Люпин белый (Lupinus albus L.) — альтернатива сое: новый сорт Тимирязевский

УДК 631.52:633.367.3

Люпин белый (Lupinus albus L.) — альтернатива сое: новый сорт Тимирязевский

Гатаулина Г. Г., доктор сельскохозяйственных наук

Медведева Н. В., кандидат сельскохозяйственных наук

Шитикова А. В., кандидат сельскохозяйственных наук

ФГБОУ ВО «РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева»

127550, Россия, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49

Email: plant@rgau-msha.ru

Зерновая продукция люпина белого (Lupinus albus L.) используется для решения проблемы дефицита растительного белка, сокращения импорта сои и обеспечения белковой независимости России. Люпин белый урожайнее сои, может произрастать в более суровых условиях среды. В семенах содержится, как и в сое, 35–40% белка, а также 9–12% масла. К достоинствам люпина относятся высокое прикрепление бобов, в зерне отсутствуют ингибиторы трипсина, его можно использовать в корм без тепловой обработки. Исследования проводились в 2013–2015 годах. Селекционный процесс осуществлялся на опытном поле учхоза Калинина в Мичуринском районе Тамбовской области (в настоящее время — посёлок Калинина). Созданный на основе адаптивной селекции люпина белого урожайный и технологичный сорт Тимирязевский устойчиво созревает в условиях Центрально-Чернозёмного региона, засухоустойчив, сбор белка с урожаем семян — 1,2–1,5 т/га без внесения азотных удобрений. Сорт формирует больше бобов в расчёте на одно растение, масса 1000 семян — на 10–11 % выше, чем у стандартного сорта Дега. Сорт Тимирязевский отличается большей устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям и болезням, высокой и более стабильной урожайностью и сбором протеина по сравнению с другими сортами люпина белого. В статье представлена характеристика нового сорта люпина белого, включённого в Государственный реестр селекционных достижений в 2019 году. Регионы допуска — все регионы РФ. Патентообладатель — ФГБОУ ВО «РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева», авторы: Г. Г. Гатаулина, Н. В. Медведева. За создание нового сорта белого люпина Тимирязевский РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева награждён дипломом и золотой медалью Российской агропромышленной выставки «Золотая осень – 2019».

Ключевые слова: сорта люпина белого (Lupinus albus L.), рост и развитие, урожайность семян, белковая продуктивность.

Потребность страны в растительном белке, её продовольственная безопасность, а также условия рыночной экономики определяют необходимость расширения производства высокобелковых и урожайных культур, к которым относится люпин белый. Семена люпина белого содержат 35–40% протеина и 9–12% масла. Корни усваивают фосфор и другие элементы, фиксированные в почве. Благодаря азотфиксации возможно получение достаточно высокого урожая семян и протеина без внесения азотных удобрений. По урожайности семян и белковой продуктивности люпин превосходит сою. В отличие от сои семена белого люпина практически не содержат ингибиторов трипсина и их можно использовать на корм животным без тепловой обработки (Такунов, 1996; Гатаулина, Никитина, 2016).

Люпин белый известен в культуре с древних времен. Родина белого люпина — Средиземноморье. Исторические документы свидетельствуют, что уже 4000 лет назад семена белого люпина в странах Средиземноморья использовали в пищу и на корм животным после вымывания алкалоидов в морской или проточной речной воде. Результаты детального исследования происхождения, окультуривания и выращивания белого люпина на протяжении столетий детально освещены в монографии и отдельных работах Н. А. Майсуряна и А. И. Атабековой (1962; 1974). Swiecicki, Brummund (2011) изложили историю селекции и использования окультуренных видов люпина в сельскохозяйственном производстве разных стран. Сведения, содержащиеся в этих трудах, имеют большое значение для практической интродукции белого люпина в новых регионах, в том числе в Центрально-Чернозёмном регионе России.

Теория интродукции растений была развита Н. И. Вавиловым на основе мировых центров происхождения растений и открытого им закона гомологических рядов в наследственной изменчивости (Вавилов, 1965).

Белый люпин по своей природе очень позднеспелый вид. Для него характерен индетерминантный тип роста, длительный период цветения и формирования боковых побегов, поздний и растянутый по ярусам период созревания семян. Следует указать на высокую требовательность к теплу этого вида, сформировавшегося в условиях субтропического климата (Такунов,1996; Annicchiarico, Harzic, Carroni, 2010; Annicchiarico, Boschin, Manunza, Arnoldi, 2015).

