Г. И. ВИТКО – аспирантка

Г. И. ТАРАНУХО – доктор с.-х. наук, профессор, член-корреспондент НАН Беларуси

УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», Горки, Республика Беларусь

 

Введение. Одной из культур, восполняющих дефицит белка, является люпин. В его семенах содержится значительное количество питательных веществ, особенно белка (до 35-38 %). Однако наряду с высоким содержанием белка в семенах люпина накапливаются в большом количестве горькие на вкус и весьма ядовитые для человека и животных вещества, которые относятся к группе алкалоидов. В семенах дикорастущих форм люпина может содержаться таких веществ до 4 % от массы.

Алкалоиды - это азотосодержащие органические гетероцикличные вещества, имеющие щелочные свойства. Присутствуя в небольших количествах, они обладают фармакологическими свойствами, а в больших – токсическими.

У животных алкалоиды люпина вызывают угнетение, паралич мускулатуры, рвоту и обмороки. Признаки отравления при больших дозах заметны через 5-10 минут. При скармливании небольшого количества семян люпина признаки отравления исчезают уже через 5-6 ч. Установ­лено, что алкалоиды способствуют развитию у животных лейкоза [1].

В люпине различных сортов чаще всего встречаются алкалоиды типа люпинин (C₁₀H₁₉ON), люпанин (C₁₅H₂₄ON₂), спартеин (C₁₅H₂₄N₂) и гидроксилюпанин (C₁₅H₂₀O₂N₂), а также их соли: солянокислый люпанин, солянокислый спартеин и солянокислый гидроксилюпанин [1, 2, 3, 4, 5].

Люпанин является одним из наиболее распространенных и токсичных люпиновых алкалоидов. Спартеин или люпинидин парализует окончания двигательных нервов, а также подавляет деятельность сердца.

Достаточно отметить, что, по данным ряда исследований, попадание алкалоидов люпина в корм в дозе 22-25 мг на 1 кг массы вызывает отравление животных вплоть до паралича и летального исхода. Поэтому даже применение люпина малоалкалоидных сортов для замены в рационах животных части зернового сырья является весьма сложной проблемой  [1, 2, 6].

Кормовые сорта люпина представляют собой группы растений, у которых алкалоиды вырабатываются в минимальных количествах. Но до настоящего времени еще не выведены сорта совершенно лишенные алкалоидов. По алкалоидности сорта люпина разделяют на безалкалоидные (сладкие), содержащие менее 0,025%, малоалкалоидные – от 0,025 до 0,1% и алкалоидные (горькие) – более 0,1% алкалоидов [7].

Исследованиями ряда ученых установлено, что в неблагоприятных условиях выращивания содержание алкалоидов в семенах люпина может увеличиваться в 2-3 раза. В оптимальных же условиях выращивания алкалоидность в ряде поколений практически не повышается. Наибольшее количество алкалоидов накапливается в семенах. В зеленой массе люпина их содержится в 10 и более раз меньше [5, 7].

Часто из-за повышенного содержания алкалоидов, обусловленного примесью горьких растений, люпин становится непригодным к скармливанию, может вызвать отравление животных и по этой причине теряет свое кормовое достоинство. Причина этого кроется в основном в длительном пересеве одного и того же исходного материала, в механическом засорении его горькими формами во время хранения, посева и уборки, а также в биологическом засорении, связанном с переопылением кормовых растений горькими при совместном или близком их выращивании [4, 6, 7].

Существует мнение, что алкалоидность влияет на развитие растений. Сладкие сорта, имея ничтожно малый процент алкалоидов, сильнее алкалоидных форм повреждаются насекомыми, легко поражаются грибными заболеваниями и становятся менее устойчивыми к неблагоприятному воздействию на них метеорологических условий. Кроме того, считают, что алкалоидные растения отличаются более мощным развитием, наличием боковых ветвей, большей озерненностью, массой 1000 семян, содержанием белка и протеина [8].

