Кочнев Н.К., Калиничева М.В.
К 75 Топинамбур - биоэнергетическая культура XXI века - М.:
Типография "Арес", 2002. - 76 с: ил. 19. ISBN 5-902277-01-9
В книге представлены сведения по одной из самых интересных технологических культур мира - топинамбуру (земляной груше): история растения, биологические характеристики, сорта, химический состав, основы возделывания и переработки, использование в кормопроизводстве, пищевое и лечебное использование человеком. Подробно описаны биологически активные вещества топинамбура, позволяющие использовать его в биологически активных добавках к пище и в продуктах питания функционального назначения.
Книга предназначена для специалистов сельского хозяйства, биологов, работников пищевой промышленности, а также представляет интерес для самого широкого круга читателей. Иллюстраций 19, литература 51 название.
ISBN 5-902277-01-9
© Кочнев Н.К., Калиничева М. © Типография "Арес"
От авторов
Начало активных агротехнических опытов с культурой топинамбур в России связано с именами В.И. Козловского, Н.И. Вавилова. В начале 30-х годов XX века уже были предприняты попытки масштабного возделывания земляной груши, но своё продолжение они нашли только в конце 80-х годов. И вновь, по причине отсутствия отработанной механизации возделывания и уборки, технологических приёмов первичной и полной переработки, лет на 10 наступило затишье на топинамбурном поле. В то же время экономические и природно-климатические условия России, особенно Сибири, требовали поиска растений под малозатратные технологии, но с достаточно высокими кормовыми и технологическими достоинствами.
В 80-х годах в Сибири о топинамбуре знали немногие энтузиасты, а в 1992 году уже во многих хозяйствах Челябинской, Омской, Курганской, Новосибирской, Иркутской областей, Красноярском крае, Бурятии и Якутии вегетировали плантации в несколько десятков гектаров. В 1996 году только в Иркутской области посадки топинамбура занимали более 100 га. Неспроста эта культура привлекает все большее внимание, как для решения вопросов кормопроизводства, так и для переработки в пищевые и технические продукты. Для сложных природно-климатических условий Сибири с коротким вегетационным периодом, ранними августовскими заморозками, засушливым летом особенно актуален поиск новых перспективных культур, отличающихся высокой урожайностью, повышенным содержанием растительного белка и других ценных компонентов и неприхотливостью к условиям произрастания.
Одной из таких культур может стать топинамбур (земляная груша). Еще в 1911 году В.И.Козловский писал: "Это единственное растение из всех разводимых, которое дает большие урожаи почти без затрат труда, не опасаясь ни мороза, ни засухи, ни дождя, ни плохой почвы и ее истощения, обходится без навоза, обильно родит на одном месте десятки лет, а что для нас тоже важно (хотя печально сознаться) не требует почти никакого ухода, и не наказывает, как другие растения, за небрежность в летних работах около него, или даже за невыкапывание его на зиму. Одним словом, хотя это помимо воли звучит иронией, но это идеальное, самой судьбой посланное нам, славянам, растение". Ирония судьбы этой культуры заключается также в том, что топинамбур является "земляком" таких культур, как картофель и подсолнечник, завезенные в Европу из Южной и Северной Америки, которые за 200 лет прижились в России, и считаются традиционными культурами сельскохозяйственного производства россиян. А топинамбур незаслуженно забыт и отнесен к диким "буйным" пришельцам. Одна из самых высокоурожайных культур мира (зафиксированы урожайность зеленой массы более 2000 центнеров с гектара и клубней 1500 центнеров с гектара) - топинамбур перенес взлеты и падения, неразрывно связанные с историей России.
Настоящие материалы имеют целью содействовать дальнейшему распространению культуры топинамбур, как в крупных хозяйствах, так и на фермерских плантациях, приусадебных и садово-огородных участках. В первую очередь, книга предназначена для активного использования культуры в природно-климатических условиях Сибири и других регионах экстремального земледелия с целью создания единого комплекса по выращиванию, переработке и использованию топинамбура.
Богатый состав биологически активных веществ топинамбура делает растение благодатной культурой в кормопроизводстве, в диетическом питании, в разработке высокоэффективных лекарственных средств.
Большинство приведенных рецептов использования топинамбура в домашней кухне разработаны и опробованы лично авторами, садоводами-опытниками, часть рецептов взята из публикаций начала XX века и приведена без искажения оригиналов.
Авторы выражают благодарность ученым, специалистам, энтузиаста культуры топинамбур, оказавшим помощь в подготовке данного издания.
ЧАСТЬ I
БИОТЕХНОЛОГИЯ КУЛЬТУРЫ ТОПИНАМБУР. ИСТОРИЯ ТОПИНАМБУРА
Родина топинамбура - Северная Америка, где и в настоящее время близ Великих озер дикие сорта топинамбура занимают обширные площади. Человеком это растение использовалось за две тысячи лет до нашей эры, а в первом тысячелетии до нашей эры топинамбур вошел в индейское земледелие. Европейцы впервые увидели топинамбур в 1586 году при основании своей колонии в Виргинии. Первое массовое знакомство европейцев с этой культурой произошло в трагической обстановке и связано с открытием и заселением берега Канады. Из-за сильной засухи в 1612 году наступил голод, и лишь клубни топинамбура, близкие по питательности к картофелю, спасли переселенцам жизнь. В Европу, во Францию растение завезли французские моряки из экспедиции Лескарбо в 1605 году. И название - топинамбур - этот овощ получил в это же время от названия индейского племени "тупинамба". Благодаря своим вкусовым и лечебным свойствам это растение быстро распространилось по всей Европе. В Россию топинамбур проник через Архангельск, Балканы, в связи с чем получил название на юге - волжская репа, а на Северном Кавказе - просто репа. Наиболее распространенное название овоща в России благодаря сходству клубней с грушей, - земляная груша. В Прибалтику топинамбур завезен через Германию, а в Казахстан он завезен из Китая, но не как овощ, а как лекарственное растение под названием "Китай картошкасы". За сходство с подсолнечником, который тоже завезен в Европу из Северной Америки, топинамбур в Италии известен под названием карчиофо или арчичиофо-джирасол.
