Для повышения плодородия почв нечерноземной зоны и увеличения производства высокоценных кормов в период высокой стоимости минеральных удобрений все большее значение приобретает люпин, как важнейшая кормовая и продовольственная культура.
Люпин известен с глубокой древности. Его семена были найдены в гробницах египетских фараонов, похороненных за 2000 лет до н. э. Римский историк Варрон рекомендовал использовать люпин для зеленого удобрения и способ удаления из люпина горьких и ядовитых веществ (алкалоидов) при использовании его в пищу. Еще до сих пор в Египте, Палестине, Италии сильно просоленные вареные семена люпина употребляются населением как лакомство.
Как сельскохозяйственная культура, белый люпин был завезен в 1779 г. из Италии в Германию, где его выращивали на зеленое удобрение. Несколько позже в Германию были завезены желтый и узколистный люпины, которые как наиболее приспособленные и продуктивные вытеснили белый люпин. К концу XIX в площадь возделывания люпина в Германии достигла 0,5 млн. га.
Важное значение в распространении люпина в тот период в Германии имели опыты Шульца, проведенные им на песчаной почве. В свое время Д. Н. Прянишников, проходивший научную стажировку у Э. Шульца в 1890 г., писал, что Шульц впервые применил комбинированный способ повышения плодородия песчаных почв путем систематического запахивания зеленой массы люпина, фосфоритной муки и калийной соли. Он показал особо важное значение люпина в мелиорации песков и превращении их в плодородные земли. Путем длительного выращивания люпина и внесения фосфорно-калийных удобрений Шульц превратил бесплодные сыпучие пески в плодородную почву, на которой успешно выращивал весьма требовательную к почве пшеницу.
Из Германии люпин был вывезен в Польшу и западные районы России, где его выращивали как декоративное растение, а затем как зеленое удобрение. Первые сведения о возделывании люпина в России опубликованы в трудах Вольного экономического общества в 1811 г.
Изучением биологии и агротехники люпина занимались в ТСХА такие видные ученые, как Д. Н. Прянишников и Н. А. Майсурян, работы которых сыграли важную роль в использовании его в земледелии и животноводстве.
Неприхотливость к почве и высокая продуктивность люпина давно привлекали внимание практиков сельского хозяйства. Однако использованию его в пищевых целях и на корм скоту препятствовали содержащиеся в нем алкалоиды, придающие люпину горький вкус и оказывающие сильное токсическое действие на животный организм. Выведение малоалкалоидных и безалкалоидных сортов разных видов люпина позволяет использовать зеленую массу люпина на корм животным, а семена в пищевой промышленности для обогащения белками хлеба, макаронных, кондитерских и других изделий.
Практика показывает, что при соблюдении необходимых условий и агротехники возделывания люпина урожайность зерна достигает 25-30 ц/га, а надземной вегетативной массы 500-650 ц/га и более. В семенах люпина накапливается до 50% и в сухой надземной массе до 25% белка. По содержанию белка люпин превосходит многие другие культуры и может служить источником получения дешевого растительного белка и биологического азота.
Раньше считали, что лучшими почвами для люпинов являются песчаные. Однако дальнейшие исследования показали, что белый и синий люпины хорошо произрастают и на других почвах, даже на осушенных торфяниках.
Площади его посева среди зернобобовых занимают восьмое место в мире и Европе, четвертое в Польше и Украине, третье в Германии и России, второе в Беларуси, первое в Океании. (Шпаар Д. и др., 2006.)
Несмотря на большое количество видов люпина, важное хозяйственное значение имеют лишь 4 вида средиземноморского происхождения: узколистный (синий), желтый, белый и многолетний. Остальные виды люпина используются в основном как декоративные растения.
Он способен хорошо расти и давать высокие урожаи зеленой массы и зерна даже на малоплодородных почвах. Развивая мощную корневую систему, которая проникает на глубину до 2 м, люпин использует элементы питания из тех слоев почвы, куда не проникают корни многих других сельскохозяйственных культур.
Из зернобобовых культур люпин является самым активным азотфиксатором. Содержание белковых веществ в листьях люпина 25-33%. Семена желтого люпина содержат в среднем 45% белка и 30% углеводов, синего (узколистного), соответственно, 35 и 40%. Белковость отдельных сортов желтого люпина достигает 50% и более. В литературе имеются данные, что в отдельных случаях содержание белковых веществ в семенах люпина достигает 61% (Мироненко, 1965). По содержанию белка в зерне только соя сопоставима с люпином. Наряду с белками в семена люпина содержат углеводы (20-30%), клетчатку (10-13%), жир (3-5%) и золу (3-4%).
