Интродукция крупнотравных инулиносодержащих растений Девясила Высокого и Топинамбура на Среднем Урале

Содержание
Введение
1. Литературный обзор по изученным видам
1.2. Девясил высокий
1.2. Топинамбур
2. Агрометеорологические условия вегетационного периода (2010 г.).
3. Методика и материалы
4. Фенологические наблюдения
4.1. Девясил высокий
4.2. Топинамбур
5. Структура куста. Продуктивность
6. Интродукционная оценка
7. Химический состав надземных частей изученных растений
8. Показатели фотосинтеза и транспирации
Заключение
Выводы
Список литературы

Пределы варьирования длины листа, см Площадь листьев раст., м2 Облиственность, % число, шт. высота, см число междоузлий, шт. генеративн. побегов вегетативн. побегов 1,6±1,00 190,8±2,20 31,9±1,81 25,1±7,47 8,1±0,73
29,2±1,58 - 2,8 41,1 Уборку лекарственного сырья проводили осенью. Масса сырых корней девясила высокого изменялась от 449 до 1003 г, составляя в среднем 675 г, средняя масса сырых листьев – 366,6 г, средняя масса сырых стеблей – 375,2 г, средняя масса сырых соцветий – 184,6 г, средняя надземная сырая масса – 741,8. Масса сырых корней топинамбура изменялась от 689 до 937 г, в среднем – 779,2 г, средняя масса сырых листьев – 696 г, средняя масса сырых стеблей – 889,2 г, средняя масса сырых соцветий – 66,2 г, средняя надземная сырая масса – 1699,4 (табл. 6).
Таблица 6
Продуктивность крупнотравных видов девясила высокого и топинамбура
№ п/п Вид Сырая масса, г/растение листьев стеблей соцветий надземная подземная целое растение 1 Девясил 284 487 155 771 649 1420 2 450 582 184 1032 1003 2035 3 525 376 195 901 775 1676 4 264 192 210 456 449 905 5 310 239 179 549 499 1597 1 Топинамбур 618 759 55 1430 689 2130 2 818 1066 62 1747 813 2560 3 650 865 69 1567 756 2398 4 718 966 75 2064 937 2990 5 676 790 70 1689 701 2278
6. Интродукционная оценка
В результате наблюдения за ростом и развитием девясила высокого и топинамбура появилась возможность оценить их успешность интродукции в данном регионе.
Таблица 7
Интродукционная оценка изученных видов
Вид Жизненная форма Способность к размножению Морозо-устойчивость Общая оценка интродукции семенному вегетативному Inula helenium L. Корневищный
многолетник 3 3 3 9 Helianthus tuberosus L. Корневищный
многолетник 3 3 2 8 Изучение интродукционного потенциала на основе фенологии, морозоустойчивости, способности к размножению показало, что исследуемые виды морозоустойчивы и способны к вегетативному или семенному возобновлению в условиях интродукции на Среднем Урале. Растения с итоговым интродукционным баллом в пределах 8-10 являются перспективными для культивирования в регионе (табл. 7).
Оценка показала, что данные виды рекомендованы для широкого внедрения в практику. Культивирование этих видов будет способствовать их охране и предотвращению истощения запасов.
7. Химический состав надземных частей изученных растений
По химическому составу клубни топинамбура сродни картофелю и по питательности превосходят многие овощи. Клубни топинамбура содержат до 3 % белка, все незаменимые аминокислоты, клетчатку, пектин, органические кислоты, жиры, фруктозу, 2—4 % азотистых веществ. Клубни богаты микроэлементами (K, Ca, Si, Mg, Na, F, Cr), особенно селеном, по содержанию железа топинамбур значительно превосходит другие корнеплоды. Богат топинамбур и витаминами: В1, В2, В6, С, РР, каротиноидамии (Арсеньева и др., 2008).
В ряде работ (Прокопенко, Юрченко, 1991) приведено множество сведений о составе и использовании клубней топинамбура и практически отсутствуют данные о вегетативной части, биомасса которой существенно превышает массу клубней. В связи с этим были проведены исследования химического состава вегетативной части топинамбура и девясила. Известно (Рязанова и др., 1997), что химический состав вегетативной части топинамбура сложен и разнообразен, зависит от сроков скашивания зеленой массы, технологии хранения, сорта и других факторов.
Вегетативная часть топинамбура более чем на 45% представлена веществами, извлекаемыми горячей водой. Эти вещества на 60,5% состоят из простых сахаров (моно- и олигосахаридов), причем олигосахаридов содержится в 3,5 раза больше, чем моносахаридов.
