Характеристика люпина узколистного

Народно-хозяйственное значение

Одна из важных проблем современного аграрного производства - полное обеспечение животноводства высокобелковыми кормами собственного производства при сохранении почвенного плодородия и экономии энергетических ресурсов. В создании прочной кормовой базы большое значение придается зернобобовым культурам, особенно кормовому люпину, культуре нетребовательной к почвенному плодородию. По количеству белка в урожае люпин превосходит горох, кормовые бобы и вику, а по качеству белка и усвоению его животными не уступает сое. Люпин – ценная бобовая культура, используемая на зеленый корм, силос, зернофураж и в качестве сидерата. Во многих странах мира ряд видов люпина имеет также пищевое, фармацевтическое и косметическое применение. Люпин часто называют «северной» или «европейской» соей из-за высокого содержания белка (30–55%), сбалансированного по аминокислотному составу, жира (5,3–20%), витаминов, микро-и макроэлементов.

Все это определяет высокое кормовое достоинство люпина и его роль в сокращении дефицита растительного кормового белка. К несомненным достоинствам растений люпина следует отнести и такие качества, как способность расти на бедных и закисленных почвах, высокая активность азотфиксации. Глубоко проникающие корни позволяют растениям извлекать из подпахотных горизонтов и переносить в пахотный слой почвы фосфор, калий и другие элементы питания, поэтому люпин служит прекрасным предшественником для многих зерновых и пропашных культур. Основным лимитирующим фактором для производства люпина остается подверженность растений различным заболеваниям – антракноз, фузариоз, и др. В связи с этим ведутся поиски устойчивых к болезням форм среди диких видов, которые могут быть вовлечены в интрогрессивную селекцию или стать альтернативой возделываемым. В отличие от других зернобобовых культур многие виды люпина введены в культуру совсем недавно: узколистный и желтый – в середине XIX века, другие виды – в ХХ веке. Только два вида люпина – изменчивый и белый – древние культурные растения, возделываемые на протяжении тысячелетий; современные культурные формы этих видов далеко ушли по морфологии, окраске и размеру семян от древних предков. В отличие от других зернобобовых культур многие виды люпина введены в культуру совсем недавно: узколистный и желтый – в середине XIX века, другие виды – в ХХ веке. Только два вида люпина – изменчивый и белый – древние культурные растения, возделываемые на протяжении тысячелетий; современные культурные формы этих видов далеко ушли по морфологии, окраске и размеру семян от древних предков.

Разные виды и сорта люпина можно выращивать в суровых климатических условиях и на мало плодородных почвах, где люпин обычно превосходит сою и другие зернобобовые культуры по урожайности и сбору белка. Эти преимущества люпина связаны с такими его биологическими особенностями, как способность развивать на малоплодородных почвах, мощную корневую систему, усваивать труднорастворимые фосфаты почвы и в достаточных количествах фиксировать азот воздуха в симбиозе с клубеньковыми бактериями на кислых почвах.

Однолетние виды люпина были известны в культуре за 2000 лет до н.э. Родина – страны Средиземноморья. В настоящее время люпин возделывают в Западной Европе, наибольшие площади находятся в Германии, Польше. В РФ люпин начали возделывать в 19в. Площади кормового люпина составляют около 100 тыс. га. Основные площади сосредоточены в Северо-Западном и Центральном регионах.

Большое внимание возделыванию люпина уделяют в Австралии. В настоящее время эта страна является мировым лидером по производству люпина. Из 1320874 га, занятых под культурой на Земном шаре, на Австралию приходится 90% [1]. Между тем все виды люпина на этот материк завезены первыми поселенцами из Америки или Средиземноморья.

Все без исключения виды люпина содержат в семенах и вегетативных органах алкалоиды (люпин, спартеин, люпанин, оксилюпанин и др.) Количество алкалоидов в семенах варьирует в зависимости от видовых, сортовых особенностей и условий выращивания от 0,002 до 3,9%, у кормовых сортов – от 0,002 до 0,12%. Сухое вещество семян и растений алкалоидного люпина содержит 0,3–1,2% алкалоидов, у сортов кормовых люпинов содержание алкалоидов не превышает 0,1%, в то время как в диких образца их обычно было 1,5–2,5%. Вегетативная масса и семена таких форм люпина не имеют горького вкуса и могут применяться на кормовые цели без ограничения. Их можно добавлять в другие корма, создавая рационы, сбалансированные по белку. Это тем более актуально, что по содержанию белка в семенах (35–42%) и аминокислотному составу люпин не уступает сое.