В зерне люпина содержится около 260-290 г, а в зеленой массе 180-200 г переваримого протеина в расчете на 1 кормовую единицу, что позволяет успешно использовать его в комбикормовой промышленности. Зерно люпина пригодно для кормления крупного рогатого скота, свиней, птицы. При увеличении площади посевов и урожайности семян люпина до 25-30 ц/га может быть в значительно мере решена проблема дефицита белка в животноводстве России.
Белок люпина используется в колбасной и мясоконсервной промышленности, а также для приготовления различных кондитерских, макаронных и булочных изделий.
Все виды люпина (желтый, синий или узколистный и белый) обладают хорошей способностью использовать элементы питания пахотного слоя почвы и извлекать их из подпахотных горизонтов благодаря глубоко проникающей, хорошо развитой корневой системе. С 1 т зерна и соответствующим количеством побочной продукции люпин выносит 50-55 кг N, 12-16 Р2О5, 35-45 К2О, 16-22 СаО и 5-7 кг MgО.
Различные виды люпина (белый, желтый и синий) существенно различаются требованиями к почвенно-климатическим условиям. Наиболее требовательным к условиям произрастания — теплу, влагообеспеченности и плодородию почвы, является белый люпин. Из всех известных видов люпина он является наиболее древним видом. В дикорастущем виде распространен во всех средиземноморских странах на песчаных равнинах, холмах. Издавна он имел пищевое значение. Для оптимального роста и развития белого люпина необходимы плодородные почвы, хорошая обеспеченность влагой, более высокие (23-25°С) температуры, нежели для желтого и синего люпинов и нейтральная реакция (рНKCl 6,4-7,2). Ограниченное распространение белого люпина обусловлено тем, что он заметно уступает по продуктивности синему и желтому люпинам. В условиях естественного произрастания, при самосеве, белый люпин может развиваться как озимое и яровое растение. Белый люпин наиболее позднеспелый по сравнению с другими видами люпина.
Наименее требовательным к теплу и влаге является желтый люпин. Он более засухоустойчив, довольно хорошо растет на малоплодородных кислых песчаных почвах и, напротив, чувствительный к нейтральным (рН > 5,8) и известкованным почвам из-за кальциевого хлороза. На окультуренных песчаных почвах урожайность желтого люпина составляет 500-600 ц/га, а в отдельные годы достигает 1000 ц/га зеленой массы и до 30-35 ц/га семян. В сухой надземной массе (листья и стебли) желтого люпина содержится 20-25% и семенах 40-50% белка. В настоящее время малоалкалоидные сорта желтого люпина широко возделывают на легких почвах во всех странах Европы на корм, силос и зерно.
Узколистный (синий) люпин — наиболее распространенный вид, малотребователен к плодородию почвы, но довольно чувствителен к засухе. Синий люпин самый скроспелый. Продолжительность периода его вегетации на супесчаных почвах 100120 дней, на суглинистых почвах — 120-140 дней, что позволяет возделывать его в более северных районах. Сырая прохладная погода значительно затягивает созревание и увеличивает период вегетации люпина. Преимущество возделывания узколистного люпина перед другими видами в том, что он способен вызревать во всех зонах РФ (кроме северных областей) даже в самые неблагоприятные годы. При благоприятных условиях и инокуляции семян активными штаммами клубеньковых бактерий люпин способен фиксировать из воздуха 150-250 кг/га азота и более. Запашка в почву 20-25 т/га сырой массы люпина в качестве зеленого удобрения равнозначно внесению 35-40 т/га навоза. Более того, благодаря хорошо развитой и глубоко проникающей корневой системе люпина обеспечивается рыхление и окультуривание пахотного и подпахотного слоев почвы, что заметно улучшает водный и воздушный режимы суглинистых и глинистых почв, а также позволяет переносить люпину кратковременную воздушную и почвенную засуху.
В последнее время в РФ все шире стал распространяться узколистый люпин, отличающийся скороспелости (90-120 дней) и высокой урожайностью. Синий люпин не предъявляет особых требований к почвенному плодородию, хорошо может расти супесчаных и суглинистых почвах.
