Глава 6 Проблемы интродукции топинамбура в России

ГЛАВА 6

ПРОБЛЕМЫ ИНТРОДУКЦИИ ТОПИНАМБУРА В РОССИИ

В последние годы ведется целенаправленная работа по увеличению объемов производства кормов и повышению их качества. Широко внедряются новые сорта и интенсивные технологии возделывания кормовых культур, способы заготовки и хранения кормов. Однако объемы заготовок и их качество все еще отстают от потребностей животноводства. В научных учреждениях и в ряде передовых хозяйствах испытываются новые урожайные, высокобелковые, устойчивые к факторам среды кормовые растения.

Исследования и введение в культуру, использование мирового генофонда как традиционных, так и новых растений приобретает важную роль в условиях России. Исследование и введение в культуру новых и нетрадиционных растений, продуктивность и питательность которых не уступает или даже превышает традиционные виды, позволит успешно решить целый комплекс агроэкологических проблем (Вульф Е.В., Малеева О.Ф., 1969).

При интродукции растений на первых этапах наибольшее значение имеют фундаментальные исследования по биологии развития, фотосинтезу и биохимическому составу новых растений и их возможности адаптации в условиях нового региона произрастания (Кононков П.Ф., 1998).

К.С. Сафаровым (2003) проводились исследования по интродукции новых ценных видов растений. Среди них значительное количество составляют кормовые растения, которые отличаясь высокой засухо – и солеустойчивостью, обеспечивают урожай зеленой массы и семян больше, чем у традиционных культур (сорго, кукуруза, топинамбур, люцерна и др.). Изучаемые растения встречаются в природной флоре или возделываются в других почвенно-климатических зонах.

В результате исследований выявлены их биоэкологические и физиолого-биохимические особенности, проведен отбор наиболее перспективных видов и сортов кормовых культур. Разрабатываются агротехнические приёмы возделывания интродуцируемых растений в различных почвенно- климатических условиях.

К.С. Сафаровым с 1993 года проводятся исследования по интродукции новых ценных видов растений технического, пищевого, кормового и лекарственного значения. Интродуцируемые растения выращивались на экспериментальной базе Хорезмской академии Мамуна, в Ботаническом саду Национального университета Узбекистана, Научно – производственном центре "Ботаника", на опытном участке Каракалпакского государственного университета.

Предельные возможности адаптации растений к экстремальным факторам окружающей среды определяются их генотипом. Однако он не всегда используется в полной мере. Отсюда и значительный разброс по всхожести семян, скорости роста и темпов развития, в выживаемости растений и т.д. у разных растений одного вида. Поэтому интродукция растений в новые ареалы предполагает использование различных методов повышения устойчивости растений. В частности, для повышения соле – и засухоустойчивости можно использовать предпосевную подготовку семян (их закалку, капсулирование семян с добавлением стимуляторов, обработку семян различными физическими воздействиями и химическими препаратами и т.д.). При всех этих различных способах предпосевной обработки семян улучшаются посевные качества семян (всхожесть, энергия прорастания), ускоряется рост растений, увеличивается устойчивость к неблагоприятным факторам среды, что приводит в результате к увеличению урожайности.

Ученым разработаны способы повышения солеустойчивости растений в пределах данных генотипов с помощью одного или комбинации из трех факторов: электромагнитной закалки семян, обработки семян красным или ультрафиолетовым светом, капсулирования семян с помощью экстрактов из корня солодки с добавлением ионов кальция. Показано, что из всех агротехнических мероприятий наиболее эффективными по соотношению "прибавка урожая/затраты на осуществление" является предпосевная закалка семян.

К.С. Сафаровым проведены фенологические наблюдения и морфофизиологическая оценка изученных интродуциентов: выявлена коррелятивная связь между характером роста растений, приростом сухой массы и формированием площади листьев. Установлена существенная зависимость от уровня минерального питания темпов роста и развития, продуктивности интродуцируемых растений.

Необходимо также отметить, что недостаточное знание химического потенциала растения и отсутствие соответствующих технологий затрудняет широкое использование изученных интродуциентов и продуктов их переработки. В результате исследований К.С. Сафарова, были получены следующие данные: урожайность зеленой массы топинамбура при густоте посадке 5 – 6 клубней на 1м2 в конце вегетации составила 48,0 т/га, а клубней – 31,0 т/га.