Для интродукции в Центрально-Чернозёмном регионе нужны сорта с ограниченным ветвлением, детерминантным типом роста, устойчивым созреванием в любые по погодным условиям годы. Такие сорта, например Старт, Гамма, Мановицкий, Дельта, Дега, Детер 1, созданы. Рост, развитие, урожайность и кормовая ценность сортов белого люпина селекции РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева освещены в ранее опубликованных статьях.

Цель данного исследования — изучение и выявление отличительных особенностей, обеспечивающих высокую продуктивность и устойчивость к стрессовым условиям нового сорта белого люпина Тимирязевский.

Методика исследований. Исследования проводились в 2013–2015 годах, предшествовавших передаче сорта на государственное испытание. Селекционный процесс осуществлялся на опытном поле учхоза Калинина в Мичуринском районе Тамбовской области (в настоящее время — посёлок Калинина). Почва опытного участка — выщелоченный чернозём средней мощности, рН_сол — 5,6–5,7. Содержание в почве Р₂О₅ — 94–98 мг, К₂О — 210–220 мг в 1 кг почвы. Размер опытной делянки — 25 м², опыт проводился в четырёхкратной повторности. Предшественник — яровые зерновые культуры. Срок посева оптимально ранний, обычно в конце апреля, вслед за посевом ранних яровых. Способ посева широкорядный, с междурядьями 45 см и нормой высева 500 тыс./га всхожих семян (50 семян/м²). Удобрения, в том числе азотные, не вносили.

В опытах проводили фенологические наблюдения. Содержание азота определяли по Кьельдалю. Урожайность семян определяли методом сплошного учёта с приведением к 14%-й влажности и 100%-й чистоте. Урожайность зелёной массы определяли в фазу выполненных бобов. Перед уборкой определяли густоту стояния растений и отбирали снопы из 25 растений с каждой делянки опыта для определения элементов структуры урожая.

Краткая характеристика климатических ресурсов региона

Сумма активных температур в течение вегетационного периода — 2000–2200^оС. Среднесуточная температура в мае — 13,6ºС, июне — 17,8, июле — 20,0, августе — 17,5^оС. В сентябре температура значительно ниже: в I декаде — 14,0ºС, во II — 11,8, в III — 9,5ºС. Такая температура может замедлять развитие растений на последних этапах онтогенеза. В III декаде температура становится ниже биологического минимума для налива семян и их созревания. Следовательно, вегетационный период сортов от посева до созревания при посеве в конце апреля не должен превышать 130–135 дней.

Среднемноголетнее количество осадков за апрель – август составляет 250 мм. Часто отмечается неравномерное распределение осадков в течение вегетации, когда в отдельные периоды растения испытывают недостаток влаги.

Результаты исследований. Сорт люпина белого Тимирязевский. Включён в Государственный реестр селекционных достижений и допущен к возделыванию в Российской Федерации в 2019 году (Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, 2019).

Для производителей зерновой продукции важны сведения о требованиях сорта к условиям среды и возможных ограничивающих факторах при его возделывании.

Сорт — Тимирязевский, культура — люпин белый. Заявитель — ФГБОУ ВО «РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева». Год включения в Реестр — 2019. Регион допуска — все регионы. Патент 10316, дата регистрации 24.05.2019. Патентообладатель — ФГБОУ ВО «РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева», авторы: Г. Г. Гатаулина, Н. В. Медведева.

Характеристика сорта Тимирязевский (по данным ФГБУ «Госсорткомиссия»). Антоциановая окраска стебля отсутствует. Тип роста растения детерминантный. Форма растения кустовая. Листья зелёные. Длина и ширина верхушечного листочка средняя. Цветок: характер соцветия — кисть, цветонос средний, окраска цветоноса зелёная, число цветков — 20–30. Время начала цветения раннее. Боб длинный, тип боба лущильный, пергаментный слой сильный, число бобов — 10–12. Семена средние, размером 8–10 мм, округло-угловатой формы, белые с кремовым оттенком. Масса 1000 семян — 350–360 г, урожайность — 4,5 т/га. Способ уборки однофазный при полной спелости. По результатам оценки рекомендован для выращивания на корм, а также для производства комбикормов.

