Біологія та морфологія, Селекція та насінництво топінамбуру - Топінамбур (земляна груша)
Вивчення морфологічних ознак та відповідна їм кваліфікація топінамбуру проводились на Майкопській дослідній станції ВІР на великому колекційному матеріалі. Тут вперше була дана розгорнута характеристика основних морфологічних сортовідмінних ознак у Сибіру. Значні відмінності регіонів Сибіру по всьому комплексу ґрунтово-кліматичних умов умов Краснодарського краю дозволять розглянути можливу мінливість топінамбуру і прояви цієї мінливості. Крім цього, виявляються певні залежності морфологічних та деяких господарсько-біологічних ознак. Ці спостереження, поряд з теоретичним, набувають практичного характеру.
Висота стебла залежить від ґрунтово-кліматичних умов. Товщина стебла вимірюється в період цвітіння або максимального розвитку головного стебла штангенциркулем на висоті 10 см і варіюється від 18 мм до 43 мм. Помічено, що найбільш товсті стебла бувають у слабокустових форм і навпаки. Кустичність сортообразцов, що вивчаються, різна і коливається від 1 до 8 стебел. Кількість стебел залежить від форми бульби, його здатністю до утворення дітки, напливів і великих нирок. Нами зазначено, що найбільшою кущистістю мають дикі та примітивні форми. Розгалуження залежить від сорту та площі харчування, зазначено, що розгалуження у несприятливих умовах слабке. Є припущення про те, що топінамбур має переважно моноподіальне розгалуження, що йде по головному стеблу знизу вгору, проте є й думка, що деякі сорти поєднують моноподіальне та симподіальне розгалуження. При чому рослини з пагонами симподіального розгалуження відрізняються скоростиглістю.
Селекція та насінництво топінамбуру
Топінамбур обробляють і використовують ухарчових, лікувальних, технічних, кормових та екологічних цілях.
На сьогоднішній день Майкопська дослідна станція ВНДІР підтримує та вивчає світову колекцію топінамбуру, що представляє унікальний генофонд: 310 сортів, 59 міжвидових гібридів, у тому числі 34 топісонячні. Колекція є вихідним матеріалом у селекції, спрямованої на поліпшення топінамбуру з урахуванням вимог виробництва.
Так, при застосуванні розробленої методики вирощування рослин у польових умовах та впливаючи коротким фотоперіодом, прискорилося цвітіння пізньостиглих сортів до 67 діб, середньостиглих до 57 та різностиглих до 36 діб. Це дозволило вивчити морфологічні та біологічні особливості рослин у генеративній фазі розвитку, визначити фертильність пилку, зав'язуваність сім'янок, насіннєву продуктивність. Вперше з'явилася щорічна можливість збирання насіння з колекційних сортів від вільного запилення та спрямованих схрещувань для селекційних та інших цілей. Використовували методи простих (парних), беккросових та складних схрещувань (з послідовним за роками залученням гібридів, отриманих від парного схрещування різних сортів).
Відпрацьовані способи: підготовка насіння до сівби, вирощування сіянців у теплиці, а потім у полі. Схожість насіння за комбінаціями міжсортових схрещувань становить 36-66%, а від міжвидових 47-75%. Встановлено спадщину ознак надземними та підземними органами гібридних рослин. Від схрещування сортів з різним типом бульбового гнізда проявляється тенденція кількісного розподілу гібридів у бік дикого та примітивного.
Агротехніка топінамбура проста і подібна до агротехніки картоплі. Топінамбур невимогливий до умов проростання, зимостійкий, росте в південній та середній смузі України до широти Санкт-Петербурга. Уумовах Центральної України може загинути в суворі зими, хоча в областях з більш м'яким кліматом (наприклад, Псковська область, північні райони Татарстану) зростає стійко.
Топінамбур і його гібриди - рослини короткого дня, світлолюбні, добре переносять тимчасову посуху і вважаються дуже витривалими культурами.
Ґрунти для топінамбуру підходять будь-які, крім солончакових, сильнокислих та перезволожених. Але найкращі - легкі суглинні і супіщані грунти з глибоким і окультуреним орним шаром і гарним зволоженням. Рослини добре відгукуються на поліпшення ґрунту перегноєм та мінеральними добривами.
