半野生大豆應(yīng)用于綠肥牧草的前景分析

*基金項目：應(yīng)用輪回育種選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗大豆新品種（11yzgc014）

摘要：半野生大豆生物產(chǎn)量高于常規(guī)牧草綠肥，生長發(fā)育迅速、營養(yǎng)豐富、比野生大豆具有更高的飼草生產(chǎn)潛力，完全可以成為飼草、青飼、綠肥牧草新種類。且半野生大豆種子繁殖速度迅速，生產(chǎn)成本低，籽粒繁殖簡易、易于推廣種植，將是綠肥牧草發(fā)展的新趨勢。應(yīng)以野生大豆與栽培大豆為材料，選育小粒型、抗旱、高生物產(chǎn)量的遺傳穩(wěn)定類型半野生大豆，應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中。

文獻標(biāo)志碼：B

文章編號：1674-3547(2015)05-0027-05

收稿日期：2015－08－17；修回日期：2015－09－22

第一作者：趙晶云，助理研究員，從事大豆育種研究，E-mail：zhaojyw@126.com

Prospect Analysis on Semi-wild Soybeans Used as Green Manure and Forage Crops

ZhaoJingyun,LiuXueyi,MaJunkui

（Institute of Cash Crop Research, Shanxi Academy of Agricultural Sciences,

Fen yang 032200, Shanxi, China）

Abstract: Semi-wild soybean could be used as a new silage green manure and forage crop, and thus an alternative for forage industry, because semi-wild soybeanas have higher biomass, rich nutrients, rapid rate of seed propagation, lower production costs than wild soybeans and available forage crops. The selection of semi- wild soybeans with small seed size, drought resistance and higher biomass by hydridizing wils soybeans with cultivated soybeans will be utilized in modern agriculture.

Key words: Semi-wild soybean; Green manure; Forage crops

大豆（Glycine max）起源于我國，具有十分悠久的種植歷史。栽培大豆是我國勞動人民在長期的農(nóng)業(yè)實踐中，從野生大豆(Glycine soja)馴化而來的。我國除青海、新疆和海南以外，均有野生大豆分布 [1]。野生大豆是栽培大豆的近緣野生種，具有高蛋白、繁殖系數(shù)大、莖葉高大繁茂等特點 [2-3]，有可能成為青貯、青飼、綠肥的新資源 [4-5]。隨著我國農(nóng)業(yè)種養(yǎng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，北方旱地農(nóng)業(yè)區(qū)以核桃、紅棗、板栗等為主的干果園得到快速發(fā)展。一方面是有機農(nóng)類型干果園比例愈來愈高，對化肥的限制使用導(dǎo)致綠肥成為解決土壤養(yǎng)分供給的首選；另一方面，以林下養(yǎng)殖增加農(nóng)民經(jīng)濟增收不同模式的出現(xiàn)，對牧草提出多方面要求。半野生大豆以其發(fā)育繁殖速度快、當(dāng)年生物產(chǎn)量大、蛋白質(zhì)含量高、生產(chǎn)成本低、以及有效維護有機農(nóng)業(yè)氮循環(huán)的優(yōu)良作用而會愈來愈受到重視。我國具有半野生大豆資源優(yōu)勢，具備快速開發(fā)綠肥牧草新品種的可能性。以野生大豆與栽培大豆為材料，選育的小粒型、抗旱、高生物產(chǎn)量的遺傳穩(wěn)定類型半野生大豆，必將在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮重要的作用。本文就半野生大豆在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景進行分析。

1　現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對綠肥牧草的新要求

1.1有機干果園對綠肥需求

隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，到2012年底，全國經(jīng)濟林種植面積達3 560萬hm 2，占有林地面積的18.2%，經(jīng)濟林產(chǎn)品總量達14 200 萬t。面積和產(chǎn)量分別比“十五”末增加38.0% 和54.0%，主要經(jīng)濟林樹種面積和產(chǎn)量居世界前列，出口創(chuàng)匯能力同步增強，國際競爭優(yōu)勢大幅提升。我國每年新造經(jīng)濟林以百余萬公頃的速度增長，約占當(dāng)年新增造林面積的20%，且呈繼續(xù)擴大趨勢。2010年全國從事經(jīng)濟林生產(chǎn)的農(nóng)民接近1.8億人，其中人均經(jīng)濟林收入約1 220元，占農(nóng)村人均總收入的21%。在這一過程中，特色產(chǎn)業(yè)開始走向集中，發(fā)展速度高于一般經(jīng)濟林；優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品、綠色產(chǎn)品意識得到強化，區(qū)域品牌不斷形成 [6]。