В клубнях топинамбура содержатся от 7 до 12% белка, 12–30% клетчатки, 45 – 57% БЭВ, 15 – 23% сахаров, 2 – 3% жира, 6 – 7% золы на абсолютно сухой вес. В зеленой массе топинамбура в фазу цветения содержатся до 9% сырого протеина, 2% жира, 22 – 27% клетчатки, 40 – 48% БЭВ, 18 – 26% сахаров и 12 – 15% золы на абсолютно сухой вес.

Хозяйственно ценной биологической особенностью топинамбура является его отавность. Укос надземной массы проводится в два срока: первый укос – в первой половине июля, а второй укос – в конце сентября. При двух укосах урожайность зеленой массы топинамбура достигала 62,0 – 75,0 т/га. Сочетание урожая зеленой массы и клубней увеличивает кормовую ценность топинамбура. Топинамбур благодаря своему биохимическому составу может возделываться как кормовая, пищевая и техническая культура, для получения пищевых продуктов и лекарственных препаратов.

Биохимический состав изученных растений в ходе онтогенеза претерпевает существенные изменения в зависимости от генотипа и условий возделывания. В этой связи интересно наблюдать влияние минеральных удобрений на содержание углеводов в листьях и семенах интродуцируемых растений. Выявлено, что содержание углеводов зависит от фазы развития и условий минерального питания растений. Содержание углеводов в растениях, выращенных без удобрений существенно меньше, чем с удобрениями. Максимальное содержание углеводов в листьях наблюдается в фазе бутонизации (перед цветением).

Известно, что засоление почвы создает неблагоприятные условия для роста, развития и формирования урожая растений. Для сельского хозяйства наибольшую ценность представляют культуры, совмещающие солеустойчивость и высокую урожайность.

Резюмируя результаты исследований П. Хочачка, Дж. Сомеро, можно отметить, что в зависимости от генотипа интродуцентов при действии различных экстремальных факторов (засоление почвы, засуха, низкие температуры, высокая инсоляция и др.) на растения наблюдаются структурные и функциональные изменения растительной клетки. Эти изменения вызывают нарушения основных физиологических процессов: фотосинтеза, дыхания, роста и развития и т.д., которые, в конечном счете, приводят к резкому снижению урожайности и снижению качества растительной продукции. Изменение разнообразных физиологических параметров при действии экстремальных факторов обусловлено взаимосвязанностью отдельных процессов в растении и саморегулируемостью его метаболизма в целом (Хочачка П., Сомеро Дж., 1987). Анализ динамики изменений физиологических параметров при стрессе и характера взаимосвязей отдельных звеньев метаболизма дает возможность более глубокого выяснения общей природы устойчивости растений, а также разработки общих принципов диагностики и приемов повышения устойчивости растений.

Топинамбур – перспективное кормовое растение в условиях северного растениеводства. Начало интродукции этого ценного и высокоурожайного растения в среднетаежную зону Республики Коми относится к 1934 – 1935 гг., первым опытным испытаниям.

С 1953 года в Институте биологии проводились систематические планомерные исследования значительного разнообразия сортов и гибридов топинамбура, полученных из различных географических зон произрастания. Огромный труд по изучению сотен видов, разновидностей, сортов, гибридов топинамбура, его биологии и приемов выращивания проделал один из первых сотрудников лаборатории интродукции растений (ныне отдел Ботанический сад) д.с. – х.н. В.А. Космортов вместе с ближайшей помощницей Н.В. Размановой, учениками и последователями Т.В. Вотиновой и Т.Б. Лапшиной. Эксперименты и теоретические разработки позволили им сделать важный научный вывод о том, что это ценное кормовое и лекарственное растение обладает высоким адаптивным потенциалом и положительно реагирует на условия культуры (Космортов В.А., 1966; Космортов В.А., Вотинова Т.И., 1968; Лапшина Т.Б., 1989). В отделе Ботанический сад было исследовано 140 сортообразцов топинамбура (55 сортов, 76 форм гибридного происхождения и 12 дикорастущих видов). В результате изучения по комплексу биоморфологических признаков, продуктивному выходу зеленой массы и клубней были выделены и рекомендованы для выращивания сорта Белый ранний и Киевский белый. В последующем на основе сорта Белый ранний создан и утвержден сорт Выльгортский (Мишуров В.П., Лапшина Т.Б., Беляев, 1992).

Топинамбур – крупнотравное, поликарпическое растение, живущее ряд лет за счет перезимовавших в почве клубней. В условиях Республики Коми при посадке клубнями за период вегетации растения достигают высоты 200 – 240 см, образуют значительное боковое ветвление, поддерживая тем самым высокую облиственность, 33 – 45 % в течение всего периода вегетации, формируют общий урожай надземной массы по годам до 40,0 – 60,0 т/ га, и мощную корневую систему.

