適宜在北疆平原生長(zhǎng)的飼用豆科植物豬屎豆引種研究

穆尼熱·買買提，祖日古麗，田聰，朱忠艷，阿斯婭，蔣曉梅，王玉

( 1． 新疆畜牧科學(xué)院草業(yè)研究所，新疆烏魯木齊830000; 2． 新疆畜牧科學(xué)院科研管理合作處，新疆烏魯木齊830000)

豬屎豆(Crotalaria alata)為豆科(Leguminosae)蝶形花亞科(Papilionoideae)豬屎豆屬植物。全世界豬屎豆屬植物約有550 種，在美洲、非洲、大洋洲及亞洲熱帶都有分布。其中，非洲熱帶地區(qū)的豬屎豆種質(zhì)資源多樣性最為豐富，有400 多種;亞洲有100種左右，主要分布在南亞［1］。我國(guó)有37 種1 個(gè)變種，廣布于長(zhǎng)江以南及臺(tái)灣各省(區(qū))，北方地區(qū)如西藏、河南、河北、山東和遼寧等地也有分布記錄。已有大量文獻(xiàn)報(bào)道，豬屎豆屬植物可用作纖維原料、固氮肥土的綠肥植物［2］，部分種類具有相當(dāng)?shù)乃幱脙r(jià)值［3］。某些豬屎豆種已被應(yīng)用于公路、礦山邊坡水土保持及生態(tài)恢復(fù)工程［4］，還有一些豬屎豆屬植物可用于飼喂牲畜［5-7］。此外，豬屎豆屬植物適應(yīng)性強(qiáng)，普遍具有耐貧瘠、耐干旱的特性，是一種應(yīng)用前景廣闊，具有很大開發(fā)利用潛力的植物資源［8］。

目前，關(guān)于豬屎豆屬植物作為家畜飼用方面的研究報(bào)道主要在國(guó)內(nèi)南方地區(qū)，相關(guān)研究已經(jīng)表明，豬屎豆是一種具有開發(fā)利用潛力的飼草資源［8］。北方地區(qū)對(duì)豬屎豆屬植物的馴化、開發(fā)利用鮮有報(bào)道。烏茲別克斯坦科學(xué)院植物科學(xué)生產(chǎn)中心通過多年馴化，培育出了飼用價(jià)值較高的豬屎豆品種。中亞地區(qū)與我國(guó)西北牧區(qū)有著相似的氣候和地理特征，為合理利用中亞地區(qū)農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源，豐富新疆地區(qū)牧草種質(zhì)資源多樣性。2012 年從烏茲別克斯坦引進(jìn)的一年生豆科飼用植物豬屎豆，在新疆北部平原區(qū)開展引種試驗(yàn)，對(duì)該植物在新疆北部地區(qū)的適應(yīng)性及綜合農(nóng)藝性狀進(jìn)行觀測(cè)與評(píng)價(jià)，以期為豬屎豆在我國(guó)干旱、半干旱區(qū)的推廣利用提供參考，為豬屎豆栽培育種提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1．1 材料來源

豬屎豆種子引進(jìn)自烏茲別克斯坦科學(xué)院植物科學(xué)生產(chǎn)中心。種子采集于2012 年，凈度100%，發(fā)芽率99%。

1．2 試驗(yàn)地的自然條件

本研究于2013 年分別在呼圖壁縣廿里店鎮(zhèn)和2014 年在新疆阜康草地生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站開展。呼圖壁縣廿里店鎮(zhèn)試驗(yàn)站地理位置為44°14'07″ N，87°01'13″ E，海拔504 m，為平原井灌區(qū);前茬作物為棉花(Gossypium hirsutum)，土壤為荒漠化灰鈣土。新疆阜康草地生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站位于東天山博格達(dá)峰北麓，新疆阜康市以東17 km 處的平原地帶，地理坐標(biāo)為87°46' －88°44'E，43°45' －45°46' N，海拔550 m，為平原井灌區(qū)休耕地，土壤為荒漠化灰鈣土。上述試驗(yàn)地0 －30 cm 土層條件詳見表1，試驗(yàn)期間氣象資料見表2。

表1 試驗(yàn)地土壤養(yǎng)分含量Table 1 The soil nutrient contents of the trial location

1．3 栽培及管理

試驗(yàn)設(shè)計(jì)及栽培管理參照《牧草種質(zhì)資源田間評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》NY/T 2127 －2012。呼圖壁縣廿里店鎮(zhèn)試驗(yàn)站于2013 年4 月20 日開溝播種，小區(qū)面積2 m×5 m，播種量12 kg·hm－2，播種深度2 ～3 cm，行距45 cm。阜康草地生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站于2014 年5月12 日播種，播種4 個(gè)小區(qū)，其中一個(gè)小區(qū)用于物候期觀測(cè)，其他3 個(gè)小區(qū)用于產(chǎn)量測(cè)定。播前施磷酸二銨150 kg·hm－2。整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)人工除草4 次，澆水4 次，澆水方式為滴灌，未施用肥料。

