Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Продуктивный и адаптивный потенциал современного генофонда люпина и его реализация в условиях южных районов Северо-западного региона России

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Бавровский, Сергей Владимирович, Брянск

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации

Брянская государственная сельскохозяйственная академия

на правах рукописи

Бавровский Сергей Владимирович

Продуктивный и адаптивный потенциал современного генофонда люпина и его реализация в условиях южных районов Северо-Западного региона России.

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных

наук

Научные руководители - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор Кардашин Б.М. доктор сельскохозяйственных наук, профессор Лихачев Б.С.

Специальность 06.01.05 - селекция и семеноводство

Брянск

1999

Введение ..............................................................................4

1. Обзор литературы.

1.1. Биологический и продуктивный потенциал люпина.......8

1.2. Селекция желтого и узколистного люпина, ее задачи и направления .............................................................16

1.3. Состояние и перспектива люпиносеяния в южных районах Северо-западного региона России .......................33

2. Условия, материал и методика проведения исследований

2.1. Условия проведения исследований.............................45

2.2. Материал и методика проведения исследований.........53

3. Агробиологическая оценка сортов и селекционного материала желтого люпина различных направлений хозяйственного использования

3.1. Универсальное направление использования...............62

3.2. Зернофуражное направление использования..............71

3.3. Проявление хозяйственно-биологических свойств

желтого люпина в различных экологических условиях......75

4. Агробиологическая оценка сортов и селекционного материала узколистного люпина различных направлений хозяйственного использования

4.1. Универсальное направление использования ...............80

4.2. Зернофуражное направление использования..............95

4.3. Сидеральное направление использования................101

4.4. Проявление хозяйственно-биологических свойств узколистного люпина в различных экологических условиях...............................................................................112

5. Результаты государственного сортоиспытания в Псковской области......................................................................118

6. Сравнительная оценка продуктивности желтого и узко-

листного видов люпина.......................................................123

Выводы ..............................................................................127

Предложения производству ................................................128

Список литературы ............................................................129

Приложения .......................................................................150

Введение

Люпин обладает высоким биологическим и продуктивным потенциалом, особенно в условиях Нечерноземной зоны России. Во многих ее регионах люпин может стать одной из основных кормовых культур. Это обуславливается тем, что люпин является резервом в решении проблемы белка, острый дефицит которого отрицательно сказывается на продуктивности сельскохозяйственных животных из-за несбалансированности по белку кормовых рационов. Люпин также активный азотфиксатор, аккуму-лирущий от 100 до 400 кг/га азота. Биологическое связывание азота, вместо химико-технического, обеспечивает экономию невозобновляемых источников энергии и способствует сохранению окружающей среды. Глубоко проникающая корневая система люпина извлекает из подпахотных горизонтов элементы питания и переносит их в пахотный слой. Экономическая эффективность люпина, как удобрения, очень высокая, а его экологическая чистота выше других видов удобрений. Этим еще более усиливается агротехническое значение люпина, как одного из лучших предшественников для многих, особенно зерновых культур и обуславливается необходимостью расширения масштабов его использования в качестве сидеральной культуры.

Наиболее широкое развитие люпиносеяние получило в 60-70 годы. В этот период в бывшем СССР посевные площади люпина на зерно приближались к 500 тыс. га, а на зеленый корм и силос - 1,5 млн. га, при этом в Псковской области под люпином было задействовано до 61 тыс. га пашни. Однако за последние 20 лет площади под этой культурой значительно сократились. Основными причинами явилось отсутствие, в свое время, фузариозоустойчивых сортов и научно обоснованной технологии возделывания, что привело к неоправданно высокой концентрации посевов и как следствие массовой вспышке фузариоза. В настоящее время посевные площади люпина в Российской Федерации составляют около 130 тыс. га, а в Псковской области не превышают 2 тыс. га.