В дореволюционный период заметный вклад в дело внедрения этой культуры в крестьянских хозяйствах внес В.И.Козловский, выращивая и реализуя десятки тысяч пудов клубней в Сибирь, Среднюю Азию, Закавказье. Инициатором широкого внедрения новых сортов топинамбура в Советском Союзе и проведения селекционных работ с этой культурой был академик Н.И.Вавилов. По инициативе Н.И.Вавилова в 1933 году в Москве при институте сои и спецкультур состоялась первая Всесоюзная конференция по топинамбуру. С середины 30-х до середины 80-х годов топинамбур в России перенес период незаслуженного забвения. Только благодаря энтузиастам-подвижникам удалось сохранить для страны сортовую коллекцию культуры. С середины 50-х годов основной направленностью работ в СССР по топинамбуру являлось кормопроизводство. В 90-е годы благодаря усилиям энтузиастов началась новая волна проявления интереса к топинамбуру и его внедрения в различные агроклиматические зоны. Возрождение интереса к топинамбуру связано с появлением новых аспектов его использования: кроме кормопроизводства - пищевое, биотехнологическое и медико-биологическое. Существенным моментом в деле внедрения этой культуры в агротехническую практику на кормовые, пищевые, биотехнологические цели явилось создание межрегиональной научно-внедренческой ассоциации "Топинамбур", объединившей в рамках общественной организации энтузиастов-ученых различных специальностей и практиков-аграриев. Важным вкладом в дело возрождения перспективных растительных ресурсов явилось проведение после 57-летнего перерыва научно-практических конференция "Топинамбур и топинсолнечник - проблемы возделывания и использования": 2-й Всесоюзной конференции в городе Иркутске в августе 1990 года, 3-й Всесоюзной конференции в городе Одессе в октябре 1991 года, 4-й Межрегиональной конференции в Воронеже в сентябре 1992 года, 5-й Межрегиональной конференции в Твери в сентябре 1993 года, 6-й в Москве в октябре 1994 года и 7-й в Московской области, в городе Пушкино, в 1995 г. По причине экономического спада, в России и СНГ около 10 лет не было активных работ по топинамбуру ни в научном, ни в практическом плане. Только в 1999 - 2000 гг. стали заметны единичные результаты по биотехнологии этой культуры и начаты первые шаги по созданию рынка сбыта.
В России на Майкопской опытной станции ВИР собрана самая полная в мире коллекция 304 сортообразцов, относящихся к диким, примитивным и культурным типам. Это уникальный генофонд, который используется в научных и практических целях.
В ряде стран мира (Франция, Германия, Австрия, Англия, Ирландия, Италия, Испания, Норвегия, Нидерланды, США, Канада, Бразилия, Южная Корея, Венгрия, Югославия, Австралия) особенно в последнем десятилетии развернута научно-исследовательская работа по топинамбуру по различным направлениям его использования. В Германии, Польше, Венгрии его выращивают главным образом как кормовую культуру для выпаса и откорма свиней. Значительные площади занимает топинамбур в скандинавских странах, в Англии, Японии, КНР, в странах Малой Азии.
ХАРАКТЕРИСТИКА ТОПИНАМБУРА
Биологическая характеристика
Топинамбур, или земляная груша (Helianthus tuberosus L), относится к семейству астровых, однолетнее растение. Многолетним его считают потому, что обычно выращивают на одном месте без ежегодной посадки, несколько лет. Имеет гибридное происхождение и в своем первичном формообразовании приурочен к Северной Америке.
По строению надземных органов он очень сходен с подсолнечником. Стебель прямой, хорошо облиственный. В зависимости от сорта и условий произрастания стебли бывают высотой от 1 до 5 метров. Количество ветвей на главном стебле у разных сортов топинамбура различно - от 14 до 30. Кустистость растений у сортов топинамбура неодинакова и колеблется от 1 до 5 стеблей. Окраска стебля зеленая, но может у некоторых сортов иметь фиолетовый оттенок. Общая форма листа, в средней части растения, преимущественно яйцевидная. Соцветие у топинамбура - многоцветковая корзинка с яркими желтыми цветками, очень сходное по строению с соцветием подсолнечника. Диаметр корзинки, с учетом языковых цветков, от 7 до 11 см. Ранние и среднеспелые сорта отличаются большим количеством соцветий на растении, чем позднеспелые. Плод - мелкая семянка, сходная с подсолнечником, вес 1000 семян - 7-9 грамм. Семена вызревают только в Средней Азии, в Крыму и Закавказье. В отличие от подсолнечника стебли топинамбура образуют многочисленные подземные побеги - столоны, на концах которых находятся клубни. От длины столонов зависит характер гнезда: при коротких столонах гнезда компактное, при длинных - рыхлое и раскидистое.
Дикие формы топинамбура имеют разнообразное расположение клубней в почве, тогда как культурные сорта характеризуются большей кучностью. Окраска клубня у сортов - белая, фиолетово-красная, светло-коричневая. Преобладающая форма клубня - грушевидная, но может быть продолговато-овальная и веретеновидная. Клубни некоторых сортов отличаются неровной поверхностью, обусловленной очень большим наличием деток (наростов). Средний вес клубней в зависимости от сорта и района выращивания колеблется от 10 до 90 граммов, чаще всего 30-50 г. При высоком агрофоне возможно получение клубней до 500 граммов.