Наряду с моно- и олигосахарами в вегетативной части топинамбура содержатся также и полисахариды (29,52%). Полисахариды не все гидролизуются одинаково. Легко гидролизуется 36%, а трудно – 64%. Всего веществ углеводной природы содержится в вегетативной части топинамбура 57,87%, из них 67% приходится на долю легкодоступных (Чупрова, Рязанова, 2010).
Следует отметить, что целесообразность использования вегетативной части топинамбура определяется не только общим составом углеводов, но и количеством отдельных сахаров. Водный экстракт представлен четырьмя сахарами, основная доля приходится на фруктозу 46,7% и глюкозу 34,4%. Гидролизаты легкогидролизуемых полисахаридов содержат шесть сахаров. Преобладающим сахаром в них является фруктоза (85,4%). Гидролизаты трудногидролизуемых полисахаридов на 94,3% представлены глюкозой, при незначительном содержании фруктозы (Чупрова, Рязанова, 2010).
Исследование основных характеристик вегетативной части топинамбура позволяет рекомендовать ее в качестве сырья для биохимической переработки.
Согласно исследованиям, в зеленой части топинамбура к моменту уборки (табл. 8) было 10-11% протеина, 1,8% жира, 21% клетчатки, 23% растворимых углеводов.
Согласно литературным данным (Багаутдинова и др., 2001) в подземных органах изученных растений пределы варьирования уровня спирторастворимой фракции (фруктоза и олигофруктаны) составили от 7 до 70% на воздушно - сухое вещество, а полифруктанов - от 5 до 64%. Максимальное количество суммы низко- и высокомолекулярных фруктанов (75-85%) обнаружено в клубнях топинамбура, что соответствует литературным данным (Кахана, Арасимович, 1974). Значительную часть у топинамбура составляет низкомолекулярная фракция. Наибольшее содержание высокомолекулярных фруктанов (40-64%), в том числе инулина, характерно для девясила высокого.
Таблица 8
Химический состав надземной части крупнотравных видов
Показатели Топинамбур Девясил высокий 31.08.09
(81 дн) 20.09.09
(95 дн) 28.07.09
(72 дн) 20.08.09
(95 дн) % на воздушно-сухое вещество Гигровлага 8,91 8,58 Общий N (сырой протеин) 11,75 11,0 1,37 1,07 N белковый (протеин) 10,13 10,0 1,02 0,99 Жир 1,91 1,8 1,92 1,61 Клетчатка 22,1 21,0 27,0 26,8 Растворимые углеводы 20,0 23,3 4,43 16,9 Зола 7,8 8,01 8,15 9,20 Макроэлементы Ca 0,9 1,21 0,98 1,21 P 0,26 0,20 Mg 0,34 0,3 0,32 0,29 мг/кг Нитраты 302,0 232,0 Микроэлементы Mn 28,8 21,7 Fe 112,0 216,0 Cu 5,31 5,74 Zn 23,6 26,4 Содержание метаболитов, таких как сырой протеин, протеин, растворимые углеводы выше у топинамбура, чем у девясила. Количественное содержание макроэлементов, таких как кальций, магний находятся примерно в равных долях (табл. 8).
8. Показатели фотосинтеза и транспирации
Согласно полученным данным, показатели видимого CO2 газообмена у топинамбура намного выше (47 мкмоль/(с г Хл)), чем у девясила (16 мкмоль/(с г Хл)). Однако транспирационный коэффициент выше у девясила (325 моль H2O/моль CO2), чем у топинамбура (186 моль H2O/моль CO2). Содержание хлорофиллов (a+b) в листья изученных растений находятся примерно в равном соотношении (табл. 9).
Таблица 9
Характеристика стационарного фотосинтетического газообмена и пигментного аппарата крупнотравных видов
№ п/п Виды Видимый CO2 газообмен, мкмоль/(с г Хл) Транспирация, ммоль/(с г Хл) Транспирационный коэффициент, моль H2O/моль CO2 Содержание в листе Хл (а+b), мг/г Соотношение хлорофиллов a/b 1 Девясил 16 5,1 325 2,34 1,3 2 12 4,3 284 2,3 1,2 3 20 5,9 366 2,4 1,3 1 Топинамбур 47 8,7 186 2,06 2,0 2 44 7,6 161 2,1 2,1 3 50 9,8 197 2,0 2,0
Заключение
В результате проведенного исследования выявлено, что крупнотравные инулиносодержащие растения девясил высокий и топинамбур обладают высокой жизнеспособностью.
