В.Н. Зеленков, Н.Г. Романова "Топинамбур: агробиологический портрет и перспективы инновационного применения", глава 2

ГЛАВА 2 БОТАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТОПИНАМБУРА

2.1 Систематическое положение топинамбура

Топинамбур (Helianthus tuberosus L.) – клубненосное однолетнее растение семейства Астровые (Asteraceae), рода Helianthus. В составе рода Helianthus более 100 видов, из которых только 2 вида: Helianthus annus (подсолнечник) и Helianthus tuberosus (топинамбур, земляная груша), имеют производственное значение. Н.М. Пасько и Г.В. устименко считают, что систематика рода трудная, так как в естественных условиях происходит межвидовая гибридизация (Пасько Н.М., 1974; устименко Г.В., 1960). Топинамбур имеет гексоплоидный набор хромосом (2n=102), подсолнечник – диплоидный (2n=34) (Кальянов Д.Т., 1951; Пасько Н.М., 1974; устименко Г.В., 1960).

При определении характера жизненного цикла авторы расходятся во мнениях. Например, Э.Я. Базылев и Д.Т. Кальянов (Базылев Э.Я., 1960; Кальянов Д.Т., 1948) относят топинамбур, с биологической точки зрения, к однолетним растениям, в то время как П.П. Вавилов, Н.М. Пасько, З.И. усанова и др. – к многолетним (Вавилов П.П., 1979; Пасько Н.М., 1974; усанова З.И., 1967; устименко Г.В., 1960). По данным исследований П.М. Жуковского (Жуковский П.М., 1949) и И.Г. Серебрякова (Серебряков И.Г., 1952), однолетники отмирают после плодоношения всем растением, не оставляя жизнеспособных ни почек возобновления, ни побегов. По мнению многих других авторов у топинамбура после перезимовки возобновление происходит из почек, расположенных на клубнях, столонах и подземной части стебля (Лехнович В.С., 1930; Медведев П.Ф., 1970; Пасько Н.М., 1974; усанова З.И., 1967; устименко Г.В., 1960; Шаин С.С., 1931; Эйхе Э.П., 1957). Многолетним топинамбур считают еще потому, что обычно выращивают на одном месте, без ежегодной посадки, несколько лет. Он имеет гибридное происхождение. По строению надземных органов очень сходен с подсолнечником, но в отличие от него образует многочисленные подземные побеги, на которых формируется 15 – 30 клубней. Еще одним отличием от подсолнечника является то, что семена созревают только в южных регионах Российской Федерации, например, в условиях Майкопской опытной станции ВИР (Пасько Н.М., 1974, 1989).

Стебель прямой, жесткоопушенный, хорошо облиственный. В зависимости от сорта и условий произрастания стебли бывают высотой от 1 до 5 метров. Высота стеблей зависит от сортовых отличий: скороспелые сорта достигают в высоту 90 – 150 см, позднеспелые – 150 – 300 см, а также от условий произрастания. По данным отдельных авторов при продвижении топинамбура с севера на юг длина побега у скороспелых сортов удлиняется, а у среднеспелых и позднеспелых, наоборот, длина побега в южных районах значительно больше (усанова З.И., 1967; устименко Г.В., 1960). По данным Г.В. устименко максимальная высота растений топинамбура (300 – 500 см) отмечена в районах Закавказья, отличающихся оптимальным увлажнением и длинным безморозным периодом.

Кустистость растений у сортов топинамбура неодинакова и колеблется от 1 до 5 стеблей, иногда до 8 – 9. Количество ветвей на главном стебле у разных сортов различно – от 14 до 30. Окраска стебля зеленая, но у некоторых сортов может иметь фиолетовый оттенок. Толщина побега в зависимости от сорта колеблется от 0,5 до 3, 05 см и уменьшается от основания к верхушке (усанова З.И., 1967; устименко Г.В., 1960; Зеленков В.Н., Шаин С.С., 2000).

По данным Т.В. ушакова, несмотря на гигантскую высоту, свыше 3 – х метров, топинамбур устойчив против ветров, даже превосходит кукурузу (ушаков Т.В., 1932) (рис. 1).

Рис. 1. Поле топинамбура

Лист простой, состоит из цельной пластинки и черешка (черешок длиной 2 – 8 см); листовые пластинки с 3 - мя основными жилками, от яйцевидных до широкояйцевидных с заостренной вершиной; основание листовой пластинки от широко – до узкоклиновидного, край от пильчатого до цельного; сверху от короткоопушенных или шероховатых до коротковойлочных с сидячими железками, снизу – грубо шершавые. В фазу всходов листья имеют вид розетки; в нижней части побега в фазу бутонизации они расположены супротивно и образуют мутовки по 2 листа, остальные по 3 листа (Лехнович В.С., 1930; устименко – Бакумовский, 1972). По мнению З.И. усановой, расположение листьев на стебле изменяется не только в зависимости от сорта и условий выращивания, но также и у растений одного сорта, поэтому трудно судить о каком – то определенном типе листорасположения у топинамбура (усанова З.И., 1967).

Соцветие – корзинка, диаметром 1,3 – 2 см, а у гибридных форм 2 – 4 см (6 – 10 см) (усанова З.И., 1967; устименко – Бакумовский, 1972). Соцветие размещается на верхушках основных и боковых побегов. Число соцветий зависит от интенсивности ветвления побега и варьирует от 1 – 5 до 50 и более на одном растении. Обертка полушаровидная, диаметром10 – 25 мм; листочки обертки в числе 22 – 35, темно – зеленые, ланцетные, 8,5 – 15×2 – 4 мм, с отогнутой верхушкой, шероховатые или короткоопушенные, железисто – точечные. Чешуи ложа корзинки длиной 8 – 9 мм, трехзубчатые, на верхушке волосистые. Краевые цветки язычковые – бесполые, длиной 25 – 40 мм, желтые, в числе 10 – 20; трубчатых цветков – обоеполых, 60 и более, длиной 6 – 7 мм, с желтым венчиком, тычинки от темно – коричных до черных, с темным или желтоватым надсвязником (рис.2). Опыление цветков перекрестное с помощью ветра и насекомых (усанова З.И., 1967; устименко – Бакумовский, 1972). Цветёт поздно – в европейской части в августе – сентябре, вплоть до заморозков, в силу чего в условиях средней полосы семена вызревают редко. Ранние и среднеспелые сорта отличаются большим количеством соцветий на растении, чем позднеспелые.

Плод – мелкая семянка, длиной 5 – 7 мм, голая или в верхней половине опушенные, сходная с подсолнечником, вес 1000 семян – 7 – 9 г (Белик В.Ф., 1988; Медведев П.Ф., Сметанникова А.И., 1981; Бацанов Н.С., 1959; Пасько Н.М., 1973). Семянки позднеспелых сортов вызревают в южных районах – на Северном Кавказе, в Закавказье; скороспелых – в районах Центрально – Черноземной зоны и даже под Москвой. В европейской части России семянки созревают в сентябре – октябре. Семенное размножение возможно только в районах с жарким климатом. у нас оно практикуется только в селекции (Минаков Н.А., Светашов А.С., 1995).

Рис. 2. Топинамбур в фазу цветения

Корневая система. у топинамбура, выросшего из семени – корень стержневой, затем формирующийся в мочковатый. При выращивании растений из клубней корневая система мочковатого типа. Глубина проникновения корней в почву в условиях европейской части России – 1,5 м (Г.В. устименко – Бакумовский), в Западной Сибири – до 2,5 м (А.Ф. Мейснер), в Краснодарском крае – до 1,2 (Н.М. Пасько); рабочая поверхность их в 6 – 8 раз больше, чем у картофеля, что обуславливает засухоустойчивость растения (Бацанов Н.С., 1959; Пасько Н.М., 1973; усанова З.И., 1967; устименко – Бакумовский Г.В., 1972; Эйхе Э.П., 1957).

Ветвление побега надземное и подземное. Ветвление надземной части побега акропетальное – из пазух нижних супротивных листьев, и базипетальное – из пазух очередных листьев.

Рис. 3. Подземные побеги топинамбура. (www.tvoysad.com)

В отличие от подсолнечника стебли топинамбура образуют многочисленные подземные боковые побеги – столоны, на концах которых находятся клубни (рис. 3).

Верхние междоузлия столона (4 – 6) утолщаются и превращаются в клубень. у отдельных сортов столоны топинамбура с трудом отделяются от осевого побега, что затрудняет уборку клубней. Столоны, выходящие на поверхность почвы, зеленеют и превращаются в надземные побеги (устименко – Бакумовский Г.В., 1972).

От длины столонов зависит характер гнезда: при коротких столонах гнездо компактное, при длинных – рыхлое и раскидистое. у селекционных сортов длина столонов варьирует в пределах 5 – 40см.

Чем короче столоны, тем более компактно клубневое гнездо. Дикие формы топинамбура имеют разнообразное расположение клубней в почве, тогда как культурные сорта характеризуются большей кучностью (рис.4).

Клубни чаще грушевидные, но могут быть и продолговато - овальной или веретеновидной формы, с гладкой или бугристой поверхностью (усанова З.И., 1967;).

Форма клубней может изменяться при возделывании в зависимости от типа почв. На тяжелых глинистых почвах они деформируются (Вавилов П.П., 1979; Медведев П.Ф., 1955).

Клубни некоторых сортов отличаются неровной поверхностью, обусловленной очень большим наличием деток (наростов).