В связи с увеличением интереса к топинамбуру как к культуре для последующей промышленной переработки, появилась потребность в сортах с определёнными технологическими характеристиками, при этом они будут различными по агроклиматическим зонам возделывания. К основным требованиям сорта топинамбура для промперера-ботки можно отнести: выравненность клубня, т.е. поверхность его должна быть ровной, без углублений (глазков) и наростов (деток); "рыхлое" гнездо, т. е. длина столонов должна быть не менее 2 - 5 см и не более 15 см; размерность клубней, т.е. клубни в гнезде должны быть на 80 - 90% однородны по размеру и иметь средний вес в пределах 50 - 100 г. Кроме того, наиболее перспективные сорта, накапливающие к моменту уборки наибольшее количество фруктанов. При этом важно иметь как минимум два сорта по скороспелости с целью обеспечению технологичности в осенний период уборки и закладки на зимнее хранение для последующей переработки.
Отношение к теплу
Топинамбур южное растение. Обладает исключительно высокой холодостойкостью и морозостойкостью. Весной всходы переносят заморозки до -4 – -5°С, а осенью растения вегетируют до заморозков -7 – -8° мороза по С и могут выдержать кратковременное похолодание до -15°С. Это исключительно важно в условиях Сибири, где резко континентальный климат с суровыми зимами и ранневесенними и осенними заморозками. Клубни выдерживают даже замораживание до 20° мороза, не теряя при этом жизнеспособности. Под снегом клубни не погибают и в суровые зимы с морозами в -40°С и ниже.
Высокие температуры растение переносит хорошо. Но при этом нужно учитывать, что клубни топинамбура имеют очень маленький пробковый слой и при их уборке в весенний период они быстро теряют влагу, что значительно влияет на последующую всхожесть при посадке.
Отношение к свету
Топинамбур требует короткого дня. С продвижение на север его развитие бывает замедленным, в условиях длинного дня и понижения температур у растения задерживается образование клубней и генеративных органов, но усиливается накопление вегетативной массы.
К интенсивности освещения растения не очень требовательны. Однако при чрезмерном загущении значительно снижается урожай, как зеленой массы, так и клубней.
Отношение к влаге
Обладая мощной, проникающей глубоко в почву корневой системой растения хорошо переносят временные засухи. Недостаток влаги в почве, особенно в период клубнеобразования и бутонизации (конец лета), отрицательно влияет на урожайность клубней и зеленой массы. Поэтому хорошие урожаи можно получить в этом случае при орошении. Хорошо реагируя на улучшение обеспеченности влагой, растения могут выдерживать кратковременное затопление, но клубни плохо перезимовывают в почве при близком стоянии грунтовых вод.
Отношение к почве и условиям питания
Топинамбур успешно произрастает на всех типах почв, за исключением солонцов и солончаков. Наилучшими для него являются легкие по механическому составу суглинистые и супесчаные почвы с глубоким и окультуренным пахотным слоем и хорошим увлажнением. На тяжелых глинистых почвах клубни деформируются, приобретая часто уродливую форму. Кислые почвы (меньше рН 6.5) топинамбур плохо переносит.
Растения в 1,5-2 раза увеличивают свою продуктивность при внесении удобрений. Органические удобрения (до 100 т/га) и минеральные (азот, фосфор, калий) не только увеличивают урожайность зеленой массы и клубней, но и оказывают положительное влияние на содержание Сахаров и протеина в растениях. Растения особенно много выносят из почвы калия. Поэтому дозы калийных удобрений должны быть повышенными.
Наблюдениями за плантациями многолетнего пользования (не менее 5 лет на одном месте) отмечено, что если даже в первый год были выбраны участки с низким плодородием, то через 3 - 4 года становится заметным улучшение поля. Количество злостных сорняков резко сокращается, почва структурируется и даже увеличивается количество гумуса. Это объясняется тем, что топинамбурное поле активно обрабатывается, высокорослый топинамбур сильно затеняет и угнетает многие сорные растения, после уборки остаётся много пожнивных остатков (от зелёной массы, корней и клубней) и резко увеличивается количество дождевых червей.
В связи с возрастающим спросом на экологически чистые продукты питания, топинамбур может оказаться одной из немногих культур, отвечающих этим требованиям. Во-первых, возможно получение рентабельных урожаев практически без каких-либо минеральных и органических удобрений; во-вторых, практически во всех зонах возделывания топинамбура у него нет вредителей и болезней (за редким исключением небольших очагов склеротинии), что позволяет обходиться без пестицидов; и многими исследованиями установлено, что клубни топинамбура обладают низким коэффициентом накопления нитратов, тяжёлых металлов и радионуклидов даже в зонах с техногенным загрязнением.
Сорта
В настоящее время в России имеется много районированных сортов. Наибольший интерес представляют скороспелые и позднеспелые сорта.
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", 000 "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).
Позднеспелые сорта в условиях Сибири удовлетворяют требованиям силосного назначения. Как правило, это высокорослые растения (до 3-4 метров) дающие высокие урожаи зеленой массы (до 1000 и более ц/га), но с более мелкими клубнями. К таковым сортам относятся: Интерес, Интерес-21, Диетический, Находка, Егерский. В регионах, где период вегетации может быть более 120 дней, эти сорта успевают зацветать и образовывать неплохой урожай клубней - до 300 центнеров с гектара.
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, Горноалтайский. Скороспелые сорта в условиях Восточной Сибири, как правило, успевают зацветать и образовывать хороший урожай клубней - свыше 300 центнеров с гектара, при этом средний вес клубней достигает 200 граммов. Мелкоплодные сорта наиболее устойчивы к перезимовке в почве и могут успешно культивироваться в малоснежных районах.
В связи с началом использования топинамбура не только на кормовые цели животным, но и для промпереработки, и исходя из агробиологических критериев в настоящее время для средней полосы европейской части России наиболее перспективным является сорт "Скороспелка" (авторы Устименко Г.В. - Усанова З.И.), а для южных регионов - сорт "Интерес" (автор Пасько Н.М.) и топинсолнечник "Новость ВИРа" (автор Пасько Н.М.).
