Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Топинамбур (Helianthus tuberosus L.) – высокоурожайная сельскохозяйственная культура. В условиях Нечерноземья Российской Федерации урожайность зеленой массы может достигать 60,0 т/га, а клубней – 40,0 т/га, обеспечивать выход 7,5–10,0 т/га кормовых единиц и 6,0–6,8 ц/га перевариваемого протеина. Топинамбур отличается высокими питательными качествами благодаря наличию в нем ценных компонентов химического состава. Клубни содержат 18–22 % сахаров, до 2,5 % протеина, витамины группы В и С. В минеральном составе зольных элементов содержится до 6 % фосфора, свыше 5 % железа, что делает клубни особенно ценным кормом для молодняка. Зеленая масса содержит до 20–25 % сухого вещества [1]. В него входит углеводный комплекс, значительную долю которого занимает особый вид углевода – инулин, перерабатывающийся в организме животных в легкоусвояемую фруктозу, а также содержатся полноценный протеин (который представлен 16 аминокислотами, в том числе 8 незаменимыми), а также витамины и клетчатка [2].

В некоторых зонах Российской Федерации на основе проведенных исследований установлено влияние ряда агроклиматических факторов среды на рост и развития растений картофеля. В частности, температура воздуха свыше 15 °С способствовала быстрому прохождению наиболее метеозависимых фаз развития растений картофеля [3]. Наряду с этими группа ученых сообщает о существенном влиянии ряда агроэкологических факторов среды (температура, осадки и влажность воздуха) на рост, развитие и продуктивность разных генотипов картофеля [4].

Агроэкологические факторы среды имеют большую амплитуду в различных условиях долинной и горной зоны Таджикистана, и эти факторы по-разному влияют на рост и развитие различных сельскохозяйственных культур. В частности, авторы [5] информируют, что между такими признаками топинамбура, как высота стебля, количество листьев, количество клубней и продуктивность, наблюдается прямая средняя корреляционная связь в зависимости от зоны возделывания.

Знание влияния различных агроэкологических факторов среды на ряд полигенных признаков топинамбура имеет большое научно-практическое значение в процессе выведения новых перспективных генотипов топинамбура в будущем.

Цель настоящей работы состояла в изучении особенностей роста и развития различных генотипов топинамбура в зависимости от выращивания их в различной вертикальной зональности Республики Таджикистан.

Исходным материалом для проведения наших исследований служили элитные и сортовые семенные клубни (I–II-ой семенной репродукции) различных генотипов/сортов топинамбура (Helianthus tuberosus L.). Исходные материалы нами были получены из коллекции Института ботаники, физиологии и генетики растений Академии наук Республики Таджикистан (ИБФГР АН РТ), Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства (ВИР, Майкопская опытная станция, Республика Адыгея) и Кубанского аграрного университета (Россия). Научные работы по изучению особенности роста и развития, а также проявления ряда морфологических полигенных признаков различных генотипов топинамбура были проведены в течение 2015–2017 гг. в различных агроэкологических условиях Республики Таджикистан: Васейский район – 470 метров над уровнем моря (н.у.м)., Вахшский район – 600 м н.у.м., и в городе Душанбе – 840 м н.у.м., Муминабадский район – 1200 м н.у.м., Раштский район – 1800 м н.у.м., Ляхшский район – 2000 м н.у.м., город Вахдат (участок Канаск) – 2550 м н.у.м.

Количество изученных сортообразцов топинамбура в этих районах составило 16-20 шт. Сортообразцы топинамбура выращивались на основе общепринятой агротехники для каждой агроэкологической зоны. В зависимости от высоты над уровнем моря клубни генотипов/сортов топинамбура высаживались в течение марта – апреля по схеме посадки 70х35 см. Сортообразцы топинамбура были посажены в четырехкратной повторности, по 20 клубней в каждой делянке. Общее количество растений с каждого генотипа/сорта составило по 80 растений. Во время вегетации генотипов/сортов топинамбура были проведены следующее агротехнические работы: внесение минеральных удобрений
(N100P150K80 кг/га), два раза междурядные обработки (вручную), культивации междурядий, окучивание рядов и 5–7 вегетационных поливов. Стандартным сортом топинамбура служил сорт «Интерес» (селекции России). Во время вегетации топинамбура были проведены следующие фенологические учёты и наблюдения: учет всходов, высота растений в разных фазах развития растений, количество листьев, количество стеблей, масса корней, количество клубней, масса клубней, общая биомасса растений. Сведения о среднесуточной температуре воздуха, суммы эффективных температур (свыше 10 °С) и количестве осадков были взяты из Государственного учреждения «Метеостанция» города Душанбе Республики Таджикистан. Статистическая обработка данных была проведена по [6] с использованием компьютерной программы Microsoft Excel 2007.

В различных экологических зонах, где были проведены наши исследования, наблюдается существенное влияние таких агроэкологических условий местности, как высота над уровнем моря и сумма эффективных температур на формирование различных полезных признаков топинамбура (таблица).