Урожайность и продолжительность вегетации

Сорт Тимирязевский адаптирован к условиям Центрально-Чернозёмного региона, где часто в период вегетации отмечается дефицит влаги. Знание хозяйственно-биологических особенностей сорта имеет большое значение для производителей зерновой продукции в различных регионах РФ (табл. 1).

В таблице показаны результаты изучения в питомнике конкурсного испытания основных хозяйственных и биологических признаков сорта.

1. Хозяйственные и биологические свойства нового сорта Тимирязевский*

Примечание: * — в таблице представлены результаты изучения основных хозяйственных и биологических признаков сорта в питомнике конкурсного испытания в соответствии с формой Госкомиссии.

Из данных таблицы следует, что продолжительность вегетации, урожайность, а также и азотфиксирующая способность белого люпина, как и других зернобобовых культур, в частности сои, в сильной степени зависят от погодных условий в отдельные периоды формирования урожая (Гатаулина, Заренкова, Никитина, 2019; Baddeley, Jones, Topp, Watson, Helming, Stoddard, 2013).

Данное исследование направлено также на выявление реакции сорта на стрессовые для растений условия, связанные с засухой в отдельные годы или отдельные периоды продукционного процесса. Приводим характеристику метеорологических условий в годы проведения исследований (табл. 2).

1. Погодные условия за 2013–2015 гг. (по данным Мичуринской метеостанции)

2013 год. До цветения стояла жаркая погода без осадков, температура повышалась до 30ºС. Во время цветения количество осадков было ниже нормы. Дождливые и холодные август и сентябрь затянули вегетацию.

2014 год. В течение месяца после всходов отмечалась жаркая погода без осадков. В критический период цветения и образования плодов отмечались обильные осадки. Высота растений с 35 см перед цветением достигла 100 см к завершению периода цветения – образования плодов, который длился месяц. Во время налива и созревания семян стояла жаркая сухая погода, что ускорило развитие растений.

2015 год. Был благоприятным для формирования высокого урожая семян. В период цветения и роста плодов количество осадков превышало норму. Обилие осадков в этот период определило усиленный вегетативный рост и высокую завязываемость плодов и семян, в том числе на боковых побегах. Во время налива и созревания семян стояла жаркая и сухая погода, что ускорило развитие растений.

Итак, в отдельные периоды формирования урожая люпина белого отмечались засушливые условия, когда НВ почвы снижалась до 60–40%. Подобные условия отмечались к началу цветения в 2013–2014 годах, когда рост растений составлял всего 35–40 см. В 2013 году засушливые условия наблюдались в критический период (во время цветения и образования плодов). Во второй половине вегетации, особенно во время налива и созревания семян, в 2014 и 2015 годах стояла жаркая и сухая погода, что сократило продолжительность этих периодов. В 2013 году, напротив, продолжительность этих периодов увеличилась из-за дождливой холодной погоды. Обилие осадков в периоды цветения, образования и роста плодов в 2014–2015 годах определило усиление вегетативного роста и высокую урожайность, особенно в 2015 году, в основном за счёт плодов на боковых побегах.

Элементы структуры урожая в годы исследований для сортов Дега и Тимирязевский представлены в табл. 3. Густота стояния растений перед уборкой составляла 45–47 растений/м².

3. Элементы структуры урожая

Сравнение со стандартом (сорт Дега) показало, что в среднем за 3 года сорт Тимирязевский формировал на 11% больше бобов и семян в расчёте на одно растение. На главном побеге это превышение относительно небольшое. На боковых побегах этот показатель у сорта Тимирязевский почти в 1,7 раза больше, чем у сорта Дега (рис. 1, 2).

Масса 1000 семян с боковых побегов обычно меньше, чем с главного (Гатаулина, Никитина, 2016). Однако в среднем масса 1000 семян у сорта Тимирязевский была выше на 10–11%.

Следует отметить, что в 2014 и 2015 годах масса 1000 семян у сортов люпина белого была значительно ниже, чем в другие годы, что объясняется увеличением доли семян с боковых побегов и особенностями погодных условий в период налива семян в эти годы. Например, в 2012 году масса 1000 семян у сорта Дега и подготовленного к сдаче на государственное испытание селекционного образца с названием Тимирязевский составляла соответственно 320 и 360 г.