Окраска клубня у сортов различная: от белой до красно - фиолетовой, изменяется в зависимости от сорта и условий выращивания (рис. 5).

В отличие от глазков клубней картофеля глазки топинамбура выпуклые. На одном растении селекционных сортов может быть 20 – 30 клубней, у полудиких форм – до 70. Число клуб-

Рис. 4. Клубни культурных сортов ней на одном растении колетопинамбура блется в зависимости от сорта, условий выращивания, величины посадочного материала и т.п. (Устименко – Бакумовский Г.В., 1972; Эйхе Э.П., 1957).

В зависимости от сорта и района возделывания масса одного клубня колеблется от 10 до 100г и более (Голубев В.Н., Мамонтова Г.В., 1997). В отличие от клубней картофеля клубни топинамбура не имеют пробкового слоя, вследствие чего они плохо хранятся, быстро портятся, подвергаются воздействию патогенных микроорганизмов (Ткаченко Ф.М., Синицина А.П., Чубарова Г.В., 1974). учеными разрабатаны новые эффективные методы длительного хранения топинамбура, такие как хранение в модифицированной газовой среде, криосушка (Бобровник Л.Д., Гулый И.С., Симаха Г.А., 1991; Мамонова Г.В., 1997, 1999).

Рис. 5. Клубни топинамбура (agrofruitgroup.ru, www.bioforma.ru)

2.2 Видовое и сортовое разнообразие

В мире известно более 300 сортов и гибридов топинамбура, в том числе не менее 12 дикорастущих. Одни отличаются большим урожаем клубней, другие – зелёной массы, третьи – особой декоративностью. Сортовые различия у топинамбура выявляются также по другим внешним признакам: габитусу растений, форме и высоте куста, степени ветвистости главного стебля, облиственности, размерам и форме листьев. Кроме этого, сорта различаются между собой по форме и окраске клубней, длине столонов, компактности гнезда, длине вегетационного периода. В России наиболее известны следующие сорта топинамбура: Интерес, Скороспелка, Находка, Волжский 2, Выльгортский, Ленинградский, Киевский белый, Красный, Веретеновидный, Патат, Майкопский, Белый, Вадим, Северокавказский, Француз и другие.

Особого внимания заслуживает проводимая в нашей стране работа по межвидовой гибридизации земляной груши с подсолнечником, в результате которой удалось получить растения, названные топинсолнечником, с новыми биологическими и хозяйственными признаками и свойствами. Некоторые топинсолнечники имеют компактное гнездо и выровненные клубни, благодаря чему можно механизировать уборку урожая и почти избежать потерь.

В условиях Сибири наибольшее распространение нашли сорта Интерес, Интерес – 21, Скороспелка, Диетический и гибрид топинамбура с подсолнечником – топинсолнечник сорт "Новость ВИРа". В условиях Сибири также хорошо себя зарекомендовали следующие сорта: Находка, Егерский (Зеленков В.Н.с соавторами, 1993, 2000).

Такие гибриды лучше возделывать в севооборотах, они не будут засорять посевы последующих культур. Клубни и зеленая масса некоторых гибридов отличаются более высоким содержанием углеводов, в том числе инулина, пектина, белка и других питательных веществ. Получены также растения с высокой холодоустойчивостью и морозостойкостью, устойчивые к болезням. При гибридизации отмечается явление гетерозиса, которое сохраняется и при вегетативном размножении.

Наиболее распространенные и районированные сорта для среднего Поволжья – Скороспелка, Находка, Волжский 2, Ленинградский, Белый урожайный, Интерес, Вадим, Киевский белый и др. (Беляк В.Б., 1996). В средней полосе Европейской части России распространены сорта Скороспелка, Тамбовский красный, Белый урожайный, Белый ранний, Волжский, Находка, Вадим и др. (Зеленков В.Н. с соавторами, 1993; устименко – Бакумовский Г.В., 1972).

Наиболее перспективными районированными в Краснодарском крае и республике Адыгея являются сорта Интерес, Скороспелка, Violet de Rennet (Франция) и гибриды Интерес – 21, 4М – 20 (Шаззо Р.И., Касьянов Г.И., 2000; Купин Г.А., Екутеч Р.И., Шаззо Р.С., 2008).

В суровых условиях севера наиболее распространены следующие сорта и гибриды: Коми – Белый ранний, Киевский белый, Скороспелка, Вадим, Ивановский красный, Гибрид 27 – 27 др. (Космортов В.А., Вотинова Т.И., 1968; Лапшина Т.Б., 1983).

Сорта и гибриды топинамбура по соотношению в урожае зеленой массы и клубней делят на 3 группы:

• Силосного направления, т. е преимущественно с высоким урожаем зеленой массы, на долю которой приходится 70% кормовых единиц;
• Клубневого направления, их выращивают в основном для технических целей; доля клубней в общем урожае составляет – 40 – 45%;
• Клубне - силосного и силосно - клубневого направления, дающие высокий урожай, как клубней, так и зеленой массы. Они получили наибольшее распространение.

В зависимости от длительности вегетационного периода сорта и гибриды относят к раннеспелым или скороспелым, среднеспелым и позднеспелым. Продолжительность вегетационного периода колеблется в пределах – 120 – 140 до 180 – 200 дней.

Согласно данным А.А. Иманбаевой в средней полосе России вегетационный период у образцов топинамбура раннеспелой группы составляет 145 – 175 дней, среднеспелой – 175 – 193 дня, позднеспелой – 179 – 198 дней и более (Иманбаева А.А., 1995).

Межвидовая гибридизация увеличивает возможность выведения раннеспелых форм с различным направлением использования, что может еще больше расширить ареал культуры.

Наибольшее распространение имеют следующие сорта топинамбура: раннеспелые – Белый киевский, Вадим, Гибрид НИИЖ ЛП украины 10, Гибрид 24 – 55, Диетический, Крупноплодный, Находка, Скороспелка, Скороспелый харьковский и др.; позднеспелые: Гибрид НИИЖ ЛП украины 36, Гибрид 320, Интерес.

Скороспелые сорта представляют наибольший интерес в регионах Сибири и по размеру клубней могут делиться на крупно – и мелкоплодные сорта. К крупноплодным относятся сорта Скороспелка, Бланк, Даг – нитрал, к мелкоплодным – Фиолетовый, Горно – Алтайский. Скороспелые сорта в условиях Восточной Сибири, как правило, успевают зацветать и образовывать хороший урожай клубней – свыше 300 ц/га, при этом средний вес клубней достигает 200 граммов. Мелкоплодные сорта наиболее устойчивы к перезимовке в почве и могут успешно культивироваться в малоснежных районах.

Сорта топинамбура делятся на клубневые (овощные) и кормовые. Кормовые дают выше урожай зеленой массы и меньше клубней. За последние годы ученые и практики России и украины вывели много (около 20) новых сортов, клубни у которых располагаются компактными гнездами, что позволяет извлекать их из почвы почти полностью.

Клубни различаются не только по величине – крупные, средние и мелкие, но и по форме – удлиненно – веретеновидные, грушевидные, неправильно округлые, иногда с сильно выпуклыми глазками; по окраске кожуры – белые, желтоватые, коричневые и т.д.

В России на Майкопской опытной станции ВНИИР собрана самая полная в мире коллекция, представляющая уникальный генофонд, состоящая из 304 сортообразцов, относящихся к диким, примитивным и культурным типам. Это уникальный генофонд используется в научных и практических целях. По ряду причин Государственным реестром селекционных достижений, допущенных к использованию на 2002 год, дающем право размножать, вводить и реализовывать семена и посадочный материал, включено всего 4 сорта топинамбура: "Выльгортский" (оригинатор – Институт биологии Коми научного центра уральского отделения РАН), "Интерес" (оригинаторы – Майкопская станция ВНИИР, ООО КФХ "Топинамбур", ООО "Родник здоровья "ИКСИ"), "Находка" (оригинатор – Майкопская станция ВНИИР) и "Скороспелка" (оригинаторы – ООО "Родник здоровья "ИКСИ" и ООО КФХ "Топинамбур") и включен один сорт топинсолнечника "Новость ВИРа" (оригинатор – Майкопская станция ВНИИР) (Зеленков В.Н., 2002). В настоящее время, в государственный реестр селекционных достижений России, допущенных к использованию, внесено 4 сорта топинамбура: Интерес (1986), Пасько (2010), Скороспелка (1965), Солнечный (2010) (Государственный реестр селекционных достижений, 2012).

Ниже приведено краткое описание наиболее распространенных сортов.

Сорт Интерес выведен в 1967 г. Н.М. Пасько на Майкопской опытной станции методом межсортового скрещивания сортов Майкопский 33 – 650 и Находка. Сорт силосно – клубненосного типа. Растение – среднерослое (до 3 м), имеет от 1 до 3 стеблей. Боковые ветви расположены преимущественно в нижней части главного стебля. Побеги в молодом возрасте жесткоопушенные, волоски позже отмирают. Окраска стебля снизу зеленая с переходом вверх к фиолетовой. Листья крупные, широкояйцевидной формы, зубчатые по краям, с нижней стороны опушенные, длинночерешковые. Соцветие – корзинка средней величины, язычковые цветки оранжево – желтые. Массовое цветение происходит в 3 – ей декаде сентября. Расположение клубней в гнезде компактное. Клубни белые, короткие, грушевидной формы без наличия деток. Глазки (почки) погружены в клубень. Отличительная особенность – над глазком выступающая бровка. Клубни крупные (средний вес 55 – 75 г), отличаются повышенной сахаристостью (19%). урожайность клубней в Сибири от 50 до 300 ц/га, зеленой массы – от 300 до 1000 ц/га.