Поэтому в задачу нашего исследования входило дать сравнительную характеристику безалкалоидных и алкалоидных образцов различных сортов и сортообразцов узколистного люпина по урожайности и элементам ее структуры, полевой всхожести и сохраняемости растений на делянке, длине вегетационного периода.

Материал и методика исследований. Исследования проводились в 2003-2005г. на опытном поле кафедры селекции и генетики БГСХА. По гранулометрической характеристике почва опытных участков относится к дерново-подзолистой легкосуглинистой, развивающейся на лессовидном суглинке. Пахотный горизонт мощностью 20-22 см характеризуется следующими агрохимическими показателями: реакция почвенной среды рН - 5,8, содержание подвижных форм фосфора и калия - в пределах 180-220 мг/кг, содержание гумуса - 1,6-1,8 процента.

Сравнительная оценка безалкалоидных и алкалоидных образцов проводилась на основе изучения 20 сортов и сортообразцов узколистного люпина.

Полевую всхожесть определяли путем подсчета количества взошедших растений на 1 кв.м. в фазе полных всходов. Результаты подсчета выражали в процентах по отношению к количеству высеянных всхожих семян на 1 кв.м.

Алкалоидность растений определялась в полевых условиях с помощью индикаторной бумаги, пропитанной реактивом Драгендорфа. При наличии алкалоидов в растении на бумаге появляется красно-бурый отпечаток. Чем больше алкалоидов содержится в растении, тем интенсивнее окраска пятна. Сок малоалкалоидных растений частично обесцвечивает бумагу – образуется белое, а иногда зеленоватое хлорофильное пятно.

Наличие алкалоидных примесей определяли также и в лабораторных условиях путем анализа семян. Для этого использовали растворы йодисто-калиевого реактива. Раствор йода в йодистом калии образует алкалоидом осадок красно-бурого цвета [2, 3, 5, 9].

Перед уборкой определяли сохраняемость растений путем отношения количества растений к моменту уборки к количеству взошедших растений, выраженного в процентах.

Продолжительность вегетационного периода определяется от дня посева до дня созревания.

Изучение элементов структуры урожайности проводили перед уборкой на 10 растениях отдельно для безалкалоидных и алкалоидных образцов каждого сорта и сортообразца.

Расчет урожайности проводили на основе элементов ее структуры и среднего количества сохранившихся на делянке растений, характерных для каждого сорта и сортообразца.

Результаты и обсуждение. Анализируя полученные данные нужно отметить, что между безалкалоидными и алкалоидными образцами узколистного люпина по высоте растений и в элементах структуры урожайности имелись некоторые отличия (табл. 1).

 

Таблица 1. Сравнительная оценка безалкалоидных и алкалоидных образцов узколистного люпина по элементам структуры урожайности и массе 1000 семян (2003-2005 гг.)

 

№	Образцы	Высота растений, см.	На 1 растении				Масса 1000 семян, г.
			бобов, шт.	семян
				шт.	г.	в 1 бобе
Безалкалоидные
1	Кристалл	57,7	9,4	37,2	6,5	4,0	174,7
2	Жнивень	60,3	8,6	34,4	5,0	4,0	145,3
3	Бисер	48,0	7,0	34,0	6,2	4,9	182,4
4	Митан	71,7	10,9	50,3	6,7	4,6	133,2
5	Светаник	48,5	7,9	33,4	5,1	4,2	152,7
6	Исток	41,3	7,7	32,9	5,5	4,3	167,2
7	Метель	64,7	12,8	50,3	8,2	3,9	163,0
8	Пралеска	60,3	9,8	40,5	4,2	4,1	103,7
9	Блакит	44,5	6,0	27,0	4,3	4,5	159,3
10	Дикаф	47,5	7,2	28,5	4,1	4,0	143,9
Среднее		54,5	8,7	36,9	5,6	4,2	152,5
Алкалоидные
11	Прамень	64,5	10,0	33,6	6,1	3,3	181,5
12	Тамир	68,7	9,2	40,2	5,4	4,4	134,3
13	Сур	45,0	6,5	30,7	5,1	4,7	166,1
14	Ружовы	56,3	9,6	35,8	5,8	3,7	162,0
15	Сидерат 892	59,0	8,0	34,3	5,2	4,3	151,6
16	Сидерат 892 х Уникроп	50,7	9,3	42,4	7,6	4,6	179,2
17	Фрост х Северный 3	51,3	9,1	30,8	5,0	3,4	162,3
18	БСХА 501	58,0	10,2	42,2	7,9	4,1	187,2
19	БСХА 532	55,7	9,0	36,9	6,2	4,1	168,0
20	БСХА 533	49,0	9,9	38,9	7,2	3,9	185,1
Среднее		55,8	9,1	36,6	6,1	4,0	167,7

