. Павлов М.Н. Реакция растений топинамбура (Helianthus tuberosus L.) на загрязнение почвы свинцом / М.Н. Павлов // Зеленый журнал – бюллетень ботанического сада ТвГУ. - Тверь: ТвГУ 2016. - № 2. - С. 41 – 45.

21. Павлов М.Н. Влияние фотопериодизма и фона минерального питания на развитие и продуктивность сортов топинамбура в условиях Верхневолжья / М.Н. Павлов // Молодые ученые – сельскому хозяйству: труды Всероссийского совета молодых ученых и специалистов аграрных образовательных и научных учреждений. – М.: ФГБНУ "Росинформагротех», 2016. - С. 16 – 19.

22. Павлов, М.Н. Возможность получения высококачественной продукции топинамбура в различных агроландшафтах Верхневолжья / М.Н.Павлов, З.И.Усанова // Фитотерапия: инновации и перспективы / Сб. науч.тр. по матер. Межд. симп. (14 – 16 февр. 2017 г.). – М.: Институт восточной медицины. – 2017. – С. 96 – 99.

23. Павлов, М.Н. Формирование урожайности топинамбура сорта Интерес в зависимости от режима затенения и удобрений / М.Н. Павлов, Е.В. Захарова, В.В. Шкорева // XXIV Каргинские чтения: тезисы докладов. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2017. - С.87.

24. Павлов, М.Н. Влияние фона минерального питания и фотопериодизма на урожайность топинамбура сорта Скороспелка / М.Н. Павлов, В.А.Мошкина, К.А.Белова // XXIV Каргинские чтения: тезисы докладов. – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2017. - С.88.