Сорт Интерес – позднеспелый. По данным оригинатора средняя урожайность клубней в 1971 – 73 гг. составила 434 ц/га, зеленой массы – 265 ц/га. В производственном испытании в Краснодарском крае в 1973 году урожайность клубней составила 381 ц/га, что выше сорта Находка на 50 ц/га. Требователен к влаге. Может переносить временную засуху. Жаростоек, холодостоек. Рекомендован для возделывания в южных районах России и СНГ.

Сорт Находка выведен на Майкопской опытной станции Н.А. Щибря и М.А. Щибря. Сорт клубневого типа. Растение высокорослое – более 3 метров, в гнезде содержится от 1 до 3 стеблей, на которых отмечено слабое опушение. Боковые ветви расположены преимущественно в нижней части главного стебля. Окраска стебля снизу зеленая с фиолетовой точечностью с переходом вверх к фиолетовой. Листья средней величины, яйцевидной формы. Расположение на стебле очередное, но неустойчивое. Массовое цветение наступает во второй декаде сентября. Расположение клубней в гнезде компактное. Клубни белые, грушевидной формы. Наличие деток отмечается только на единичных клубнях. Глазки (почки) выступают на поверхности клубня. Клубни средней величины (44 – 50 г). Вегетационный период от всходов до уборки клубней 165 – 193 дня. По данным оригинатора средняя урожайность клубней 349 ц/га. Пригоден к механизированной уборке. Рекомендован для возделывания в южных районах России и СНГ. В Сибири урожайность клубней такая же, как у сорта Интерес - 21.

Сорт Интерес - 21 получен методом мутагенеза сорта Интерес Н.М. Пасько и отличается от сорта Интерес большей скороспелостью, большей приспособляемостью к агроклиматическим условиям Сибири, более высокой урожайностью клубней.

Сорт Скороспелка выведен на кафедре растениеводства Московской сельскохозяйственной академии имени К.А. Тимирязева совместно с Тульским НИИСХ методом отбора из белоклубневых форм скороспелых французских популяций в 1968 г. З. И. усановой и Г.В. устименко – Бакумовским. Стебель зеленый с антоциановой окраской, хорошо ветвистый. Листья темно – зеленые, сердцевидные с зазубринками по краям. Характеризуется относительно низкой урожайностью зеленой массы в 300 – 650 ц/га. Клубни белые, овальные, часто имеющие деток, кожура гладкая, в почве располагаются компактно. Период цветения – сентябрь. Сорт морозостоек. Вегетационный период от всходов до уборки на зеленую массу 100 – 120 дней. Скороспелка созревает на 40 – 50 дней раньше сорта Волжская 2. По данным оригинатора средняя урожайность клубней в 1962 – 64 гг. составила 216 ц/га, зеленой массы – 256 ц/га, выше сорта Волжская 2 соответственно на 130 и 122 ц/га. Максимальная урожайность в Тульской области в 1964 году составила 400 ц/га. Слабо реагирует на сокращение светового дня. В отдельные годы в Центрально – Черноземном регионе вызревают семена. Пригоден к механизированной уборке. Рекомендован к возделыванию в Центральном регионе.

Сорт Ленинградский выведен в Северо - Западном НИИСХ. Автор П.Ф. Медведев. Растение кустовой формы с сильным ветвлением. Стебель зеленый со слабой антоциановой окраской и сильным опушением. Лист удлиненно – яйцевидный, темно - зеленый с редкозубчатым краем. Клубни белые, удлиненные, средней величины. Вегетационный период от всходов до уборки на зеленую массу составляет 133 – 138 дней. Клубни убираются весной. По данным оригинатора урожайность клубней в Ленинградской области в 1958 году составила 495 ц/га, зеленой массы – 425 ц/га. Зимостойкость – 77 – 99%. Рекомендован для возделывания в Северо – Западном регионе.

Сорт Волжская 2 выведен в НИИСХ Юго – востока. Автор В.П. Краснокутский. Стебель округлый, зеленой и бурой окраски, шершавый. Лист сердцевидный со слабым опушением. Расположение на стебле парносупротивное. Корзинка округлая, плоская, опушенная. Цветки желтые. Клубни грушевидной формы, белые с фиолетовым оттенком, столоны укороченные. В почве располагаются компактно. Вегетационный период от всходов до цветения 95 – 100 дней. По данным оригинатора урожайность клубней 125 – 150 ц/га, зеленой массы – 175 – 205 ц/га. устойчив к засухе, зимостойкий, пригоден к механизированной уборке. Рекомендован к возделыванию в Центрально - Черноземном регионе.

Сорт Выльгортский выведен в институте биологии Коми научного центра уральского отделения РАН. Авторы В.П. Мишуров и Т.Б. Лапшина. Куст раскидистый. Стебель сочный, опушенный с антоциановой окраской на узлах и у основания черешков листьев. Лист удлиненно – заостренный средней величины, слабо опушенный жесткими волосками по жилкам. Клубни желтые удлиненной формы. Вегетационный период от всходов до уборки на зеленый корм – 115 – 125 дней. По данным оригинатора урожайность зеленой массы в совхозе "Зеленецкий" республики Коми в 1994 году составила 343 ц/га, клубней – 107 ц/га. устойчив к весенним заморозкам, сохранность клубней в почве в условиях суровой зимы достигает 69 – 100%. Рекомендован для возделывания в Северном, Северо – Западном, Волго - Вятском регионах России.

Сорт Диетический относится к группе позднеспелых сортов. В Сибири дает высокий урожай зеленой массы (в среднем 600 ц/га), клубни в первый год вегетации не успевают полностью сформироваться, что ведет к снижению урожая.

В.П. Гринь указывает, что данный сорт выведен массовым отбором из клубней, обработанных гамма – лучами СО60. Клубни округлой формы компактно расположены в гнезде, на коротких столонах, глазки погружены в клубень. ученый считает, что все это позволяет механизировать посадку и уборку (Гринь В.П., 1991).

Топинсолнечник сорт Новость ВИРа выведен методом межвидовой гибридизации топинамбура и подсолнечника на Майкопской станции ВИРа. Имеет крупные и выровненные клубни, компактное расположение в гнезде. Отличается высокой урожайностью в условиях Сибири. Размножается клубнями и столонами. урожайность в условиях Восточной Сибири 300 – 400 ц/га зеленой массы и до 100 ц/ га клубней. По технологии возделывания, назначению и использованию, топинсолнечник практически не отличается от топинамбура.

Топинсолнечник сорт Восторг (ЗМ – 1 – 156) выведен на Майкопской опытной станции ВИР Н.М. Пасько. Клубни у этого сорта крупные, овальные, с гладкой поверхностью. Их урожай достигает 400 ц/га и более, зелёной массы – 600 ц/га.

2.3 Морфологические особенности топинамбура

С древних времен натуралисты проявляли особый интерес к изучению морфологических признаков, что было связано с разнообразием форм растений. Морфологию обычно определяют как науку о внешнем строении растений, о формах растений и их органов (Серебряков И.Г., 1952).

Сведения о топинамбуре были бы не достаточны без точного и полного описания всех признаков. Существенным препятствием для исследователей являлась их ограниченность в ассортименте, что не давало цельного и правильного представления разнообразия морфологических признаков. Создание полной мировой коллекции позволило изучить морфологическое разнообразие этого растения.

При сравнительном изучении Т.Б. Лапшиной сортов топинамбура, растущих в Северном регионе (республика Коми) установлено, что такие морфологические признаки, как высота и диаметр осевого побега, побегообразование, облиственность, масса клубня значительно варьируют в зависимости от климатических факторов и биологических особенностей сорта (табл. 1). В условиях Республики Коми при высоких летних температурах (1470 – 1568°С) высота растений достигает 200 см и более, а при невысоких температурах (1104 – 1254°С) все сорта характеризуются низкорослостью – 100 – 150 см, у позднеспелых сортов диаметр в центральной части побега равен 15 – 18 мм, у ранне – и среднеспелых – 13,2 – 14,3 мм.

Значительное увеличение числа междоузлий от 28,0 до 57,0 шт. наблюдается в годы с благоприятными погодными условиями, по сравнению с 17,6 – 28,2 шт. – в годы с неблагоприятными метеоусловиями. Максимальной длины (10,0 – 11,5 см) междоузлия достигают в период бутонизации. у основания стебля междоузлия более короткие, в центральной части более длинные и в верхней части длина их вновь уменьшается. Общее число междоузлий на цветоносе зависит от продолжительности вегетационного периода, однако этот показатель изменчив и сильно варьирует в зависимости от погодных условий.

Удлинение побега топинамбура происходит за счет верхушечного роста осевого побега и вставочного роста– междоузлий. Верхушечный рост продолжается до конца вегетации, а рост каждого междоузлия – 15 – 45 дней (Лапшина Т.Б., 1987).

Таблица 1 Xарактеристика морфологических признаков сортов топинамбура (Лапшина Т.Б., 1971 – 1974 гг.)