 

По высоте растений лучшими оказались образцы, у которых этот показатель достигал 60 см и более. Среди безалкалоидных образцов можно отметить сорта Митан, Метель, Жнивень и Пралеска. Они имели стебли длиной 71,7-60,3 см. Алкалоидные образцы Тамир и Прамень имели высоту 68,7-64,5 см. Остальные образцы имели высоту в среднем 50-55 см. Наиболее низкорослыми (41,3-48,0 см) оказались безалкалоидные Исток, Дикаф, Блакит и Бисер и алкалоидный Сур.

В среднем алкалоидные образцы имели на 0,4 боба больше на одном растении, чем безалкалоидные, а количество и масса семян с растения была большей на 0,3 шт. и 0,5 г. соответственно. Таким образом, алкалоидные образцы имели практически такое же количество семян на растении, однако отличались большей их крупностью, в результате чего масса 1000 семян у них была на 15,2 г. больше, чем у безалкалоидных.

По количеству бобов с растения наибольшую ценность представляют те образцы, у которых сформировалось 8-10 и более бобов. Они как правило имеют большую семенную продуктивность по количеству и массе семян с растения. Более 10 бобов на растении имели безалкалоидные сорта Митан (10,9 шт.) и Метель (12,8 шт.), алкалоидный сорт Прамень (10,0 шт.) и образец БСХА 501 (10,2 шт.). Меньше всего бобов (6-6,5 шт.) имел безалкалоидный сорт Блакит и алкалоидный Сур.

По количеству семян на растении наибольшие значения имели безалкалоидные сорта Митан и Метель (50,3 шт.). Алкалоидные образцы имели меньшие показатели: Сидерат 892 х Уникроп (42,4 шт.), БСХА 501 (42,2 шт.).

Большим количеством семян в бобе отличаются безалкалоидные сорта Бисер и Митан (4,9-4,6 шт.). Наименьшие значения имеют алкалоидные сорта Прамень, Ружовы и образец Фрост х Северный 3 (3,3-3,4 шт.).

Благодаря сложившемуся температурному режиму и близкой к оптимальной влажности почвы почти все образцы сформировали хорошо выполненные семена. Масса их 1000 оказалась высокой. Этот важный показатель у большинства сортов составил 130-180 г. В среднем лучшими по массе 1000 семян оказались алкалоидные образцы (167,7 г.) по сравнению с безалкалоидными (152,5 г.). Массу более 170 г. имели 2 безалкалоидных сорта - Кристалл и Бисер (174,4-182,4 г.) и 4 алкалоидных – Сидерат 892 х Уникроп, Прамень, БСХА 533 и БСХА 501 (179,2-187,2 г.). Наименьшую массу 1000 семян имел безалкалоидный сорт Пралеска (103,0 г.).

Для расчета семян с единицы площади большое значение имеет масса семян с растения. Нужно отметить, что массу более 6 г. имели 4 безалкалоидных образца – Бисер, Кристалл, Митан и Метель (6,2-8,2 г.) и 5 алкалоидных – Прамень, БСХА 532, БСХА 533, Сидерат 892 х Уникроп и БСХА 501 (6,1-7,9 г.).

