Продуктивность сортов топинамбура при разной густоте стояния

Повышение продовольственной безопасности по-прежнему остается важнейшей проблемой многих регионов России [1]. Для укрепления продовольственной и кормовой базы необходимо внедрение в производство высокопродуктивных культур. К таковым можно отнести топинамбур (Helianthus tuberosus L.). Это растение обладает ценным химическим составом и может использоваться как в кормовых и продовольственных, так и в технических целях [2, 3].

Топинамбур находит широкое применение в народном хозяйстве. Его надземная масса и клубни могут служить отличным сырьем для кормопроизводства. Зеленая масса используется в качестве подкормки для всех видов сельскохозяйственных животных, успешно используется для приготовления силосов, служит сырьем для заготовки травяной муки [4]. Ботва топинамбура особенно богата клетчаткой ‒ 5,7‒7,7%, кроме того в ней содержится 2,8‒3,6% белка [5]. Особую ценность в кормовом отношении представляют клубни, богатые витаминами В1, В2, С, минеральными веществами, протеином, сахарами [6]. В их химический состав входит: 14% углеводов, 6,8% белка, 5,5% клетчатки, 1,3% крахмал, 0,6% жира [5]. По содержанию витамина С топинамбур в 5 раз превосходит картофель. В 100 центнерах клубней и зеленой массы содержится по 20–25 ц кормовых единиц [2, 7, 8].

Помимо применения в животноводстве, топинамбур является источником инулина для человека. Инулин – углевод, полимер D-фруктозы, который гидролизуется в кислой среде желудочного сока под воздействием фермента инулиназы с образованием простого соединения фруктозы. Фруктоза усваивается организмом практически без инсулина, в отличие от глюкозы [7]. Поэтому топинамбур является полезным продуктом для людей, страдающих сахарным диабетом. Проводимые научные исследования данной культуры в различных регионах нашей страны свидетельствуют о достаточной пластичности, устойчивости и высокой продуктивности вида для многих климатических зон [3, 10, 12, 13]. Для средней полосы России наиболее приемлем раннеспелый сорт Скороспелка (авторы Г.В. Устименко-Баку-мовский, З.И. Усанова), а для южных регионов – позднеспелый сорт Интерес (автор Н.М. Пасько) [2, 7].

Эффективными способами повышения продуктивности топинамбура являются правильный выбор сорта для конкретного региона с учетом агроклиматических условий сорта и целей использования урожая; создание оптимального фона минерального питания [14, 15, 16]. Однако сведения о влиянии густоты стояния на продуктивность топинамбура являются противоречивыми [17]. В настоящее время использование топинамбура крайне ограничено, что объясняется не только низким распространением (в России площади менее 1 тыс. га), но и неотработанностью технологий и способов получения высококачественной продукции [2]. Таким образом, ценный биологический потенциал культуры реализован не полностью. Необходимо увеличить производство высококачественных импортозамещающих продуктов питания, кормов, биологически активных веществ. Наиболее продуктивные сорта Скороспелка и Интерес выведены в 60–90–х гг. XX столетия и требуют совершенствования. Для создания новых сортов, более адаптированных к условиям средней полосы РФ, особенное значение имеет ускоренное развитие растений и повышение их продуктивности путем улучшение агротехнических методов.

Цель работы – изучить влияние фона минерального питания и густоты стояния на формирование урожайности двух разных по биологии сортов топинамбура; выявить лучшие варианты технологии возделывания, обеспечивающие оптимальный ход продукционного процесса в условиях Центрального Нечерноземья.

Материалы и методы

Исследования проводились в трехфакторном полевом опыте на экспериментальном участке Тверской государственной сельскохозяйственной академии в 2017‒2019 гг. Почва участка ‒ окультуренная дерново-среднеподзолистая остаточно карбонатная глееватая на морене, легкосуглинистая по гранулометрическому составу.

Агрохимическая характеристика почвы: содержание гумуса (по Тюрину) ‒ 1,62 %, Р2О5 ‒ 351 мг/кг и К2О ‒ 84 мг/кг (по Кирсанову), Nл.г. (по Корнфилду) ‒ 31,5 мг/кг почвы, рНсол. ‒ 5,0.