Сорт	Масса надземных органов, г	Диаметр стебля, мм		Боковые побеги		Междо- узлия		Количество листьев на побеге, шт.	Индекс листа	Длина черешка, см	Число клубней в гнезде, шт.	Средняя масса клубня, г	Длина столонов, см
		в центральной части	в нижней части	количество, шт.	средняя длина, см	число, шт.	средняя длина, мм
Белый ранний	1052	13	19	35,8	44,1	30,0	56	485	1,54	4,8	24,30	18,3	26 – 40
Киевский белый	968	13	20	43,6	37,8	36,8	48	513	1,61	5,2	23,02	16,9	25 – 40
Находка	1098	17	25	34,7	27,5	26,2	68	296	1,44	5,9	17,10	15,2	10 – 15
Ленин- градский	907	16	22	32,6	17,9	23,2	67	259	1,48	5,6	20,10	14,5	6 – 15
Скороспелка	871	14	23	37,4	27,0	25,1	51	404	1,54	5,9	19,20	11,3	9 – 15
украин- ский 108	798	14	20	37,6	27,1	25,5	56	410	1,67	4,3	17,95	19,4	13 – 35
Гибрид 27 – 27	1080	15	22	33,7	26,9	28,5	54	340	1,43	5,0	17,50	16,4	28 – 45
Сеянец 170 – 39	789	17	20	25,5	19,5	20,7	68	175	1,49	4,8	15,90	9,05	8 – 21
Вадим	862	18	22	27,1	16,9	24,8	59	190	1,51	4,3	12,90	10,6	9 – 14
Белый урожайный	720	15	23	28,1	16,0	18,7	78	178	1,50	5,0	10,60	11,5	13 – 22
Иванов- ский красный	841	15	21	32,6	36,8	24,2	60	360	1,88	4,1	28,80	12,9	14 – 23
Сеянец 2 улучшенный	884	16	19	30,0	23,2	24,2	63	221	1,50	5,2	14,40	12,4	10 – 15
Ивановский белый	955	16	19	32,2	21,2	17,6	82	226	1,53	4,8	16,70	11,0	18 – 25
Топин- солнечник фиолетовый	575	12	14	19,2	17,7	20,5	74	207	1,47	5,3	5,30	4,3	до 60

По мере роста осевого побега в пазухах нижних листьев развиваются боковые побеги. В районе исследований ветвление стебля начинается на главном последовательно снизу вверх, т.е. в восходящем (акропетальном) порядке. Каждый последующий вышерасположенный побег всегда несколько короче предыдущего. Значительной длины (100 см и более) достигают побеги из пазух нижних листьев.

При сумме температур 1568,1°С у топинамбура отмечается наибольшее число боковых побегов – от 40 до 58 шт. на одном растении, при этом они достигают в высоту 170 – 180 см, тогда как в холодные годы (при сумме положительных температур 1259,3°С) число боковых побегов значительно меньше – 22 – 33 шт. при длине 87 – 90 см. Рост осевого и боковых побегов в длину происходит до конца вегетации, а увеличение числа боковых побегов зависит от скороспелости сорта. Так, у скороспелого сорта Белый ранний увеличение числа боковых побегов заканчивается в период массовой бутонизации, а у средне – и позднеспелых сортов увеличение числа боковых побегов продолжается до конца вегетации. Погодные условия оказывают заметное влияние на число и длину боковых побегов в пределах одних и тех же сортов. Тип ветвления у изученных сортов топинамбура в условиях Коми – моноподиальный.

Пользуясь шкалой П.М. Жуковского (Жуковский П.М., 1964), Лапшина Т.Б. выделила у сортов топинамбура в средней части стебля следующие формы листа: удлиненно – яйцевидную (украинский 108, Ивановский красный); яйцевидную (Белый ранний, Киевский белый, Скороспелка, Вадим, Ивановский белый, Ленинградский, Сеянец 2 улучшенный, Находка, Сеянец 170 – 39); широкояйцевидную (Белый урожайный, Гибрид 27 – 27, Топинсолнечник фиолетовый). Индекс листа для сортов, имеющих удлиненно – яйцевидную форму, был равен 1,67 – 1,77; яйцевидную – 1,48 – 1,59 и широкояйцевидную – 1,43 – 1,47 (табл. 1). Число листьев в зависимости от сорта варьирует от 175 до 514 шт. Размеры листа зависят от его месторасположения на стебле и от сорта. Наиболее крупные листья расположены в среднем ярусе, самые мелкие – в верхнем. Длина листовой пластинки в среднем ярусе составляет 21,1 – 24,0 см, ширина – 13,8 – 14,9 см, а длина черешков – 4,1 – 6,0 см. Листорасположение смешанное: нижние листья – супротивные, далее по стеблю могут быть очередными, иногда чередуются с супротивными или мутовчатыми листьями. Исследования Лапшиной Т.Б. показали, что величина листа – признак непостоянный, изменяющийся под влиянием условий выращивания. Так, в разные годы исследований, длина листьев варьирует в довольно широких пределах. Например, сорт Белый ранний в годы с неблагоприятными погодными условиями характеризовался следующими размерами листовой пластинки: длина листа – 26,2 см, ширина – 12,9 см, а в годы с благоприятными условиями для роста: длина – 30,0 см, ширина – 15,8 см.

Метеорологические условия периода вегетации оказывают значительное влияние на величину массы растения, однако различия между сортами выявляются четко. Так, в целом по коллекции топинамбура (республика Коми), Т.Б. Лапшиной было показано, что масса надземных органов одного растения у различных сортов колебалась от 720 г до 1098 г (табл. 1). Надземная масса топинамбура характеризуется хорошей облиственностью. В зависимости от сорта листья в общем урожае ко времени уборки составляют 33,3 – 41,9%. Наибольшей облиственностью отличаются сорта Белый ранний, Киевский белый, украинский 108, что делает их наиболее ценными. От узлов подземной части стебля и от почек материнского клубня образуются столоны. Количество и длина их зависит от сорта. По длине столонов, в соответствии со шкалой, предложенной Н.М. Пасько, Т.Б. Лапшина сгруппировала сорта следующим образом: компактные – длина столонов 6 – 15 см (Находка, Ленинградский, Сеянец 2 улучшенный, Скороспелка, Вадим); полураскидистые – длина столонов 16 – 25 см (Белый урожайный, Сеянец 170 – 39, Ивановский красный, Ивановский белый); раскидистые – длина столонов 26 – 40 см (Белый ранний, Киевский белый, украинский 108); очень раскидистые – длина столонов более 45 см (Гибрид 27 – 27). Компактность гнезда является сортовой особенностью и важнейшим хозяйственным признаком. Величина и масса клубней изменяется в зависимости от климатических факторов района произрастания. Так, в южных регионах средняя масса клубней составляет 20 – 100 г и более (Пасько Н.М., 1973), в условиях Коми клубни преимущественно мелкие, массой до 10 – 20 г, редко до 30 – 50 г (Лапшина Т.Б., 1983). Таким образом, в ходе исследований, проведенных Лапшиной Т.Б. были выявлены перспективные сорта для выращивания в условиях Севера – Белый ранний, Киевский белый, отличающиеся высокой урожайностью как надземной, так и подземной части, 0,9 – 1,0 кг/ куст и 0,38 – 0,44 кг/куст соответственно. Н.М. Пасько (1973) дал подробное описание морфологических сортоотличительных признаков топинамбура, произрастающих в условиях Майкопской опытной станции ВИР, республика Адыгея. Далее приведен обобщенный материал исследований Н.М. Пасько. у топинамбура, выросшего из семени, развивается стержневой корень, формируясь затем в мочковатый. При выращивании растений из клубней корневая система мочковатого типа. Лист простой, состоит из цельной пластинки и черешка. Их число на стебле – устойчивый признак сорта (табл. 2). Н.М. Пасько указывает на различие окраски, величины, формы (широко – яйцевидная, яйцевидная, продолговато – яйцевидная), характера всей поверхности и края. Дано описание черешка и степени окрыленности (сильная, средняя, слабая). Листорасположение – супротивное, очередное, мутовчатое.

Таблица 2 Морфологические особенности растения топинамбур (Пасько Н.М., 1966 – 1985 гг.)

Сорт	Лист		Стебель			Клубень		Соцветие		плод, масса 1000
	на главном стебле, шт.	длина с черешком, см	в гнезде, шт.	высота, м	ветвей 2 – го порядка, шт	гнезде в, шт.	средняя масса, г	на растении, шт.	диаметр корзинки, см
Горно - Алтайский	40	24	1,4	2,7	27	75	11	152	1,2	6,2
Австралийский	47	30	1,8	3,2	36	38	27	129	1,4	8,9
Amerikan	88	31	2,7	3,2	63	24	44	11	1,2	7,2
Венгерский	46	33	2,9	2,8	28	37	44	128	1,6	7,9
Тамбовский красный	62	28	2,1	3,4	27	73	22	58	1,3	7,5
Fuseau – 60	82	25	1,7	2,4	49	46	42	10	1,3	8,3
Иранский	78	31	2,5	2,6	58	19	62	12	1,3	–
Patat Vilmorin	67	26	3,2	3,1	23	39	51	22	1,3	–
Violet de Rennes	86	25	3,3	2,9	25	34	84	5	1,5	7,3
Commun	82	27	3,2	3,0	56	36	69	12	1,2	7,5
Вадим	89	29	3,7	3,3	15	24	88	7	1,2	–
Белый урожайный	80	25	4,1	2,9	32	55	61	8	1,1	7,6
Blanc Pr/ecoce	41	23	4,2	1,9	34	41	55	98	1,3	9,5
Майкопский 33 – 650	62	25	2,5	2,8	23	29	65	16	1,3	7,1
Харьковский крупноклубневый	70	28	2,7	2,8	43	27	110	9	1,2	7,4

Н.М. Пасько установлено различие сортов по высоте стебля (табл. 2), толщине и длине междоузлий, опушенности и окраске (зеленая, а с антоцианом – 9 различных вариантов). Отмечены сорта со сравнительно сочным, легко ломающимся, хорошо облиственным стеблем – Майкопский 33 – 650 и, наоборот, с грубым, рано древенеющим, удовлетворительно облиственным – Горно – Алтайский. Ранее Пасько Н.М. сделал заключение, что кустистость (количество стеблей) зависит от формы клубня (Пасько Н.М., 1973). Выделены следующие типы ветвления: моноподиальное, сочетание моноподиального и симподиального, симподиальное. По мнению Н.М. Пасько, моноподиальным типом ветвления характеризуются позднеспелые сорта, а ранне – и среднеспелые – симподиальным (Пасько, 1982). Наличие ветвей 2 – го порядка определяет степень разветвления стебля – сильная, средняя, слабая. Ветви образуют со стеблем более острый (менее 45°) и менее острый (более 45°) угол. Изогнутость ветвей – слабая, средняя, сильная.

