Топинамбур - культура будущего

В рамках этой работы планируется рассмотреть овощную культуру топинамбур, как сырье для промышленного производства, а именно:

· Для сельскохозяйственного производства

· Спиртового сырья

· Биотоплива

Целями работы являются:

1. изучение использования топинамбура

2. выявление преимуществ и недостатков топинамбура

Задание работы:

1. обратить внимание на культуру топинамбур, как ценное сырье

2. заполнение свободных земельных ресурсов Шегарского района, а также других районов этой культуры.

Топинамбур родом из Северной Америки. В пищу используются только клубни, которые содержат 16-18% инулина, что особенно важно для лиц, страдающих сахарным диабетом, а также витамины В1, С, соли железа и фосфора. Его употребляют в свежем виде, готовят из него салаты, перерабатывают для получения фруктозы; из него получают спирт, а также используют на корм скоту.

Топинамбур относится к многолетним морозостойким растениям, его надземная масса выдерживает заморозки до минус 6°С, а клубни – до минус 30°С; клубни начинают прорастать при 6-7°С. Соцветие – корзинка, внешне напоминающая подсолнечник, диаметром 2-4 см, с желтыми ложноязычковыми цветами. Плод – мелкая, угловатая, серая семянка. Корень стержневой, хорошо развитый, на столонах образуются клубни, основная масса находится в пахотном горизонте.

Является растением короткого дня; размножается клубнями, которые можно убирать осенью или до начала их отрастания в ранневесеннее время. Весной они более нежные на вкус.

Топинамбур лучше всего растет на хорошо окультуренных легких супесчаных или суглинистых почвах с нейтральной реакцией почвенного раствора.

Урожайность зеленой массы этой культуры — 1000 ц/га, клубней — 400 ц/га, что значительно превосходит урожаи других кормовых культур. Топинамбур может расти без повторной посадки на одном месте длительное время (8...10 лет и более),он не подвержен болезням, требует минимального ухода, не боится засухи и холода; может произрастать на любых почвах. По количеству кормовых единицы зеленая масса не имеет себе равных (в 1 ц содержится от 25 до 30 корм. ед.).

В Шегарском районе сельскохозяйственные угодья занимают 22,6% территории района (113503 га). Зерновое хозяйство и молочно-мясное скотоводство составляют основу товарного производства агропромышленного комплекса и определяют роль района в межрайонной специализации.

Природные ресурсы:

Наличие месторождений песчано-гравийных смесей;

Наличие заболоченных местностей – возможность развития торфяных месторождений, сбор дикорастущих ягод (клюква, черника, брусника);

Залежи минеральных удобрений (сапропель);

Наличие промышленных запасов торфа;

Наличие свободных земельных ресурсов;

Ежегодное увеличение площадей сельскохозяйственных угодий

Наличие трудовых ресурсов, имеющих знания и навыки работы в отраслях ЛПХ, С/Х, переработке дикоросов, высокая доля занятости в сфере сельскохозяйственного производства и социальной сфере.

Экология:благоприятная экологическая ситуации. Низкий уровень антропогенного воздействия на территорию.

Использование топинамбура

В нашей стране пока является редкой, нетрадиционной культурой, имеющей огромные потенциальные возможности как при использовании в виде корма для животных, так и для приготовления продукции повышенной биологической ценности на основе высокофруктозного сиропа и фруктозного сахара. Из него можно производить инулин, спирт, биогаз и другую продукцию медицинского и технического назначения.

Ценность топинамбура не только в высокой урожайности (по количеству кормовых единицы с 1 га он не имеет себе равных среди других кормовых культур, превышая их в 2,9...7,9 раза) и не только в нетребовательности к условиям произрастания (топинамбур полностью вытесняет с поля такие сорняки как осот, пырей и другие). Клубни могут перезимовать в почве под снегом при температуре до — 40°, не теряя товарных качеств и всхожести.