Розмножується в основному бульбами - насіння на Півночі та в середній смузі України не визрівають.
Посадка ранньою весною на глибину 6-12 см (восени - 10-12 см), рядами через 60-70 см і на 40-50 см в рядах. Садять зазвичай на спеціально виділених ділянках (висновних клинах). Там, де зазвичай буває надлишок вологи, бульби краще садити в заздалегідь приготовлені гребені, а в посушливій смузі - в борозну.
Догляд. До і після появи сходів розпушують міжряддя, два - три рази мотижать, а в зоні достатнього зволоження підгортають. На ділянці багаторічного обробітку зайві рослини видаляють і шляхом пересадки відновлюють правильні ряди. Потім обробляють міжряддя, підгодовують.
У сівозміну вводити не рекомендується. Можлива багаторічна культура на одній ділянці, до 30-40 років і більше (при щорічному удобренні його мінеральними добривами). Очищення площі проводиться скошуванням порослі та перекопуванням на повний багнет лопати в момент, коли старі бульби вже відмерли, а молоді ще не утворилися.
Шкідники топінамбуру - капустянки, дротяники, гусениці різних совок - завдають рослинам незначної шкоди ітрапляються рідко.
Вищесередні врожаї бульб 40-50 т/га, бадилля - 30 т/га. Бульби осіннього збирання дуже погано зберігаються. Топінамбур часто викопують у міру потреби, тому що в землі він зберігається краще, а при снігових зимах вони переносять морози в ?40 °C. Надземну частину рослини зрізають при легких заморозках (перед снігом), але не всю відразу - до зими залишають невелику частину стовбура, щоб поживні речовини перемістилися в бульби. Весняне викопування бульб краще від осіннього, тому що вітаміни в них зберігаються повністю.
Цінність становлять бульби топінамбуру, які йдуть у їжу людям, на корм худобі.
В останні роки] стало популярним використання топінамбуру в мисливських господарствах, де він є гарним кормом для зайців, лосів, оленів та кабанів. Для кабанів площа топінамбуру повинна становити 1-2 га на 30 звірів. Олені та зайці використовують і невеликі посадки топінамбуру. Вирощування топінамбуру для дичини у вигляді кормозахисних смуг уздовж доріг, просік, галявин є ефективним біотехнічним заходом. Ці посадки є «щитом» від витрачання кабанами сільськогосподарських посівів.
Помічено, що бульби топінамбуру (по 4-5 кг на день) збільшують молочну продуктивність свиноматок, корови помітно додають удої, причому жирність молока підвищується. При годуванні курей підвищується несучість, мчати вони починають на 2-3 тижні раніше. Топінамбуром годують також овець, кіз та кроликів. Особливо цінний як корм напровесні.
Бульби використовуються у сирому вигляді або піддаються термообробці. Смажений топінамбур на смак нагадує солодку смажену картоплю. На відміну від картоплі, викопані кореневища топінамбуру довго не зберігаються. Проморожені бульби набувають солодкого смаку, оскільки при гідролітичному розпадіінуліну утворюється фруктоза.
З бульб топінамбуру промислово виробляють порошок топінамбуру, клітковину топінамбуру, інулін, спирт, фруктозу.
Зелена маса топінамбуру - відмінна основа для виробництва комбікорму.
Зі стебел можна під пресом отримати солодкий сік, придатний для патоки.
У бджільництві топінамбур використовують як пізню культуру, що підтримує медозбір. У США із земляної груші готують дієтичний сурогат кави, аналогічний розчинному цикорію.
В даний час у зв'язку з просуванням цієї культури з благодатного для землеробства Півдня в різні регіони СНД, у тому числі на Схід - Сибір, Урал, далекий Схід, а також завдяки діяльності ентузіастів земляної груші, активно ведуться роботи з харчового використання топінамбуру в багатьох містах Укаїни. Найбільшого успіху з технологій переробки та використання топінамбуру досягли у Москві, Воронежі, Санкт-Петербурзі, Єкатеринбурзі, Омську, Новосибірську та Іркутську, де від досвідчених напрацювань приступили до промислового випуску різних продуктів з топінамбуру. Поки невеликі обсяги представляють такі первинні продукти переробки бульб: порошок (борошно), сушені часточки, пюре та фруктозо-глюкозні сиропи. Проблеми переробки та використання зеленої маси топінамбуру в кормовиробництві викладено у попередній статті. Крім того, зелена маса топінамбуру може бути використана для одержання фруктозо-глюкозного сиропу (ФГС).
