Оценка возделывания топинамбура в разных экологических условиях

Казахский Национальный Аграрный Университет

 

 

 

 

УДК 574+573.7 На правах рукописи

 

 

 

 

 

 

Садыков Бердикул Кадыркулулы

 

 

 

 

ОЦЕНКА ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ТОПИНАМБУРА (Heliantus tuberosus L.)

В РАЗНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ  УСЛОВИЯХ

 

 

03.00.16 - экология

 

 

 

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

 

 

Научные руководители:

- доктор сельскохозяйственных  наук, профессор С.И. Байкаримов

- доктор биологических  наук, профессор Р.А. Мирзадинов

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

Республика  Казахстан

Алматы, 2010

 

Работа  выполнена  в  Казахском национальном аграрном университете,

 

 

Научные руководители:                            доктор сельскохозяйственных наук,

                                                                                    профессор Байракимов С.И.

                                                                         доктор биологических наук,

профессор, Мирзадинов Р.А.

 

 

Официальные оппоненты:                       доктор сельскохозяйственных наук,

                                                                                   профессор, Толеубаев Ж.С.

доктор сельскохозяйственных наук,

Токтамысов А.М.

 

 

 

 

 

Ведущая организация:                   Казахский национальный университет

                                                            им. аль-Фараби                                                     

 

 

 

 

Защита состоится  «   » ноября 2010 г. в     часов на заседании диссертационного совета ОД. 53.24.01 при Институте микробиологии и вирусологии КН МОН РК по адресу: 050010, Казахстан, Алматы, ул. Богенбай батыра, 103

 

 

 

 

Автореферат разослан «    »                 2010 г.

 

 

 

 

Ученый секретарь

диссертационного  совета            

д.б.н., профессор                                                     Н.Е. Бекмаханова

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Актуальность темы. В последние два десятилетия внимание исследователей привлечено к однолетнему клубненосному растению топинамбур (Helianthus tuberosus L.) семейства астровых (Asteraceae), подсемейства трубкоцветных (Cubuliflora), завезенному в Европу после колонизации Америки вместе с картофелем и кукурузой. Топинамбур произрастает во всех земледельческих зонах, нетребователен к почвам, имеет высокую биологическую продуктивность надземной и подземной частей.

В 80-90 годы CC века в Европе интерес к топинамбуру сильно возрос, и сейчас нет такой европейской страны, где бы ни выращивали топинамбур Внимание к топинамбуру определяется реальной научной оценкой потенциальных свойств этой культуры в приложении к кормопроизводству, техническому, пищевому и медицинскому использованию. Состав биологически активных веществ в клубнях топинамбура позволяет активно использовать его в диетическом питании, в разработке высокоэффективных лекарственных средств. Высокая биологическая продуктивность топинамбура очень ценна в сельскохозяйственном кормопроизводстве, применима в энергетике, а также может быть использована в области охраны окружающей среды в качестве фиторемедианта загрязненных земель (Зеленков В.В., Шаин С.С, 2000; Усанова З.И., 1999, Koch K., 1990 Шапиро Д. К., 1988; Керимова З.М., Исламова Ф.И., 2004; Гончарова Н.Н, 2001; Громова В. С., Шенцова О. В., 2003).

До распада Советского Союза проводились научно-производственные работы по топинамбуру. Был выполнен большой объем работ по получению новых сортов топинамбура. Были разработаны агротехника возделывания, технологии получения сахаристых и других ценных продуктов из клубней, определено практическое их использование в различных отраслях народного хозяйства. В 1990 году была разработана комплексная программа «Топинамбур» для организации производства фруктозо-глюкозного сиропа (ФГС), которая заглохла после развала Союза. Интенсивные исследования и достаточно объективная оценка пищевых, кормовых, биологических, биотехнологических, сельскохозяйственных, медицинских и энергетических свойств топинамбура привели к тому, что 27 июня 2005 года на Совете Федерации России по вопросам агропромышленного комплекса прошло специальное заседание на тему: «Выращивание, переработка картофеля и топинамбура - стратегический ресурс в подъеме экономики страны: правовая база, состояние и перспективы развития».