В России есть хозяйства, которые не только производят сырье для биотоплива, но сами пашут и сеют на нем. В агрофирме «Кадниковское» (Алтайский край) третий год выращивают рапс и производят из него биодизель для собственной техники. Директор хозяйства Петр Першин уверяет, что использование «зеленого горючего» выгодно. «Мы вынуждены были перейти на него, потому что платить 18 руб. за литр дизеля слишком дорого, – рассказывает он. – А себестоимость рапсового масла обходится всего в 6,7 руб./л».

Использование зеленой массы, клубней топинамбура

Топинамбур имеет очень широкий спектр использования, что позволяет его использовать в различных отраслях народного хозяйства

Топинамбур – спиртовое сырье

В последние годы широкий интерес появляется к производству спирта из растения топинамбур (иерусалимский артишок). Особенность химического состава углеводного комплекса растения заключается в том, что его основа состоит из фруктозы, которая является отличным источником сбраживания сахаров. Выход спирта составляет 70-8- литров с 1 тонны клубней и 30-40 литров с 1 тонны стеблей, что в 1,5-3,4 раза выше выхода спирта при переработке сахарной свеклы, картофеля, пшеницы из расчета на единицу площади посадок.

Всероссийский НИИ пищевых биотехнологий провел исследования и отработку технологий получения спирта из топинамбура. Результаты свидетельствуют о высокой технологичности и перспективности использования топинамбура как сырья для производства спирта. Всероссийским институтом по переработки нефти разработаны высокооктановые добавки к бензинам на основе этанола, разработан национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 525201-2004 «Топливо моторное этанольное для автомобильных двигателей с принудительным зажиганием. Бензанолы».

Он по своим биологическим признакам является однолетним растением . вся его пищевая система и корневая часть ежегодно отмирают. Зимуют в почве, не теряя своих свойств, в том числе и всхожесть, только клубни. Перезимовавшие клубни следующей весной прорастают, давая очередной урожай. В следующем году способностью к зимовке обладают только вновь образованные клубни, все старые клубни и столоны израстают и отмирают.

Топинамбур как биотопливо

Для производства биоэтанола лучше брать высокоэнергетические сорта картофеля, в которых содержится больше сухих веществ, таких как крахмал и сахар. Лучше всего подходят не ранние, а средние по срокам созревания сорта, например Лорх, Голубизна, Бронницкий и другие. В них этих компонентов больше 20%. Не менее перспективным сырьем ученый называет топинамбур. В России технология, которую можно использовать для его переработки. Преимущество топинамбура в высокой урожайности (до 400 ц/га и столько же зеленой массы). Значит, и выход спирта будет в 1,5–2 раза выше, а себестоимость ниже». В Канаде уже перешли на производство биоэтанола из топинамбура.

Фактором, стимулирующим развитие альтернативного топлива, является борьба за экологию. Скоро страны ЕС начнут переходить на норму Евро-5, по которой содержание серных примесей в дизельном топливе минимально. Однако их отсутствие, по его словам, может негативно влиять на характеристики работы двигателя из-за потери смазывающих качеств горючего. «Поэтому добавка 5% биодизеля будет европейцам кстати: она вернет смазывающие вещества. То есть помимо экологии это еще и вопрос технических характеристик топлива».

Основным препятствием для начала производства биотоплива в России специалисты называют «непродуманную акцизную политику» государства, из-за которой стоимость нового горючего будет выше традиционного бензина. У нас производство биотоплива облагается теми же налогами, что и водки – 162 руб./л безводного спирта. С точки зрения нашего государства смесь спирта с водой и спирта с бензином – одно и то же. Именно поэтому все, что производится, идет на экспорт, а внутри страны заниматься этим пока невыгодно. Поддержка (производителей биотоплива) должна заключаться в отмене высоких акцизов на моторный спирт. Если не убрать эти безумные налоги, то производство биотоплива никогда не станет рентабельным.

Рассмотрим возможный потенциал АПК страны для развития биоэнергетики на основе высокоэнергетических культур.

Рис. 1. Производство топливного биоэтанола в странах ЕС, млн. литров

Рис. 2. Площади пахотных земель, млн. га

Из диаграмм (рис. 1 и 2) видно, что имея огромные возможности в сравнении со странами ЕС в получении жидкого моторного биотоплива через преобразование солнечной энергии в растительную биомассу мы их не используем.