У 1990 - 1992 роках. в Україні фахівцями целюлозно-паперової промисловості був апробований спосіб варіння целюлози з надземної частини топінамбуру з подальшим отриманням картону та високоякісного паперу. Дуже важливим аспектом при цьому виявилося те, що варіння целюлози можна проводити зі значно меншою витратою хімічних речовин.реагентів та зниженням забруднення навколишнього середовища.
У 1988 - 2002 роках. найбільш затребуваним виявився спосіб отримання сухого продукту (порошок, борошно, концентрат) із бульб топінамбуру.
Майже одночасно були відпрацьовані різні методи отримання сухого продукту; кріогенна, сублімаційна, леофільна та теплова сушка. У початковий період робіт найбільш якісний за біохімічними параметрами порошок отримували за кріогенною та сублімаційною технологіями, але при цьому ціна готового продукту в кілька разів перевищувала такий, отриманий тепловим способом.
Для промислових обсягів на існуючих технологічних лініях найбільш вивченим та відпрацьованим є процес отримання етилового спирту з топінамбуру. У промислових масштабах цей процес у різні роки застосовувався у Франції, Німеччині, Укаїні, Польщі, США та Японії. Причому у Франції та Бразилії бульби топінамбуру є значної частини загальної сировини, що у спиртової промисловості. У Німеччині, в деяких провінціях, також створено мережу дрібних гуральників, що працюють на місцевій топінамбурній сировині.
Останнім часом знову зріс інтерес до виробництва спирту з топінамбуру, так як культура служить хорошим джерелом цукрів, що зброджуються. Важливо, що ефективність перетворення вуглеводів становить 80-95%. При цьому середній вихід спирту з бульб становить 7-8 л/ц (в окремих випадках до 10 л), що у свою чергу перевищує в 1,5-3,5 рази вихід спирту при переробці цукрових буряків, картоплі, пшениці. Також собівартість 1 л спирту з топінамбуру нижча, ніж із картоплі чи зерна внаслідок високої врожайності та менших виробничих витрат. Наприклад, навіть за порівняно високого врожаю зернових у 30 ц/га, продукція зерна з 1 га можезабезпечити отримання не більше 650 л спирту, у той час як хороший урожай бульб топінамбуру 300 ц/га може дати не менше 2500 л спирту.
Для вигонки спирту можуть бути використані не тільки бульби, але також багата вуглеводами, що редукують, надземна маса топінамбуру, яка дає вихід спирту 3-4 т/га. Тобто 1га посівів топінамбуру забезпечить одержання 10 тонн спирту.
Крім виробництва етанолу, одним із перспективних і реально затребуваних найближчими роками буде отримання фруктозо-глюкозних сиропів, оскільки приблизно 60-70% сухої речовини топінамбуру складається з фруктози.
Загальний вихід цукрів бульб топінамбуру значно перевищує вихід цукру з цукрових буряків, цукрової тростини та цукрового сорго. Так із 100 кг сирих бульб топінамбуру можна витягти 8-10 кг цукрів, тоді як із цукрових буряків 4-6 кг.
Фруктозо-глюкозні сиропи можуть повністю замінити цукор (сахарозу) під час виробництва плодово-ягідних соків та напоїв. В Україні розроблена і апробована технологія отримання квасу на основі ФГС з топінамбуру, що володіє зниженою калорійністю і який може бути рекомендований людям, які страждають на огрядність і діабет.
Топінамбур - важлива сировина для отримання істинного інуліну - цінного продукту медичного, парафармацевтичного та харчового призначення.
На жаль, в даний час практично немає апробованих технологій, пілотних установок для отримання інуліну з топінамбуру тим чи іншим способом. При цьому, за оцінками фахівців, отримання високоочищеного інуліну медичного призначення пов'язане зі значними стартовими вкладеннями.