АГРОТЕХНИКА ТОПИНАМБУРА
Территория России обладает большим разнообразием агроклиматических зон и для каждой зоны будут свои особенности агротехники культуры топинамбур. Но для всех случаев можно выделить несколько общепринятых условий для получения гарантированно стабильных урожаев топинамбура. Для этого предполагаемый участок должен иметь достаточно глубокий пахотный горизонт, быть лёгким по механическому составу, с реакцией рН близкой к нейтральной и без крутых уклонов. Получение высоких урожаев клубней и зелёной массы невозможно (особенно в первые годы вегетации) без внесения 100 - 200 т/га органических удобрений или компостов. Минеральные удобрения рекомендуется вносить в пределах 60 -100 кг действующего вещества на гектар, при этом учитывается соотношение азота, фосфора и калия в зависимости от сроков внесения и их направленности: больше зелёной массы или качество клубней.
Подготовка почвы начинается с осенней вспашки плугом с предплужником (ДТ-75 + ПЛН-3,5), а затем почва выравнивается и дискуется. Культиватором окучником (КОН-2,8) нарезаются гребни на расстоянии 70 см. В ранневесенний период, по мере оттаивания почвы и возможности использования сельхозорудий. В случае надобности проводится восстановление гребней до высоты 18-22 см. В последние годы мы рекомендуем первичную обработку проводить тяжёлыми дисковыми орудиями до создания структуры почвы, обеспечивающей качественную нарезку гребней. Посадка клубней проводится в самые ранние сроки - конец апреля - начало мая, как только возможно использование картофелесажалок - СН-4Б. Для технологического процесса с топинамбуром используется набор орудий и приспособлений для гребневой технологии картофеля. Высадка производится в гребни с расстоянием между клубнями 35-40 см, которое регулируется с помощью комплекта звездочек или рекомендуется на вычерпывающем диске снять 6 ложечек, то есть через одну.
Для обеспечения необходимой густоты стояния используются клубни весом 20-50 г, при этом норма высадки составит 1,0-1,5 т/га. Глубина посадки в пределах 8-10 см.
В 2002 г. по нашей инициативе совместно со специалистами ВИС-ХОМ, ВИМ на полях Подмосковья начаты эксперименты агротехники топинамбура по грядовой технологии. При этом планируется увеличить процент собранных клубней топинамбура, улучшить их качество и сократить затраты на уходе, уборки и, особенно, на сортировке перед их закладкой на зимнее хранение.
Уход за посадками заключается в следующем. В зависимости от засоренности участка проводится довсходовое боронование и по всходам, одна или две междурядные обработки культиватором (КОН-2,8; КРН-4,2). При достижении растениями высоты 30-40 см необходимо провести доокучивание. В условиях Сибири растения топинамбура легко переносят первые осенние заморозки и бывают зелеными до начала октября. Способы и сроки уборки зеленой массы зависят от предназначения данного посевного участка.
При использовании зелёной массы в качестве зелёной подкормки животным или для силосования, уборку начинают производить в момент массового цветения топинамбура, при этом заготавливается корм с повышенными кормовыми качествами и максимальным содержанием каротина. При этом, как показала практика, можно успешно и рентабельно готовить витаминно-травяную муку (лучше в гранулированном виде) для последующего использования в птицеводстве и свиноводстве.
На садово-огородных участках под топинамбур рекомендуется отводить полосы вдоль улиц, что создаст зеленый барьер от пыли и шума, а также устранит затенение для других садовых культур, поскольку только в августе растения достигают высоты 2-2.5 метров.
Участок рекомендуется вскапывать на глубину плодородного слоя с предварительным внесением органики (компоста) из расчета 10 кг на 1 кв. метр. Посадочный материал топинамбура можно высаживать как целыми клубнями любого размера, так разрезанными (разделенными) на части по количеству почек (деток). Если к моменту посадки клубни завяли, то их следует поместить в емкость с водой до полного восстановления тургора. Хорошей всхожестью обладают и клубни, которые подгнили до 50% и более. Уход за топинамбуром на садово-огородном участке в течение вегетации минимален. Требуется поддерживать почву в рыхлом состоянии и обязательно создавать гребень для лучшего клубнеобразования.
В засушливый период топинамбур более устойчив, чем другие огородные растения, но в то же время очень отзывчив урожаем на полив.
До настоящего времени в большинстве регионов России на посадках топинамбура не отмечено вредителей и болезней растения, что позволяет полностью исключить применение ядохимикатов.
Для получения посадочного материала (клубней) хорошего качества зеленую массу рекомендуется оставить на зиму (или убирать на максимальной высоте среза) и не выкапывать клубни из почвы. Это объясняется тем, что в условиях Сибири стандартный посадочный клубень формируется в конце сентября. При подмерзании зеленой массы происходит отток питательных веществ в клубни, что увеличивает их средний вес и улучшает качество. В этом случае клубни убираются весной и сразу используются для посадки. В промышленных объемах хорошо зарекомендовал себя осенний срок посадок топинамбура, до начала замерзания почвы.
При использовании посева данного года с целью получения силоса и клубней на корм уборка зеленой массы проводится во второй половине сентября с использованием традиционной силосоуборочной техники. При намерении использовать клубни осенней копки для промпереработки необходимо подобрать такой набор техники для среза и вывода зелёной массы, который обеспечил бы максимальное сохранение гребней. Уборка зеленой массы проводится на высоком срезе. Перед наступлением устойчивых холодов до начала замерзания почвы убираются клубни посредством использования картофелекопалок (МТЗ-80+КСТ-1.4) или картофелеуборочных комбайнов (ККУ-2, КПК-2).
При использовании топинамбура только в виде зеленой массы скашивание производится по мере надобности. Клубни в данном случае не выкапываются. Осенью или рано весной производится перепашка участка с последующим дискованием.