Заключение. Исследования, связанные с созданием и испытанием нового сорта белого люпина Тимирязевский, показали, что белый люпин может быть альтернативой сое. Производить или импортировать? Зерновая продукция люпина белого сорта Тимирязевский предназначена для решения проблемы дефицита растительного белка, сокращения импорта сои и обеспечения белковой независимости России.

Исследования позволили выявить важнейшие отличительные биологические особенности сорта Тимирязевский от других сходных сортов: сорт созревает на 1–3 дня позже стандарта (сорт Дега), формирует на 11% больше бобов и семян в расчёте на одно растение, масса 1000 семян выше на 10–11%.

Сорт Тимирязевский засухоустойчив, сбор белка с урожаем семян — 1,2–1,5 т/га без внесения азотных удобрений. Отличается высокой и более стабильной урожайностью и сбором протеина по сравнению с другими сортами люпина белого. В условиях засухи (2013 год) урожайность снижалась, но оставалась на достаточно удовлетворительном и стабильном уровне — 2,59 т/га.

Максимальная урожайность зерна отмечена в 2015 году — 6,5 т/га, урожайность зелёной массы в фазу выполненных бобов — более 70 т/га. Сорт характеризуется более высокой устойчивостью к действию стрессовых факторов по сравнению со стандартным сортом. За создание нового сорта белого люпина Тимирязевский РГАУ–МСХА им. К. А. Тимирязева награждён дипломом и золотой медалью Российской агропромышленной выставки «Золотая осень – 2019».

Литература

1. Вавилов Н. И. Центры происхождения культурных растений: избранные труды. Т. 5. / Н. И. Вавилов. — М.–Л.: Наука, 1965. — С.9–107.

2. Вавилов Н. И. Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости: избранные труды. Т. 5. / Н. И. Вавилов. — М.–Л.: Наука, 1965. — С.179–222.

3. Гатаулина Г. Г. Зернобобовые культуры: системный подход к анализу роста, развития и формирования урожая / Г. Г. Гатаулина, С. С. Никитина. — М.: Инфра-М, 2016. — 242 с.

4. Гатаулина Г. Г. Сорта сои северного экотипа: как погода влияет на рост, развитие, формирование урожая и его вариабельность / Г. Г. Гатаулина, Н. В. Заренкова, С. С. Никитина // Кормопроизводство. — 2019. — № 7. — С.34–40.

5. Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию. Т. 1. Сорта растений (официальное издание). — М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. — 516 с.

6. Майсурян Н. А. История культуры люпина. Люпин / Н. А. Майсурян, А. И. Атабекова. — М: Издательство «Колос», 1974. — С.15–31.

7. Майсурян Н. А. Процесс окультуривания люпина / Н. А. Майсурян // Люпин: сборник научных трудов ТСХА, 1962. — С.49–63.

8. Такунов И. П. Люпин в земледелии России / И. П. Такунов. — Брянск: Придесенье, 1996. — 372 с.

9. Annicchiarico P. Adaptation, diversity, and exploitation of global white lupin (Lupinus albus L.) landrace genetic resources / P. Annicchiarico, N. Harzic, A. M. Carroni // Field Crops Research. — 2010. — No. 119. — P.114–124.

10. Quality of Lupinus albus L. (white lupin) seed: extent of genotypic and environmental effects / P. Annicchiarico, G. Boschin, P. Manunza, A. Arnoldi // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 2014. — No. 62. — P.6539–6545.

11. Biological nitrogen fixation (BNF) by legume crops in Europe. Legume Futures Report 1.5. 2013. [Электpoнный pесуpс] / J. A. Baddeley, S. Jones, C. F. E. Topp, C. A. Watson, J. Helming, F. L. Stoddard. — URL: www.legumefutures.de.

12. Swiecicki W. K. Recent history of lupin in agriculture / W. K. Swiecicki, М. Brummund // Proceedings of the 13-th International Lupin Conference Poznan, Poland, 2011. — P.15–26.

White lupine (Lupinus albus L.) — soybean alternative: new variety “Timiryazevskiy”

Gataulina G. G., Dr. Agr. Sc.

Medvedeva N. V., PhD Agr. Sc.

Shitikova A. V., PhD Agr. Sc.