Как видно из таблицы, такие полигенные признаки топинамбура, как масса стеблей и листьев, масса корней, масса клубней и общая биомасса растений, сильно меняются в зависимости от вертикальной зональности нахождения над уровнем моря и суммы эффективных температур. За вегетационный период растений с повышением высоты над уровнем моря наблюдается пропорциональное уменьшение суммы эффективных температур (свыше 10 °С). Наибольшее количество суммы эффективных температур наблюдается в южной части республики на высоте 470 м над уровнем моря в условиях Васейского района (2700 °С), а наименьшее количество эффективных температур наблюдается в условиях высокогорья Центрального Таджикистана, в условиях города Вахдат на участке Канаск на высоте 2550 м над уровнем моря (480 °С).

Нами установлено, что связь между суммой эффективных температур, массой стеблей и листьев, массой клубней и общей биомассой растений топинамбура сильно положительная (рис. 1–3).

Как видно из рис. 1–3, с увеличением суммы эффективных температур наблюдается значительное увеличение массы стеблей и листьев, массы клубней и общей биомассы растений топинамбура. Корреляционная связь между суммой эффективных температур и такими признаками топинамбура, как масса стеблей и листьев, масса клубней и общая биомасса, положительно высокая (r = 0,991–0,995).

Необходимо отметить, что в условиях Республики Таджикистан важным фактором получения высокой продуктивности топинамбура является сумма эффективных температур. Выращивание топинамбура в наиболее жарких районах республики, особенно в условиях зон возделывания, расположенных на высотах от 470 до 1000 м над уровнем моря, где сумма эффективных температур в течение вегетации топинамбура (май – сентябрь) составляет свыше 1800–2700 °С, способствует получению высокой общей биомассы этой культуры. Такая сумма эффективных температур в течение вегетации растений оказывает положительное влияние на формирование таких полезных генетических признаков растений топинамбура, как масса стеблей и листьев, масса корней, масса клубней и общая биологическая масса растений.

Общая сумма эффективных температур имеет прямую положительную корреляционную связь с такими признаками растений топинамбура, как масса стеблей и листьев, масса клубней и общая биомасса растений. Начиная с высоты над уровнем моря от 1200 до 2550 м наблюдается уменьшение суммы эффективных температур, что приводит к пропорциональному уменьшению общей биомассы растений топинамбура, по сравнению с вертикальной зональностью от 460 до 1000 м над уровнем моря.

Как показали наши исследования, высота над уровнем моря также существенно влияет на урожайность клубней и общую биомассу сортообразцов топинамбура (рис. 4).

Как видно из рис. 4, урожайность клубней сортообразцов топинамбура на высотах от 470 м до 840 м над уровнем моря колеблется в пределе 34,6 до 26,0 т/га, а на высотах 1200 до 2000 м составляет от 18,4 до 12,4 т/га. Сравнительно низкий урожай клубней топинамбура наблюдается на высоте 2550 м над уровнем моря – всего лишь 8,4 т/га.

Таким образом высота над уровнем моря по мере нарастания от 470 м до 2550 м вызывает уменьшение урожайности клубней топинамбура от 34,6 т/га до 8,4 т/га или же уменьшение урожайности клубней на высоте 2550 м в 4,11 раза, чем на высоте 470 м над уровнем моря (или же в более чем в 300 %). Следовательно, на высоте 2550 м из-за низкой суммы эффективных температур наблюдается существенное снижение урожайности сортообразцов топинамбура, по сравнению с возделыванием топинамбура на высотах 470–840 м над уровнем моря. В среднем урожайность клубней сортообразцов топинамбура в различных уровнях от высоты над уровнем моря составляет 20,6 т/га,
что говорит о высоком потенциале растений топинамбура по урожайности клубней в условиях Республики Таджикистан, что может играть важную роль в обеспечении продовольственной безопасности в перспективе.

Анализ урожайности общей биомассы топинамбура также показывает влияние положительного эффекта высоты над уровнем моря на данный полигенный признак топинамбура. Например, если общая биомасса сортообразцов топинамбура на высотах 470 м и 600 м над уровнем моря соответственно составляет 89,6 т/га и 78,8 т/га, то этот показатель на высотах 2000 и 2550 м соответственно составляет 36,8 и 26,8 т/га или же в 2,43 и 2,9 раза меньше, чем на высотах 470 и 600 м над уровнем моря. Однако по урожайности общей биомассы сортообразцы топинамбура на высотах 840, 1200 и 1800 м над уровнем моря мало отличаются между собой (разность составляет в пределах 1,6–3,5 т/га или же 3,3–8,5 %).

Таким образом, в условиях Республики Таджикистана средняя урожайность общей биомассы сортообразцов топинамбура при их выращивании на высотах от 470 м до 2550 м над уровнем моря составляет 46 т/га, что позволяет считать топинамбур важным биоресурсом для поддержки кормовой базы в животноводстве. Наиболее подходящими зонами для возделывания и получения высокой урожайности топинамбура в условиях Таджикистана являются районы, расположенные на высотах от 460 до 1000 м над уровнем моря, с общей суммой эффективных температур во время вегетации растений от 1800 до 2700 °С.