После появления зеленой поросли от оставшихся в почве клубней проводится боронование, при высоте растений 10-15 см выполняется букетировка пропашным культиватором со стрельчатыми лапами и одновременной подкормкой минеральными удобрениями.
На второй и последующий год, при условии перезимования клубней в почве, вначале производится их уборка. Часть мелких клубней просыпается через уборочные органы сельхозмашин и остается на поверхности почвы. Затем обязательно проводится перепашка участка плугом с отвалом на глубину 20-25 см, безотвальная перепашка или дискование, после чего проводится формирование гребней культиватором окучником (КОН-2,8) с одновременной подкормкой минеральными удобрениями N60 Р60 К90 на гектар. Дальнейший уход заключается в бороновании, культивации и окучивании.
Зеленая масса второго и последующих лет используется в качестве зеленой подкормки животным, для получения травяной муки, гранул и на силос.
На садово-огородных участках выращенный урожай можно использовать в различных целях. Зеленая масса может быть заготовлена для кормления кроликов, свиней, кур, индеек и других животных, включая домашних хомячков и птиц. Для этого ботву вместе с листьями убирают после наступления повторяющихся заморозков, оставляя не срезанной часть стебля высотой 20-30 см. Сложить ботву нужно так, чтобы не допустить подгнивания, подпревания массы. В случае использования зеленой массы в лечебных и пищевых целях (цветущие сорта убираются в стадии начала цветения) ботва должна быть подсушена в затененном проветриваемом помещении. Высушенная ботва может служить ценным кормом на зимний период. Для кормления свиней массу рекомендуется нарубить и запарить. В корм могут пойти и выкопанные корневые остатки (корчи) как в свежем, так и в запаренном виде. Кормление животных можно начинать по мере отрастания боковых побегов, но это ведет к снижению урожая клубней. Не используемая на кормовые цели ботва может служить прекрасным покрывным материалом для участков с клубникой, малиной и других не морозостойких растений.
Наибольший агроэкономических эффект возделывания топинамбура достигается в среднем за пятилетний цикл. В год ликвидации плантации (после уборки клубней, перепашки, дискования) проводят подсев овса, вики, гороха, которые с появившейся порослью от оставшихся в почве клубней образуют укосную массу богатую белком. Затем поле в июле перепахивают "наперегар" и по мере появления поросли дискуют или культивируют (КПТ). Целесообразно на этом поле посеять озимую рожь с подсевом многолетних трав на зеленый корм. Для очистки поля от поросли можно применить гербициды - 2,4Д, прометрин, трефлан, парокват и др.
В условиях Сибири целесообразно на следующий год поле оставить под чистым паром, учитывая, что с урожаем за прошедшие годы было вынесено из почвы значительное количество минеральных веществ.
На малых плантациях, в ликвидационный год посадок топинамбура, достаточно уничтожать появляющиеся всходы.
Использование агротехнических приемов даже в Магаданской области, где земледелие очень затруднено из-за сложных почвенно-климатических условий, позволяет получить урожай топинамбура в среднем 420 ц/га зеленой массы, а некоторые скороспелые сорта превысили и этот показатель. Кроме того, урожай клубней семенных стандартов в этих условиях засухи получено в среднем до 800 ц/га (а на отдельных участках и 1000-1100 ц/га) зеленой массы и до 240 ц/га клубней.
В целом в суровых агроклиматических условиях Сибири урожайность зеленой массы достигает до 1600 ц/га, а клубней - 640 ц/га. Топинамбур в этих условиях может быть страхующей культурой с гарантией урожайности зеленой массы до 300 ц/га, а клубней - 60 ц/га.
В большинстве регионов европейской части России гарантированный урожай зелёной массы топинамбура силосных сортов составляет 400 - 600 ц/га и 200 - 300 ц/га клубней.
ХРАНЕНИЕ ТОПИНАМБУРА
Свойства клубней перезимовывать в почве позволяют обходиться без особых хранилищ, т.к. они сохраняются в земле невыкопанными лучше, чем в подвалах или буртах. Худшая сохранность невыкопанных клубней в поле отмечается в районах Сибири с малым снежным покровом зимой (Бурятия, Читинская обл.).
Слабую лежкость на открытом воздухе объясняют за счет тонкого пробкового слоя клубней и высоким содержанием Сахаров, вследствие чего они быстро вянут и подвержены воздействию микроорганизмов, для которых являются прекрасным питательным субстратом.
Клубни, выкопанные осенью с целью сохранения для переработки и для скармливания животным, могут храниться не в специальных хранилищах. Для этого возможно закладывание отсортированных от земли и посторонних примесей клубней топинамбура в любую тару (контейнеры, ящики, мешки) с последующим хранением в необогреваемом легком хранилище. Клубни можно хранить в наземных буртах: длиной 2-3 метра, шириной 1,5-1,8 м, высотой до 1,0 метра. После наступления устойчивой морозной погоды (-5 – -10°С) и подмерзания клубней бурт укрывают соломой, землей, торфом. С целью предотвращения попадания талых вод весной площадку требуется обеспечить водосточными бороздами.
В последние годы определился сибирский метод хранения клубней в траншеях и ямах. Выбирается участок на возвышенных, сухих местах с обеспечением сохранности клубней от мышей (используют хвойную лапку или облив края хранилища дизельным топливом). Размеры хранилища выбираются исходя из объемов хранения, возможности механизации земляных работ. Главным критерием является засыпка клубней на хранение слоем не более 1,5 м. Рекомендуется при послойной засыпке пересыпать песком или гидролизным лигнином (опилки, солома не подойдут для этих целей по причине возможного биологического возгорания массы клубней). Устанавливается приточно-вытяжная вентиляция, представляющая собой трубы или короба, устанавливаемые в траншею (яму). Труба приточной вентиляции устанавливается на глубину 1,2-1,5 метров, а вытяжная - на глубину 35-40 см. Приточно-вытяжная вентиляция должна устанавливаться на каждые 8-10 тонн хранимых клубней. Через вентиляционные короба возможен зимний контроль за режимом хранения и регулирования температуры. Осенью можно быстро охладить хранилище через открытую вентиляцию. При установлении температуры в хранилище в пределах 0°С вытяжка закрывается и утепляется. Ближе к марту - апрелю нужно обратить внимание на температуру хранения и не допустить возможного весеннего "возгорания" массы.
