中國山黧豆品種選育現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

全紫曼，漆 燕，梁 琴，周澤弘，莫 坤，韓文斌

(南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，四川南充 637000)

山黧豆(L.)隸屬豆科蝶形花亞科山黧豆屬，為一年生草本植物，栽培品種有200余種，在我國華中、華南、西北、西南等地均有分布。山黧豆具有較強的抗逆性，適宜在干旱少雨、貧瘠半山坡地區(qū)種植，田間管理粗放，其莖葉和子實富含豐富的蛋白質(zhì)及哺乳動物所需氨基酸，是世界上眾多干旱高寒地區(qū)的重要豆科作物，對保障這些環(huán)境極其惡劣地區(qū)的食品與飼料供給起到重要作用。同時，山黧豆固氮能力強，是與主農(nóng)作物套作、間作和倒茬的優(yōu)良豆科綠肥作物，在改善土壤結(jié)構(gòu)和生態(tài)環(huán)境及促進(jìn)主作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)等方面起到重要作用。

目前我國對山黧豆的研究主要集中在資源收集、品質(zhì)性狀、養(yǎng)分特征、毒素代謝等方面，對山黧豆種質(zhì)資源創(chuàng)新與選育的研究相對較薄弱，山黧豆育種水平較低，且優(yōu)良品種短缺，難以滿足國內(nèi)市場山黧豆生產(chǎn)需求。因此，該研究針對山黧豆選育現(xiàn)狀、育種趨勢及應(yīng)用前景進(jìn)行了相關(guān)分析，以期為今后山黧豆品種選育及推廣應(yīng)用提供參考。

1 山黧豆品種選育現(xiàn)狀

山黧豆種質(zhì)資源是新品種選育、遺傳基礎(chǔ)研究、生物技術(shù)研究和草業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。我國的山黧豆野生種有30多個，主要分布于西北、華北、東北地區(qū)。自20世紀(jì)50年代以來，我國草業(yè)工作者從國外引進(jìn)、培育及保存了大量山黧豆種質(zhì)材料，對這些材料與我國本土的野生山黧豆種的農(nóng)藝性狀、營養(yǎng)成分和毒素含量等進(jìn)行了測定、評價和鑒定工作。其中在20世紀(jì)80—90年代，蘭州大學(xué)與甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所等單位從我國不同產(chǎn)區(qū)收集了73份山黧豆資源，并對其中65份進(jìn)行了鑒定，通過3年篩選試驗，篩選得到5個低毒高產(chǎn)、抗旱耐寒的栽培山黧豆品種。2009年，武艷培從國際家畜研究所引進(jìn)了50份山黧豆種質(zhì)材料，篩選到一份在中國干草產(chǎn)量高且粗蛋白含量較高的材料。2014年，李佶愷等對從俄羅斯引進(jìn)的14份山黧豆種質(zhì)資源的物候期、農(nóng)藝性狀進(jìn)行了觀測。2021年，郝曉鵬等對從印度、敘利亞、埃塞俄比亞、西班牙、孟加拉國、俄羅斯等國家引進(jìn)的137份山黧豆種質(zhì)資源的ODAP含量進(jìn)行了測定，篩選得到8份低毒材料。

目前我國主要開展了山黧豆野生種的調(diào)查、收集以及國外栽培山黧豆品種的引種栽培試驗，而針對現(xiàn)代意義的山黧豆育種工作僅南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院開展了相關(guān)工作，其以南京植物園引進(jìn)的扁莢山黧豆作為親本材料，在套作隱蔽條件下經(jīng)多代株(系)定向選育，最終篩選得到的集抗旱、抗寒等諸多優(yōu)點于一身的山黧豆新品種，2012年通過四川省農(nóng)作物品種審定委員會審定，定名為南選山黧豆(川審豆2012 008)。