В опыте изучали следующие факторы:

Фактор А	Сорта топинамбура	Скороспелка
		Интерес
Фактор С	Фон минерального питания (NPK) на 80 т/га сырой биомассы, в т.ч. у сортов: Скороспелка 48 т/га клубней + 32 т/ га ботвы Интерес 36 т/га клубней + 44 т/га ботвы	1 фон: расчетная доза NPK балансовым методом
		2 фон: доза NPK на полную компенсацию выноса питательных веществ
Фактор В	Густота стояния	47,6 тыс. раст./га (70 х 30 см)
		31,7 тыс. раст./га (70 х 45 см)
		20,4 тыс. раст./га (70 х 70 см)

Сорт Скороспелка (авторы Г.В. Устименко-Бакумовский, З.И. Усанова) – скороспелый, обладает высокой урожайностью клубней (до 80–120 т/га) во многих регионах России, в частности – в Тульской, Московской и Тверской областях. Клубни питательны и технологичны. Относится к крупноплодным сортам [18].

Сорт Интерес (автор Н.М. Пасько) – позднеспелый, выведен на Майкопской опытной станции ВНИИР. Стебель прямой, средневетвистый. Листья крупные, темно-зеленой окраски. Обладает повышенной урожайностью в южных регионах (более 400 ц/га клубней и более 250 ц/га зеленой массы). Требователен к влаге, но переносит временную засуху. Холодо- и жаростоек [2].

Используемые минеральные удобрения: хлористый калий вносили осенью, перед культивацией; аммиачную селитру – весной – под первую обработку междурядий. Фон минерального питания (NPK) рассчитывался на получение 80 т/га сырой биомассы, в т.ч. у сортов: Скороспелки ‒ 48 т/га клубней + 32 т/на ботвы, Интереса – 36 т/га клубней + 44 т/га ботвы. Таким образом, расчетные дозы NPK на фоне 1 составили – N276P300K282 (для сорта Скороспелка) и N280P404K329 (для сорта Интерес), на фоне 2 – соответственно N299P37K366 и N294P42K410.

Учетная площадь делянки первого порядка: для факторов А и В ‒ 42 м2, для фактора С ‒ 14 м2. Повторность в опыте трехкратная.

Агрохимические показатели почвы определяли: легкогидролизуемый азот ‒ по Корнфилду [3]; подвижный фосфор и обменный калий ‒ по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО (ГОСТ Р 54650-2011); рН солевой вытяжки потенциометрически (ГОСТ 26483-85); массовая доля органического вещества ‒ по методу И.В. Тюрина (вариант ЦИНАО) (ГОСТ 26213-91). Фенологические наблюдения, определение влажности почвы, показателей продуктивности агроценоза, а так же анализ структуры урожая и урожайности проводили по общепринятым методикам [3]. При уборке урожая учитывали сырую массу ботвы и клубней; содержание сухого вещества в ботве и клубнях, рассчитывали урожай сухой фитомассы и коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза (Кхоз) [3].

Агротехника топинамбура в опытных посадках была следующая. Предшественник: картофель. Основная обработка почвы включала в себя дискование в два следа (БДТ-3) и вспашку (ПЛН-3-35). Предпосадочная обработка почвы ‒ две культивации (первая при помощи КПШ-3, вторая – КПС-4,0 + БЗСС-1,0). Посадка производилась вручную в предварительно нарезанные гребни агрегатом МТЗ-82 + КОН-2,8 ПМ. Ширина междурядий ‒ 70 см. Глубина посадки – 8‒10 см. Срок посадки – май. Учет урожая ‒ октябрь. Уход за посадками состоял из междурядной обработки и окучивания (КОН-2,8 ПМ).

Погодные условия в годы исследований были различными: 2017 г. был повышенно влажным, 2018-й – теплым и засушливым, в 2019 году погодные условия близки к среднемноголетней норме. Гидротермический коэффициент (по Селянинову) за период «посадка – уборка топинамбура» составил в 2017 году 1,92, в 2018 году – 1,48, в 2019 году – 1,35, по среднемноголетней норме – 1,55.