При малых объемах заготовок и необходимости зимнего потребления клубней рекомендуется хранить их в подвале (погребе) или нижнем отсеке бытового холодильника. Хорошие результаты дает пересыпка клубней песком, гидролизным лигнином, торфом или перекладка мхом. За хранением нужно следить, т.к. складывающийся режим температуры и влажности в подвале может вызвать порчу клубней - высыхание или загнивание. Хорошо сохраняются клубни топинамбура в полиэтиленовых мешках, завязанных после засыпки в них клубней.
Необходимо отметить, что слабой лежкостью будут обладать травмированные (механически) клубни после копки из увлажненного участка или поздней уборки (подмерзание и оттаивание в почве после осенних резких холодов).
В пищу и для переработки можно использовать и замороженные клубни, которые перед употреблением помещают в холодную воду для медленного оттаивания.
При соблюдении необходимых условий земляную грушу, убранную осенью, вполне можно сохранить до весенней посадки. Это дает возможность значительно удлинить период кормления животных и сохранить посадочный материал. Хранение в хранилищах клубней оправдано в первую очередь в тех районах, где урожай их значительно превышает семенные потребности.
В сложившихся экономических условиях для промышленности предпочтительно использовать малозатратные технологии хранения. В последние годы апробирована технология хранения клубней для последующей переработки в зимний период (октябрь - апрель) в одном хранилище от 50 до 500 тонн. Хранилище на 50 - 200 тонн практически не позволяет осуществлять достаточную механизацию загрузки-выгрузки, но в них можно поддерживать оптимальный режим хранения без дополнительного оборудования, только приточно-вытяжная вентиляция.
Наиболее предпочтителен вариант заглублённого или полузаглублённого хранилища, и в 80 - 90-е годы они строились для хранения картофеля в активно вентилируемой среде. В таких хранилищах для клубней топинамбура, в отличие от картофеля, не нужны отопительные агрегаты, а имеющаяся система вентиляции должна обеспечить достаточно быстрое охлаждение хранилища в период закладки топинамбура и поддержание стабильно пониженной температуры (до -15°С). При этом важнейшее условие приобретает удаление излишней воздушной влаги и недопущение резких колебаний температуры в течение суток (день - ночь).
Перед закладкой на зимнее хранение клубни топинамбура не должны иметь в своей массе более 10% земли, тем более сырой. Нельзя закладывать мокрые клубни, или клубни, до этого находившиеся более 7 - 10 дней в буртах вне хранилищ и если в этот период температура воздуха была более +15°С. В период хранения обязателен еженедельный досмотр за состоянием хранения и при первых же признаках порчи (увлажнение, пятна плесени) данный контейнер (сусек) незамедлительно направить на сортировку и переработку.
Перспективным является способ хранения топинамбура в модифицированной газовой среде (МГС). МГС является одной из разновидностей хранения в регулируемой газовой среде (РГС). Модификация газовой среды создаётся, когда клубни помещают в герметически закрытую ёмкость. Хранение в МГС - простой и доступный способ хранения, не требующий дополнительных затрат на строительство хранилищ. Упаковка клубней в полиэтиленовые пакеты и хранение их при температуре +2°С является одним из видов МГС. Полиэтиленовая плёнка обладает эластичностью, низкой водо- и газопроницаемостью, стойкостью к кислотам и щелочам, лёгкой сворачиваемостью. При упаковке клубней в полиэтиленовую плёнку благодаря её низкой проницаемости создаётся высокая относительная влажность воздуха, препятствующая испарению влаги. В результате дыхательного газообмена клубней увеличивается содержание углекислого газа и снижается количество кислорода, тем самым происходит автоконсервирование.
Разработан метод упаковок и хранения клубней в пакетах из полиэтилена толщиной 40 - 50 мкм, длиной 45 - 62 см и шириной 15 см. Клубни, подлежащие закладке, должны быть совершенно здоровыми, без механических повреждений, вымыты и высушены. Затем их укладывают в три рядя, а при наличии очень крупных - в 2 ряда, после чего пакет герметически закрывают зажимом из полихлорвинила. Заполненные пакеты укладывают рядами по длине и ширине стандартного ящика и помещают в холодную камеру с t = 2°С или в холодное хранилище.
В промышленных условиях предполагается осуществлять закладку сырья в контейнеры вместимостью 250 - 500 кг с полиэтиленовыми вкладышами. Возможно также использование штабелей контейнеров и ящиков с покрытиями из полиэтиленовой плёнки, которая фиксируется на штабеле с помощью вертикальных и горизонтальных планок. Хранение предполагаемой тары с клубнями предполагается в холодильниках или в неохлаждённых хранилищах, в которых поддерживается температура в пределах 0 - 4°С. Рекомендуемый способ хранения клубней топинамбура в МГС позволяет сохранение качества исходного сырья, экономичен и удлиняет сроки возможности переработки клубней в промышленности.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ
Ценность топинамбура как кормовой, овощной, технической и лечебной культуры обусловливается, прежде всего, химическим составом растения (табл. 1).
Таблица 1
Объект анализа | Сухое вещество | В % к абсолютно сухому веществу | ||||
Протеин | Жир | Клетчатка | БЭВ* | Зола | ||
Зеленая масса | 18,0 | 10,0 | 1,8 | 18,1 | 55,0 | 14,3 |
Клубни | 19,2 | 11,4 | 1,0 | 4,2 | 78,0 | 5,8 |
*БЭВ - безазотистые экстрактивные вещества.