北方地區(qū)干果主要分布于山區(qū)及旱地。據(jù)作者不完全統(tǒng)計，我國北方地區(qū)干果主要包括紅棗，核桃、板栗、仁用杏、榛子、枸杞、花椒等，總面積已達到900萬hm 2以上，發(fā)展勢頭強勁，年均以30萬hm 2以上速度擴展。隨著這一過程的深入發(fā)展，有機干果以其品質(zhì)安全和穩(wěn)定，價格更高，而受到高度重視，獲得有機認定面積已超過50萬hm 2。

隨著有機干果的大面積發(fā)展，傳統(tǒng)的以有機農(nóng)家肥為主的施肥方式，已遠不能夠滿足生產(chǎn)發(fā)展要求。由于綠色農(nóng)產(chǎn)品的市場價格要比普通農(nóng)產(chǎn)品高出許多，農(nóng)民種植開發(fā)的興趣十分濃厚。而綠色食品的生產(chǎn)是建立在施用有機肥料的基礎(chǔ)之上的，綠肥作為有機農(nóng)業(yè)重要的組成部分，需要我們重新探索和審視綠肥應(yīng)用的重要性。

北方地區(qū)干果林發(fā)展，還對于圈養(yǎng)畜牧業(yè)提供了林下種植牧草的廣闊空間。

1.2綠肥應(yīng)用現(xiàn)狀與問題

綠肥是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華。我國利用綠肥歷史久遠。公元前200年前，農(nóng)業(yè)進入養(yǎng)草肥田時期，主要指在空閑時，任雜草生長，適時犁入土中作肥料。公元3世紀(jì)初，開始栽培綠肥作物。到唐、宋、元代，綠肥的種類和面積都有較大發(fā)展，使用技術(shù)廣泛傳播。唐代時期，大豆開始用做綠肥。至明、清綠肥種類已達10多種。20世紀(jì)30到40年代又引進毛葉苕子，箭筈豌豆、草木犀和紫穗槐等，現(xiàn)在種植區(qū)域遍及全國 [7]。上世紀(jì)60到70年代是我國大面積種植綠肥的高峰時期，面積超過1 400萬hm 2，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的均衡發(fā)展起到十分重要的作用 [8]。80年代以后，隨著農(nóng)村經(jīng)營模式的轉(zhuǎn)變和化肥使用量增加，綠肥應(yīng)用開始大幅度萎縮，種植綠肥面積甚微，以至于綠肥學(xué)科研究基本停滯。目前我國綠肥分布主要出現(xiàn)于長江流域及其以南方高溫多濕地區(qū)，北方旱地農(nóng)業(yè)區(qū)種植應(yīng)用相對較少。

北方旱地農(nóng)業(yè)區(qū)種植應(yīng)用主要綠肥品種有紫云英、毛葉苕子、紅花草、豌豆、黃花草木犀、檸條等，均屬豆科或豆目植物，以肥為主肥草兼用類型。目前生產(chǎn)上主要存在問題是綠肥種類少、品種單一、退化嚴(yán)重、種子缺乏、種子價格昂貴等。傳統(tǒng)品種種子儲備不足，導(dǎo)致綠肥種子價高，采購困難。

有機果園植綠肥是一項集生態(tài)、環(huán)保、經(jīng)濟等于一體的提質(zhì)增效的措施。綠肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)、肥力，維護果園生態(tài)平衡，提高果品質(zhì)量，減少資金和人力投入，是有機肥料中首選。近幾年隨著經(jīng)濟轉(zhuǎn)型快速發(fā)展，居民對綠色農(nóng)產(chǎn)品需求越來越強，綠色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模擴大，對綠肥發(fā)展提出新要求。缺乏長期穩(wěn)定的生態(tài)適應(yīng)強的生產(chǎn)用種等，仍然是困擾綠肥生產(chǎn)應(yīng)用的主要問題。此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)形式的變化，如生產(chǎn)集約化、栽培輕型化等，使過去形成的綠肥種植利用技術(shù)已難適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需要，有的由于沒有進行技術(shù)集成、缺乏可操作性而難以推廣 [9]。