1．4 測(cè)定指標(biāo)與方法

物候期的觀測(cè):從播種開始到枯黃期間，每10 d觀察記載一次。包括出苗、分枝、現(xiàn)蕾、開花、成熟、枯黃等時(shí)期。

生長(zhǎng)速度:出苗后開始測(cè)量拉伸高度，每10 d測(cè)量一次固定10 株高度，結(jié)果以平均值表示。生長(zhǎng)速度=平均高度/生長(zhǎng)天數(shù)。出苗到停止生長(zhǎng)(5 －7 月中旬)為止總測(cè)量10 次。

表2 試驗(yàn)期間觀測(cè)的氣象資料Table 2 Meteorological data for experimental period

分枝數(shù):開花期隨機(jī)抽取10 株，在每一植株上取1 ～2 主枝，觀測(cè)計(jì)數(shù)主枝上的以及分枝數(shù)。結(jié)果以平均值表示。

莖葉比:刈割測(cè)產(chǎn)時(shí)，從中取不少于10 株的樣品，將莖、葉分開，待風(fēng)干后分別稱重。X =Wi/Ws;Wi為葉重，Ws為莖重。

干鮮比:刈割期，從收獲鮮草中取500 g，風(fēng)干或烘干至含水量18%以下，計(jì)算出干鮮比，其計(jì)算公式如下:

式中，L 為 干草比率(烘干率)，Wg為鮮草的風(fēng)干重量。

鮮草產(chǎn)量:初花期全小區(qū)刈割測(cè)產(chǎn)。

種子產(chǎn)量:種子成熟后，將全小區(qū)內(nèi)植株全部收獲進(jìn)行脫粒，并將種子風(fēng)干后稱重。

飼用價(jià)值測(cè)定:2014 年6 月20 日阜康試驗(yàn)站20%植株開花的日期，4 個(gè)小區(qū)分別取200 g，共計(jì)800 g 樣品混合，晾干后，供營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析用。水分采用烘干法［9］、粗蛋白質(zhì)采用凱氏定氮法［10］、粗脂肪采用索氏侵提法［11］、粗纖維采用過濾法［12］、粗灰分采用高溫(600 ℃)灼燒氧化稱重［13］、無氮浸出物按飼料工業(yè)語術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［14］、鈣采用原子吸收法［15］、總磷采用分光光度法［16］。氨基酸含量的分析參考文獻(xiàn)［17］，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值測(cè)定由農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(烏魯木齊)完成。

1．5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 初步整理后，采用DPS v9．0 軟件對(duì)鮮草及種子產(chǎn)量等數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(Duncan 多重比較)。

2 結(jié)果與分析

2．1 物候期觀察

通過兩年的種植及試驗(yàn)觀測(cè)表明(表3)，豬屎豆在新疆呼圖壁及阜康兩地均能順利完成生活史，生育期分別為115 和112 d，生長(zhǎng)天數(shù)分別為207 和169 d，花期可長(zhǎng)達(dá)90 d，對(duì)新疆的干旱、半干旱氣候表現(xiàn)出很好的適應(yīng)性。

表3 物候期觀測(cè)結(jié)果Table 3 The result of phonological observations

2．2 農(nóng)藝性狀

豬屎豆為一年生豆科草本植物，莖稈直立，株高130 ～180 cm，軸根系，根系深度20 ～32 cm。日均生長(zhǎng)速度1．72 cm·d－1，分枝數(shù)6 ～11 個(gè)，莖稈直徑9．45 ～11．07 mm，花期長(zhǎng)，植株80 ～90 cm 時(shí)，莖葉比可達(dá)到1∶ 2。初花期莖葉幼嫩，盛花期莖葉比1∶ 0．9，隨著植株的不斷成熟，莖葉比下降，莖稈木質(zhì)化逐漸加重。種子成熟周期不太一致，每莢果含種子8 ～16 粒，不易裂莢，種子千粒重27 ～30 g。

2013 年呼圖壁試驗(yàn)站平均鮮草產(chǎn)量23 833．5 kg·hm－2，種子產(chǎn)量366 kg·hm－2，根部結(jié)有很多呈淡紅色圓形或短棒形根瘤(表4)。2014 年阜康試驗(yàn)站，平均鮮草產(chǎn)量21 750．0 kg·hm－2，種子產(chǎn)量385．3 kg·hm－2，但根部未發(fā)現(xiàn)根瘤。多重比較檢驗(yàn)顯示，兩處試驗(yàn)區(qū)域鮮草產(chǎn)量及種子產(chǎn)量差異不顯著(P ＞0．05)，引種的豬屎豆表現(xiàn)出較好的生態(tài)適應(yīng)性。

