У топинамбура много неоспоримых достоинств, включая пользу для здоровья, однако его высокий рост и обильная листва часто приводят к непропорциональному распределению биомассы в надземные ткани, тем самым нарушая распределение фотосинтезированных веществ и баланс «источник-поглотитель».
«Источник» в первую очередь относится к листьям растений, которые осуществляют фотосинтез и производят ассимиляты, тогда как «поглотитель» включает органы, где эти ассимиляты хранятся или используются, такие как клубни и репродуктивные структуры.
Чрезмерное развитие листьев не только усиливает конкуренцию за свет внутри кроны, снижая эффективность фотосинтеза в нижних слоях листьев, но и отвлекает значительную часть ассимилятов от запасающих органов, таких как клубни, в конечном итоге ограничивая формирование урожая.
Баланс и регулирование динамики «источник-поглотитель» не только определяют направление и эффективность производства сухой массы, но и сильно зависят от агрономических методов, включая удаление листьев. Кроме того, распределение продуктов фотосинтеза тесно связано с доступностью питательных веществ в почве. Поэтому выяснение роли удаления листьев в модулировании урожайности сельскохозяйственных культур при определенных методах выращивания имеет важное значение для углубления понимания взаимодействия «источник-поглотитель» в продовольственных и кормовых культурах и для обеспечения теоретической основы для повышения эффективности производства сельскохозяйственных культур.
Китайские исследователи с Факультета луговодства Университет национальностей Внутренней Монголии проверили, как повлияет удаление листьев на урожай топинамбура.
Эксперимент проводился в демонстрационном парке сельскохозяйственных и животноводческих наук и технологий университета, расположенном в поселке Фэнтянь, районе Хорцинь, городе Тунляо. Для этого места характерен типичный умеренно-континентальный муссонный климат со средней годовой температурой 6,4 °C, экстремальной минимальной температурой −30,9 °C, безморозным периодом около 150 дней и средним годовым количеством осадков 350–400 мм.
Исследование проводилось в течение двух последовательных вегетационных сезонов (2022 и 2023 гг.) с использованием рандомизированного полного блочного дизайна.
Клубни топинамбура разрезали на сегменты весом 20–25 г и высаживали 10 апреля в оба года. Было принято расстояние между растениями 2,0 м × 2,0 м (ряд × растение).
Каждый экспериментальный участок имел размеры 4 м × 6 м, что соответствовало плотности посадки 2500 растений на гектар. При такой системе выращивания с широким расстоянием между растениями каждое отдельное растение рассматривалось как независимая экспериментальная единица.
Всего было отобрано 50 растений, по 10 биологических повторений на каждый вариант обработки. Каждый вариант обработки был размещен на двух участках. На основе анализа почвы перед посадкой и потребностей топинамбура в питательных веществах вносились основные удобрения в количестве 80 кг азота, 20 кг фосфора и 40 кг калия на гектар.
Обработка листьев проводилась на стадии вегетативного роста, через 70–75 дней после посадки. Было применено четыре варианта обработки листьев для изменения площади листьев и их способности к росту.
В варианте Q1 удалялась нижняя половина листьев, тогда как в варианте Q2 удалялась только нижняя треть листьев. Вариант Q3 включал удаление примерно половины листьев на боковых ветвях, а вариант Q4 состоял в удалении супротивных листьев. Вариант без удаления листьев служил контролем (СК). Каждый вариант обработки применялся к десяти отдельным растениям, в результате чего было получено в общей сложности 50 экспериментальных единиц. Все операции по удалению листьев выполнялись вручную за один вегетационный период с использованием стерилизованных ножниц для обеспечения единообразия во всех вариантах обработки.
Результаты двух последовательных полевых экспериментов показали, что удаление нижних листьев (вариант Q2) значительно увеличило урожайность клубней в оба года, с приростом в 93,7% в 2022 году и 282% в 2023 году по сравнению с контролем. Хотя другие варианты удаления листьев также показали увеличение урожайности, оно не было статистически значимым.
Анализ главных компонентов показал, что ризосферные почвы, связанные с клубнями и стержневыми корнями, содержали более высокие концентрации аммонийного азота, нитратного азота, доступного фосфора и доступного калия, чем основные почвы. Среди этих питательных веществ урожайность клубней значительно и положительно коррелирована с доступным калием (r = 0,57). Эти результаты показывают, что умеренное удаление нижних листьев улучшает питательные условия в ризосфере и способствует увеличению урожая клубней топинамбура.
Умеренное уменьшение площади листьев снижает затраты на поддержание нефункциональных листьев и увеличивает долю фотоассимилятов, транспортируемых в клубни. Этот механизм дает физиологическое объяснение превосходной производительности Q2, наблюдаемой в данном исследовании. Повышенная потребность развивающихся клубней в потребностях может увеличить распределение углерода в подземных слоях, что может быть связано с изменениями доступности питательных веществ в ризосфере.
На рисунке показано, что урожайность топинамбура напрямую зависит от доступности питательных веществ в подземной среде. Результаты этого исследования показывают, что концентрации доступного калия (K + ) и доступного фосфора (P) были значительно выше в ризосферной почве, чем в основной почве. Это подтверждается предыдущими исследованиями, которые, как правило, сообщают, что ризосферные почвы обладают более высоким содержанием питательных веществ и эффективностью их преобразования по сравнению с основной почвой. Источник: College of Grassland Science, Inner Mongolia Minzu University.
Важно отметить, что наблюдаемое увеличение урожайности при Q2, наряду с соответствующими закономерностями распределения питательных веществ в ризосфере, следует интерпретировать как результаты, специфичные для обработки и контекста, в условиях почвы, климата и управления, использованных в данном эксперименте. Их общая применимость требует дальнейшей проверки в других условиях и для других генотипов.
Источник: Agronomy 2026, doi.org/10.3390/agronomy16020266
На заглавном графике - схема удаления листьев, применяемая при выращивании топинамбура в эксперименте. Синяя заливка обозначает удаленные листья, а зеленая — оставшиеся листья. Источник: College of Grassland Science, Inner Mongolia Minzu University.