Результаты и обсуждения

Продуктивность и производительность агроценоза топинамбура оценивают по урожаю сухой фитомассы и коэффициенту хозяйственной эффективности фотосинтеза (Кхоз). Сорт, дозы удобрений и густота стояния по-разному влияли на эти показатели перед уборкой (табл. 1) .

Выявлено, что в среднем по вариантам густоты стояния на фоне с внесением расчетных доз удобрений наибольший урожай сухой фитомассы накопил сорт Интерес (15,6 т/га), а на фоне с внесением по прямому выносу – сорт Скороспелка (15,8 т/га). В среднем по вариантам густоты стояния на двух фонах минерального питания наибольший урожай сухой фитомассы получен у сорта Интерес (15,4 т/га).

Увеличение расстояния между растениями снижало величину этого показателя у сорта Скороспелка на обоих фонах минерального питания, у сорта Интерес – на первом фоне. Больше всего сухой фитомассы накоплено в варианте посадки 70х30 см на 1 фоне минеральных удобрений у Скороспелки – 21,4 т/га, сорта Интерес – 18,8 т/га. Таким образом, урожай абсолютно сухой фитомассы зависел от агротехнических факторов и биологических особенностей сорта.

Сравнивая два фона минеральных удобрений, можно сказать, что у сорта Скороспелка норма удобрений, рассчитанная на полную компенсацию выноса питательных веществ (2 фон), вызвала прибавку урожая сухой фитомассы в среднем на 1,6 т/га в сравнении с расчетной дозой удобрений биомассы балансовым методом (1 фон). У сорта Интерес 1 фон увеличил урожай сухой массы в среднем на 0,3 т/га относительно 2 фона (в пределах ошибки опыта, НСР0,5 = 1,5).

Таблица 1 ‒ Продуктивность и производительность агроценоза топинамбура, в среднем за 2017‒2019 гг.

Сорт (Фактор А)	Фон NPK (Фактор В)	Схема посадки, см (Фактор С)	Урожай сухой фитомассы, т/га	К хоз
Скороспелка	1 фон	70 х 30	17,4	0,61
		70 х 45	14,7	0,57
		70 х 70	10,6	0,53
		ср. по фону	14,2	0,57
	2 фон	70 х 30	21,4	0,58
		70 х 45	15,2	0,53
		70 х 70	10,7	0,63
		ср. по фону	15,8	0,58
	ср. по сорту		15,0	0,57
Интерес	1 фон	70 х 30	18,8	0,42
		70 х 45	14,3	0,30
		70 х 70	13,5	0,32
		ср. по фону	15,5	0,35
	2 фон	70 х 30	18,1	0,40
		70 х 45	14,6	0,40
		70 х 70	12,9	0,39
		ср. по фону	15,2	0,40
	ср. по сорту		15,4	0,37
НСР0,5 по фактору А			1,7	-
НСР0,5 по фактору В			0,8	-
НСР0,5 по фактору С			0,8	-

Изучаемые факторы оказали влияние на коэффициент хозяйственной эффективности фотосинтеза, выражающий долю накопленного в процессе фотосинтеза органического вещества на формирование хозяйственно ценных органов растения (клубней) [19]. Ввиду того, что растения сорта Скороспелка накопили больше сухой фитомассы клубней, чем растения сорта Интерес, величина Кхоз у сорта Скороспелка повысилась в среднем на 0,20 относительно сорта Интерес.

У сорта Скороспелка наибольший Кхоз (0,63) отмечен при расстоянии между растениями 70 x 70 см на фоне с расчетной дозой удобрений на полную компенсацию выноса питательных веществ. У сорта Интерес – на фоне с балансовым методом расчета с расстоянием 70 х 30 см (Кхоз = 0,40).

Фон минерального питания и густота стояния вызвали существенное влияние на урожайность и структуру урожая сортов топинамбура сортов Скороспелка и Интерес (табл. 2). В среднем за 3 года преимущество по общему сбору сырой фитомассы с гектара имел сорт Интерес, при среднем значении 69,8 т/га, на 3,4 т/ га выше сорта Скороспелка. Сорт Скороспелка накопил урожай клубней на 16,8 т/ га больше, чем Интерес, но уступал сорту Интерес по урожаю ботвы на 20,2 т/га.

