鄒長明，王允青，劉英，張曉紅，唐杉

(1.安徽科技學(xué)院城建與環(huán)境學(xué)院，安徽 鳳陽 233100；2.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，安徽 合肥 230031)

中國古代就有關(guān)于綠肥利用與評價的記載，如北魏賈思勰所著《齊民要術(shù)》中記載“凡美田之法綠豆為上，小豆、胡麻次之”[1]。豆科綠肥作為一種能固氮的環(huán)境友好型作物，是無重金屬殘留、無激素和抗生素殘留的清潔飼料和優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥源[2]。綠豆是豆科綠肥作物的優(yōu)秀代表。綠豆種子營養(yǎng)價值高，是人們喜愛的保健食品，其根莖也富含氮、磷、鉀及微量元素[3–4]，是優(yōu)良的飼料和肥料。綠肥(包括綠豆)翻壓分解后可為作物提供養(yǎng)分，改善土壤微生物狀況和理化性質(zhì)[5–6]，去除土壤污染物質(zhì)[7]，改善茶園生態(tài)環(huán)境和天敵生存條件[8–9]，減輕作物病蟲害，對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高有重要作用。

綠肥種質(zhì)資源是綠肥研究及應(yīng)用的基礎(chǔ)，對綠肥(包括綠豆)種質(zhì)資源進(jìn)行收集整理、篩選評價和提純復(fù)壯，對綠肥生產(chǎn)與利用具有重要意義。中國綠肥種質(zhì)資源豐富，但由于化肥的沖擊，多年來對綠肥種質(zhì)資源研究較少，綠肥品種混雜退化嚴(yán)重[2]。筆者于2012—2013年在安徽科技學(xué)院開展綠肥種質(zhì)資源整理與創(chuàng)新研究，以篩選出適宜在安徽及其周邊地區(qū)生長的優(yōu)良綠肥品種。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗材料為從國家種質(zhì)資源庫引進(jìn)的5 個綠豆品種，分別為早熟品種小槐花園葉綠豆(small robinia- flower round-leaf Phaseolus aureus)、小槐花花葉綠豆(small robinia-flower lace-leaf P. aureus)和銅山小綠豆(tongshan small P. aureus)，中熟品種大花葉子綠豆(big lace-leaf P. aureus)和小白咀(small white-navel P. aureus)。

1.2 方 法

2012—2013年4—7月在安徽鳳陽縣府城鎮(zhèn)山后街村綠肥種質(zhì)資源圃進(jìn)行大田試驗。每個小區(qū)栽植1 個品種。小區(qū)面積12 m2，重復(fù)3 次。不施肥。人工穴播。行距50 cm，株距33 cm，每穴播種3~4粒。出苗后定植2 株。在生長期間觀察、調(diào)查生育期及生長發(fā)育特征并拍照；在盛花期每小區(qū)收6 m2植株計算產(chǎn)青量，測定水分和干物質(zhì)氮、磷、鉀、鐵、鋅含量及鮮草粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、游離氨基酸含量；在成熟期收獲種子。同時進(jìn)行盆栽試驗，每個品種3 盆，每盆裝砂、土混合物4 kg(砂、土質(zhì)量比為1∶1)，不施肥，在盛花期取樣，測定地上部和地下部的鮮重、干重和根瘤鮮重。

1.3 測定指標(biāo)及方法

植株樣品氮、磷、鉀、鐵、鋅含量測定方法：H2SO4–H2O2消煮，全氮(包括粗蛋白)含量用奈氏比色法，全磷含量用釩鉬黃比色法，全鉀含量用火焰光度法，鐵、鋅含量用原子吸收法[10]；用索氏提取法測粗脂肪含量，用酸性洗滌劑(ADF)法測粗纖維含量[10]；用茚三酮比色法測游離氨基酸含量[11]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

測定結(jié)果用Excel 2003 和SPSS 18.0 軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠肥品種生育期的差異

生育期是綠肥品種選擇的重要指標(biāo)之一，生產(chǎn)中需要根據(jù)耕地休閑時間的長短選擇不同生育期的綠肥品種。調(diào)查結(jié)果(表1)表明，各品種均有出苗快、花期短的特點，但從盛花期到成熟期，各品種有較大差異，大花葉子綠豆和小白咀等中熟品種成熟慢，這也是中熟品種生育期相對較長的主要原因。