Есть сорта с короткими, средними, длинными и очень длинными столонами. В соответствии с этим различают разные типы клубневого гнезда: компактный, полураскидистый, раскидистый и очень раскидистый (Пасько Н.М., 1973). Окраска клубней – четкий и постоянный признак: белая, светло – коричневая, красно – фиолетовая с различной интенсивностью и распределением антоциана. Основные формы зрелого клубня – овальная, грушевидная, веретеновидная; а продолговато – овальная, коротко – грушевидная и другие виды форм – разновидности и видоизменения основных.

В зависимости от сорта и условий выращивания, почек на клубне от 5 до 65. было единодушное мнение, что глазки на клубнях топинамбура выпуклые. Н.М. Пасько впервые отметил на сорте Майкопский 33 – 650 погруженность глазков. Эта особенность очень ценна и используется в селекции, т.к. клубни данного сорта не имеют тенденции к образованию деток. К примеру, сорт Blanc Pr/ ecoce напротив, отличается наследственно устойчивым признаком наличия детки с ветвлением до 3 – го порядка.

Многие авторы отрицают наличие пробкового слоя на клубнях. Н.М. Пасько установил его наличие в 3 – 6 слоях (47 – 92 мк): наибольший – у диких и примитивных сортов и наименьший – у культурных.

Выделены сорта (табл. 2) с крупными клубнями, средняя масса более 50 г – Иранский, Вадим, Харьковский крупноклубневый и др.; средними – 50 – 20 г – Австралийский, Венгерский и др.; мелкими – до 20 г – Горно – Алтайский. указаны сорта (табл. 2), где соцветий на растении мало (1 – 15), среднее количество (16 – 49) и много (более 50). По величине соцветия подразделяются на крупные, средние, мелкие. При этом, есть сорта с редким, среднеплотным и плотным расположением по краю корзинки ложноязычковых цветков. Диаметр соцветия при развернутых ложноязычковых цветках – 6,6 – 12,0 см; корзинки – 1,0 – 1,6 см, в которой от 60 до 104 трубчатых цветков. Также определили форму плода – яйцевидная, продолговато – яйцевидная, узко – яйцевидная, различают 7 видов окраски. установили массу 1000 шт. семянок по сортам. Необходимо подчеркнуть, что даже в условиях юга не все сорта образуют семянки, например, Иранский, Вадим и др.

На облик растений топинамбура влияют условия произрастания. Так в окрестностях г. Калуги на левобережье реки Ока ниже устья реки угра Н. tuberosus население высаживало по краю огородов, в которых выращивали преимущественно картофель. Песчаные почвы быстро истощаются, поэтому участки часто забрасывают, а топинамбур сохраняется. Листья у растений на заброшенных участках относительно более узкие, яйцевидно – ланцетные, желтовато – зеленые и более мелкие, чем у растений на богатых суглинистых почвах. Листочки обертки корзинок по спинке почти голые, а по краю с длинными ресничками. Определить такие растения по "Flora of North America» (Schilling, 2006) не удается. Длиннокорневищные сорные растения с небольшими вытянутыми клубнями в европейской части традиционно относили к особому виду Н. subcanescens (см., например: Определитель растений Мещеры, 1987; Протопопова, 1994; Mosyakin, Yavorska, 2002). В связи с этим интересны наблюдения А.Я. Георгиевской с соавторами. В Воронежском заповеднике в 1957 – 1959 годах для подкормки оленей высаживали Н. tuberosus s. str. В настоящее время на месте заброшенных посадок произрастает типичный Н. subcanescens (Григорьевская и др., 2004). Похожая картина наблюдается на заброшенных огородах. Тем не менее, не исключено, что часть заносных растений относится к Н. х laetiflorus Pers. (Н. tuberosus х Н. pauciflorus Nutt.). Согласно "Flora of North America», от H. tuberosus этот гибрид отличается резко неравными, обычно прижатыми листочками обертки. у Н. tuberosus эти листочки отогнутые, почти одинаковой длины. Кроме того, поскольку одним из родительских видов Н. х laetiflorus является Н. pauciflorus, в целом листочки обертки более широкие – от ланцетных до овальных (Schilling, 2006). Только специальные генетические исследования могут подтвердить (или опровергнуть) наличие Н. х laetiflorus на территории Европейской России.

2.4 Физиология роста и развития топинамбура

В своих трудах Г.В. устименко выделил три основных периода в онтогенезе клубненосных растений:

1.интенсивное формирование надземных органов (листьев, побегов, соцветий) и корней,

2.торможение ростовых процессов надземных органов и усиленное развитие подземных запасающих органов,

3.формирование генеративных органов.

По мнению Г.В. устименко, в начальный период топинамбур растет медленно, на этот процесс существенно влияние оказывают погодные условия. Также отмечается, что главное место в жизнедеятельности клубненосных растений занимают процессы, связанные с утолщением подземных вегетативных побегов (устименко Г.В., 1970, 1972).

Дальнейшие исследования, проведенные З.И. усановой и А.К. Осербаевым, позволили выделить пять этапов по особенностям формирования ассимилирующей поверхности, накоплению урожая (надземной части, клубней, сухой фитомассы клубней): всходы, образование столонов, образование клубней, бутонизация, цветение и созревание семян (усанова З.И., Осербаев А.К., 2004).

1 этап – всходы. Как отмечают многие авторы, всходы появляются на 12 – 45 день в зависимости от срока посадки и климатических условий, глубины заделки, сорта (усанова З.И., 1967; устименко Г.В., 1960; Эйхе Э.П., 1957).

В условиях Восточной Сибири, по данным Г.И. Покровской, А.А. Разиной, всходы топинамбура появляются на 24 – 26 день после посадки (Покровская Г.И., Разина А.А., 1993).

Как отмечают В.П. Мишуров и Т.Б. Лапшина, в условиях Севера (республика Коми) при посадке в конце мая начале июня появление всходов отмечено через 19 – 26 дней. В первую очередь это зависит от температурных условий в весенний период. Так, при среднесуточной температуре в 14,6°С были отмечены наиболее ранние всходы, а при температуре 7,4 – 9,2°С всходы появились на 17 – 25 дней позднее (Мишуров В.П., Лапшина Т.Б., 1993).

Прорастание клубней начинается при температуре почвы от +4 – 6°С, при такой температуре всходы появляются лишь на 33 – 45 день посадки. К примеру, при температуре +8 – 12°С всходы появляются на 12 – 18 день от посадки (усанова З.И., Осербаев А.К., 2002; усанова З.И., 1991; устименко Г.В., 1960).

Такие исследователи, как П.Ф. Медведев, А.С. Светашов, И.Ф. Матвиенко, З.И. усанова и др. отмечают, что рост растений характеризуется определенными закономерностями. В начальный период (от всходов до появления клубней) растения образуют много листьев и усиленно ветвятся, но растут в высоту очень медленно, а с июля до сентября – интенсивно растут, в конце сентября в октябре рост замедляется. Суточный прирост растений различных форм зависит, как правило, от температуры, влажности и плодородия почвы и в меньшей степени от фазы развития и сортовых особенностей. Одновременно с ростом растений в высоту происходит нарастание надземной массы, особенно в июле – августе. При благоприятных условиях в Нечерноземной зоне в июле у низкорослых сортов накапливается 46 – 57% урожая надземной массы, у высокорослых – 53 – 55%. При резком повышении среднесуточной температуры и недостатке влаги приросты надземной массы сокращаются (Медведев П.Ф., 1970; Светашов А.С., Матвиенко И.Ф.,1991; усанова З.И., 1967; Эйхе Э.П., 1957).