Европа уже подошла к пределу дальнейшего увеличения посевных площадей под высокоэнергетическими культурами. В нашей же стране за последние 10-15 лет из оборота выбыло свыше 30 млн. гектаров сельскохозяйственных угодий, которые без пользы зарастают кустарником. Только с этой площади, при условии введения ее в сельскохозяйственное производство, и с учетом севооборотов можно было бы получать как минимум 30 млн. жидкого моторного топлива (этилового спирта - этанола), не говоря уж о том, сколько бы появилось дополнительных рабочих мест на селе.

Рост автомобильного парка, ужесточение экологических требований к качеству автомобильных бензинов и сокращение запасов нефти вызывают необходимость разработки и применения альтернативных заменителей нефтяных топлив. Наиболее перспективной добавкой повышающей октановое число автобензинов, является этиловый спирт (этанол). Высокая детонационная стойкость, низкая токсичность, возможность производства из возобновляемых источников, имеющиеся в России свободные мощности для производства сырья – все это делает этанол более привлекательным по сравнению с другими оксигенатами.

По экономическим и техническим причинам использование биоэтанола в качестве топлива для автомобильных двигателей в своем натуральном (100%) виде нецелесообразно (исключение, правда, составляет Бразилия, где 24% автомобилей эксплуатируются на чистом спирте ). Как правило, обычно этанол используется в смеси с бензином. Все автомобили и легкие грузовики, эксплуатируемые сегодня в США, используют топливные смеси с содержанием от 10% до 85% этанола, в соответствии с гарантиями своих производителей.

Преимущества и недостатки биотоплива

За:

· Используются возобновляемые источники энергии

· Благодаря растительному происхождению топливо не обладает бензоловым запахом

· Биологическая безвредность: при попадании в воду и почву топливо не причиняет вреда растениям

· Экологическая чистота: низкий выброс СО2 и остаточных частиц серы

· Хорошие смазочные показатели, увеличивающие срок службы двигателя и топливного насоса

· Безопасность благодаря высокой температуре воспламенения

· Не требует серьезных модификаций двигателей и перестройки заправочных станций

· Снижает зависимость от поставщиков нефти и газа

Против:

· Использование в производстве биотоплива традиционных энергоносителей

· Более высокая потребность в энергии для производства, чем сжигании в автомобильном двигателе

· Снижение мощности двигателя на 10%

· Высокая себестоимость по сравнению с бензином и дизелем

· Обладает свойствами растворителя, что приводит к быстрому износу пластиковых и резиновых деталей автомобиля, требует их замены на аналоги фторкаучука

Агротехника топинамбура

топинамбур сырье спиртовое биотопливо овощ

Эти особенности топинамбура учитываются при его возделывании при разработке прогрессивных, агротехнических приемов получения высоких урожаев так клубни, так и зеленая масса.

Технология возделывания и уборки топинамбура и применяемые комплексы машин аналогичны, как и для производства картофеля, требований к выращиванию этой культуры.

Он отзывчив также на внесение органических и минеральных удобрений, на орошение и другие агротехнические операции, способствующие содержанию плантации в хорошем состоянии, сбалансированном по всем необходимым элементам питания.

Глубина основной обработки почвы зависит от района возделывания, глубины пахотного горизонта, типа почвы (легкие, средние, тяжелые) и ряда других факторов. Целесообразно выращивать топинамбур на гребнях( грядах). Это способствует тому, что при неблагоприятных климатических условиях клубневое гнездо не замокает и не ухудшается развитие растения.

Приемы обработки почвы под посадки топинамбура принципиально не отличаются от обработки почвы под посадки картофеля.

Глубокая осенняя вспашка поля под топинамбур обязательна, не зависимо от того, будет производиться посадка клубней той же осенью или весной следующего года.

При внесении органических удобрений их заделывают осенью или весной в зависимости от времени посадки клубней.

Предпосадочная обработка почвы также обязательна и проводится почвообрабатывающими машинами общего назначения (дисковые бороны, культиваторы для сплошной обработки почвы, комбинированные почвообрабатывающие орудия).