В последние годы российскими селекционерами создано новое поколение высокоурожайных, фузариозоустойчивых сортов желтого, узколистного и белого люпинов. Сорта узколистного люпина обладают онтогенетической устойчивостью к антракнозу, устойчивостью бобов к растрескиванию при созревании, не содержат алкалоидов, имеют ряд других хозяйственно-ценных качеств. Поэтому он должен иметь более широкий ареал возделывания.

Дальнейшему развитию люпиносеяния России, повышению его эффективности будет способствовать создание и ускоренное внедрение не только широкопластичных сортов, но и адаптивных к конкретным зонам, максимально использующие агроклиматические ресурсы.

Всероссийский НИИ люпина принял первый шаг в организации адаптивной селекции люпина, организовав в 1993 году сеть опорных пунктов, один из которых создан на базе Великолукской ГСХ академии в условиях Северо-Западного региона в ее южных районах ( Псковская область ), где и проводились настоящие исследования. Условия этих районов благоприятны для возделывания люпина на кормовые цели и сиде-ральное использование. Однако для гарантированного семеноводства нужны сорта с коротким вегетационным периодом, устойчивые к повреждению болезнями и израстанию. Этим объясняется необходимость подбора сортов разных направлений использования (универсального, зернофуражного, силосного, сидерального). Поэтапный селекционный процесс, в этом случае, должен включать отбор наиболее ценных по комплексу признаков образцов, максимально адаптированных к условиям каждого конкретного региона. Экологический подход в селекции люпина будет способствовать расширению ареала, а следовательно, и развитию люпиносеяния в России.

Цель и задачи исследований. Основная цель проведенных исследований заключалась в системном изучении современного генофонда желтого и узколистного люпина. Выявление из него наиболее адаптивных

к условиям региона форм как для непосредственного внедрения в производство, так и для использования в экологической селекции.

В задачи исследований входило :

1. Анализ состояния люпиносеяния и достижений селекции в Российской Федерации.

2. Сравнительная оценка хозяйственно-биологических признаков селекционного материала люпина желтого и узколистного.

3. Выявление перспективного исходного материала желтого и узколистного люпина для создания сортов разных направлений хозяйственного использования наиболее приспособленных к почвен-ноклиматическим условиям Псковской области.

4. Анализ результатов экологического и государственного сортоиспытания люпина в Псковской области.

Научная новизна. Научная новизна заключается в том, что впервые для изучаемого региона выделены по комплексу хозяйственно-биологических признаков современные перспективные сорта и селекционные образцы люпина желтого и узколистного разных направлений хозяйственного использования (универсального, зернофуражного, сиде-рального).

Дана сравнительная оценка продуктивности современных сортов люпина желтого и узколистного, выращиваемых в различных экологических условиях при продвижении на север (от г. Брянска до г. Пскова). Выявлены сортовые реакции люпина на изменение метеорологических факторов.

Практическая значимость. Практическая значимость выражается в использовании результатов исследования для обоснования включения в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в производстве по II региону, сортов люпина: желтого -Дружный 165, Брянский 27, Брянский 17; узколистного - Кристалл; в предложениях передачи в государственное сортоиспытание сортообраз-цов узколистного люпина: универсального типа - Белозерный 110, Доб-

рыня 320, Миртан, с.н.-134, с.н.-136; зернофуражного типа - Брянский 1272, Брянский 1298; сидерального типа с.н.-59, которые превосходят по продуктивности сорт-стандарт в среднем на 30%, имеют более короткий вегетационный период (до 7... 19 дней), обладают высокой полевой устойчивостью к полеганию, фузариозу; среднеустойчивы к растрескиванию бобов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-практической конференции межрегионального уровня. Состояние и перспективы выращивания люпина в Северо-Западной зоне Российской Федерации (г. Великие Луки, 1996 г.), на заседаниях ученого совета Всероссийского НИИ люпина (Брянск, 1996, 1997, 1998, 1999 гг.), отражены в 4 научных публикациях.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Биологический и продуктивный потенциал люпина.