В.П. Мишуров и Т.Б. Лапшина отметили следующую закономерность: в первый период после появления всходов нарастание побегов замедленное. В это время идет интенсивное формирование корневой системы. К концу июня в зависимости от погодных условий высота стеблей топинамбура колебалась от 20 см до 50 см, наиболее интенсивный рост приходился на июль, к концу вегетации высота растений достигала 180 – 230 см. В целом, топинамбур – растение короткого дня. Из этого следует, что на Севере в условиях длинного дня и пониженных температур у земляной груши идет задержка развития не только в образовании клубней, но и генеративных органов, при этом, усиливается накопление вегетативной массы. Главным образом, на рост и развитие растений весьма сильно влияют метеорологические условия вегетационного сезона. Так, в холодную и сухую погоду первой половины вегетации, рост и развитие топинамбура проходит замедленно: в фазу бутонизации растения переходят только лишь к 15 – 30 августа, при этом соцветия не переходили в фазу цветения. При повышенных температурных условиях в сочетании с достаточным увлажнением растения отличались более ускоренным ростом и развитием: высота топинамбура к концу вегетации достигала 220 – 230 см, в конце июля растения переходили к бутонизации, а 25 – 31 августа отмечалось массовое цветение (Мишуров В.П., Лапшина Т.Б., 1993).

П.В. Николаев, проводивший исследования по данному вопросу в условиях Верхневолжья, пришел к выводу, что рост растений в высоту в большей степени зависит от изменения метеорологических факторов, чем от технологии возделывания, фона удобрений и густоты стояния. При этом автор отмечает, что наибольшие суточные приросты растений в высоту совпадают, в основном, с фазой бутонизации, когда появляются бутоны "в обертке», до начала цветения; рост растений в высоту продолжается до цветения 4 – 8 бутонов на главном стебле и верхних симподиальных ветвях. Было выявлено, что среднесуточные приросты высоты растений постепенно повышаются от всходов до образования столонов, в связи с реакцией растений на удлинение светового дня. Снижение суточных приростов высоты растений с начала образования столонов и до конца вегетации объясняется реакцией растений на сокращение светового дня (Николаев П.В., 2011).

2 этап – образование столонов. у топинамбура из почек подземной части стебля образуются подземные побеги – столоны. По наблюдениям З.И. усановой и А.К. Осербаева, столоны появляются на 20 – 45 день от всходов (усанова З.И., Осербаев А.К.,2004). Быстрее образуются столоны при температуре +17°С и достаточной влагообеспеченности. Этими учеными было установлено, что рост столонов совпадает, как правило, с началом сокращения светового дня.

Образование столонов продолжается до начала цветения.

В условиях Республики Коми сроки образования столонов в разные годы колебалась с 21 июня по 28 июля, таким образом, период от всходов до начала образования столонов составил 18 – 50 дней (Мишуров В.П., Лапшина Т.Б., 1993).

В результате исследований Н.М. Пасько было выявлено, что период от всходов до начала столонообразования в условиях Майкопа колеблется от 10 до 35 дней (с 10 мая по 18 июня). Самое раннее образование столонов – 10 – 20 дней после всходов свойственно следующим сортам: Горно – Алтайский, Австралийский, Тамбовский красный. Наиболее поздним появлением столонов – 21 – 35 дней от всходов, отличаются сорта Вадим и Харьковский крупноклубневый. Также была выявлена следующая закономерность: сорта культурного (классификация Н.М. Пасько) типа с компактным гнездом имеют позднее столонообразование и самое раннее образование клубней, а сорта примитивного и дикого типов с очень раскидистым гнездом, отличаясь ранним образованием столонов, обнаруживают наиболее позднее завязывание клубней. Таким образом, знание этих особенностей дает возможность проводить агротехнические мероприятия по освобождению поля от топинамбура (Пасько Н.М., 1989).

В среднем на одном растении образуется от 20 до 40 столонов (Медведев П.Ф., 1970; Пасько Н.М., 1991; усанова З.И., 1967; Эйхе Э.П., 1957). Длина столонов зависит от механического состава почвы: на легких почвах – 13 – 18 см, на тяжелых – 1 – 6 см.

3 этап – образование и рост клубней. Начало клубнеобразования у топинамбура, по мнению разных авторов, начинается в разные сроки. Это связано с тем, что испытания проводились на разных сортах, в разных агроклиматических условиях, на разных почвах и т.д. С.С. Шаин считает, что образование клубней наступает после 22 июня и связано с сокращением светового дня и с образованием верхушечной почки на конце столона; М.Н. Филиппов – в июле и заканчивается к сентябрю; В.С. Лехнович – в первой декаде августа, спустя 70 дней после появления всходов (Филиппов М.Н., 1970; Лехнович В.С., 1930; Шаин С.С. 1931). Сроком начала клубнеобразования у топинамбура в южных районах считается июнь (Пасько Н., 1974). Другие авторы начало клубнеобразования связывают с появлением видимого утолщения столонов (Светашов А.С., 1992; усанова З.И., 1967; устименко Г.В., 1960). По сведениям Шуппенис и др., усиленное образование клубней начинается только после окончательного развития зеленой массы (Шуппенис Р., Шуппенис А., Зимон В., 1982). Формирование клубней в виде утолщений на концах столонов отмечалось Т.Б. Лапшиной и В.П. Мишуровым в течение 30 – 72 дней. На формирование клубней большое влияние оказывают температурные условия: так, при сумме среднесуточных температур за период вегетации на 543, 9°С выше среднемноголетней, начало клубней было отмечено через 42 дня после всходов, и наоборот, при температуре на 383,3°С ниже, клубни образовывались позднее на месяц (Мишуров В.П., Лапшина Т.Б., 1993).

П.Ф. Медведев, А.А. Разина, С.С. Шаин, Э.П. Эйхе и другие ученые считают, что на образование клубней влияют площадь питания растений и удобрения (Медведев П.Ф., 1970; Разина А.А., 1992; Шаин С.С., 1931; Эйхе Э.П., 1957). В период усиленного образования клубней (1 – я декада августа) они увеличиваются по массе очень медленно, интенсивный рост начинается во второй половине августа и сентябре.

Как отмечают П.П. Вавилов, Т.Б. Лапшина, Л.И. Боров и др. формирование урожайности зеленой массы и клубней топинамбура зависит в первую очередь от особенностей сорта и условий возделывания (Вавилов П.П., 1975; Лапшина Т.Б., 1984; Боров Л.И., 1971).

В.М. Швецова определила, что наиболее активный налив клубней отмечен в конце сентября, начале октября, вплоть до гибели надземной массы от морозов. Ранневесенние учеты показали высокий или даже более высокий урожай клубней по сравнению с учетами, проводимыми в конце сентября, начале октября. По мнению автора, эту особенность необходимо учитывать при возделывании земляной груши на Севере (Швецова В.М., 1991).

Цветение. Колебания сроков образования соцветий обусловливается в первую очередь различной требовательностью сортов к обеспеченности теплом и, в меньшей степени, изменениями длины дня. Такие исследователи, как С.С. Давыдович, В.С. Лехнович; А.К.

Осербаев; Н.М. Пасько отмечают, что период от посадки до цветения колеблется от 87 до 99 дней (Давыдович С.С.,1957; Лехнович В.С., 1930; Осербаев А.К., 1998; Пасько Н.М., 1974).

В результате исследований Т.Б. Лапшиной было установлено, что раннеспелый сорт Белый ранний в условиях Республики Коми переходит к бутонизации в конце августа, а при высоких летних температурах (1427 – 1568°С) зацветает. Среднеспелые сорта в наиболее благоприятные годы образуют бутоны, у позднеспелых сортов бутоны и соцветия не образуются (Лапшина Т.Б., 1983).

Н.М. Пасько отмечает, что цветение в зависимости от сорта растянуто с июля по ноябрь и наступает на 68 – 167 день от всходов, при температуре 1408 – 3100°С. В климатических условиях Майкопской опытной станции первыми, обычно, зацветают раннеспелые сортообразцы, массовое цветение этой группы отмечено с середины июля до конца августа. у средне – и у позднеспелых сортообразцов массовое цветение отмечено на месяц позже относительно раннеспелых и друг друга. Также было выявлено, что фаза цветения наступает тогда, когда развернется определенное число листьев на стебле. Число листьев до соцветия, как сортовой признак, устойчиво сохраняется по годам и дает точное представление о скороспелости.

На растении раньше всего распускаются соцветия на вершине центрального стебля или побеге первого порядка, затем происходит цветение на боковых побегах более высших порядков. В такой же последовательности происходит окончание цветения и созревания корзинок (Пасько Н.М., 1974).

Продолжительность цветения растений находится в прямой зависимости от температурных условий. При продвижении растений с севера на юг продолжительность цветения соцветий скороспелого сорта уменьшается в 1,5 – 2,0 раза, т.е. на 15 – 20 дней короче (устименко – Бакумовский Г.В., 1972).

Исследования Н.М. Пасько выявили, что продолжительность цветения растения зависит не только от сортовой принадлежности, но и от погодных условий и условий выращивания. Так, у сортообразцов раннеспелой группы от начала до окончания цветения проходит 26 – 59 дней, среднеспелой – 16 – 57 и позднеспелой – 10 – 35 дней. Цветение большинства позднеспелых сортов и форм совпадает с пониженными температурами в осенний период, что сокращает продолжительность цветения (Пасько Н.М., 1974).

Интересная работа была проделана Н.М. Пасько и сотрудниками Майкопской опытной станции по классификации растений топинамбура по количеству соцветий. По этому признаку сортообразцы были разделены на три группы, на группу, в которой мало соцветий – от 1 до 15 шт. (Белый урожайный, Иранский местный и др.); на группу со средним количеством – от 16 до 49 шт. (Находка, Волжский 2 и др.); на группу, где соцветий более 50 шт. (Венгерский, Горно – Алтайский и др.).