Как у растения короткого дня у топинамбура на Севере сильно задерживается как генеративное развитие, так и клубнеобразование. Растения заканчивают вегетацию в фазе бутонизации – начала цветения. Урожайность клубней в среднем не превышает 10,0 – 15,0 т/ га, масса среднего клубня – 15,0 – 20,0 г. Благодаря зимующим в почве клубням (процент перезимовки от 40 до 100) возможно многолетнее использование плантаций, не менее 10 лет. Соблюдение определенных агротехнических мероприятий позволяет получать ежегодноустойчиво высокие урожаи надземной массы. Но при этом в значительной степени наблюдается загущение растений и измельчание клубней. В посадках первого года жизни клубни составляют 20,0 % от целого растения, второго – 10,0, седьмого – 5,0% (Мишуров В.П., Лапшина Т.Б., 1993).

Топинамбур отличается высокими питательными качествами, благодаря содержанию в надземной массе сухого вещества (20-25 %) и ценных компонентов его химического состава – протеина (13-14%), веществ углеводного комплекса (18-20%), а также витаминов и минеральных веществ. На корм в одинаковой мере используются и клубни, содержащие 18-22 % сахаров, до 2,5 % протеина, витамины группы В1, С и минералы.

Научные изыскания в области сельскохозяйственных культур требуют подтверждение на практике. Научно – производственный опыт возделывания топинамбура, предпринятый в 1992 – 1994 гг. в совхозе "Зеленецкий" позволяет судить об успешности внедрения его в сельскохозяйственное производство. Следуя научным рекомендациям по подбору плодородных и легких по механическому составу почв, способам посадки и уходам за растениями урожай зеленой массы в совхозе достигал 40,0 т/га, а клубней – 20,0 т/ га (Рубан Г.А., Скупченко Л.А., 1997). Повышение урожаев надземной массы многолетней плантации наблюдается на фоне частичной весенней выборки клубней. Напротив, получение урожая клубней – при условии возделывания топинамбура как однолетнего растения, т.е. обязательной ежегодной массовой выборке весной, посадки на новом месте или возобновлении имеющейся посадки за счет клубней, оставшихся в оптимальном количестве в почве. Оптимальным сроком скашивания на зеленую массу является первая – третья декада августа, для получения товарных клубней – позднеосенние сроки накануне заморозков. Таким образом, использование культуры в качестве хозяйственно одно – или многолетнего растения позволяет регулировать получение преимущественно урожая зеленой массы или зеленой массы и клубней одновременно, тем самым обогащая корма полезными составляющими растения. Зеленая масса растения используется главным образом для получения силоса. Обеспеченность ее сахарами облегчает силосование. Это позволяет силосовать как в чистом виде, так и в смеси с другими растениями, например, горчицей белой, редькой масличной, горохом, овсом, что обогащает силос белковым компонентом. В силосе накапливается до 1,5 % молочной кислоты, составляющей не менее 50 % общего количества кислот. Силос не бывает перекисленным и хорошо хранится.

Клубни растения рационально скармливать в свежем виде животным на выпасе в период весенней перепашки плантации.

В сельскохозяйственном производстве Среднего Урала топинамбур долгое время занимал скромное место, главным образом из – за отсутствия селекционной и научно – практической работы по интродукции топинамбура. Работы, начатые с 1991 года в Ботаническом саду Уральского государственного университета имени А.М. Горького под руководством Федосеевой Г.П. позволили выявить перспективные для Среднего Урала сортообразцы топинамбура с хозяйственно ценными признаками и закономерности накопления инулина и других углеводов в условиях Среднего Урала (Багаутдинова Р.И., Федосеева Г.П., 1995, 1998; Багаутдинова Р.И., 1997; Багаутдинова Р.И.,. Федосеева Г.П., Рымарь В.П., Зеленков В.Н., 2007).

Многолетние исследования подтверждают пластичность топинамбура и возможность его успешного возделывания как многолетнего растения, что также имеет важный практический вывод. В заключение отметим, что топинамбур – перспективная культура для возделывания на производственных площадях в условиях различных регионов России.

В результате интродукции новых растений открываются большие перспективы в расширении набора пищевых, лекарственных, технических и кормовых культур, которые станут источником увеличения производства высокоценных диетических продуктов питания, БАД к пище, дешевых питательных кормов и будут способствовать повышению плодородия почв.