1.3　牧草應(yīng)用狀況

20世紀(jì)90年代中后期，受農(nóng)業(yè)政策及農(nóng)產(chǎn)品相對過剩的影響，一些企業(yè)和個人開始從事牧草生產(chǎn)，我國草產(chǎn)業(yè)迅速崛起，涌現(xiàn)出很多牧草種植和加工企業(yè)，并初步形成了牧草種子繁育、牧草種植、產(chǎn)品加工、貯運銷售等一個相對完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。草產(chǎn)品品種主要是紫花苜蓿和羊草，其中紫花苜蓿占90%以上。但牧草產(chǎn)業(yè)總體規(guī)模很小，遠滿足不了草食畜牧業(yè)快速發(fā)展的需求。與世界發(fā)達國家相比，我國牧草育種的研究工作相對滯后，當(dāng)前畜牧業(yè)生產(chǎn)力水平較低、各相關(guān)學(xué)科發(fā)展不平衡，如果僅依靠改變育種手段、引入先進的生物新技術(shù)，使我國牧草育種工作躍上一個新臺階顯然是不切實際的，必須進行自主創(chuàng)新 [10-11]。

林下經(jīng)濟林為牧草生產(chǎn)提供了廣闊空間，牧草發(fā)展還處于起步階段。以苜蓿為主的牧草，因其生長緩慢及深根系統(tǒng)與干果林養(yǎng)分競爭，進一步發(fā)展受到諸多限制，需要選擇新型當(dāng)年生長量大的牧草品種。

2　半野生大豆用作綠肥牧草可行性分析

2.1綠肥牧草型半野生大豆分類歸屬

大豆屬（Glycine）由Glycine亞屬和Soja亞屬2個亞屬組成。Glycine亞屬至少有15個多年生種；Soja亞屬習(xí)慣上被劃分為3個種，即野生種（G.soja）、半野生種（G.gricilis）和栽培種（G.max），為一年生草本植物 [12]。Soja亞屬習(xí)慣上劃分的3個種，均為大豆，它們遺傳本質(zhì)上沒有區(qū)別，只是進化程度上的差異。可見半野生種指介于野生種與栽培種之間的中間過渡類型，兼具有野生種與栽培種的部分特征。由于半野生種變異豐富，與野生和栽培大豆形態(tài)重疊，因而對于半野生大豆是屬于野生種內(nèi)還是栽培種的變異類型還存在爭議 [13]。

百粒重大小可以當(dāng)作評價野生大豆物種內(nèi)的遺傳分化或進化程度的主要指標(biāo)之一，有其遺傳上的理論依據(jù)。把百粒重在2.5 g以下的大豆歸為典型的野生大豆，這從它們的遺傳多樣性差異評價表明具有相對的遺傳穩(wěn)定性 [13-14]。百粒重為2.5~5.0 g的大豆類型，具有野生大豆特點，但是遺傳變異性增大，因而部分學(xué)者將其歸為“半野生Ⅰ型”類型，即偏向野生大豆的半野生大豆；而將百粒重5.0~10.0 g以上的野生型大豆歸為“半野生Ⅱ型” [4,14-15]，即標(biāo)準(zhǔn)半野生大豆；由于野外征集到的野生型大豆百粒重可以達到17.0 g左右 [16]，與栽培大豆百粒重高度重疊，作者認為可以將10.0 g以上的歸為“半野生Ⅲ型”，即半栽培類型。對于將半野生大豆用作綠肥牧草使用，其目的是獲取生物產(chǎn)量的同時，減少種子使用量，并在不影響生物產(chǎn)量的前提下，籽粒俞小俞適宜發(fā)展。因此，綠肥牧草型半野生大豆研究重點應(yīng)該為“半野生Ⅱ型”。

2.2半野生大豆生長及營養(yǎng)特點

半野生大豆是野生大豆向栽培大豆進化過程中的一系列中間類型，具有野生大豆高蛋白、多花莢、生長繁茂等優(yōu)異性狀，又具有綜合性狀較進化的特點。僅從野生大豆看，一年生野生大豆主莖長度平均比栽培大豆長73 cm、葉片和莖的產(chǎn)量分別比栽培大豆高54.3%和86.1%，比栽培大豆具有較高的飼草生產(chǎn)潛力 [17]。從有限報道的半野生大豆看，多數(shù)當(dāng)年蔓長可以達到200~300 cm分枝10~15個，100 d左右產(chǎn)草量達到37~45 t/hm 2，遠高于常規(guī)牧草綠肥生物產(chǎn)量，比野生大豆更高的飼草生產(chǎn)潛力 [18]。莖葉高大繁茂的半野生大豆，完全可以成為飼草、青飼、綠肥的新資源。從播種量上看，由于半野生大豆個體發(fā)育龐大，種植密度一般為15萬株/hm 2，以百粒重7.0 g左右品種類型衡量，播種量30 kg/hm 2已完全滿足要求。繁殖系數(shù)可以達到50~100，種子繁殖速度迅速，種子生產(chǎn)成本可以大幅度降低。