Национально-пищевые предпочтения жителей Казахстана трудно изменить. Топинамбур еще долгое время останется непривычным овощем для казахстанцев. Однако проблемы полноценного питания и обеспечения препаратами лечебно-профилактических свойств стоят остро и больные диабетом все чаще применяют топинамбур. В связи с неприхотливостью топинамбура к условиям произрастания и его широкой амплитудой использования, имеется возможность применения его не только как лечебно профилактического продукта и кормовой культуры, но и в качестве фиторемедианта загрязненных земель, что является актуальной задачей в области охраны окружающей среды.

Представленная работа является составной частью плана научно-исследовательских работ РГКП «Южно-Казахстанский НИИСХ» «Сохранение генофонда и создание питомников редко встречающихся, перспективных лекарственных растений, используемых в медицине, ветеринарии и пищевой промышленности в условиях юга Казахстана» Ц. 0242. 2-31 01.02.05.05.Н1, № Гос. Регистрации 0101РК00520 2001-2005 годы.

Цель и задачи исследования. Целью исследования явилось оценка возделывания топинамбура в трех разных экологических точках: Тверской области России, Южно-Казахстанской и Алматинской области.

Необходимо выявить продуктивность надземной и подземной масс в различных экологических точках и возможность накопления в клубнях различных химических элементов, а также загрязнителей. В частности из тяжелых металлов уделялось особое внимание свинцу и меди, а также нитратами. Кроме того исследовались накопление цинка и железа и содержание в клубнях азота, фосфора и калия.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

- Оценка оптимальной площади питания и показателей продуктивности возделывания топинамбура (сорт Скороспелка) при внесении удобрений (азотные, фосфатные и калийные) в различных эколого-почвенных условиях: дерново-подзолистых почвах (Тверь), предгорных темно-каштановых (Алматы), в том числе, загрязненных почвах, сероземах обыкновенных орошаемых (Шымкент);

- Оценка фенологических характеристик формирования продуктивности в разных экологических условиях;

- Изучение особенностей роста и развития растений в зависимости от сроков, способов посадки, качества посадочного материала

- Определение накопления химических веществ из перечисленных удобрений и загрязнений в клубнях;

Научная новизна. Впервые в полевых опытах на дерново-среднеподзолистой супесчаной почве (Тверь), темно-каштановой суглинистой (Алматы) и сероземах светлых суглинистых (Шымкент) изучены особенности формирования урожайности при разных способах весеннего срока посадки, выявлены лучшие способы и сроки посадки, обеспечивающие наибольшую продуктивность.

Практическая значимость работы

Полученные результаты имеют практическое значение для разработки рекомендаций по рекультивации загрязненных почв и выявлению возможностей передачи загрязнителей при использовании топинамбура в лекарственных или пищевых целях.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Положительное влияние на формирование урожайности и фотосинтетическую активность топинамбура различных способов посадки в различных экологических условиях;

- Преимущества в развитии растений и накоплении оптимального урожая ранних сроков посадки;

- Особенности формирования урожайности в разных экологических условиях.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на следующих международных научно-практических конференциях Экологические проблемы агропромышленного комплекса. Алматы, КазНАУ, 2004; Научно-теоретические и практические аспекты охраны окружающей среды: проблемы, стратегия и перспективы использования природных ресурсов. Тараз, ТарГУ, 2005; География Казахстана: содержание, проблемы, перспективы. Алматы, КазНУ, 2006.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах, содержит таблиц, рисунков, состоит из глав, основных выводов, библиографического списка использованной литературы, который включает наименования, в том числе на иностранных языках.

Автор выражает глубокую признательность своему первому научному руководителю, заслуженному деятелю науки РФ, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Усановой Зое Ивановне за привлечение в исследования топинамбура. Особая благодарность сотрудникам Южно-Казахстанского НИИСХ Зарпуллаеву Ш., Амантаеву Б.

I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Общие сведения о топинамбуре. Приводятся общие сведения о топинамбуре (Helianthus tuberosus L.) (синоним – Helianthus mollissimus E. Wats.) – земляная груша.

Химический состав и полезные свойства топинамбура. Топинамбур содержит достаточно большое количество сухих веществ, среди которых до 80% полисахарида инулина, гидролиз которого приводит к получению безвредного для диабетиков сахара – фруктозы. Топинамбур содержит клетчатку и богатый набор минеральных элементов, в том числе (мг % на сухое вещество): железа – 10,1; марганца – 44,0; кальция – 78,8; магния – 31,7; калия – 1382,5; натрия – 17,2, кремния – до 8%. В состав клубней топинамбура входят также белки, пектин, аминокислоты, органические и жирные кислоты. Пектиновых веществ до 11%. По содержанию витаминов В1, В2, С топинамбур богаче картофеля, моркови и свеклы более чем в 3 раза. В клубнях топинамбура до 3,2% содержатся 8 аминокислот, которые синтезируются только растениями и не синтезируются в организме человека: аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, триптофан, фенилаланин.

