紅豆草植物學(xué)特性研究報告

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，在我國栽培只有70多年，在我國新疆有野生種分布。1944年王棟先生從英國帶回第一批種子，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60年代起引入普通紅豆草試種，經(jīng)過多年的研究結(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、根瘤固氮能力強，栽培管理簡單、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，加快了紅豆草在我國北方省區(qū)推廣的規(guī)模與速度。但在多年推廣的實踐中，對紅豆草的生態(tài)適應(yīng)性和栽培技術(shù)進行了比較系統(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，本試驗對不同地區(qū)種植的紅豆草植物性狀開展進一步觀察和研究，為深入研究和推廣紅豆草提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 試驗設(shè)計與方法

1.1 試驗設(shè)計

2016年開始，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個區(qū)域試驗站按照常規(guī)種植了紅豆草試驗田。隨機選取紅豆草植株觀察并記載各試驗地紅豆草的根、莖、葉、花、根的形狀、顏色大小等外形特點，并統(tǒng)計或使用相應(yīng)儀器測定其量級指標如根長、根粗、株高、莖粗、分枝數(shù)、葉片數(shù)、小葉長等。

1.2 試驗區(qū)自然概況

通渭縣試驗區(qū)海拔2 242 m，年平均氣溫3.4 ℃，無霜期80 d，平均年降雨量 500 mm，日照時數(shù)2 100～2 430 h，≥0℃的積溫為 2 530 ℃。土壤p H 8.27，有機質(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。

夏河縣試驗區(qū)，海拔3 050 m，屬寒冷濕潤類型，高原大陸性氣候特點比較明顯。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 ℃。土壤類型為亞高山草甸土，無灌溉條件。土壤pH 7.8，有機質(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，無霜期150 d，全年日照時數(shù)2 457 h。黑土，土壤p H 8.05，有機質(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)性狀觀測評價

2.1 根

紅豆草為深根型牧草，根系強大，土黃色，主根粗壯，直徑在2 cm以上，入土深，一般生長至斷土層后停止生長，外觀表現(xiàn)斷裂狀；側(cè)根十分豐富，從根基部生長點以下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，間距0.2～3 cm，側(cè)根長15～30 cm，粗0.2～0.6 cm，多集中在耕作層，沿地面平行生長。

觀測中發(fā)現(xiàn)，紅豆草根系生長性狀和生長的土層深度關(guān)系很大。正常土層下主根明顯，粗壯，生長三年的主根長達43～86 cm，側(cè)根明顯細小。當(dāng)土壤層斷裂，遇到礫石層面時，主根停止生長，側(cè)根非常發(fā)達，會出現(xiàn)側(cè)根和主根在直徑、長度上沒有差異，側(cè)根會沿地面平行方向生長，長度可以是主根的2倍以上，側(cè)根上會繼續(xù)長出豐富的毛根（圖1）。根系再生能力強，當(dāng)凍害、病蟲害使主根死亡時，每個毛根、側(cè)根都會萌發(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，這個特點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，單個根瘤最大直徑達3.5 cm，新生根瘤淺白色，老化后呈焦黃色。研究表明，接種根瘤菌對紅豆草根瘤生長有明顯促進作用，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，每株有一級分枝數(shù)少則20，多則達80（和政）枝，但莖幾乎不分枝，而從每個莖節(jié)處長出葉子；盛花期絕對高度56～130 cm，莖粗0.5～1.2 cm，壁厚1～1.5 mm，莖節(jié)數(shù)5～11個，以7個居多，第二到第四節(jié)的節(jié)間距較長，平均節(jié)間長為13.8 cm（表1）。

2.4 葉

紅豆草的葉子從莖節(jié)處長出，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，小葉長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，托葉三角形（表2）。

2.5 花

紅豆草是典型的蟲媒異花授粉植物，總狀無限花序，似穗狀，花序軸綠色，棱形，軸莖約2 mm。返青后40多天即進入初花期，一邊開花一邊生長，整個花期持續(xù)近60天。開花初期穗長一般4 cm，盛花期花序長10～34 cm，下部花序較長，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^長的旗瓣，兩側(cè)較小的翼瓣及連合龍骨瓣構(gòu)成，旗瓣長12 mm左右，翼瓣緊貼花萼，長3 mm左右，龍骨瓣長9 mm左右。二體雄蕊，9合1離，其雌蕊較長，柱頭超過花藥，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，具刺或無刺，邊緣有5～6個鋸齒狀薄片，形為雞冠，也有無鋸齒的，成熟后不易開裂。

每莢內(nèi)含腎形或半圓形綠褐色種子1粒，種皮光滑，長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，硬實率高，因此，紅豆草在播前往往需要暴曬3天或用開水浸泡，以便降低硬實率，提高發(fā)芽率。種子胚根粗且突出，不與子葉分開，長約為子葉長的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

通過多點多地對紅豆草植物學(xué)特性的觀測結(jié)果表明：紅豆草為深根型牧草，根系強大，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)境問題時，發(fā)達的側(cè)根通過橫向延伸而完成主根的功能。同時，在豐富的側(cè)根、毛根上著生大量的根瘤，是強大的固氮器官。當(dāng)凍害、病蟲害使主根死亡時，每個毛根、側(cè)根都會萌發(fā)新的枝芽，這一特性也成為紅豆草抗逆性強的生物學(xué)機理。

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，有利于營養(yǎng)物質(zhì)積累和適應(yīng)環(huán)境變化。

紅豆草無限花序特性使得從開花初期到結(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，成熟后不易開裂，果皮堅硬，休眠率硬實率高，因此紅豆草在播前往往需要將種子暴曬3天或用開水浸泡，以便降低硬實率，提高發(fā)芽率。