大豆籽粒貯藏蛋白含量較高，一般栽培品種為38%~50%，野生和半野生品種達50%~ 55%。半野生大豆干草蛋白質(zhì)含量16%~ 19%，纖維含量25%~28%，鮮草蛋白質(zhì)含量4%左右 [19]。而栽培大豆秸稈蛋白質(zhì)含量10%~ 12%，纖維含量大豆稈的纖維素含量為45%~ 50% [18]?？梢姡胍吧蠖癸暡菥G肥性能遠高于栽培大豆。與苜蓿比較看，干苜蓿草塊苜蓿蛋白質(zhì)含量18%~22%，纖維含量22%~ 25%，表明野生大豆蛋白質(zhì)和纖維素含量十分接近苜蓿，具有廣泛的使用價值。

2.3中國綠肥牧草兼用型半野生大豆品種選育進展

上世紀(jì)80年代，隨著我國對野生大豆資源的收集與利用，產(chǎn)生相當(dāng)部分半野生大豆品系，并提出應(yīng)用于牧草綠肥方面。但受時代限制，這些品系大多數(shù)為野生大豆研究的副產(chǎn)品，遺傳上還不十分穩(wěn)定，也沒有進行審定而得到廣泛應(yīng)用。目前，我國半野生大豆綠肥牧草研究還處于起步階段，僅有少數(shù)品種通過審定。1998年福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物研究所選育的豆科綠肥新品種科雜1號，還不屬于完全意義上是半野生大豆 [20]。我國臺灣地區(qū)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)達區(qū)域，大豆綠肥使用水平較高，主要應(yīng)用于特色水果種植園。臺灣于2000年后審定幾個大豆綠肥品種，包括臺南4號、6號和7號等 [21]，受到了國際上高度關(guān)注。

臺南號系列綠肥大豆品種，系典型的半野生大豆。生育期150~210 d，株高120~372 cm，草質(zhì)莖，百粒重6~8 g，植株莖葉生長旺盛，100 d鮮草產(chǎn)量可達到36 t/hm 2，適應(yīng)春、夏季高溫多濕環(huán)境生長，易于機械掩埋。供果園覆蓋地表栽培，可減少除草劑使用及人工除草，減少地表裸露及雨水沖刷，兼具綠化、美化景觀功能，增加無機肥多樣化，減少單一綠肥推廣有可能遭遇的病蟲害等不利因素。在用途方面，除了綠肥之外，可加工豆芽、豆腐、豆?jié){等綠色食品。

3　展　望

半野生大豆以其生長發(fā)育迅速、產(chǎn)草量高、營養(yǎng)豐富、籽粒繁殖簡易、易于推廣種植等優(yōu)勢，完全可成為綠肥牧草新種類，其有效維護有機農(nóng)業(yè)氮素循環(huán)的優(yōu)良作用而會愈來愈受到重視。隨著現(xiàn)代綠色經(jīng)濟林發(fā)展，半野生大豆綠肥牧草，通過進一步的研究與開發(fā)，可為我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的特色經(jīng)濟增長提供支撐，且有望成為新的大豆產(chǎn)業(yè)，市場前景十分廣闊。

我國具有半野生大豆資源優(yōu)勢，具備快速開發(fā)綠肥牧草新品種的可能性。在我國收集的6 000份野生大豆種質(zhì)資源中，有近20%屬于半野生大豆Ⅰ型和Ⅱ型 [4,13]。通過專項篩選評價研究，可形成一批新的半野生大豆綠肥牧草品種，適應(yīng)我國不同生態(tài)環(huán)境條件下應(yīng)用。以野生大豆與栽培大豆為材料，選育的小粒型、抗旱、高生物產(chǎn)量的遺傳穩(wěn)定類型半野生大豆，必將在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮更重要作用。