Таблица 2 ‒ Урожайность и структура урожая топинамбура в среднем за 2017‒2019 гг., т/га

CODT	Фон	Схема посадки, см	Урожайность, т/га
(Фактор А)	NPK (Фактор В)	(Фактор С)	ботва	клубни	сумма
Скороспелка	1 фон	70 х 30	27,0	54,6	81,6
		70 х 45	22,3	42,5	64,8
		70 х 70	17,5	29,4	46,9
		ср. по фону	22,3	42,2	64,4
	2 фон	70 х 30	29,4	62,3	91,7
		70 х 45	22,7	41,7	64,4
		70 х 70	16,5	32,4	49,0
		ср. по фону	22,8	45,5	68,3
	ср. по сорту		22,6	43,8	66,4
Интерес	1 фон	70 х 30	53,4	40,1	93,5
		70 х 45	46,0	22,1	68,1
		70 х 70	35,0	20,1	55,1
		ср. по фону	44,8	27,4	72,2
	2 фон	70 х 30	49,6	33,5	83,1
		70 х 45	38,1	25,2	63,3
		70 х 70	34,6	21,1	55,7
		ср. по фону	40,8	26,6	67,4
	ср. по сорту		42,8	27,0	69,8
НСР0,5 по фактору А			3,3	3,3	4,6
НСР0,5 по фактору В			1,5	1,3	2,2
НСР0,5 по фактору С			1,5	1,4	2,2

Способы расчета доз удобрений оказали слабое влияние на урожайность сортов топинамбура. Более высокий урожай сырой биомассы у сорта Скороспелка, в среднем по фону, получен на 2 фоне (расчет на полную компенсацию выноса) ‒ 68,3 т/га, прибавка относительно 1 фона (NPK балансовым методом) составила 3,9 т/га (5,7 %). У сорта Интерес преимущество имел 1 фон, на котором получена урожайность 72,2 т/га сырой биомассы, прибавка к 2 фону составила 4,8 т/га (6,6 %) при НСР0,5 =2,2 т/га.

Лучшей площадью питания и густотой состояния являются 70 х 30 см, т.е. 47,6 тыс. растений на гектаре, обеспечившие получение наибольшей урожайности, которая по обоим сортам превысила запрограммированный уровень (80 т/га сырой биомассы). Посадка по схеме 70 x 30 см обеспечила получение у сорта Скороспелка 54,6 (1 фон) ‒ 62,3 (2 фон) т/га урожая клубней, что выше запрограммированного уровня (48 т/га) на 6,6‒14,3 т/га.

Выше планируемого уровня (44 т ботвы + 36 т клубней) достиг урожай сорта Интерес при схеме посадки 70 х 30 см на 1 фоне минерального питания: ботвы – 53,4 т/га, клубней – 40,1 т/га. Сорт Скороспелка по той же схеме посадки на обоих фонах NPK сформировал выше запланированного уровня урожай клубней (54,6 и

62,3 т/га), но меньше урожай ботвы (27,0 и 29,4 т/га). Другие схемы посадок не обеспечили получение запрограммированных урожаев ботвы и клубней.

Выводы

В среднем за 2017‒2019 гг. лучшей продуктивностью (21,4 т/га) вместе с высоким Кхоз (0,58) отличался сорт Скороспелка на фоне с дозой удобрений, рассчитанной на полную компенсацию выноса питательных веществ в варианте посадки по схеме 70 х 30 см. Наибольший Кхоз (0,63) получен у этого же сорта на том же фоне минерального питания при более разреженной посадке (70 х 70 см).

В среднем по вариантам, наиболее продуктивным по суммарному урожаю сырой биомассы (клубни+ботва) является сорт Интерес (в среднем, 69,8 т/га), по урожаю клубней – сорт Скороспелка (43,8 т/га), по урожаю ботвы ‒ сорт Интерес (42,8 т/га).

Расчет доз удобрений следует проводить по сорту Скороспелка на полную компенсацию выноса питательных веществ, по сорту Интерес – балансовым методом, что обеспечивает прибавки урожая сырой биомассы 3,9 и 4,8 т/га.

Посадку обоих сортов осуществлять по схеме 70 х 30 см с густотой 47,6 тыс. раст./га, которая позволяет накопить близкую к запрограммированной урожайность на 1 и 2 фонах минерального питания.