Проанализировав данные структуры урожайности, мы можем заключить, что лучшими образцами среди безалкалоидных растений оказались 3 сорта – Бисер, Метель и Митан, среди алкалоидных – растения 4 образцов – Прамень, Сидерат 892 х Уникроп, БСХА 501 и БСХА 533.

В табл.2 представлены данные по полевой всхожести и сохраняемости растений, длине вегетационного периода.

 

Таблица 2. Сравнительная оценка безалкалоидных и алкалоидных образцов

узколистного люпина по полевой всхожести и сохраняемости растений,

длине вегетационного периода (2003-2005 гг.)

 

№	Образцы	Полевая всхожесть, %	Сохраняемость, %	Длина вегетационного периода, дн.
Безалкалоидные
1	Кристалл	54,7	38,0	95
2	Жнивень	71,0	54,0	99
3	Бисер	61,0	51,0	97
4	Митан	64,7	47,3	95
5	Светаник	60,0	46,3	96
6	Исток	81,3	45,7	97
7	Метель	71,3	54,3	99
8	Пралеска	72,7	43,0	97
9	Блакит	55,5	51,5	98
10	Дикаф	60,0	47,5	99
Среднее		65,2	47,9	97
Алкалоидные
11	Прамень	54,0	54,5	99
12	Тамир	42,3	51,3	97
13	Сур	53,0	63,5	101
14	Ружовы	61,3	45,0	103
15	Сидерат 892	57,0	49,3	103
16	Сидерат 892 х Уникроп	49,0	58,7	103
17	Фрост х Северный 3	48,3	67,7	99
18	БСХА 501	49,3	50,0	103
19	БСХА 532	59,7	68,7	103
20	БСХА 533	56,7	58,0	103
Среднее		53,1	56,5	101

 

Полевая всхожесть у рассматриваемых образцов оказалась различной и находилась в основном в пределах 42-81 %. Безалкалоидные образцы (65,2 %) имеют полевую всхожесть в среднем на 12 % больше, чем алкалоидные (53,1 %). Более 70 % всхожих растений отмечено у 4 безалкалоидных сортов – Жнивень, Метель, Пралеска, Исток (71,0-81,3 %) и ни у одного алкалоидного.

 

Все имеющиеся образцы были скороспелыми с длиной вегетационного периода 95-103 дня. Безалкалоидные образцы имели вегетационный период в среднем 97 суток, алкалоидные – 101. Наименьшее количество суток (95-97) от посева до уборки имели 6 безалкалоидных сортов – Кристалл, Митан, Светаник, Бисер, Исток, Метель и 1 алкалоидный – Тамир. Наиболее длинный период вегетации (103 суток) отмечен у 6 алкалоидных образцов.

Сохраняемость растений на делянках колеблется в среднем на уровне 45-50 %. Средняя сохраняемость безалкалоидных растений составляет 47,9 %, алкалоидных сортов – 56,5 %. Наибольшие показатели сохраняемости (более 50 %) отмечены у сортов Бисер, Блакит, Жнивень, Метель (51,0- 54,3 %), среди алкалоидных растений – у 8 образцов, причем более 60 %  у образцов Сур, Фрост х Северный 3, БСХА 532 (63,5-68,7 %).

Таким образом, по показателям полевой всхожести и сохраняемости растений на делянке лучшими оказались алкалоидный образец БСХА 532 и безалкалоидные сорта Метель и Исток. Худшие показатели имели безалкалоидный Кристалл и алкалоидный Тамир. Остальные образцы характеризовались примерно одинаковыми значениями.

В табл.3 представлены данные образцов по урожайности, как по годам исследования, так и в среднем за 3 года, выявлены лучшие сорта и образцы среди безалкалоидных и алкалоидных растений.