Russian Timiryazev State Agrarian University

127550, Russia, Moscow, Timiryazevskaya str., 49

Email: plant@rgau-msha.ru

White lupine (Lupinus albus L.) has a good potential to cover protein needs, reduce soybean import and establish protein independency of Russia. It exceeds soybean in yield and grows under less favorable conditions. Seeds contain 35–40% protein (similar to soybean) as well as 9–12% oil. Important characteristics are top pod location and absence of trypsin inhibitors. Grain requires no heat treatment prior to feeding. The investigation took place in 2013–2015. Breeding program was conducted at the Kalinin Instructional Farm in the Tambov region. The obtained variety “Timiryazevskiy” grows stably in the Central Chernozem region, has high drought tolerance and produces 1.2–1.5 t ha^-1 of protein under no fertilization. The variety forms more beans per plant, 1000 kernel weight is 10–11% higher compared to the standard “Dega”. “Timiryazevskiy” exceeds other varieties in resistance, productivity and protein yield. This paper reports on its characteristics. The variety was listed in the State Register of Breeding Achievements in 2019. “Timiryazevskiy” can be cultivated all over the country. Patent owner — Russian Timiryazev State Agrarian University, authors: G. G. Gataulina, N. V. Medvedeva. The University was granted a diploma and gold medal of Russian Agricultural Exhibition “Golden Autumn” for breeding the variety.

Keywords: white lupine variety (Lupinus albus L.), growth and development, seed productivity, protein yield.

References

1. Vavilov N. I. Tsentry proiskhozhdeniya kulturnykh rasteniy: izbrannye trudy. Vol. 5. / N. I. Vavilov. — Moscow–Leningrad: Nauka, 1965. — P.9–107.

2. Vavilov N. I. Zakon gomologicheskikh ryadov v nasledstvennoy izmenchivosti: izbrannye trudy. Vol. 5. / N. I. Vavilov. — Moscow–Leningrad: Nauka, 1965. — P.179–222.

3. Gataulina G. G. Zernobobovye kultury: sistemnyy podkhod k analizu rosta, razvitiya i formirovaniya urozhaya / G. G. Gataulina, S. S. Nikitina. — Moscow: Infra-M, 2016. — 242 p.

4. Gataulina G. G. Sorta soi severnogo ekotipa: kak pogoda vliyaet na rost, razvitie, formirovanie urozhaya i ego variabelnost / G. G. Gataulina, N. V. Zarenkova, S. S. Nikitina // Kormoproizvodstvo. — 2019. — No. 7. — P.34–40.

5. Gosudarstvennyy reestr selektsionnykh dostizheniy, dopushchennykh k ispolzovaniyu. Vol. 1. Sorta rasteniy (ofitsialnoe izdanie). — Moscow: FGBNU “Rosinformagrotekh”, 2019. — 516 p.

6. Maysuryan N. A. Istoriya kultury lyupina. Lyupin / N. A. Maysuryan, A. I. Atabekova. — Moscow: Izdatelstvo “Kolos”, 1974. — P.15–31.

7. Maysuryan N. A. Protsess okulturivaniya lyupina / N. A. Maysuryan // Lyupin: sbornik nauchnykh trudov TSKhA, 1962. — P.49–63.

8. Takunov I. P. Lyupin v zemledelii Rossii / I. P. Takunov. — Bryansk: Pridesene, 1996. — 372 p.

9. Annicchiarico P. Adaptation, diversity, and exploitation of global white lupin (Lupinus albus L.) landrace genetic resources / P. Annicchiarico, N. Harzic, A. M. Carroni // Field Crops Research. — 2010. — No. 119. — P.114–124.

10. Quality of Lupinus albus L. (white lupin) seed: extent of genotypic and environmental effects / P. Annicchiarico, G. Boschin, P. Manunza, A. Arnoldi // Journal of Agricultural and Food Chemistry. — 2014. — No. 62. — P.6539–6545.

11. Biological nitrogen fixation (BNF) by legume crops in Europe. Legume Futures Report 1.5. 2013. [Электpoнный pесуpс] / J. A. Baddeley, S. Jones, C. F. E. Topp, C. A. Watson, J. Helming, F. L. Stoddard. — URL: www.legumefutures.de.

12. Swiecicki W. K. Recent history of lupin in agriculture / W. K. Swiecicki, М. Brummund // Proceedings of the 13-th International Lupin Conference Poznan, Poland, 2011. — P.15–26.