Многолетними опытами и производственной проверкой практически во всех регионах России доказано, что внесение органических удобрений (навоза, торфонавозных компостов) с необходимой дозой минеральных (NPK-азот, фосфор, калий) обеспечивает удвоенный и более урожай зеленой массы и клубней топинамбура. Внесение минеральных удобрений увеличивает также выход сухих веществ, сахара и протеина (таблица 3)

Таблица 3.

Из таблицы видно, что разные минеральные удобрения не одинаково действуют на химический состав клубней (при внесении рекомендованных доз), поэтому в зависимости от направления их использования можно регулировать химический состав получаемой продукции.

Дозы внесения органики зависят от региона и состояния почвы. Дозы внесения минеральных удобрений для посадок топинамбура принимаются из расчета потребности культуры в питании. Вынос элементов питания топинамбуром при средней его урожайности в 1,5 -2 раза большое по сравнению с картофелем или свеклой (таблица 4).

Таблица 4.

.

В связи с этим для получения высоких урожаев топинамбура в почву необходимо вносить наряду с органическими удобрениями (20-40 т/га) по 60 кг азотистых и фосфорных удобрений и 120 кг калийных на гектар.

Топинамбур можно размножать семенами, клубнями, рассадой и черенками. Промышленные плантации размножаются только клубнями. Норма высадки на 1 га зависит от схемы посадки и величины (по массе) посадочных клубней. В среднем на 1 гектар высаживается 1-1,2 тонны клубней.

Главным при посадке топинамбура является вопрос, для каких целей он высаживается. Если стоит цель получения как можно больше клубней, то посадка должна быть реже (90х25 см), если желаем получить как можно больше зеленой массы, то делают уплотненную посадку в рядах и может быть уменьшена ширина междурядий до 70 или 60 см.

Чтобы не допустить развития сорняков, до появления всходов рекомендуется проводить одно- или двукратное боронование. После появления всходов рекомендуется проводить культивацию междурядий и боронование. Дальнейший уход за плантациями первого года посадки заключается в рыхлении междурядий и уничтожении сорняков в рядах (2-3 обработки). Глубина рыхления 10-12 см. после смыкания рядков уход за топинамбуром не требуется. В этот период стебли с листьями настолько разрастаются, что заглушают любые сорняки, в том числе и такие, как пырей.

Заключение

Проблема исчерпания нефтяных ресурсов планеты вызывает споры лишь по поводу срока. Пессимисты считают, что это произойдет через 20-25 лет, оптимисты указывают на срок в 50-70 лет. Но все соглашаются в одном - развитие человечества возможно только при условии привлечения новых источников энергии.

Страны с мощным агропромышленным комплексом - США, Канада, Бразилия, Австралия, Таиланд - реализуют программы производства и применения биологических видов энергоносителей - биоэтанола и биодизельного топлива.

Энергообеспечение страны стало вопросом государственной безопасности, так как именно оно при нынешних условиях является определяющим для утверждения как экономического, так и политического суверенитета.

Но где же выход? Нам кажется, что настало время обратить серьезное внимание на использование продукции растениеводства для производства топлива. Опираясь на разные литературные источники, мы попробовали сделать соответствующие выводы. Оказывается, что можно надежно обеспечивать себя энергоносителями и за счет собственного потенциала – культуры будущего топинамбура. С одного гектара урожая земляной груши можно получить 11 т этилового спирта, который заменит бензин.

На приусадебных участках Шегарского района и других населенных пунктов топинамбур растет без особой агротехники, как «сорняк» повсеместно и цветет до глубокой осени. На эту культуру необходимо обратить внимание.

Список используемой литературы

1. Андреев Ю.М. – «овощеводство» учебник для начального профессионального образования М:ПрофОбрИздат,2002-256с

2. журнал «Сельский механизатор» №11, 12 статья – топинамбур: выращивание, уборка, получение биоэтанола Э. Рейнгарт, доктор технических наук Н. Кочнев, доктор сельскохозяйственных наук

А. Пономарев, кандидат технических наук ВНМ, г. Москва

3. журнал «Агротехника» №2, весна 2007

4. инвестиционная привлекательность Шегарского района (данные по Шегарскому району)