В зеленой массе люпина алкалоидность обычно в 5–10 раз меньше, чем в семенах. Для корма пригоден люпин с содержанием алкалоидов в сухом веществе не больше 0,1%, у алкалоидных же люпинов этот показатель может достигать 3,9%. Богатая алкалоидом зеленая масса люпина обычно запахивается на зеленое удобрение.

В неблагоприятных условиях возделывания (сухие, песчаные почвы, недостаток органического удобрения, содержание хлора, минеральные удобрения и т.д.) содержание алкалоидов в растениях увеличивается. Все факторы, способствующие развитию зеленой массы, снижают алкалоидность. Узколистный кормовой люпин является также ценным растением занятого пара, так как он улучшает плодородие почв.

Люпин повышает плодородие почвы и при возделывании его на зерно, так как пожнивные и корневые остатки обогащают почву органическим веществом и содержащимся в них азотом.

Содержание белка в семенах люпина часто достигает 40–50%. Но использование его на корм, до недавнего времени, осложнялось тем, что в его семенах и в наземной массе содержалось также 1–2% горьких и ядовитых алколоидов (люпинин, люпанин, спартеин и др.).

По инициативе Д. Н. Прянишникова в нашей стране были выведены безалколоидные, или так называемые сладкие сорта люпина, в которых алколоидов не более 0,0025%. Эти сорта пригодны для кормовых и даже пищевых целей. Выведены и малоалколоидные сорта (алкалоидов не более 0,2%); они устойчивее, чем сладкие сорта. К болезням и вредителям и могут быть использованы на корм животным.

Люпин – это высокоурожайная культура. Сорта узколистного кормового люпина могут давать свыше 400 ц зеленой массы с 1 га. В Брянской области на площади 570 га урожайность его составляла 450 ц/га, на некоторых опытных станциях ВИУА поднималась до 700 ц/га.

Новые безалколоидные формы зернового люпина (Киевский мутант и др.) в лесостепной зоне превосходят по урожайности сорта гороха на 8 ц с га, а по сбору белка почти вдвое. В 1 кг. Зерна кормового люпина содержится 425 г. протеина, 18.9 г. лизина, 4.2 г. метионина, 4.6 г. цистина, 3.8 г. триптофана [2].

Таким образом, люпин является высокоурожайной культурой, способной давать свыше 400 ц зеленной массы с 1 га и превосходит по урожайности сорта гороха.

По содержанию белка некоторые сорта люпина узколистного превосходят сою.

Ботанико-биологические особенности

Люпины – однолетние или многолетние растения семейства бобовых с пальчато-сложными листьями.

В сельском хозяйстве наибольшее значение получили средиземноморские люпины, из которых используются три вида – желтый, узколистый и белый.

В зависимости от содержания алкалоидов в сухой массе семян люпины всех видов можно разделить на 3 группы: алкалоидные (горькие), содержание алкалоидов 0,1% и больше; малоалкалоидные, содержание алкалоидов
0,025–0,1%; безалкалоидные, или кормовые, содержание алкалоидов не больше 0,025%.

На кормовые цели идут как безалкалоидные, так и малоалкалоидные люпины. В Нечерноземной зоне используется главным образом узколистный кормовой люпин.

Люпин – травянистое растение. Корневая система стержневая. Стебель прямостоячий, ребристый, опушен, высотой 1–1,5 м. Листья сложные, дланевидные, состоящие из 5–11 листочков. Соцветие – верхушечная кисть на главном стебле и боковых ветвях, различной формы и величины (до 40–50 см). Цветки имеют самую разнообразную окраску. Опыление у желтого люпина перекрестное, у белого и синего – самоопыление.

Бобы – кожистые, длиной 4–6 см, слабо изогнуты, более или менее сплюснутые, опушенные. При созревании растрескиваются (за исключением белого люпина) и семена разбрасываются, а створки бобов спирально закручиваются. Семена по окраске, форме и величине отличаются большим разнообразием. Масса 1000 семян у районированных сортов 100–200 г.