Главным и наиболее важным свойством люпина является его способность накапливать большое количество белка за счет атмосферного азота при минимальных затратах на это по сравнению с внесением азота минерального. Содержание белковых веществ в люпине обусловлено как биологическими особенностями отдельных видов, разновидностей и сортов, так и условиями произростания. При этом между отдельными видами, разновидностями и сортами люпина существуют различия как в количественном содержании белковых веществ, так и в качественном их составе (Такунов И.П., 1996 г.)

По данным А.З. Мироненко и др. (1990), содержание белка в семенах у изучаемых сортов в зависимости от условий выращивания колеблется у желтого люпина от 38 до 46%, у узколистного от 29 до 38%, у белого от 29 до 40%. Авторы утверждают, что содержание белковых веществ у сортов желтого люпина, произрастающих в разных почвенно-климатических районах страны, отличается в весьма значительной мере, но закономерность такова, что в более влажных и холодных районах процентное содержание белка в растениях люпина бывает ниже, чем в южных районах.

Амплитуда изменчивости содержания белка в семенах узколистного люпина в образцах , выращиваемых в Московской области, была в пределах 18...38%, а в Киевской области - 26,8..41,6% (Бенкен И.И., Курлович Б.С., 1993 г.).

Высокую питательную ценность представляет и вегетативная масса кормовых сортов люпина. Содержание белка в вегетатив; ной массе люпина зависит от вида и сорта люпина, а также фазы развития растений. Наибольшее содержание белка в вегетати вных частях растений люпина отмечается в фазу бутонизации 27...29% сухого вещества, а затем по мере нарастания и старения растений, количество протеина относительно сни-

жается, а валовый сбор с единицы площади возрастает. Наибольшее количество сухого вещества у желтого люпина накапливается в период после фазы цветения до фазы сизых бобов с содержанием сырого протеина в среднем - 17...20%. Зеленая масса узколистного люпина содержит на 2...3% протеина больше, чем у желтого люпина, и составляет в среднем 20...22% в сухом веществе (Нагориая Е.Д.,1964 г.; Мироненко A.B. и др., 1990 г.; Бернацкая М.Л., 1984 г.).

Из вегетативных органов растений самый высокий процент протеина по всем фазам развития содержится в листьях (31...34%), в соцветиях и бутонах (21...22%), а наименьшее количество - в стеблях (Нагорный Е.Д., 1964 г.). Отсюда следует вывод, что чем выше облиственность сорта, тем больше белка содержится в его вегетативной массе в направлении создания новых сортов является то, что у желтого люпина межсортовой поли-формизм содержания белка в семенах значительно превышает внутрисор-товой, а высокобелковость не связана с генетическим происхождением сорта (Бернацкая M.JL, 1996 г.).

Очень важно, что по своему качеству (количество и сбалансированность незаменимых аминокислот, переваримость) белок люпина согласно Международным стандартам равнозначен по своей биологической ценности, для комбикормовой и пищевой промышленности, белку сои. Их протеиновый коэффициент (привес животных на 1 г белка) равен 2,5 (Довбан К.И.,1987 г.).

Но в отличии от сои, из-за очень низкого содержания ингибиторов трипсина в зерне люпина, его можно использовать в корм без предварительной тепловой обработки (Такунов И.П., 1996 г.).

Биологические исследования, в НИИ питания АМН (1992 г.) в лаборатории оценки пищевых белков под руководством Высоцкого В.Г., проведенные на животных, не выявил патологических изменений в органах и тканях экспериментальных крыс, связанных с потреблением муки люпина. Биологические анализы сыворотки крови крыс свидетельствовали об

отсутствии специфических поражений. Клетки печени не были изменены в размере и форме, трабекулярный рисунок ткани нарушен не был.

В зерне хлебных злаков белка содержится 8... 13%, в зерне гороха, вики, кормовых бобов в среднем от 22 до 30%, то в семенах люпина в зависимости от вида и сорта от 30 до 46%. Кроме того, в сухом веществе зеленой массы кормовых люпинов содержится в среднем 18...22% белка, то есть в два раза больше, чем в зерне основных злаковых зернофуражных культур. Зерно и зеленая масса люпина также богаты и минеральными веществами (Такунов И.П., 1996 г.).