表1 不同綠豆品種的生育期Table 1 Growth stage of the P. aureus varieties

2.2 不同綠肥品種的長勢及莖葉根瘤特征

田間調(diào)查結(jié)果(表2)表明，大花葉子綠豆最高大，比其他品種高20 cm 左右，各品種莖粗間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

供試品種的根莖葉特征：半灌木狀草本，莖稈直立，圓形，多棱角(這有利于抗倒伏)，莖葉多短柔毛，奇數(shù)披針狀葉，葉柄葉鞘長3~5 cm，直根系，主根不發(fā)達(dá)，根、冠比0.13~0.14(盆栽盛花期)。

表2 不同綠豆品種的長勢及莖葉根瘤特征Table 2 Stems,leaves and root nodules characters of the P. aureus varieties

不同品種葉片面積有很大差異，單片葉面積最大的是小槐花園葉綠豆，最小的是銅山小綠豆，前者是后者的2.2 倍。不同綠肥品種盛花期根瘤質(zhì)量占地下部鮮重的比例為15.9%~38.1%，其中銅山小綠豆和大花葉子綠豆的根瘤最多、最重(圖1)。

2.3 不同綠豆品種的花果種子特征及產(chǎn)量

供試品種的花果種子特征：總狀花序，小花數(shù)10~15 朵，淺黃色蝶形花，花色淺黃，有限結(jié)莢；小槐花花葉綠豆結(jié)莢數(shù)多，千粒重較大，小槐花園葉綠豆莢果長，千粒重輕，前者種子產(chǎn)量最高，可見結(jié)莢數(shù)對種子產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大。根據(jù)盛花期田間小區(qū)收產(chǎn)結(jié)果(地上部)計算出的產(chǎn)青量和干物量，結(jié) 果(表3)表明，小槐花花葉綠豆的產(chǎn)青量和干物量最大，產(chǎn)青量比銅山小綠豆高14%，干物量比銅山小綠豆高40%。

圖1 盛花期大花葉子綠豆的根瘤Fig.1 Root nodule of BLPA in full bloom

表3 不同綠豆品種的莢果種子特征及產(chǎn)量Table 3 Yield and characters of pods and seeds of the P. aureus varieties

2.4 不同綠豆品種的富集積累養(yǎng)分?jǐn)?shù)量

表4 結(jié)果表明，盛花期綠豆植株體內(nèi)氮、鋅含量較高的是大花葉子綠豆和銅山小綠豆，磷含量最高的是小槐花花葉綠豆，鉀含量最高的是大花葉子綠豆。各品種間鐵含量差異無統(tǒng)計學(xué)意義。植物富集養(yǎng)分的能力不能僅看植株體內(nèi)的養(yǎng)分含量，還要看其干物量，根據(jù)干物量和養(yǎng)分含量得出的養(yǎng)分積累量可更好地反映綠豆富集養(yǎng)分的能力。表4 結(jié)果表明，固氮能力最強(qiáng)的是小槐花花葉綠豆，其富集的氮素(N)比小槐花園葉綠豆高26%；富集磷(P)、鉀(K)能力最強(qiáng)的也是小槐花花葉綠豆，其磷積累量比銅山小綠豆高1.8 倍,其鉀積累量比銅山小綠豆高72%。根據(jù)產(chǎn)量計算得出的微量元素鐵、鋅積累量也是小槐花花葉綠豆和大花葉子綠豆的較高；小槐花花葉綠豆的養(yǎng)分積累總量最大，是銅山小綠豆的1.5 倍。按表4 中養(yǎng)分積累平均數(shù)和糧食作物(水稻、小麥)一般施肥量(每1 hm2施N、P2O5、K2O 的量分別為150、90、120 kg)計算，如果將這些綠豆翻壓做肥料，可使化學(xué)氮肥減施35%，磷肥減施21%，鉀肥減施36%。

表4 不同綠豆品種盛花期植株的氮、磷、鉀、鐵、鋅積累量Table 4 Accumulation of N,P,K,Fe and Zn of the P. aureus varieties in full bloom

2.5 不同綠豆品種的飼用價值

表5 結(jié)果表明，供試綠豆品種的水分含量均在80%以上，鮮嫩多汁，飼用適口性好。銅山小綠豆和大花葉子綠豆的粗纖維含量最低，最易被動物消化吸收；大花葉子綠豆和小槐花花葉綠豆的粗蛋白、粗脂肪和游離氨基酸含量較高，蛋白質(zhì)單產(chǎn)較高，具有較高的營養(yǎng)價值，這2 個品種的蛋白質(zhì)單產(chǎn)比其他品種約高24%。