Топинамбур содержит достаточно большое количество сухих веществ (до 20%), среди которых до 80% содержится полимерного гомолога фруктозы - инулина. Инулин является полисахаридом, гидролиз которого приводит к получению безвредного для диабетиков сахара - фруктозы. Топинамбур содержит клетчатку и богатый набор минеральных элементов, в том числе (мг % на сухое вещество): железа -10,1; марганца - 44,0; кальция - 78,8; магния - 31,7; калия -1382,5; натрия - 17,2. Топинамбур активно аккумулирует кремний из почвы, и в клубнях содержание этого элемента составляет до 8% в расчете на сухое вещество. По содержанию железа, кремния и цинка он превосходит картофель, морковь и свеклу. В состав клубней топинамбура входят также белки, пектин, аминокислоты, органические и жирные кислоты. Пектиновых веществ в топинамбуре содержится до 11% от массы сухого вещества. По содержанию витаминов В, В2, С топинамбур богаче картофеля, моркови и свеклы более чем в 3 раза. Существенное отличие топинамбура от других овощей проявляется в высоком содержании в его клубнях белка (до 3,2% на сухое вещество), представленного 8 аминокислотами, в том числе незаменимыми, которые синтезируются только растениями и не синтезируются в организме человека: аргинин, валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, триптофан, фенилаланин.
В сухом веществе стеблей с листьями более 4% приходится на триптофан и лейцин. В 1 кг зеленой массы содержится 60-130 мг каротина. Среди зольных элементов значительный удельный вес занимают кальций, магний, железо. На 1 кг зеленой массы приходится 5,9 г кальция и 3,4 магния.
Количество органических кислот в процессе онтогенеза растений может составлять от 8 до 12% сухого веса листьев. Органические кислоты представлены в листьях топинамбура не только ди- и трикарбоновыми кислотами цикла Кребса, но и полиоксикислотами, которые являются кислотами первичного окисления Сахаров. Среди ди- и трикарбоновых кислот в ростках и листьях топинамбура содержаться яблочная, фумаровая кислоты, а также в значительно меньших количествах лимонная и янтарная кислоты.
Богатый состав биологически активных веществ топинамбура делает это растение очень перспективным в кормопроизводстве, в диетическом питании и пищевой промышленности и как исходное сырье для создания высокоэффективных лекарственных средств.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОПИНАМБУРА В КОРМОПРОИЗВОДСТВЕ
Приготовление силоса, травяной муки
Благодаря высокому содержанию сухих веществ, хорошей углеводной и витаминной обеспеченности, а также малому количеству клетчатки, зеленая масса топинамбура обладает значительными кормовыми достоинствами. В сибирских условиях питательность 100 кг зеленой массы составляет 20-25 кормовых единиц. Это в 1,5-2 раза выше питательности зеленой массы подсолнечника. В 1 кг клубней содержится 0,23-0,29 кормовых единиц.
Надземная часть растения и клубни дают 200-300 центнеров кормовых единиц с 1 гектара и 12-16 ц/га перевариваемого протеина. Топинамбур превышает по выходу кормовых единиц в 2,9-7,9 раза, а по перевариваемому протеину в 1,6-5,9 раза кукурузу, однолетние и многолетние травы, картофель. Для условий Сибири этот фактор приобретает еще большую значимость, когда в апреле-июне заканчиваются запасы сочных кормов и нет свежей зелени, то клубни из хранилищ или весенней копки дают прекрасную кормовую базу.
По питательной ценности топинамбур превосходит также цветущий клевер и кукурузу. Животные поедают овощ охотнее, чем другие травяные культуры не только в свежем виде, но и в виде силоса и сенажа. При этом привесы и продуктивность у них значительно выше, чем при обычном вскармливании. Зеленую массу можно скармливать скоту и в свежем виде. В листьях топинамбура в 2 раза больше белка, чем в стеблях (особенно в период июль-август). Можно откармливать свиней исключительно листьями из топинамбура (практика Германии), к которым добавляют частично шрот и обрат.
Удой на корову в 300 кг с жирностью молока 4% получают, скармливая силос из зеленой массы топинамбура. Зеленая масса поливитамина (каротин, аскорбиновая кислота, рибофлавин, никотиновая кислота и др.). Особую роль в кормлении скота играют клубни топинамбура. Включение в рацион коров 10-15 кг клубней уже на 6-й день увеличивает удои на 4-5 кг в сутки, а кормление ими молодняка существенно повышает привесы. Клубни наиболее ценны весной, когда не хватает витаминов. Если проросший картофель содержит вредный организму соланин, то клубни топинамбура, напротив, весной содержат биологически активные вещества и белок, стимулирующий молочную продуктивность коров, овцематок, свиноматок и яйценоскость кур. Клубни скармливаются птице в свежем виде, а также в запаренном и силосованном.
Топинамбур является незаменимой культурой в овцеводстве. Выпас свиней на плантациях топинамбура позволяет почти полностью исключить из рациона другие виды кормов. Кормление клубнями поросят на 20-30% увеличивает привесы, а при откормке свиней улучшается сало. Для зимнего кормления из клубней готовят комбисилосы (клубни + люцерновая мука 10%).
Для зеленой подкормки большую ценность растение представляет в звероводческих хозяйствах, где листья и стебли охотно поедают зайцы, маралы и другие дикие животные, а клубни осенью хорошо едят кабаны. В охотхозяйствах Сибири топинамбур высаживают по краю лесных массивов, где он, разрастаясь, создает непроходимые заросли, которые являются не только хорошей кормовой базой для диких животных, но и служит им надежной защитой от браконьеров.
Высокая кормовая ценность топинамбура позволяет использовать его в виде силоса как хороший корм для всех сельскохозяйственных животных. Наличие в стеблях растений большого количества Сахаров (до 25-30% к сухому веществу) обусловливает легкую их силосуемость. Влажность силоса из топинамбура находится в пределах 60-75%.
