紅豆草植物學(xué)特性研究報(bào)告

劉 乾，張 榕，付 萍，武慧娟，耿小麗，張少平，周棟昌

（甘肅省草原技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730070）

紅豆草（Onobrychis viciaefolia Scop）是豆科驢豆屬短壽多年生草本植物，原產(chǎn)于歐洲和蘇聯(lián)，本屬共140余種，在我國(guó)栽培只有70多年，在我國(guó)新疆有野生種分布。1944年王棟先生從英國(guó)帶回第一批種子，因其粉紅色花序而定中文名為紅豆草，引入我國(guó)的紅豆草栽培種有普通紅豆草、外高加索紅豆草、麥羅斯紅豆草。甘肅省自20世紀(jì)60年代起引入普通紅豆草試種，經(jīng)過(guò)多年的研究結(jié)果表明，紅豆草是產(chǎn)草量高、品質(zhì)優(yōu)、適應(yīng)性、抗性強(qiáng)、根瘤固氮能力強(qiáng)，栽培管理簡(jiǎn)單、的優(yōu)良牧草[1-2]，旱區(qū)、寒區(qū)、二陰地區(qū)最適宜推廣的優(yōu)質(zhì)豆科牧草。1979年甘肅省草原工作隊(duì)王素香等人帶著農(nóng)大的種子將紅豆草在通渭申家山推廣，取得了紅豆草在旱作區(qū)不凡的成績(jī)，加快了紅豆草在我國(guó)北方省區(qū)推廣的規(guī)模與速度。但在多年推廣的實(shí)踐中，對(duì)紅豆草的生態(tài)適應(yīng)性和栽培技術(shù)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，但在植物學(xué)特性方面的觀察和研究比較薄弱。因此，本試驗(yàn)對(duì)不同地區(qū)種植的紅豆草植物性狀開(kāi)展進(jìn)一步觀察和研究，為深入研究和推廣紅豆草提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2016年開(kāi)始，分別在旱作區(qū)通渭縣、高寒區(qū)夏河縣和二陰區(qū)和政縣3個(gè)區(qū)域試驗(yàn)站按照常規(guī)種植了紅豆草試驗(yàn)田。隨機(jī)選取紅豆草植株觀察并記載各試驗(yàn)地紅豆草的根、莖、葉、花、根的形狀、顏色大小等外形特點(diǎn)，并統(tǒng)計(jì)或使用相應(yīng)儀器測(cè)定其量級(jí)指標(biāo)如根長(zhǎng)、根粗、株高、莖粗、分枝數(shù)、葉片數(shù)、小葉長(zhǎng)等。

1.2 試驗(yàn)區(qū)自然概況

通渭縣試驗(yàn)區(qū)海拔2 242 m，年平均氣溫3.4 ℃，無(wú)霜期80 d，平均年降雨量 500 mm，日照時(shí)數(shù)2 100～2 430 h，≥0℃的積溫為 2 530 ℃。土壤p H 8.27，有機(jī)質(zhì)10.79 g/kg，全N 0.97 g/kg，速效氮21.36 mg/kg，速效磷10.13 mg/kg，速效鉀123.58 mg/kg。

夏河縣試驗(yàn)區(qū)，海拔3 050 m，屬寒冷濕潤(rùn)類(lèi)型，高原大陸性氣候特點(diǎn)比較明顯。年均溫2.6 ℃，年降水量516 mm，年日照2 296 h，≥0 ℃的積溫1214～2 477 ℃，≥10 ℃的積溫215～1636 ℃。土壤類(lèi)型為亞高山草甸土，無(wú)灌溉條件。土壤pH 7.8，有機(jī)質(zhì)1.25%，全氮0.34%，全磷0.084%，全鹽0.22%，速效氮185.0 mg/kg，速效磷46.37 mg/kg，速效鉀245.60 mg/kg。

和政縣試驗(yàn)區(qū)海拔2 205.3 m，川地，于青藏高原與西北黃土高原交匯地帶，屬北溫帶大陸性氣候，又有“春遲秋早，冬長(zhǎng)夏短”的高原氣候特征。年平均氣溫5.8 ℃，最熱月均溫為16.7 ℃，最冷月均溫為-7.4 ℃，極端最高溫度為35.1 ℃，極端最低溫為-27.7 ℃，年均降雨量592.8 mm，無(wú)霜期150 d，全年日照時(shí)數(shù)2 457 h。黑土，土壤p H 8.05，有機(jī)質(zhì)20.39 g/kg，全N 2.01 g/kg，速效氮27.29 mg/kg，速效磷34.41 mg/kg，速效 K 339.25 mg/kg。