Созревание семян. Многие авторы утверждают, что созревание семян зависит от сортовых особенностей топинамбура, региона возделывания, поэтому семена созревают только в Средней Азии, Крыму и Закавказье (Осербаев А.К., 1998; усанова З.И., 1967, Эйхе Э.П., 1957). По многолетним данным исследований З.И. усановой в южных регионах Центрального Нечерноземья наблюдалось завязывание семян, а большая семенная продуктивность отмечалась при искусственном сокращении длины дня (усанова З.И., 1971).

Н.А. Минаков и др. в результате исследований установили, что сроки посадки оказывают существенное влияние на рост и развитие растений. Растения осенних сроков посадки отличались от весенних более замедленными темпами развития, что проявилось в плохой кустистости и облиственности, низкой высоте растения, а это, в свою очередь, сказалось на продуктивности культуры (Минаков Н.А., 1992).

В исследованиях, проведенных П.В. Николаевым на сорте Скороспелка в условиях Центрального района России в 2006 – 2008гг., было выявлено, что прохождение фаз развития топинамбура, а также продолжительность межфазных периодов в большей степени зависит от хода среднесуточных температур и увлажнения почвы, чем от технологии возделывания, внесения удобрений и густоты стояния растений. Стоит отметить, что разница в технологиях посадки заключалась в следующем:

1 - я технология – ширина междурядий – 70см, посадка клубней в гребень;

2 - я технология – ширина междурядий – 75 см, посадка по ровной поверхности, с последующим формированием гребней.

В 2006 году в условиях сравнительно теплой весны всходы появились через 20 дней после посадки – 5 июня. Начало образования столонов отмечено 27 июня, образование клубней – 26 июля, начало бутонизации – 10 августа, начало цветения наблюдалось 23 августа.

В 2007 году в условиях колебания температур и недостаточной влагообеспеченности в начале вегетации всходы появились через 14 дней после посадки – 29 мая при посадке топинамбура с шириной междурядья 70 см, через 17 дней после посадки – 1 июня, при посадке с шириной междурядья – 75 см. начало образования столонов отмечено 5 – 6 июля, образование клубней – 18 – 20 июля, бутонизации – 28 июля, а начало цветения – 13 августа.

Автор отмечает, что в 2008 году в зависимости от технологии посадки всходы появились с разницей в три дня – 5 и 8 июня, что связано, по – видимому, с проливными дождями в третьей декаде мая.

Таким образом, в условиях Тверской области, в годы исследований всходы появлялись на 13 – 23 день от посадки. Продолжительность периода всходов зависела как от условий погоды, так и от прогревания и увлажнения почвы в предшествующий посадке период (Николаев П.В., 2011).

Результаты исследований этого автора стали еще одним подтверждением испытаний по сорту Скороспелка в условиях Верхневолжья предшествующих ученых, например, А.К. Осербаева, которые показали, что наибольшее влияние на прохождение фаз развития оказывают не столько агротехнические приемы возделывания, сколько изменяющиеся метеорологические факторы (Осербаев А.К., 1998).

П.В. Николаев отмечает, что среднесуточная температура воздуха от посадки до всходов колебалась в пределах 10,8 – 12,5°С, что ниже нормы на 0,3 – 2,6°С. Наиболее благоприятной для всходов является температура, близкая к 13°С, при которой всходы появляются на 11 – 14 день после посадки. Среднесуточная температура воздуха в 2007 году за этот период была значительно выше по сравнению с другими годами, но из – за недостаточного увлажнения продолжительность периода появления всходов составила 14 – 17 дней. Мы можем сделать заключение, что продолжительность этого периода зависит от среднесуточной температуры и от количества осадков.

Столоны, в зависимости от года исследований, появились на 22 – 43 день от всходов. Быстрее образовались столоны в 2006 году, когда среднесуточная температура воздуха была значительно выше, чем в исследуемый период в 2007 – 2008 годах, на 22 день от всходов. Самый длинный период от всходов до образования столонов – 42 – 43 дня, отмечался в 2008 году, что можно объяснить холодным и сырым маем, когда среднесуточная температура была значительно ниже нормы, а сумма осадков значительно превышала норму.

Начало образования клубней по годам исследований отмечено на 49 – 76 день от всходов или на 13 – 33 день от начала образования столонов, и, как правило, совпадало с завязыванием бутонов. Наименьшая продолжительность этого периода отмечена автором в 2007 году, когда среднесуточная температура воздуха в этот период составляла 17,6 – 19,7°С при достаточном увлажнении. В 2008 году продолжительность периода была самой длинной, что объясняется повышением среднесуточной температуры (до 20,8 – 21,0°С) во вторых декадах июля и августа, а также избыточным увлажнением в этот период.

По многолетним наблюдениям было отмечено, что сорт Скороспелка в условиях Тверской области цветет ежегодно. Период от посадки до цветения в 2006 – 2008 годах колеблется от 90 до 117 дней, от всходов до цветения – 77 – 94 дня. Самый длинны период от посадки до цветения наблюдался в 2008 году и составил соответственно по технологиям возделывания – 116 и 117 дней. Как уже отмечалось Николаевым П.В., рост и развитие растений в 2008 году отставал от обычных сроков на 25 – 30 дней, что объясняется сложной взаимосвязью процессов формирования урожайности клубненосных растений и метеорологических факторов.

Несмотря на обильное цветение и раннее отцветание в отдельные годы, сорт Скороспелка не образовывал выполненных семянок (Николаев П.В., 2011г.).

Также к авторам, проводившим исследования с сортом Скороспелка в условиях Верхневолжья, относится Ю.С. Королева. Ю.С. Королева отмечает, что на срок появления всходов и продолжительность межфазных периодов наибольшее влияние оказывают ход среднесуточных температур и увлажнение почвы, затем год жизни растений и удобрение топинамбура. Так, самые ранние всходы в посадках 1 – го года жизни появились в самом теплом 2007 году – 29 мая, через 15 дней после посадки. В этот период наблюдалась среднесуточная температура воздуха – 18,6°С, что было выше на 6,4 – 7,4°С выше, чем в другие годы. Избыточное увлажнение 2008 года и невысокая температура воздуха – 11,2°С увеличили продолжительность этого периода до 27 дней.

В посадках 2 - го и 3 - го года жизни всходы появляются на 2 – 6 дней раньше, чем в посадках 1 – го года. удобрения не оказывают влияние на сроки появления всходов, как в первый, так и в последующие годы жизни.

Исследования Ю.С. Королевой показали, что в фазу образования столонов растения в посадках 2 – го года жизни вступают на 6 – 13 дней раньше, чем в посадках 1 – го года пользования. Так, в 2007 году в посадках 2 – го года пользования столоны появились на 29 день от всходов (среднесуточная температура – 17,5°С), а в посадках 1 года пользования – на 42 день (среднесуточная темпера- тура – 17,1°С), в 2008 году соответственно на 46 и 52 день (среднесуточная температура – 17,5°С). В посадках 3 - го года пользования всходы появляются почти одновременно с посадками 2 – го года пользования и на 7 дней раньше, чем 1 - го года пользования (2008 г.).

Таким образом, погодные условия оказывают существенное влияние на продолжительность данного периода. Так в посадках 1 - го года пользования в фазу образования столонов быстрее вступили растения в 2006 году – на 36 день от всходов при среднесуточной температуре воздуха – 18,5°С. Снижение температуры воздуха до 17,0 – 17,5°С и повышенное увлажнение в 2008 году способствовали увеличению продолжительности этого периода на 6 – 16 дней. В посадках 2 – го и 3 – го годов пользования снижение температуры воздуха и повышенное увлажнение увеличивают продолжительность этого периода на 17 и 16 дней.

В период клубнеобразования Ю.С. Королевой было выявлено, что в посадках 2 – го и3 – го года пользования образование клубней начинается на 15 – 17 дней раньше, чем в посадках 1 - го года пользования. Так, в 2007 году клубнеобразование растений 1 - го года жизни отмечено 27 июля, а 2 – го года жизни – 10 июля, в 2008 году – 19 и 4 июля соответственно. улучшение теплообеспеченности в большей мере проявляется в сокращении этого периода у растений 1 – го года жизни, чем 2 – го. Например, в теплом 2007 году данный период уменьшился в сравнении с более холодным и влажным 2006 годом у растений 1 – го года жизни на 5 дней, 2 – го – на 1 день.

В фазу цветения растения в посадках 2 - го и 3 - го года пользования вступают на 6 – 16 дней раньше, чем растения 1 – го года жизни. Автор считает, что значительное влияние на продолжительность этого периода оказывает обеспеченность растений влагой и теплом. Повышенное увлажнение в соответствии с умеренными температурами удлиняет продолжительность этого периода как у растений 1 - го, так и 2 - го года жизни. Наоборот, при нормальном увлажнении цветение наступает раньше. Так, в 2008 году оно отмечено на 8 – 12 дней раньше, чем в другие годы, в посадках 1 – го года пользования и на 23 дня – в посадках 2 – го года (в сравнении с 2007 г.)

Созревание семян в северной части Нечерноземной зоны (Верхневолжье), как правило, не происходит из – за недостаточной суммы активных температур. Обильное цветение растений данного сорта не сопровождается завязыванием и формированием семян. Исключение составил сухой и жаркий год, когда автором было отмечено, что топинамбур сформировал семена, но они были слабо выполненные и щуплые. Продолжительность данного периода ограничивается наступлением холодов, т.е. переходом среднесуточных температур через +5°С (Королева Ю.С., 2009).