2 山黧豆育種趨勢分析

山黧豆雖富含豐富的營養(yǎng)，但由于中毒事件的發(fā)生，導(dǎo)致其推廣受到影響，隨后很多學(xué)者都將目光聚焦于培育不含β-ODAP 的山黧豆品種，然而有研究表明，低劑量的β-ODAP是對人體有益的。因此，山黧豆育種工作逐漸向培育低毒品系過渡。目前大多數(shù)學(xué)者主要選擇通過雜交育種、誘變育種、基因工程育種等手段，其中雜交育種技術(shù)耗時長、投入多、成功率低且具有雜交不親和性的劣勢。誘變育種較傳統(tǒng)雜交育種增加了遺傳變異性，研究發(fā)現(xiàn)，Coγ射線和EMS(乙基甲磺酸)復(fù)合處理過的種子，其葉片中的β-ODAP含量有所降低，且有學(xué)者通過誘變育種獲得了一些低β-ODAP含量的突變體，但目前國內(nèi)有關(guān)山黧豆誘變育種的研究較少，還未見通過相關(guān)手段培育的低毒山黧豆品種。采用分子育種方法也是獲得低毒山黧豆的有效手段，但遺憾的是，目前并沒有基于分子標(biāo)記培育低β-ODAP含量山黧豆的報道。綜上可見，低毒性山黧豆品種選育依然是未來研究的重點。

早在公元前1世紀(jì)，山黧豆就已被作為飼料資源利用。選育耐牧型山黧豆品種有利于提高其作為牧草的質(zhì)量，增加山黧豆的利用價值。耐牧型山黧豆品種選育的育種目標(biāo)主要包括山黧豆粗蛋白、粗纖維、粗脂肪等營養(yǎng)品質(zhì)的提升，降低β-ODAP含量、提高山黧豆含硫氨酸和單寧含量，降低木質(zhì)素含量提高其消化率及提高鮮草產(chǎn)量等方面。

近年越來越多的學(xué)者開始關(guān)注山黧豆抗逆性方面的研究，并期望通過傳統(tǒng)育種或分子標(biāo)記輔助選擇的方法來提高山黧豆的抗性。但目前有關(guān)山黧豆抗性的研究還主要集中在山黧豆抗性機理等相關(guān)基礎(chǔ)研究，而有關(guān)抗逆性山黧豆品種選育還未見相關(guān)報道。研究表明，山黧豆抗旱、抗寒、抗蟲害、耐貧瘠能力較強，但山黧豆不僅應(yīng)用在貧瘠干旱地區(qū)，還作為綠肥被應(yīng)用于南方水田、果園等較濕潤地區(qū)，因此選育耐澇型山黧豆品種是未來研究的方向。

3 山黧豆應(yīng)用前景

山黧豆根系結(jié)瘤豐富，具有較強的固氮能力，固氮量可達(dá)40～210 kg/hm，研究表明山黧豆的碳、氮、磷累積釋放量較箭筈豌豆和苕子高，且翻壓山黧豆處理的土壤有機碳和無機氮含量最高。由此可見，山黧豆是一種較好的綠肥品種。近年來，國內(nèi)圍繞綠肥山黧豆開展了果園間作、旱地套作、稻田輪作種植模式研究，這些研究表明，種植翻壓山黧豆有助于提高土壤肥力，改善土壤環(huán)境，促進(jìn)主作物穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)，并進(jìn)一步減少化肥施用量，初步集成了“果園-山黧豆、旱地-山黧豆、稻田-山黧豆”等輕簡化生產(chǎn)技術(shù)，為山黧豆的應(yīng)用推廣奠定了基礎(chǔ)。