2 紅豆草植物學(xué)性狀觀測(cè)評(píng)價(jià)

2.1 根

紅豆草為深根型牧草，根系強(qiáng)大，土黃色，主根粗壯，直徑在2 cm以上，入土深，一般生長(zhǎng)至斷土層后停止生長(zhǎng)，外觀表現(xiàn)斷裂狀；側(cè)根十分豐富，從根基部生長(zhǎng)點(diǎn)以下2 cm處產(chǎn)生，在主根上平均分為3列，每列分多層，層間距由上往下逐漸變長(zhǎng)，間距0.2～3 cm，側(cè)根長(zhǎng)15～30 cm，粗0.2～0.6 cm，多集中在耕作層，沿地面平行生長(zhǎng)。

觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，紅豆草根系生長(zhǎng)性狀和生長(zhǎng)的土層深度關(guān)系很大。正常土層下主根明顯，粗壯，生長(zhǎng)三年的主根長(zhǎng)達(dá)43～86 cm，側(cè)根明顯細(xì)小。當(dāng)土壤層斷裂，遇到礫石層面時(shí)，主根停止生長(zhǎng)，側(cè)根非常發(fā)達(dá)，會(huì)出現(xiàn)側(cè)根和主根在直徑、長(zhǎng)度上沒(méi)有差異，側(cè)根會(huì)沿地面平行方向生長(zhǎng)，長(zhǎng)度可以是主根的2倍以上，側(cè)根上會(huì)繼續(xù)長(zhǎng)出豐富的毛根（圖1）。根系再生能力強(qiáng)，當(dāng)凍害、病蟲(chóng)害使主根死亡時(shí)，每個(gè)毛根、側(cè)根都會(huì)萌發(fā)新的枝芽。

圖1 紅豆草根的外觀結(jié)構(gòu)

有研究發(fā)現(xiàn)，紅豆草根系具有利用難溶性鉀、磷的能力，這個(gè)特點(diǎn)保證了紅豆草能夠很好地利用土壤深層的水分和良好的營(yíng)養(yǎng)，提高抗旱能力并能在貧瘠的沙礫土壤中發(fā)育[2]。

2.2 根瘤

紅豆草具有豐富的根瘤，一般著生在側(cè)根，形狀不一，有菜花狀、扇形、鹿角形、手形、桃仁形等，單個(gè)根瘤最大直徑達(dá)3.5 cm，新生根瘤淺白色，老化后呈焦黃色。研究表明，接種根瘤菌對(duì)紅豆草根瘤生長(zhǎng)有明顯促進(jìn)作用，主要表現(xiàn)為根瘤數(shù)量和結(jié)瘤率顯著提高。

2.3 莖

紅豆草莖自根頸處分生，根莖粗0.8～3.0 cm，直立或匍匐，綠色或紫紅色，圓形具節(jié)且節(jié)內(nèi)中空，莖壁光滑，有溝并被白色短茸毛，有粗細(xì)不等的豎向紋脈，紋線由下往上由淺白色逐漸變?yōu)榫G色，以第三節(jié)變化最為明顯，壁內(nèi)被有白色絨毛（圖2）。

圖2 紅豆草莖的結(jié)構(gòu)圖

在葉腋處和根頸處均有分枝，每株有一級(jí)分枝數(shù)少則20，多則達(dá)80（和政）枝，但莖幾乎不分枝，而從每個(gè)莖節(jié)處長(zhǎng)出葉子；盛花期絕對(duì)高度56～130 cm，莖粗0.5～1.2 cm，壁厚1～1.5 mm，莖節(jié)數(shù)5～11個(gè)，以7個(gè)居多，第二到第四節(jié)的節(jié)間距較長(zhǎng)，平均節(jié)間長(zhǎng)為13.8 cm（表1）。

2.4 葉

紅豆草的葉子從莖節(jié)處長(zhǎng)出，第一片真葉單生，其余的為奇數(shù)羽狀復(fù)葉，互生，復(fù)葉長(zhǎng)7.2～27.0 cm；小葉顏色為深綠色，形狀呈橢圓形、矩圓形和披針形，小葉數(shù)為（6+1）～（10+1）對(duì)，小葉長(zhǎng)1.9～4.1 cm，小葉寬0.7～1.5 cm；主葉脈位于葉片正中央，側(cè)脈不明顯，葉背和葉緣具有白色短茸毛，葉柄較長(zhǎng)，托葉三角形（表2）。