В среднем за 3 года алкалоидные образцы (221,1 г/м²) превосходят безалкалоидные (211,1 г/м²) по урожайности на 10 г/м². Стандарт Миртан (226,6 г/м²) превзошли 5 безалкалоидных сортов и 4 алкалоидных. Урожайность более 200 г/м² отмечена у 5 безалкалоидных образцов: Жнивень, Бисер, Исток, Митан и Метель (230,0-381,0 г/м²) и 6 алкалоидных: Сур, Прамень, БСХА 501, Сидерат 892 х Уникроп, БСХА 533, БСХА 532 (206,0-305,1 г/м²). Максимальная средняя урожайность отмечена у безалкалоидного сорта Метель – 381 г/м². Менее 140 г/м² можно было собрать у 5 безалкалоидных образцов и 4 алкалоидных. Наименьшая урожайность за 3 года отмечена у безалкалоидного Дикафа (140,2 г/м²).

Рассмотрим урожайность сортов узколистного люпина по годам. В 2003 году урожайность безалкалоидных и алкалоидных образцов была примерно одинаковой и составила 235,4 и 226,6 г/м² соответственно, однако стандарт превысили 4 и 1 образец соответственно. В 2004 году безалкалоидные образцы имели урожайность на 27 г/м² или 13 % больше. Стандарт превысили 7 безалкалоидных сортов и 4 алкалоидных. В 2005 году наоборот, алкалоидные сорта на 25 % или 55 г/м² превзошли безалкалоидные. Стандарт превысили 2 и 1 образца соответственно.

Максимальную урожайность (более 300 г/м²) в 2003 году имели 2 безалкалоидных сорта – Исток (328,0) и Метель (402,3) и 1 алкалоидный образец БСХА 532 (378,0), в 2004 году – безалкалоидная Метель (372,3), а в 2005 – также Метель (368,4) и алкалоидный БСХА 533 (464,4).

Урожайность более 200 г/м² имели в 2003 году 6 безалкалоидных образцов и 6 алкалоидных, в 2004 – 5 и 3, в 2005 – 5 и 8 соответственно.

 

Таблица 3.Сравнительная оценка безалкалоидных и алкалоидных образцов

узколистного люпина по урожайности (2003-2005 гг.)

 

№	Образцы	Урожайность, г/м2					Лучший образец
		2003г.	2004г.		2005г.	среднее за 3 года
Безалкалоидные
1	Кристалл	128,2	190,7	167,4		162,1
2	Жнивень	284,5	165,9	239,6		230,0	+ (II)
3	Бисер	231,4	202,5	260,5		231,5	+ (III)
4	Митан	314,5	217,9	205,6		246,0	+ (III)
5	Светаник	170,2	122,6	217,4		170,0
6	Исток	328,0	239,1	168,4		245,2	+ (II)
7	Метель	402,3	372,3	368,4		381,0	+ (III)
8	Пралеска	207,4	183,8	81,6		157,6
9	Блакит	147,4	222,9	72,1		147,5
10	Дикаф	140,3	168,3	112,1		140,2
Среднее		235,4	208,6	189,3		211,1	5 образцов
Алкалоидные
11	Прамень	221.4	215.4	209.4		215.4	+ (III)
12	Тамир	124.8	141.7	155.3		140.6
13	Сур	205.9	153.7	258.3		206.0	+ (II)
14	Ружовы	186.1	152.9	237.0		192.0
15	Сидерат 892	192.3	169.9	164.0		175.4
16	Сидерат 892 х Уникроп	256.4	283.5	247.0		262.3	+ (III)
17	Фрост х Северный 3	156.8	168.7	263.1		196.2
18	БСХА 501	259.0	186.8	255.3		233.7	+ (II)
19	БСХА 532	378.0	240.6	296.7		305.1	+ (III)
20	БСХА 533	284.9	103.0	464.4		284.1	+ (II)
Среднее		226.6	181.6	255.1		221.1	6 образцов
Миртан, st		233,0	180,0	266,0		226,3

Наименьшая урожайность (72,1-112,1 г/м²) отмечена у безалкалоидных сортов Блакит, Пралеска и Дикаф в 2005 году.