Девясил высокий произрастает в самых разнообразных экологических условиях, предпочитает богатые, мощные, хорошо увлажняемые почвы, но встречаются и на бедных почвах. Девясил легко размножается семенами и вегетативно, дает самосев и в кратчайший срок образует плотные заросли. В годовом цикле развития отмечается один период активного роста (весна). Летом, с возрастанием температуры воздуха, наблюдается спад в росте, сокращается образование новых листьев.
Наблюдения и производственная проверка топинамбура в условиях Среднего Урала показывают большие потенциальные возможности данного растения и высокую биологическую продуктивность. Топинамбур отличается высокой холодостойкостью. Этим и определяется возможность и необходимость широкого возделывания данной культуры повсеместно.
Физико-географические условия Среднего Урала благоприятствуют интродукции данных видов, отлично реагирующих на агротехнические мероприятия, вызывают мощный рост и развитие растений. Изученные виды могут быть использованы для получения различных метаболитов и инулина.
Выводы
1. В ходе практических работ мы ознакомились с методиками измерения показателей фотосинтеза и транспирации; растительный материал был собран и подготовлен для химического анализа, после чего были рассчитаны метрические и весовые показатели, дающие представление о морфологической структуре растения, а также показатели газообмена и транспирации, характеризующие его продуктивность и перспективы использования.
2. В результате проведенных исследований ознакомились с биоморфологическими характеристиками инулиносодержащих растений - девясила высокого и топинамбура.
3. Рассмотрели структуру кустов данных видов. Измерили такие показатели, как высота, длина листа, количество ярусов генеративного побега и длина листа вегетативного побега.
4. Рассчитали продуктивность данных видов, в том числе сырую массу листьев, стеблей, соцветий, надземной и подземной частей и растений в целом.
5. Определили качественный состав надземных частей изученных видов и основные характеристики фотосинтеза и транспирации.
Список литературы
Абрамчук А.В., Лаптев В.Р. Продуктивность топинамбура в зависимости от сроков посадки // Аграрный вестник Урала. 2009. № 12 (66). С. 39-40.
Анишин Л.А., Симдяшкина Н.К. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 7-8.
Арсеньева Т.П., Яковлева Ю.А., Фещенко В. Топинамбур как средство лечения и профилактики различных заболеваний // Аллергология и иммунология. 2008. Т. 8. № 1. С. 186-188.
Бабич А.А., Болоховская Т.А., Бехацкая Т.Я., Юрченко Х.Ф. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 11-12.
Багаутдинова Р.И., Федосеева Г.П., Оконешникова Т.Ф. Фруктозосодержащие углеводы растений семейств – локализация и состав // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. 2001. № 5. С. 13-16.
Беляев А.Г., Коданев А.Ф. // Шестой симпоз. по новым кормовым растениям. Саранск, 1973. С. 18-19.
Бобровник Л.Д., Баевская В.И., Гулый И.С. и др. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 54-55.
Бобровник Л.Д., Гулый И.С., Лезенко Г.А. и др. // Там же. С. 53.
Бобровник Л.Д., Лезенко Г.А., Гриненко И.Г. и др. // Там же. С. 53-54.
Бобровник Л.Д., Руденко В.Н., Полумбрин О.М. и др. // Там же. С. 52.
Бодунг М.В. Оценка успешности интродукции эфиромасличных растений в Молдовии // Интродукция и акклиматизация растений. Ботанические исследования. Вып.3. Кишинев: Штиинца. 1988.
Бойко С.М., Сутурин А.Н. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 100-101.
Варламова К.А., Концевич Н.Н., Дылевская Н.И. // Там же. С. 5-6.
Васильева Г.К. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 16-17.
Вологжанинов Ю.Н., Богдарович А.И. // Новые и малораспространенные кормово-силосные растения. Киев: Наук. думка, 1969. С. 107-112.
Вотинова Т.И., Лободин Ю.А. // Шестой симпоз. по новым кормовым растениям. Саранск, 1973. С. 209.
Выдрин Ю.В. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 11-12.
Высоцкий В.Г., Сафронова А.М., Ремесло Н.В. и др. // Там же. С. 57-59.
Гаммерман А.Ф., Кадаев Г.Н., Яценко А.А., Хмелевский А.А. Лекарственные растения: Справочное пособие.3-е изд., пер., и доп. М.: Высшая школа, 1983. 400 с.
Гойко В.А. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 74.
Горный А.В. Технология возделывания топинамбура на семенные цели: научно-методическое издание. Мн., 2000. 34с.