При прорастании семядоли выносятся па поверхность почвы [3].

Люпин узколистный, или синий (Lupirms angustifolius). – однолетнее травянистое растение. Один из наиболее скороспелых видов, распространен главным образом в Нечерноземной зоне.

Стебель прямостоячий, ребристый, длиной до 1,5 м. Хорошо развит стержневой корень, который уходит в почву на 1,5–2 м. На небольшой глубине от стержневого корня отходят боковые корни. Главная корневая масса находится в верхних слоях почвы.

Листья состоят из 5–9 узких линейных листочков. Цветки непахучие, собраны в короткие, плотные, пирамидальные кисти на верхушке стебля и ветвей. В кисти 20–30 цветков, окраска цветков синяя, фиолетовая, белая, розовая. Бобы широколинейные, длиной 5–7 см, пушистые, после созревания коричневато-серые, с 4–6 семенами. Семена округлые, почковидные, с мраморным рисунком, длиной 7–8 мм, масса 1000 семян 150–220 г. [4].

У узколистных люпинов известно 23 разновидности. Для облегчения определения разновидностей их разделяют на 4 типа по окраске цветков – синие, розовые, белые и фиолетовые

В литературе имеются указания, что семена узколистного люпина содержат много белка (21,7–39,6%).

По данным лаборатории химических анализов растений Вокеского филиала Литовского научно-исследовательского института земледелия, в отдельные годы содержание белка в сухом веществе семян люпина было
31,64–36,22%, а в сухом веществе зеленой массы – 16,42–25,88% [5].

Особенности роста и развития

Основные фазы роста люпина следующие: прорастание (от посева до всходов), всходы (от появления семядольных до первого пальчатого листа), образование первого пальчатого листа, ветвление, бутонизация, цветение, формирование бобов, налив семян, созревание.

Всходы люпина при благоприятных условиях появляются на 6–9-й день после посева. Первый пальчатый лист раскрывается на 5–7-й день после появления всходов. Он формируется 10–13 дней. Последующие листья появляются через каждые 4–7 дней.

До фазы ветвления надземная фитомасса люпина растет медленно. В этот период и до начала цветения интенсивнее нарастают корни и клубеньки. Ветвление начинается с пазушных почек 3–4-го пальчатого листа, а в пазухах листьев, начиная с 5–6-го узла, образуются цветочные кисти.

Одна кисть цветет 5–8 дней. Цветение и плодообразование на растении растянуто (15–30 дней). Первые бобы формируются через 10–15 дней после начала цветения. Развитие бобов продолжается 15–25 дней, а созревание семян-10–12 дней.

Ранние сорта меньше ветвятся, формируют меньше листьев и цветочных кистей, раньше зацветают и созревают в условиях Центрально-Черноземного Района к 20 августа – 15 сентября.

В период налива семян вегетативный рост люпина прекращается, а во время созревания люпина сбрасывает листья. У большинства сортов бобы при созревании не растрескиваются, растения не полегают. Это облегчает ее уборку.

Продолжительность вегетации наиболее распространенных сортов люпина 90–130 дней.

В период от посева до появления всходов важно, чтобы все высеянные всхожие семена равномерно набухали, дружно и одновременно дали всходы планируемой густоты.

Посевы люпина от появления всходов до начала созревания характеризуется активной фотосинтетической деятельностью. По особенностям формирования урожая это время вегетации, как у других зернобобовых культур, делится на четыре периода: всходы – начало цветения, цветение и образование плодов, рост плодов, налив семян.

Созревание – заключительный период в формировании урожая люпина, когда влажность семян постепенно снижается с 50–60 до 15% и ниже в зависимости от условий.

В период цветения и образования бобов, который длится 15–40 дней в зависимости от сорта и условий возделывания, посев (ценоз) функционирует с наибольшей интенсивностью. Это критический период в формировании урожая люпина. Задача технологических приемов заключается в том, чтобы цветки и плоды, завязавшиеся на нижних ярусах, не опадали из-за плохого развития клубеньков, недостатка влаги или других лимитирующих факторов.