Зеленая масса на силос убирается в 1-й декаде сентября (в зависимости от погодных условий) до наступления заморозков. Для меньшей потери зеленой массы целесообразно применять силосоуборочный комбайн КС-1,8 "Вихрь" (потери 1,3-2,7%) и КПИ с кукурузной жаткой. Силосование проводится в траншеях. Выбор типа траншеи определяется местными условиями, но емкость ее должна быть не менее 500 т (ширина 6-9 метров). Технология закладки как у кукурузы. Хороший эффект дает добавление в закладываемую массу соломы зерновых (до 50%).
В силосе топинамбура меньше клетчатки и больше перевариваемого белка, чем в приготовленном из кукурузы и подсолнуха. Как правило, силос отличается высоким качеством, в нем накапливается до 1,5% молочной кислоты, составляющей не менее 50% от общего количества кислот. В процессе силосования рН снижается до 3,9-4,2. Из-за высокого содержания сухих веществ (25-30%) силос из топинамбура в отличие от кукурузы, не бывает перекисленным. В нем сохраняются почти все питательные вещества и довольно много витаминов. Содержание каротина достигает 30-50 мг в 1 кг корма.
Силос из зеленой массы топинамбура хорошо хранится, и его охотно поедают животные после небольшого периода приучения. В 100 кг силоса содержится 18-25 кормовых единиц и до 2 кг перевариваемого протеина, а энергетическая емкость 1 кг силоса достигает 820 ккал. Это намного выше, чем у силоса из других растений. Хорошие результаты в кормлении животных дает комбинированный силос (топинамбур + листья свеклы + трава + кукурузные стебли и листья + концентрированный корм).
Зеленая масса может служить хорошим сырьем для заготовки травяной муки. При правильной технологии в травяной муке обеспечивается лучшая сохранность питательных веществ. На приготовление 1 ц травяной муки расходуется в среднем 4-5 ц зеленой массы с влажностью 75%. По питательности травяная мука не уступает многим зерновым концентратам и превосходит их по полноценности, содержанию белка, минеральных веществ, витаминов. Питательность 1 кг муки из топинамбура составляет около 0,7-0,9 кормовой единицы, содержание протеина - 16-25%, клетчатки - не более 20%, каротина 60-130 мг/кг.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПЕРЕРАБОТКА ТОПИНАМБУРА
В бывшем СССР разработку новых видов диетической продукции из топинамбура активно вели Московский технологический институт пищевой промышленности, Институт питания Академии наук (Москва), Воронежский технологический институт, Киевский технологический институт, пищевой институт и другие научные организации. В результате этих исследований были разработаны и апробированы рецептуры напитков, овощных смесей, кондитерских и хлебобулочных изделий на основе продуктов первичной переработки топинамбура. В настоящее время, в связи с продвижением этой культуры из благодатного для земледелия Юга в различные регионы СНГ, в том числе на Восток - Сибирь, Урал, Дальний Восток, а также благодаря деятельности энтузиастов этой культуры, активно ведутся работы по пищевому использованию топинамбура во многих городах России. Наибольший успех по технологиям переработки и использованию топинамбура достигли в Москве, Воронеже, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Омске, Новосибирске и Иркутске, где от опытных наработок приступили к промышленному выпуску различных продуктов из топинамбура. Пока небольшие объёмы представляют следующие первичные продукты переработки клубней: порошок (мука), сушёные дольки, пюре и фруктозо-глюкозные сиропы.
Переработка и использование зелёной массы топинамбура в кормопроизводстве изложены в предыдущей главе. Кроме того, зелёная масса топинамбура может быть использована для получения фруктозо-глюкозного сиропа (ФГС), кормовых дрожжей, спирта, (табл. 2), биогаза, целлюлозы и других продуктов.
Получение ФГС из надземной части наибольшее значение и эффективность имеет для северных регионов, где зачастую имеющиеся сахара в стебле консервируют ранние осенние холода. При этом получается сироп с более благородным, цветочным вкусом и ароматом.
Выход товарных кормовых дрожжей на гидролизате из листьев и стеблей составляет в среднем 160 -170% к количеству израсходованных редуцирующих веществ, при этом 1 га пашни даст в 5 - б раз больше кормового белка, чем овёс или другие культуры (табл. 2).
Таблица 2
Культура | Урожайность, ц/га | Редуцирующие в-ва | Валовой выход, ц/га | ||
% | ц/га | дрожжей | дрожжевого белка | ||
Овёс (зерно) | 25 | 54-56,8 | 13,5 -14,2 | 27 - 28,4 | 3,38 - 3,55 |
Картофель (клубни) | 150 | 18,2-19 | 27,3-28,5 | 54,6-57 | 6,82-7,12 |
Топинамбур (клубни) | 250 | 11,7-14,2 | 29,2 - 35,6 | 58,5-71,2 | 7,31-8,9 |
Топинамбур -зеленая масса | 500 | 10-14,5 | 50-72,5 | 100-145 | 12,5 - 18,1 |
В зависимости от используемого сорта топинамбура, с 1 га надземной части можно получить 2 - 5 тонн этилового спирта, который может быть источником энергии как и биогаз. Считается, что зелёная масса и клубни топинамбура являются очень дешёвым сырьём для получения этанола и биогаза (табл. 3).
Таблица 3
Листья и цветы | Зеленая масса (стебли, листья и цветы) | Стебли и цветы |
Лечебный чай | Корм для животных: сено, сенаж, силос, травяная мука, кормовые дрожжи | Фруктозный сироп |
Бальнеологическое средство для ванн | Спирт (этанол) | Целлюлоза (картон, бумага) |
Лечебные профилактические настои различной концентрации | Органические удобрения (биогумус) | Брикеты бытового топлива |
Биогаз |