Люпин обладает высокой способностью усваивать атмосферный азот, а также труднорастворимые, недоступные другим растениям, фосфаты почвы и удобрений. При благоприятных для азотфиксации почвенных и погодных условиях он способен практически полностью обеспечить себя азотом за счет симбиотической фиксации и, как правило, не нуждается в дополнительном внесении азота удобрений. Лишь на легких песчаных почвах при холодной погоде весной внесение до посева небольшой (20-30 кг/га) «стартовой» дозы азота и удобрение фосфором может быть оправдано прибавкой урожая.
Поскольку люпин довольно хорошо может удовлетворять свои потребности в фосфорном питании за счет слабо доступных фосфатов почвы, а в азотном питании — за счет азота атмосферы, то ключевую роль в повышении урожайности люпина играет уровень калийного питания. Внесение органических и азотных удобрений на хорошоокультуренных почвах способствуют чрезмерному вегетативному росту растений и задержке созревания.
Калийные удобрения, по данным ВНИИА, обеспечивают основные прибавки урожая зерна и зеленой массы кормового люпина. Лучшими формами калийных удобрений для люпина и других бобовых являются магний — и серосодержащие — калимагнезия, калимаг и сернокислый калий.
Действие фосфорных удобрений на урожайность люпина на дерново-подзолистых и серых лесных почвах слабее, нежели калийных и проявляется лишь при содержании подвижного фосфора менее 80-90 мг/кг почвы, что объясняется лучшей, чем другие бобовые, способностью люпина использовать запасы труднодоступных фосфатов пахотного и подпахотного горизонтов почвы.
На окультуренных почвах или после хорошо удобренных предшественников применение фосфорных и калийных удобрений не дает существенной прибавки урожая люпина, поэтому вносить минеральные удобрения нецелесообразно. При низком содержании доступных форм фосфора и калия в почве, особенно после плохих предшественников, внесение до посева 45-60 кг/га Р2О5 и 70-80 кг/га К2О значительно повышает урожайность люпина.
На песчаных почвах, которые обычно отличаются низким содержанием магния, необходимо вносить магнийсодержащие удобрения, которые не только повышают урожай, но и усиливают процесс фиксации атмосферного азота. В опытах Белорусского НИИ земледелия урожай зерна люпина составил: без удобрений -16,8 ц/га, при внесении Р45К60 — 20,6, доломитовой муки + Р45 К60 — 22,2 ц/га.
Отдельные виды люпина (желтый, синий и белый) заметно различаются по требованиям к гранулометрическому составу и реакции почвы. Люпин белый лучше растет на окультуренных суглинистых почвах с нейтральной или слабощелочной реакцией, в то время как для люпина синего и желтого более пригодны слабо — и среднекислые почвы легкого гранулометрического состава.
Необходимо отметить, что требуемую, особенно в начале роста, кислую реакцию среды в прикорневой зоне (ризосфере) желтый и синий люпины на нейтральных, слабобуферных легких почвах способны создать сами благодаря корневым выделениям, и тем самым повышать доступность труднорастворимых фосфатов.
На суглинистых сильно буферных, или карбонатных почвах, а также произвесткованных почвах создать растениям кислую реакцию среды в прикорневой зоне очень сложно. Поэтому на таких почвах у люпина желтого и реже у синего могут проявляться симптомы недостатка фосфора, железа и других микроэлементов. Хлороз у желтого люпина довольно часто наблюдается на известкованных песчаных почвах. В связи с этим, при возделывании люпина известкование нужно лишь на сильнокислых почвах с рНKCl < 4,5-4,8.
Важное значение в повышении урожайности люпина, как и других зернобобовых культур, является обработка семенного материала нитрагином и, прежде всего, в новых местах люпиносеяния. Вместе с нитрагинином следует проводить обработку семян молибденовыми удобрениями. Молибден входит в состав фермента нитрогеназы, принимающего активное участие в процессе фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями, и тем самым контролирует белковый и углеводный обмен, рост и развитие растений. Молибденовые удобрения особенно эффективны на кислых дерново-подзолистых, серых лесных почвах, торфяниках и других почвах с низким содержанием доступного растениям молибдена. На известкованных почвах молибденовые удобрения менее эффективны, поскольку при нейтральной и слабощелочной реакции (рН > 6,5) молибдаты почвы более растворимы и легче доступны растениям, чем в кислых почвах. Наиболее простой и экономичный способ применения молибдена — предпосевная обработка (опрыскивание или опудривание) семян молибдатом аммония или натрия.