Основная биологическая особенность люпина – способность в симбиозе с клубеньковыми бактериями использовать азот воздуха. Однако эта особенность реализуется только при определенных условиях, как и для других зернобобовых культур. Эти условия должны создаваться системой технологических приемов с учетом экологических факторов, что позволяет растениям устойчиво формировать 700–800 бобов на 1 м2. При густоте стояния 40 растений на 1 м на каждом из них должно образоваться около 20 бобов. В среднем на один боб приходится 4 семени. Если масса 1000 семян 150 г. и на 1 м2 формируется
1500–1600 семян, то их масса составит 225–240 г./м2, или 2,2–2,4 т/га [6].

Требования к почвенно-климатическим условиям

На рост и развитие люпина влияют метеорологические и почвенные условия.

Узколистный люпин (Lupinus angustifolius)мало требователен к температуре, но чувствителен к засухе. Требования к влажности воздуха высокие. Он хорошо растет в маритимных и предгорных регионах [7].

Люпин узколистный менее теплолюбив, чем желтый и белый. От прорастания до полной спелости семян необходима сумма температур 1700–2400 °С, для выращивания зеленой массы 1400 °С.

Семена начинают прорастать при температуре 3–5 °С, оптимальная температура для прорастания семян 9–14 °С. Всходы переносят заморозки до
-3–4 °С. Незрелые бобы и семена страдают от осенних заморозков при -2 °С.

Длина вегетационного периода в зависимости от почвы и метеорологических условий 102–140 дней. В прохладное лето и на плодородной почве созревание, семян затягивается.

Люпины предъявляют высокие требования к влаге, поэтому и возделываются в увлажненных районах. Выращиваемые виды относятся к растениям длинного дня [8].

Наибольшее количество влаги требуется люпину в период прорастания семян, после появления всходов и с начала цветения до начала созревания семян.

По данным многих авторов, оптимальное количество влаги – 60% от полной влагоёмкости. Повышенная потребность влаги объясняется сравнительно большим коэффициентом транспирации (600–700). В засушливые годы урожай семян и зеленой массы люпина низкие [9].

Все виды люпина чувствительны к недостатку влаги в период бутонизации – цветения. В фазе налива и созревания потребность во влаге снижается. В этот период важна сухая погода, так как при дождливой погоде бобы поражаются болезнями и семена после уборки плохо хранятся [4].

Узколистному, как и другим видам люпина, требуется много света. В теплое лето он созревает раньше и урожай его выше. После прорастания узколистный люпин растет быстрее, чем желтый, и его меньше угнетают сорняки. Узколистный люпин относится к растениям длинного дня. В условиях короткого дня его созревание задерживается

Получение семян люпина – одна из трудных проблем, особенно в условиях северо-западной части Нечерноземной полосы. Поэтому необходимо использовать все агротехнические приемы, способствующие выращиванию и созреванию семян люпина. В период созревания семян люпина необходима теплая и сухая погода. При низкой температуре осенью семена люпина не созревают из-за сильного снижения всхожести.

Урожайность зеленой массы 200–250 ц/га и выше, а семян –20 ц/га [10].

К почве узколистный люпин мало требователен и растет хорошо на супесях и песчаных суглинках, если, грунтовые воды залегают не глубоко. Он в своем начальном развитии менее чувствителен к извести, чем желтый люпин. Благодаря скороспелости он продвигается все больше в северные регионы, чем желтый люпин [4].

Люпин необходимо высевать на почвах с оптимальными для сокращения вегетационного периода условиями. На более сухих песчаных почвах семена люпина созревают быстрее, па тяжелых развивается большая зеленая масса и семена созревают поздно.

Поле должно быть чистым от сорняков и достаточно плодородным. Хотя люпин способен расти и на бедных почвах, он хорошо отзывается на любое улучшение плодородия, так как, имея глубокую корневую систему, способен использовать питательные вещества из нижних слоев почвы, куда вымываются растворимые в воде соединения из удобрения, внесенного в предыдущие годы. Для выращивания семян кормового люпина непригодны дерново-карбонатные и торфяные почвы. Люпин хорошо растет на кислых и нейтральных почвах с рН 4–6. Деятельность клубеньковых бактерий ослабляется при рН ниже 5 или выше 8.

Для узколистного люпина требуется больше влаги, чем для других видов люпина. Например, для набухания и прорастания семян узколистному люпину необходимо 170% воды (от массы семян), желтому люпину – 140%, белому люпину – 113%. У узколистного люпина обычно меньше твердых семян, чем у желтого и многолетнего [11].