Горный А.В., Ярошевич М.И. Рекомендации по развитию культуры топинамбура в Минской области на 2008 – 2010 годы. Мн., 2007. 11с.
Гринь В.П. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 15-16.
Груцинова А.М., Коломенский Ю.И. Одуванчик на завтрак. Деликатесы из трав и плодов. М, 2004. 134 с.
Губанов И.А. Энциклопедия природы России. Пищевые растения. Справочное издание. М.: Изд-во «ABF», 1996. 556 с.
Гуцал А.И. Влияние удобрений на качество урожая топинамбура // Эколого-популяционный анализ кормовых растений естественной флоры, интродукция и использование. Мат-лы IX Междунар. симпоз. по новым кормовым растениям. Сыктывкар, 1999. С. 49-50.
Давыдович С.С. // Шестой симпоз. по новым кормовым растениям. Саранск, 1973. С. 120.
Дергачева Ж.И., Гурина Н.С. Изучение диагностических признаков цветков девясила высокого // Вестник фармации. 2008. № 4 (42). С. 2-14.
Дицевич Б.Н., Дюба Г.П., Бойко С.М. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 99-100.
Дорохович А.П., Бобровник Л.Д., Ремесло В.Н. // Там же. С. 59-60.
Доценко В.Ф., Горбатюк Л.О., Дробот В.И., Бахтина Т.Ю. // Там же. С. 60-61.
Дробот .И., Доценко В.Ф., Горбатюк Л.О. // Там же. С. 61-62.
Дубковецкий С.В. // Там же. С. 17-19.
Ельчининова О.А., Ветлугина Л.И. Влияние глубины заделки семян на развитие и продуктивность девясила высокого при возделывании в культуре в условиях низкогорий Горного Алтая // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2007. № 7 (33). С. 14-16.
Емельянова А.С., Забегалова Н.Н., Ипатова Г.П., Зубова Н. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 46-47.
Ефимов А.С., Мельник И.М., Скробонская Н.А. и др. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 106-107.
Завражнов В.И., Китаев Р.И., Хмелев К.Ф. Лекарственные растения. Воронеж: Изд-во ВГУ. 1994. С. 234-237.
Задорожный А.М., Кошкин А.Г., Соколов С.Я., Шретер А.И. Справочник по лекарственным растениям. М.: Лес. промышленность, 1988. 98 с.
Искакова А.А., Соболева Л.С., Добрецова Т.Н. Развитие побеговой системы девясила высокого в онтогенезе в условиях питомника // Флора и растительность Сибири Дальнего Востока. Красноярск. 2011 Т. 2. С. 93-98.
Кахана Б.М., Арасимович В.В. Биохимия топинамбура. Кишинев. 1974.
Коваленко С.А. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 75-76.
Космортов В.А., Лапшина Т.Б. // Там же. С. 77.
Кочнев Н.К. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 87-88.
Кощеев А.К. Дикорастущие съедобные растения в нашем питании. М.: Пищев. пром-сть, 1980. 256 с.
Куликов В.В. Лекарственные растения Алтайского края. Барнаул: Алтайское книжное издательство, 1975. 208 с.
Кучеров Е.В. Дикорастущие пищевые растения Башкирии и их использование. Уфа: РИО Госкомиздата БССР, 1990. 160 с.
Кучеров Е.В., Байков Г.К., Гурфанова И.Б. Полезные растения Южного Урала. М.: Наука, 1976. 264 с.
Кучеров Е.В., Мулдашев А.А., Галеева А.Х., Маслова Н.В. и др. Биология и экология основных видов полезных растений на Южном Урале. М.: Наука, 1993. 232 с.
Кучеров Е.В., Мухаметшин М.С. Топинамбур и топинсолнечник – перспективные кормовые культуры. Уфа: ЦНТИ, 1983б. 4 с.
Ларин И.В., Агабабян Ш.М., Работнов ТА., Ларина В.К., Касименко М.А., Любская А.Ф. Кормовые растения сенокосов и пастбищ СССР. М., Л., 1956. Т.3. 879 с.
Леонова Г.А., Сутурин А.Н. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 90-92.
Лехнович В.С. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 77-79.
Лихарев В.С. Лекарства с огорода. Саратов: Региональное приволжское издательство «Детская книга», 1993. 293 с.
Марченко И.И. // Новые и малораспространенные кормово-силосные растения. Киев: Наук. думка, 1969. С. 66-69.
Машанов В.И., Покровский А.А. Пряно-ароматические растения. М.: Агропромиздат, 1991. 287 с.