表5 不同綠豆品種盛花期鮮草的營養(yǎng)成分Table 5 Content of nutritive components in fresh-grass of the P. aureus varieties in full bloom

3 結(jié)論與討論

1) 綠肥生育期是品種篩選的重要考量因子之一[12]。供試品種中，銅山小綠豆、小槐花花葉和小槐花園葉等早熟品種全生育期61 d，出苗快，開花早，成熟時間短，適宜于休閑時間較短的輪作；中熟品種大花葉子綠豆和小白咀的全生育期約70 d，其生育期較長的原因主要是成熟慢，而其他特性與早熟品種基本相同。

2) 豆科植物吸收的氮有55%~87%來自根瘤菌中的生物固氮[13–14]。本研究中，各綠肥品種根瘤重占地下部總重的比為16%~38%，其中銅山小綠豆和大花葉子綠豆的根瘤最多、最重。

3) 產(chǎn)青量和干物量是綠肥品種篩選的重要指標(biāo)。小槐花花葉綠豆產(chǎn)青量和干物量最大，高于或顯著高于其他品種。

4) 肥飼兼用綠肥鮮草的適口性和營養(yǎng)價值是品種篩選的重要參考因素。目前，這方面的研究主要是針對苜蓿(鮮草)和玉米(種子)及大豆(種子)，雖然已有關(guān)于對綠豆種子營養(yǎng)價值的研究[15–16]，但關(guān)于其鮮草飼用價值的研究尚少。本研究中，各綠豆品種鮮草的粗蛋白和粗脂肪含量與苜蓿相當(dāng)，而粗纖維含量比苜蓿的低[17]，說明綠豆鮮草的適口性極好，營養(yǎng)價值也與號稱“牧草之王”的苜蓿[17]相當(dāng)，只是鮮草產(chǎn)量低一些，今后只要加強(qiáng)高產(chǎn)栽培利用研究，就能使綠豆在肥飼兼用方面發(fā)揮更大的作用。供試品種中，大花葉子綠豆在適口性和營養(yǎng)價值方面的綜合優(yōu)勢最強(qiáng)。

5) 鐵和鋅是人體必需的微量元素，缺鐵導(dǎo)致貧血，缺鋅導(dǎo)致發(fā)育遲緩和智力低下。由于全世界約40%的土壤缺鐵[4]，中國50%以上的土壤缺鋅[18]，人類缺鐵、缺鋅就像缺維生素一樣常見，而這些物質(zhì)的來源主要依賴于植物和動物，因而肥飼兼用綠肥鮮草的鐵、鋅含量和積累量是衡量營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)之一。本研究中，各品種鐵含量間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義，植株體內(nèi)鋅含量以銅山小綠豆和大花葉子綠豆的最高，積累量以小槐花花葉綠豆和大花葉子綠豆的較高。

6) 氮、磷、鉀是肥料三要素，但氮、磷施用過多不僅造成肥料浪費，增加生產(chǎn)成本，也污染環(huán)境，且中國鉀礦資源缺乏，鉀肥供應(yīng)不足，微量元素肥料也沒有普及，因此，施用綠肥可以起到減少氮、磷、鉀肥施用和補(bǔ)充微量元素的作用。供試品種中，氮、磷、鉀、鐵、鋅含量富集能力最強(qiáng)的都是小槐花花葉綠豆。以供試品種平均數(shù)計，翻壓綠肥可使化學(xué)氮肥減施35%，磷肥減施21%，鉀肥減施36%?？梢?，綠肥(特別是綠豆)對減肥增效、保護(hù)環(huán)境有重要意義。由于綠豆是短日照植物，耐蔭耐瘠，株型不高，覆蓋度大，生產(chǎn)中可以單獨種植作肥料或飼料，也可以與禾本科作物及茶果樹間套種，對提高行間覆蓋度、防治水土流失、培肥土壤有良好作用[1]。

從產(chǎn)青量、干物量、營養(yǎng)價值、養(yǎng)分富集能力和生育期等多方面綜合考慮，初步認(rèn)為早熟品種小槐花花葉綠豆和中熟品種大花葉子綠豆可作為進(jìn)一步示范推廣的品種。

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