Таким образом, в среднем за 3 года среди безалкалоидных сортов выделено 5 лучших по урожайности, при чем у 3-х из них (Бисер, Митан и Метель) наибольшие урожайности отмечены по всем годам исследования. Среди алкалоидных образцов выделено 6 лучших, у 3-х из них (Прамень, Сидерат 892 х Уникроп и БСХА 532) большие урожаи можно было получить за все 3 года, а у 3-х за 2 года исследования.

Заключение. 1.По элементам структуры урожайности лучшими образцами среди безалкалоидных растений оказались 3 сорта – Бисер, Метель и Митан, среди алкалоидных – растения 4 образцов – Прамень, Сидерат 892 х Уникроп, БСХА 501 и БСХА 533.

2.Все имеющиеся образцы были скороспелыми с длиной вегетационного периода 95-103 дня, однако наименьшее количество суток (95-96) от посева до уборки имели 3 безалкалоидных сорта – Кристалл, Митан, Светаник.

3.Более 70% всхожих растений отмечено у 4 безалкалоидных сортов – Жнивень, Метель, Пралеска, Исток. Однако наибольшие показатели сохраняемости (более 60%) отмечены среди алкалоидных растений - Сур, Фрост х Северный 3, БСХА 532. Так, по показателям полевой всхожести и сохраняемости лучшими оказались алкалоидный образец БСХА 532 и безалкалоидные сорта Метель и Исток.

4.В среднем за 3 года алкалоидные образцы превосходят безалкалоидные по урожайности. Стандарт Миртан превышают 5 безалкалоидных сортов и 4 алкалоидных. Выявлено 5 лучших безалкалоидных и 6 алкалоидных образцов, причем наибольшие урожайности по всем годам исследования отмечены у 3-х (Бисер, Митан и Метель) и также 3-х (Прамень, Сидерат 892 х Уникроп и БСХА 532) соответственно.

5.Проанализировав полученные результаты, мы не можем заключить, что алкалоидные образцы более устойчивы к болезням, имеют лучшие показатели структуры урожайности и отличаются большей урожайностью семян с гектара. Однако отдельные алкалоидные образцы по некоторым показателям в несколько раз превышают безалкалоидные. То же можно сказать о некоторых безалкалоидных сортах.

Таким образом, мнение о том, что алкалоидные образцы превосходят безалкалоидные остается неподтвержденным.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Шаршунов В. А., Лекарев В. И., Кандауров С. Н., Титов А. О., Червяков А. В. Влияние способа обработки на содержание алкалоидов в семенах люпина.// Международный аграрный журнал. – 1999, № 10. – С. 25-26.

2. Бойко Е.В. О методах определения алкалоидов в люпине.// Производство и использование люпина в сельском хозяйстве. – Киев, 1959. – С. 364-367.

3. Мироненко А. В. Методы определения алкалоидов. – Мн., 1966. – 179 с.

4. Приемы снижения алкалоидности кормового люпина. – Мн., 1967. – 20 с.

5. Проблема безалкалоидного люпина./ Под ред. Н. Н. Иванова. – Л., 1932. – 62 с.

6. Стрелков И.Г., Андреева Н.М. Об изменении алкалоидности в потомстве растений люпина.// Селекция и семеноводство полевых культур. – Мн., 1965. – С. 142-147.

7. Шарапо В.З. Причины повышения алкалоидности узколистного кормового люпина.// Биология и агротехника сельскохозяйственных культур: сборник научных трудов. Т. 58. – Горки, 1969. – С. 176-179.

8. Майсурян Н.А., Эдельштейн М.М. Содержание и состав алкалоидов у люпина.//Люпин: сб. научных работ кафедр растениеводства, агрохимии и ботаники. – М.,1962. – С. 317-338.

9. Таранухо Г.И. Люпин: биология, селекция и технология возделывания. – Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2001. – 112 с.