山黧豆綠肥在果園的應(yīng)用。果園間作綠肥是現(xiàn)代果園管理的一項重要措施，是實現(xiàn)水果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的土壤管理模式。果園間作綠肥，選擇優(yōu)良品種是確保果園綠肥生產(chǎn)和利用取得良好效益的關(guān)鍵。山黧豆抗逆性強、苗期生長迅速、覆蓋率高、產(chǎn)量及養(yǎng)分積累量豐富，適宜作為果園綠肥。目前國內(nèi)針對山黧豆在果園的應(yīng)用效果進(jìn)行了少量研究，這些研究表明果園間作山黧豆綠肥具有控草、提升地力、減少化肥施用及提升果品品質(zhì)及產(chǎn)量的作用。在控草方面，南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院(未發(fā)表數(shù)據(jù))在四川省西充縣百科園進(jìn)行了長期定位試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)橘園間作山黧豆對禾本科、菊科、玄參科、毛茛科、石竹科、十字花科等10余科的近20余種雜草有抑制作用，尤其對稗草、毛茛、苦苣菜等抑制作用最為明顯。在提升地力方面，研究表明在獼猴桃園內(nèi)種植翻壓山黧豆綠肥能有效提升土壤全氮、全磷、全鉀及有機質(zhì)含量5.35%～27.27%；在橘園間作山黧豆綠肥土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀較常規(guī)施肥分別提高了15.9%、8.7%、16.8%和8.7%。在減施化肥方面，韓文斌等研究結(jié)果表明，橘園間作山黧豆可替代15%化肥施用量；在提升果品品質(zhì)及產(chǎn)量方面，牛雅瓊等研究表明，與清耕處理相比間作山黧豆綠肥能使獼猴桃產(chǎn)量增產(chǎn)7.99%；南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究表明(未發(fā)表數(shù)據(jù))，橘園種植翻壓山黧豆較清耕處理單果重、單株果數(shù)分別增加了13.4%、18.6%，柑橘產(chǎn)量增產(chǎn)了34.9%；且與清耕相比，橘園連續(xù)5年間作山黧豆柑橘果實橫徑均增大，果皮變薄，可食率增加，可溶性固形物提高1.9%，V含量提高1.1 mg/100 g，可滴定酸降低0.13%。綜上可見，果園間作山黧豆是確保果園取得良好效益的一項有效管理措施。周澤弘等針對山黧豆在四川丘陵區(qū)橘園高產(chǎn)栽培技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，明確了橘園間作條件下山黧豆的高產(chǎn)栽培技術(shù)，該技術(shù)指出四川丘陵區(qū)橘園間作綠肥山黧豆宜采用淺旋耕浸種撒播，播期在9月20日左右，播量控制在45 kg/hm為最佳。

山黧豆綠肥在旱地的應(yīng)用。目前我國旱作農(nóng)業(yè)地區(qū)面積大，約占國土陸地面積的56%，旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展與我國糧食安全密切相關(guān)。有研究表明，山黧豆綠肥在旱作農(nóng)業(yè)中具有改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力、使后茬作物穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)等作用。謝樹果等通過對“麥-豆//預(yù)留帶-玉米”寬帶(2 m)間套模式下山黧豆對主作物的增產(chǎn)效應(yīng)進(jìn)行分析，結(jié)果表明山黧豆在四川丘陵旱地間套蔭蔽條件下具有極強的適應(yīng)性，其增產(chǎn)增效潛力優(yōu)于其他綠肥，可使同季小麥增產(chǎn)9.2%、后作玉米增產(chǎn)6.3%，綜合增效9.1%，周年效益提高1 398元/hm。廖明莉等將4種綠肥與小麥間作，研究結(jié)果也表明間作綠肥處理的小麥產(chǎn)量比不間作綠肥(CK)處理顯著增產(chǎn)7.5%～14.4%，其中以間作山黧豆處理的增產(chǎn)效果最為明顯，較CK顯著增產(chǎn)733.4 kg/hm；且間作綠肥處理能有效提高土壤肥力，其中以山黧豆效果最好，其有機質(zhì)、氮、磷、鉀分別較CK增加6.7%、20.3%、50.9%、18.3%。李屹峰等研究表明，在晉西北丘陵區(qū)山黧豆根茬還田能有效提高化肥氮的偏生產(chǎn)力2 727.7 kg/kg，且燕麥籽粒增產(chǎn)明顯。綜上可見，在旱地套作山黧豆是促進(jìn)旱地作物穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的有效措施，山黧豆綠肥在旱地具有較好的應(yīng)用前景。

山黧豆綠肥在稻田的應(yīng)用。我國南方稻區(qū)存在大量冬閑田，造成了土地資源的極大浪費，利用稻田冬閑茬口種植并翻壓綠肥，能有效培肥地力、減少化肥施用量，并在一定程度上提高水稻產(chǎn)量、改善水稻品質(zhì)。目前常見的稻田綠肥品種紫云英、光葉苕子耐澇性差，在秋季多雨的地區(qū)容易造成苗期植株矮小甚至死亡，生物產(chǎn)量較低，滿足不了田間生產(chǎn)利用。而山黧豆其抗逆性較強，可作為秋季多雨稻區(qū)綠肥備選品種。梁琴等于2015—2018年在四川省西充縣青獅鎮(zhèn)開展了綠肥—水稻生產(chǎn)系統(tǒng)效應(yīng)研究，研究結(jié)果表明稻田種植翻壓山黧豆處理較冬閑處理均能有效促進(jìn)水稻增產(chǎn)，其中以減施20%～30%化肥施用量效果最佳，且翻壓山黧豆綠肥處理有效提高了稻米糙米率、精米率、蛋白質(zhì)含量，降低了堊白度、堊白度粒率；同時稻田種植翻壓山黧豆還能有效改善土壤肥力，研究結(jié)果表明種植翻壓山黧豆處理的土壤全氮、堿解氮和速效鉀含量較清耕分別顯著提高89.4%、107.4%、28.3%。綜上可見，利用冬閑田種植翻壓山黧豆不僅能夠提高土地資源利用效率，還能有效減少稻田化肥施用量，并提升水稻產(chǎn)量及品質(zhì)，具有較大的經(jīng)濟及社會效益，應(yīng)用前景十分廣闊。