Лечебные свойства топинамбура. Топинамбур применяется при лечении и профилактике следующих болезней: сахарный диабет, атеросклероз, тахикардия, гипертония, ишемическая болезнь сердца, тромбофлебит, анемия (малокровие), лейкоз, туберкулез,. простуда, цистит, пиелонефрит, хронический гастрит, гастрит с повышенной кислотностью поджелудочного сока, язвенные  болезни желудка и кишечника, запоры, интоксикация, отложение солей, боли в позвоночнике и конечностях (остеохондроз, радикулит, подагра), упадок сил, снижение работоспособности, стресс, бессонница, экзема, язвы на коже, угревая сыпь, гнойные раны, фурункулез, ожоги, косметические изъяны (сухость кожи, дряблость, морщины).

Топинамбур  в Казахстане. В 1932-1942 профессор К.Ю. Чехович завез из Москвы в Алма-Ату коллекцию клубней топинамбура. В дальнейшем изучали и внедряли топинамбур А.А. Назаров (1939-1945), в 1942 году проф. М. И. Горяев предложил технологию переработки, которую поддержал президент Академии К.И.Сатпаев, и в 1942 году Совнарком Каз. ССР принял решение о расширении посевных площадей, разработке приемов агротехники и углублении научно-исследовательской работы по селекции и семеноводству этого растения. Но помешала война и новизна культуры.

После войны исследования проводились А. Краутером, А. Лузько, В. Е Лукашовым, И. Ф. Белозеровым. С 2000 года исследования возобновили Нургасенов Н.Т., Каракальчиев А.С., Арыстангулов С.С., Асанов К.А., Каржаубаев К.Е., Кильдибекова Г.А., Зарпуллаев Ш., Амантаев Б.

Лекарственные препараты из топинамбура. Установлено что топинамбур обладает несколькими видами биологической активности: иммуностимулирующей, антитоксической, антистрессорной, адаптогенной, антиоксидантной. Разработана технология получения концентрата топинамбура. Концентрат топинамбура является, по существу, концентратом природного полисахарида инулина в комплексе с пектиновыми веществами, витаминами, незаменимыми аминокислотами, микро- и макроэлементами. Препараты из топинамбурного сырья воздействуют на нервную, эндокринную и иммунную системы организма человека.

Концентраты топинамбура обладает антиканцерогенной активностью, а также имеет радиопротекторное и антитоксическое действие, способствуя очистке организма от радионуклидов, тяжелых металлов, гепатотропных ядов органического происхождения. Для детоксикации организма при отравлениях органическими растворителями, включая алкогольное отравление, и при отравлении тяжелыми металлами концентрат топинамбура в сухом виде используется как средство очистки организма.

Применение в питании человека. Для приготовления блюд из топинамбура подходят клубни, молодая листва и нежные молодые побеги. Клубни топинамбура консервируют, хранят высушенными в виде порошка; свежие клубни варят как картофель, тушать с зеленью и маслом, запекают или жарят на сковороде и подают в качестве гарнира. Из топинамбура готовят икру, повидло, сиропы. Используют для приготовления различных напитков: морса, компота, кваса и вина.

 

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследования служили оценка возделывания топинамбура в разных экологических условиях Твери, Алматы и Шымкента. Почвенно-экологические и климатические параметры этих участков сильно различаются и определяют как эколого-биологические особенности, в том числе различную продуктивность надземной и подземной масс, так и возможность накопления в клубнях различных элементов и загрязнителей.

Общие методико-методологические подходы по интродукции и возделыванию топинамбура были разработаны еще в первой половине ХХ столетия [Агротехнические правила по возделыванию земляной груши (топинамбура). Свердловск, 1938.; Агроправила по возделыванию корнеплодов, топинамбура, подсолнечника и кормовой капусты. Архангельск, 1939.; Пальчевский В.И. Агроуказания по возделыванию топинамбура. Пятигорск, 1939] и принципиально они не изменились.