В условиях Центрально - Черноземного региона в 2005 – 2007гг А.С. Музычуком и А.А. Лапиным под руководством В.Н. Зеленкова впервые были проведены исследования по изучению особенностей развития различных сортов топинамбура во взаимосвязи с антиоксидантной активностью надземных и подземных частей растения. Для этих целей авторы использовали в условиях Черноземной полосы России различные сорта топинамбура, полученные с Майкопской станции ВИРа РАСХН из коллекции созданной Н.М. Пасько. Были изучены особенности роста и развития в условиях Черноземья России следующие сорта топинамбура: Интерес (Пасько Н.М., Майкопская опытная станция ВИРа, Россия); Интерес 21 (Пасько Н.М.); Находка (Щибря Н.А., Щибря

М.А, МОС ВИРа, Россия); Новость ВИРа (Пасько Н.М.); Сеянец 19 (Пасько Н.М.); Скороспелка (устименко – Бакумовский Г.В., усанова З.И., МСХА им. К.А. Тимирязева, Тульский НИИСХ, Россия); Commun (Франция); Violet de rennes (Франция).

Кроме того, в месте проведения экспериментальной работы, на базе ООО Концерн "Отечественные инновационные технологии» (г. Жердевка, Тамбовской области), в течение ряда лет уже произрастал на промышленных плантациях сорт Новость ВИРа, который в дальнейшем был выбран как контрольный. Данный сорт является гибридом топинамбура с подсолнечником (Helianthus tuberosus x Helianthus annuus) – Commun x Гигант 549. Автор сорта Н.М. Пасько.

Следует отметить, что в условиях Тамбовской области еще с 1993г В.Н. Зеленковым с руководителями агропредприятия КФХ "Альфа» и АООТ Консервный завод "Жердевский» А.В. Буравлевым и А.А. Титовым были организованы промышленные плантации на базе скороспелого сорта Скороспелка (автор сорта усанова З.И.) и сорта Интерес (автор сорта Пасько Н.М.). Топинамбур, полученный с промышленных плантаций Жердевского района Тамбовской области уже с 1994 года перерабатывался на базе Консервного завода г. Жердевки в сушеное сырье для производства на этой основе различных биологически активных добавок – концентрат топинамбура сушеный, природный инулиновый комплекс, Топивит, Долголет, а также различных продуктов функционального назначения как пищевой, так и косметической направленности – топинамбур сушеный в различных формах, хлебобулочные изделия, галеты, кондитерские изделия, макаронные изделия, фиточаи и косметика на базе гелей природного аминополисахарида хитозана с экстрактами листьестеблевой и клубневой частей топинамбура (косметика под маркой Топивит).

Опытная делянка располагалась в пределах однородной по рельефу и плодородию площади. Схема посадки квадратно – гнездовым способом 50х50 см. Фенологические наблюдения и биометрические исследования, учет структуры урожая проводились согласно методике опытного дела под ред. В.Ф. Белика (Зеленков В.Н., Музычук А.С.) (табл. 3).

Таблица 3 даты наступления и продолжительность межфазных периодов, 2006

Сорт	Межфазный период
	всходы		бутонизация		цветение		клубне – образование
	начало	массовые	начало	массовые	начало	массовые	начало	массовые
Интерес	25.05	05.06	19.09	04.10	19.10	___	15.07	20.07
Интерес 21	21.05	29.05	19.09	04.10	10.10	19.10	15.07	20.07
Сеянец 19	25.05	05.06	19.09	04.10	10.10	19.10	15.07	20.07
Находка	25.05	05.06	19.09	04.10	10.10	19.10	15.07	20.07
Скороспелка	25.05	05.06	10.07	15.07	21.07	25.07	10.07	15.07
Новость ВИРа (делянка)	21.05	29.05	19.09	04.10	10.10	19.10	15.07	20.07
Новость ВИРа (промышленная плантация)	08.05	12.05	19.09	04.10	10.10	19.10	15.07	20.07
Commun	25.05	05.06	04.10	19.10	___	___	15.07	20.07

Фенологические наблюдения позволили установить более ранние сроки появления всходов у сорта топинсолнечника Новость ВИРа. При этом, вступление растений в фазу бутонизации у данного сорта не отличается от других исследованных сортов, кроме сорта Скороспелка, у которого массовое цветение отмечалось исследователями уже в 3 – й декаде июля. Период клубнеобразования у всех сортов не отличался, за исключением сорта Скороспелка (на неделю раньше, чем у растений других сортов).

При выращивании топинамбура с разными сроками клубнеобразования, мы имеем возможность регулировать поступление сырья на перерабатывающие предприятия.

2.5 Физиологические особенности фотосинтеза топинамбура

В накоплении урожайности сельскохозяйственных культур ведущая роль принадлежит фотосинтезу. За счет фотосинтеза в результате использования энергии фотосинтетически активной солнечной радиации создается до 95 % органического вещества. Поэтому управление процессами фотосинтеза, их регулирование представляет собой один из наиболее эффективных путей повышения продуктивности возделываемых культур. Наукой доказано, что наиболее эффективным средством воздействия на листовой аппарат и его фотосинтетическую активность являются минеральные удобрения.

Так, исследования А.Н. Кшникаткиной, В.А. Гущиной и др. показали, что величина ассимиляционной поверхности находится в тесной взаимосвязи от внесения возрастающих норм минеральных удобрений и сочетания их с органическими. Так, площадь листьев при внесении 30 т/га навоза и N120P120K180 превысила контроль на 24,1% (Кшникаткина А.Н., Гущина В.А., Варламов В.А., 2003). Кроме того, многие авторы отмечают, что загущенные посевы поглощают значительно больше приходящей энергии ФАР, что в конечном итоге определяет их повышенную продуктивность по сравнению с разреженными посевами (усанова З.И., 1965; устимен- ко – Бакумовский Г.В., 1985).

Максимальное аккумулирование солнечной энергии – важнейшая проблема мировой науки. Производительность агроценоза определяется процентом усвоенной им фотосинтетически активной радиации (ФАР) от общего количества физиологически активной радиации, приходящей на его поверхность за период вегетации культуры. По оценке А.А. Ничипоровича посевы растений с КПД ФАР 1,3 – 3,0 % считаются хорошими, а с 3,5 – 5,0 – рекордными. Одним из путей решения указанной проблемы является возделывание высокопродуктивных культур и сортов. К их числу относится топинамбур. Коэффициент использования ФАР составляет у топинамбура (сорт Интерес) – 2,4 – 4,2 % и топинсолнечника (Новость ВИРа) – 3,9 – 5,3 %, в то время как у кукурузы 1,1 % и большинства полевых культур 0,5 – 1,5 %.

К.А. Тимирязев указывал на топинамбур как на "одну из наиболее интенсивных полевых культур» и отмечал, что потребление солнечной энергии на образование органического вещества (в частях) составляет у него 1/180, в то время как у ржи, овса (зерно, солома, корневые остатки) – 1/80.

З.И. усановой и А.К. Осербаевым (1993) выявлен факт сильного влияния метеорологических условий на фотосинтетическую деятельность и продуктивность топинамбура. Ранее этими же авторами сделан вывод о том, что в Центральном Нечерноземье России сорт Скороспелка может накапливать в урожае более 3% приходящей ФАР (более 20 т/га сухой биомассы), формируя при этом большую часть листьев – 70 тыс. м2/га. В период максимального прироста сухого вещества чистая продуктивность фотосинтеза достигает 8 – 10 г/м2 сутки.

По мнению Э.П. Эйхе (1957), величина биологического урожая топинамбура зависит от степени развития листового аппарата, т.е. количество вегетирующих листьев может служить косвенным показателем фотосинтетического потенциала посевов. С другой стороны, чем выше количество отмерших листьев в конце вегетации, тем выше степень технологической зрелости клубней.

Ход развития площади листьев в посеве, по мнению А.А. Ничипоровича (1982), должен быть таким, чтобы в течение периода вегетации листовая поверхность быстро нарастала, достигала максимальной величины и поглощала наибольшее количество ФАР. Наилучшим является посев, у которого за короткий период площадь листьев достигает 40 – 60 тыс. м2/га. По его данным у растений с периодом активной вегетации (всходы – уборка) в 130 – 140 дней, что близко к вегетационному периоду топинамбура в первый год жизни, оптимальным является такой график роста площади листьев, когда на 45 – й день от всходов она достигает 30 тыс. м2/га, а на 65 – й день – максимума в 40 тыс. м2/га и сохраняется на этом уровне до уборки.

Для большинства полевых культур лучшему ходу формирования площади листьев способствует создание оптимальной густоты стояния и правильное удобрение (Устименко Г.В., 1967).

По данным Г.В. Устименко, З.И. Усановой (1964), А.К. Осербаева (1998), Ю.В. Байбаковой (2005), С.С. Скворцова (2004) и др., топинамбур формирует такую площадь листьев, которая в высокопродуктивных агроценозах соответствует оптимальным параметрам и превышает их.

Анализ данных, полученных Ю.С. Королевой свидетельствует о наиболее значительном влиянии на формирование площади листьев условий тепло – и влагообеспеченности в разные годы, чем доз и сроков применения удобрений, а также сроков использования плантаций (Королева Ю.С., 2009).

Источник: В.Н. Зеленков, Н.Г. Романова

Топинамбур: агробиологический портрет и перспективы инновационного применения