山黧豆作為雜糧、飼草。山黧豆莖葉和果實富含豐富的蛋白質(zhì)，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水稻、小麥和玉米等糧食作物，同時含有哺乳動物所需的17種氨基酸，還富含胡蘿卜素和人體所需的多種維生素及微量元素，是具有極其豐富營養(yǎng)價值的豆類小雜糧，由于其抗逆能力遠(yuǎn)超其他豆科植物，被認(rèn)為是亞洲和非洲干旱和貧窮地區(qū)提供日常飲食的最佳候選作物。由于20世紀(jì)60年代山黧豆中毒事件發(fā)生，導(dǎo)致山黧豆的種植面積逐年降低，但在國外山黧豆卻是傳統(tǒng)美食，其中古孟加拉人將其視為壯陽食品，葡萄牙阿爾瓦亞澤里市每年10月的第1周均會舉辦山黧豆美食節(jié)，而且在印度、孟加拉國等傳統(tǒng)食用山黧豆國家的流行病調(diào)查也顯示，在營養(yǎng)均衡條件下食用山黧豆長達(dá)34年并未引起山黧豆中毒事件，由此可見少量食用山黧豆，其毒素不會對人體帶來太大的影響，而且有研究表明加熱可使ODAP失活。近年，隨著生活水平逐步提高，人們對蛋白質(zhì)的需求增加、要求多元化，未來山黧豆作為小雜糧將具有較大的發(fā)展前景。

山黧豆莖葉營養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)含量13.82%～20.14%、粗脂肪1.07%～3.05%、纖維素25.1%～35.4%，粗蛋白含量約等于苜蓿，是一種良好的飼草，曾在我國西北地區(qū)大面積種植，可收鮮草10～23 t/hm。然而無論是單胃動物還是反芻動物均發(fā)生過山黧豆中毒，因此其作為飼草未得到大面積推廣。但有研究表明，可以通過控制β-ODAP的總攝入量或提供低毒的山黧豆品種，使這種廉價的蛋白質(zhì)飼料得到廣泛應(yīng)用。其中Hanbury等研究表明，用82%低毒山黧豆飼喂肉仔雞4周、用含30%山黧豆(含0.09% β-ODAP)的飼料一直喂養(yǎng)15～110 kg的豬、用含0.17%β-ODAP的山黧豆飼養(yǎng)美利奴閹羊，均未發(fā)現(xiàn)山黧豆中毒事件。邢更生等研究表明，多數(shù)馬、羊在飼喂3年的山黧豆后，才會出現(xiàn)后肢痙攣。

山黧豆相關(guān)藥用價值開發(fā)。在《中華本草》等資料中記載表明山黧豆具有祛風(fēng)濕、活血止痛、溫中散寒、解表散寒等作用，山黧豆富含的β-ODAP在止血、神經(jīng)保護及糖尿病腎病防治等過程發(fā)揮重要作用，而且山黧豆是目前唯一已知的L-高精氨酸的膳食來源，L-高精氨酸有利于心血管疾病、糖尿病等的治療。除此之外，在山黧豆屬及相近種屬的植物中，人們已發(fā)現(xiàn)并鑒定出了大量的異噁唑環(huán)衍生化合物，這種現(xiàn)象在其他植物種類中卻很少見。在合成藥物中，人們熟知的磺胺類藥品結(jié)構(gòu)中就有異噁唑環(huán)。由此可見，進(jìn)一步加強對山黧豆藥用價值方面的開發(fā)研究，將有利于開發(fā)一系列有價值的藥物。