2.5 花

紅豆草是典型的蟲(chóng)媒異花授粉植物，總狀無(wú)限花序，似穗狀，花序軸綠色，棱形，軸莖約2 mm。返青后40多天即進(jìn)入初花期，一邊開(kāi)花一邊生長(zhǎng)，整個(gè)花期持續(xù)近60天。開(kāi)花初期穗長(zhǎng)一般4 cm，盛花期花序長(zhǎng)10～34 cm，下部花序較長(zhǎng)，上部花序較短（圖3）。

表1 紅豆草莖的特征

表2 紅豆草葉的特征

圖3 紅豆草花序和小花的結(jié)構(gòu)圖

每個(gè)花序有小花40～80朵，花梗綠色，粗約1.5 mm，花托酒杯狀，小花環(huán)狀排列，或?qū)有我来闻帕校?～4個(gè)小花一組排在穗軸上，有10～20層。為蝶形花冠，粉紅色、紅色或深紅色，以粉紅色居多，十分美麗?；ü谟梢黄^長(zhǎng)的旗瓣，兩側(cè)較小的翼瓣及連合龍骨瓣構(gòu)成，旗瓣長(zhǎng)12 mm左右，翼瓣緊貼花萼，長(zhǎng)3 mm左右，龍骨瓣長(zhǎng)9 mm左右。二體雄蕊，9合1離，其雌蕊較長(zhǎng)，柱頭超過(guò)花藥，花中有豐富的蜜腺（表3）。

2.6 種子

紅豆草為莢果扁平，腹部呈直線形，背部呈弧形，黃褐色，果皮粗糙，外面有凸形網(wǎng)狀脈紋，具刺或無(wú)刺，邊緣有5～6個(gè)鋸齒狀薄片，形為雞冠，也有無(wú)鋸齒的，成熟后不易開(kāi)裂。

每莢內(nèi)含腎形或半圓形綠褐色種子1粒，種皮光滑，長(zhǎng)2.5～4.5 mm，寬2.0～3.5 mm，厚1.5～2.0 mm，千粒重13～16 g，帶殼千莢重18～26 g，硬實(shí)率高，因此，紅豆草在播前往往需要暴曬3天或用開(kāi)水浸泡，以便降低硬實(shí)率，提高發(fā)芽率。種子胚根粗且突出，不與子葉分開(kāi)，長(zhǎng)約為子葉長(zhǎng)的1/3，兩者間有1條向內(nèi)彎曲的白色線，表面淺綠褐色、紅褐色或黑褐色。種臍靠近種子長(zhǎng)的中央或稍偏上，圓形，直徑0.99 mm，褐色，臍邊色深，臍溝白色，暈輪褐黃色至深褐色；種瘤在種臍下邊，突出，深褐色，距種臍0.65 mm。

表3 紅豆草花的特征

3 結(jié)論

通過(guò)多點(diǎn)多地對(duì)紅豆草植物學(xué)特性的觀測(cè)結(jié)果表明：紅豆草為深根型牧草，根系強(qiáng)大，側(cè)根豐富，有大量形狀不一的根瘤。當(dāng)主根遇到土壤等環(huán)境問(wèn)題時(shí)，發(fā)達(dá)的側(cè)根通過(guò)橫向延伸而完成主根的功能。同時(shí)，在豐富的側(cè)根、毛根上著生大量的根瘤，是強(qiáng)大的固氮器官。當(dāng)凍害、病蟲(chóng)害使主根死亡時(shí)，每個(gè)毛根、側(cè)根都會(huì)萌發(fā)新的枝芽，這一特性也成為紅豆草抗逆性強(qiáng)的生物學(xué)機(jī)理。

紅豆草莖粗但中空，莖壁光滑，有溝并被白色短茸毛，分枝數(shù)多，葉量豐富，葉形變化大，有利于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累和適應(yīng)環(huán)境變化。

紅豆草無(wú)限花序特性使得從開(kāi)花初期到結(jié)莢盛期約60花期，粉紅色花穗異常鮮艷美麗，花中有豐富的蜜腺，成為優(yōu)良的蜜源植物。

紅豆草為莢果，果皮粗糙，成熟后不易開(kāi)裂，果皮堅(jiān)硬，休眠率硬實(shí)率高，因此紅豆草在播前往往需要將種子暴曬3天或用開(kāi)水浸泡，以便降低硬實(shí)率，提高發(fā)芽率。