По содержанию растительного белка в 1 ц зерна люпина равноценен 4,8 ц в зерне ячменя, 5,4 ц овса, 5,9 ц кукурузы и 1,4 ц льняного жмыха (Стрелков И.Г., 1952 г.).

Белок люпина по сравнению с другими бобовыми культурами имеет самую высокую перевариваемость. С.Барбацкий (1959 г.) отмечает, что коэффициент переваримости протеина люпина особенно высок для свиней и овец и составляет - 92%. Белок семян люпина имеет также высокую биологическую ценность, равную 55...60% белка молока, принимаемую за 100%. Биологическая ценность белка люпина равна ценности белка ячменя и превышает ценность белка пшеницы, ржи и гороха.

Коэффициент перевариваемости питательных веществ зеленой массы желтого люпина у жвачных животных довольно высокий : органического вещества - 70...72%, протеина - 80%, белка - 78...80%, жира -28...35%, БЭВ - 72...81%, клетчатки - 60% (Е.Д. Нагорная:, 1964 г.).

Из травосмесей люпина со злаковыми наиболее высокие показатели выхода кор.ед. И перевариваемого протеина получены при сочетании узколистного люпина с овсом (54,6...73,8 ц кор.ед. и 6,1...8,2 ц перевариваемого протеина с 1 га) и желтого люпина с овсом (60,8...65,5 и 6,9...8,2 ц/га) (Казыров Ф.Г., 1996).

Наибольшее распространение получило выращивание люпина на силос. По подсчетам К.И. Саввичева (1961 г.) при урожае 300 ц зеленой массы с 1 га люпин дает 3300 кор. ед.,приравниваясь в этом отношении к

33 ц зерна овса. При этом сбор перевариваемого белка превышает 480 кг с 1 га, то есть составляет примерно столько сколько его, содержиться в 65...70 ц зерна овса.

В опытах И.Ф. Егорова и Н.П. Миськова (1996 г.) исследовалась технология получения высококачественного силоса из люпина. Опытами установлено, что при силосовании желтого и узколистного люпина в смеси с кукурузой при соотношении компонентов 1:1 и 3:1 содержание перевариваемого протеина увеличилась в 1,9...2,2 раза как в исходной массе, так и в готовом силосе. Поэтому использование люпина на корм в виде зерна, зеленой массы или силоса позволяет без снижения продуктивости животных и птицы значительно сохранить количество концентратов в рационах и обогатить корма белками, уменьшив не производительно большой расход кормов которые бедны белками.

Многие ученые разных стран проводят исследования по использованию белка люпина в пищу человека. Так И.П.Такунов (1996 г.) сообщает, что на производство растительного белка требуется в 13 раз меньше энергии и в 4 раза пахотной земли, чем животного. Поэтому в Чили, Перу и др. странах разрабатывается технология с использованием белка люпина в разных продуктах питания с целью улучшения их качества и снижения стоимости и доступности широким слоям населения. Так в США разработана технология производства макаронных изделий из мягкой пшеницы и муки люпина. Получаемые макароны и спагетти содержат в 2,3 раза больше белка, в 15 раз больше кальция, в 4 раза больше клетчатки по сравнению с обычными макаронами из твердой пшеницы. Макароны с добавлением люпиновой муки не развариваются, в них нет необходимости добавлять соль и масло, значит, нет холестерина. Питательные и диетические качества продукта подтверждены Американской кардиологической ассоциацией, Национальным институтом раковых заболеваний и Национальным диабетическим центром.

Характерной особенностью белка люпина является полное отсутствие в нем проламинов, к которым относятся глиадин и глютенин. Многие

дети в следствие не перевариваемости глютена глиадина заболевают так называемой глютеновой болезнью, характеризуемой нарушением всасывания: в тонком кишечнике жиров и углеводов. В этой связи люпин является сырьем для создания безглютелиновых пищевых продуктов, обладающих диетическим и лечебно-профилактическими свойствами для детского питания в виде печенья, пирожных и прочих кондитерских изделий и песочных полуфабрикатов (