表4 豬屎豆鮮草及種子產(chǎn)量Table 4 Fresh grass and seed yield of Crotalaria alata

2．3 營(yíng)養(yǎng)成分

牧草營(yíng)養(yǎng)成分的高低是評(píng)價(jià)牧草飼用價(jià)值的重要指標(biāo)之一［18-19］。豬屎豆粗蛋白質(zhì)含量高，初花期達(dá)23．02%，粗纖維含量20．3%(表5)。對(duì)豬屎豆氨基酸組成及含量進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果顯示，該植物地上部分含有17 種氨基酸(表6)，其中必需氨基酸有9種，含有的氨基酸種類豐富。必需氨基酸含量占氨基酸總量的40%，氨基酸的組成較平衡，具有較高飼用價(jià)值。

3 討論與結(jié)論

引種的豬屎豆作為一年生植物在新疆呼圖壁及阜康兩點(diǎn)均能正常開花結(jié)實(shí)，完成生育周期。盡管在阜康播種較晚，豬屎豆仍然能夠完成生育周期，在兩地的生育期分別為115 和112 d，生長(zhǎng)天數(shù)分別為207和169 d。兩處平均鮮草產(chǎn)量分別達(dá)23 833．5、21 750．0 kg·hm－2，種子產(chǎn)量分別為366．0、385．3 kg·hm－2。幼苗期表現(xiàn)出一定的對(duì)高溫及干旱環(huán)境的耐受性。對(duì)新疆的干旱、半干旱氣候表現(xiàn)出很好的適應(yīng)性。這與已報(bào)道的該種具有適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)土壤選擇不嚴(yán)，耐旱，生長(zhǎng)快等特點(diǎn)［20-23］的研究結(jié)論一致。此外，該植物莖稈直立，株高最高達(dá)180 cm，植物生長(zhǎng)過程中未發(fā)現(xiàn)感染病蟲害，抗倒伏性強(qiáng)。同時(shí)，根部能夠產(chǎn)生根瘤，使其具備培肥改土和固氮效應(yīng)。豬屎豆在阜康站種植時(shí)，未觀察到根瘤，這一結(jié)果可能與試驗(yàn)地土壤條件有關(guān)。豬屎豆屬植物一般種植在新墾農(nóng)田就會(huì)出現(xiàn)根瘤較少或不發(fā)生根瘤現(xiàn)象［24］。導(dǎo)致這一現(xiàn)象也可能與參與結(jié)瘤的微生物種類有關(guān)，值得進(jìn)一步探討。

表5 豬屎豆初花期營(yíng)養(yǎng)成份表Table 5 Nutrition compositions on early flowering season of Crotalaria alata

表6 豬屎豆氨基酸組成及含量Table 6 Amino acid compositions and content of Crotalaria alata %

通常，牧草中的粗蛋白質(zhì)含量豐富，粗纖維含量較低，具有較高的飼用價(jià)值，而氨基酸含量的高低及種類也是影響牧草的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)重要因素，所含的鈣和磷(粗灰分的主要成分)是家畜所需的最主要礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素［25］。本研究豬屎豆初花期較嫩，粗蛋白質(zhì)含量達(dá)23．02%，粗纖維含量20．3%。無氮浸出物及鈣含量較高，分別達(dá)36．96%、1．42%，含有17 種氨基酸，其中必需氨基酸有9 種，必需氨基酸含量占氨基酸總量的40%，氨基酸種類豐富，組成較平衡。說明初花期該牧草營(yíng)養(yǎng)豐富，品質(zhì)較好，配合其他牧草飼喂家畜，能全面滿足家畜生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)需求。

從烏茲別克斯坦引種的豬屎豆已在該國(guó)種植推廣，是一種良好的飼料作物。國(guó)內(nèi)學(xué)者李麗珍等［3］、鄒知明等［6］、梁應(yīng)林等［7］、趙瓊玲等［8］、吳金柱等［24］報(bào)道在豬屎豆屬植物鮮葉和種子化學(xué)成分發(fā)現(xiàn)一種有毒生物堿，但陳成立等［5］報(bào)道曬干、煮熟后毒性消失，干葉飼喂牛、羊，及用于草粉拌粗糠喂兔，適口性尚好，未發(fā)現(xiàn)中毒現(xiàn)象。引種的分布于干旱區(qū)豬屎豆可能與我國(guó)南方地區(qū)的豬屎豆存在種間差異。本研究引種的豬屎豆適應(yīng)性強(qiáng)，初花期蛋白質(zhì)含量高，纖維化程度輕，是一種適用于干旱、半干旱區(qū)建植栽培草地及改良土壤的一年生飼用植物。

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