Михайлова Т.П. // Ресурсы и интродукция растений в Башкирии. Уфа, 1983. С. 71-77.
Наугольных Г.В. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 30-32.
Никифоров Ю.В. Заветные травы целители. Горно-Алтайск: Горно-Алтайское книжное издательство, 1992.
Овезмурадов С.О., Иванцова М.А. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 84-85.
Павлов В.С. // Шестой симпоз. по новым кормовым растениям. Саранск, 1973. С. 42-43.
Панова С.В. // Там же. С. 74-77.
Панова С.В., Марченко И.И. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 85-86.
Пасько Н.М. // Новые культуры в народном хозяйстве и медицине. Киев: Наук. думка, 1976. Ч. 1. С. 74.
Пономарчук Д.М. // Новые культуры в народном хозяйстве и медицине. Киев: Наук. думка, 1976. Ч. 2. С. 10-11.
Портативная система газообмена и флуоресценции GFS-3000. Руководство по эксплуатации, 2007
Приходько Е.А. Продуктивность топинамбура на юге Украины в связи с агрометеорологическими условиями // Эколого-популяционный анализ кормовых растений естественной флоры, интродукция и использование. Мат-лы IX Междунар. симпоз. по новым кормовым растениям. Сыктывкар, 1999. С. 159-161.
Прокопенко А. С., Юрченко Х. Ф. Химический состав и питательность клубней топинамбура // Тез. докл. Всесоюзной науч. производ. конф. Одесса, 1991. 134 с.
Рабинович А.М. Лекарственные растения на приусадебном участке. М.: Росагропромиздат, 1989. 207 с.
Раман И.А. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 55-56.
Раудсепп Л.О. // Там же. С. 91-92.
Редькина Н.Н., Янбаев Ю.А., Муллагулов Р.Ю., Киньябулатов С.С. Популяционная структура девясила высокого на Южном Урале // Аграрная наука. 2008. № 8. С. 18-20.
Романдина М.Д., Васильева Г.К. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 35-36.
Рязанова Т.В., Чупрова Н.А., Дорофеева Л.А., Богданов А.В. и др. Химический состав вегетативной части топинамбура и ее использование // Лесной журнал. 1997. №4. С. 71-75.
Семенова И.Н. Химический состав и пищевая ценность порошка из топинамбура // Актуальные проблемы животноводства, ветеринарной медицины, переработки сельскохозяйственной продукции и товароведения. Материалы международной научно-практической конференции. Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2010. С. 280-281.
Сидоров Ф.Ф., Шмакова А.Г. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 56-57.
Сокольская Б.П. // Шестой симпоз. по новым кормовым растениям. Саранск, 1973. С. 217-218.
Степанец Л.Ф., Ремесло Н.В., Бобровник Л.Д. и др. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 41-42.
Струговщик Ю.С., Ляхова Н.С., Ивашев М.Н. Исследование противовоспалительной активности субстанций календулы, ромашки, девясила и аира // Аллергология и иммунология. 2007. Т. 8. № 1. С. 184.
Тронько Н.Д., Ефимов А.С., Мельник И.М. и др. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 112.
Ухов Н.В., Яценко М.К., Епанчинцев Г.А., Кочнев Н.К. // Вторая Всесоюз. науч.-произв. конф. «Топинамбур и топинсолнечник – проблемы возделывания и использования». Иркутск, 1990. С. 92-95.
Черкезишвили Г. // Пятый симпоз. по новым силос. растениям. Л., 1970. Ч. 1. С. 97.
Чупрова Н.А., Рязанова Т.В. Получение биоэтанола из вегетативной части топинамбура. // Химия растительного сырья. 2010. № 2. С. 49-52.
Хабалтуев Е.Ю. Интродукция девясила высокого (Inula helenium L.) в Предбайкалье: особенности биологии и продуктивности. Улан-Удэ, 2006.
Хабалтуев Е.Ю., Шагеева Н.М., Корзинников Ю.С. Биологические основы интродукции девясила высокого в Приангарье // Сельскохозяйственная биология. 2006. № 1. С. 92-97.
Хайбуллин Р.И., Мухаметшин М.С. Интродукция нетрадиционных кормово-силосных растений в Башкортостане // Генетика, селекция и биотехнология лесных древесных и травянистых растений. Сб. науч. трудов. Уфа: УНЦ РАН, 1993. С. 136-146.
Ярошевич М.И., Вечер Н.Н. Топинамбур (Helianthus tuberosus L.) – перспективная культура многоцелевого использования // Труды БГУ. 2010. Т. 4, вып. 2. С. 1-12.
37