奇臺紅豆草生物學特性研究

奇臺紅豆草生物學特性研究

1利用奇臺草原站種子基地作為新疆紅豆草種子基地的構(gòu)建通過50多年（1957年至2007年）的引進、篩選、栽培（種子生產(chǎn)）和推廣，奇臺紅草具有當?shù)仄贩N的不同條件。從本質(zhì)上看，奇臺牧場已經(jīng)成為新疆乃至中國紅豆種子的生根基地。本研究旨在對奇臺紅豆草的植物學特征和生物學特性的研究,以甘肅紅豆草為對照種(國家注冊品種),尋求其差異,以便使廣大農(nóng)牧民掌握其品種特征特性,為該品種的大力開發(fā),推廣應用提供科學依據(jù)。2牧草試驗小區(qū)測定正期試驗通過品種比較試驗,對參試各品種的生育期、生長速度、經(jīng)濟性狀等的觀察,干鮮比、莖葉比的定量測驗。在牧草試驗小區(qū)內(nèi),于現(xiàn)蕾期和始花期對參試品種的田間調(diào)查或室內(nèi)考種(取第一、二、三茬草各5株。壓制臘葉標本)資料分析。在收種小區(qū)內(nèi)於現(xiàn)蕾期~始花期測試:取參試各品種5株,田間進行考種。測試地下生物量和紅豆草根瘤經(jīng)濟性狀生物學特性。3研究結(jié)果3.1植物學的特點3.1.1般樹人工草或花草根:紅豆草為深根牧草,第二年主根粗達3~4cm,主根第一年入土深52cm,第二年170cm,第三年210cm,主根發(fā)育強大,長3~6m,甚至更深;側(cè)根大多數(shù)分布于0~50cm土層內(nèi),側(cè)根生活第一年長19.5cm。紅豆草根瘤生長好,有棒棰形、盾形、分枝形、球形或扇形等多種形狀,由皮層和中心組織組成,每次刈割后,根瘤數(shù)量增加,年均每株有根瘤65.5個,長約2~3.1mm。莖:直立,粗大,園四棱形嫩綠中空或充實、株高128cm,粗0.605cm,有標準葉層面,高84cm,每株有分枝5.0~36條最多達72條,平均11~20條,每條分枝長74.0~175cm,平均長0.59cm,分枝從根頸處(約占80%)和葉腋處(20%)萌發(fā),莖具節(jié)較短6節(jié)~16節(jié),平均是9.73節(jié),節(jié)間長5.0~15.4cm,平均長10.72cm,根頸入土深度為5.3cm,越冬性能強。奇臺紅豆草屬春性紅豆草,播種當年就能形成較長的枝條,開花結(jié)實,若管理得當,還可收到第二茬種子,始花期刈割收草,可收2~3茬草。第二年又從根頸處的越冬芽開始再生,本年度為奇臺紅豆草的豐產(chǎn)年。葉:托葉銳三角形。有白色茸毛?？?cè)~柄從葉腋抽出,第一、或第一、二為單葉,以后的葉為奇數(shù)羽狀復葉,葉長圓形,葉色深綠色;葉尖第二、三、四節(jié)的為凹缺,第四或五節(jié)為截平,以后各節(jié)復葉均為漸尖,網(wǎng)狀脈,小葉長圓形,長0.5~4.0cm,平均長2.19cm,小葉寬0.2~1.9cm,平均寬0.6cm,以后的小葉成對長出小葉數(shù)為6.3~11.9對,平均為8.22對,總?cè)~柄長9.03~23.01cm,葉柄有茸毛或剛毛,平均長11.94cm,小葉邊緣有茸毛,葉背部有絨毛,二回分歧奇數(shù)羽狀復葉節(jié)尖長0.4~10.51cm,平均節(jié)間長3.95cm,葉柄長3.6~19.5cm,平均為5.95cm;小葉深綠色,漸尖,網(wǎng)狀脈,小葉成對長出,2~9.5對,平均有小葉7.3對,小葉邊緣有茸毛,葉背面有絨毛?；ㄐ?、花:穗狀總狀花序,自葉腋處抽出總狀花序柄,成四棱形或圓形,有茸毛,長17~34cm,平均21.955cm;花序長6.4~14.8cm,平均長9.885cm。在乳熟期考種,結(jié)莢11~21.6個,平均結(jié)莢16.8個。無限花序,尚有極少數(shù)開花和現(xiàn)蕾者。第二回分枝總狀花序柄長0.9~28.3cm、平均長14.89cm,成園棱角性,似穗形總狀花序,花序長0.9~9.87cm,平均長6.15cm,在生育期結(jié)莢期考種,結(jié)莢11~22.5個,平均結(jié)莢14.35個。一般多分布于中上節(jié)和頂端?；?奇臺紅豆草是典型的蟲媒異花授粉植物,其自交孕實率不高于3%~4%,在隔離時種子幾乎不能形成,家蜂、野蜂、丸花粉,斑蟄等保證了異花授粉,在小花和花梗間成直角時授粉,小花能保證待授粉這種狀態(tài)3~4d,紅豆草在干旱氣候條件下的結(jié)實率為開放小花的72%~80%,陰濕條件下降至30%~40%,這與陰冷天氣昆蟲授粉活性的降低以及花粉生活力的減弱有關(guān)。紅豆草為蝶形花,花冠粉紅色、略帶紫色或白色者,苞葉小,為三角形的膜質(zhì)狀;花萼筒形五裂,先端尖形,花冠由一片旗瓣,二片翼瓣和二片龍骨瓣構(gòu)成,旗瓣先端凹缺,白粉色,長0.7~1.1cm,寬0.6~1.0cm,翼瓣短,長3.5~4.0mm、寬1.0~1.5mm;龍骨瓣長1.1~0.9cm,寬0.5~0.7cm,龍骨瓣等長或稍長于旗瓣,下部粘合,蜜蜂授粉后才打開,雄蕊為二強雄蕊,9合1離,雄蕊的柱頭成熟時,花序中部開始形成小花,而上部僅分化成小花突起。莢果和種子較大,黃褐色,外面有突起的紋路網(wǎng)狀脈,具刺無刺,無毛或具短柔毛。莢果形狀扁平,邊緣有5~6個鋸齒狀薄片,形成雞冠,也有無鋸齒,半園形或腎形,長4~8mm,寬2.5~4.1mm,厚2~2.2mm臍凹。每莢一粒種子,帶莢千粒重26g,凈種子千粒重19.7g。3.1.2種子收獲及或放空根:甘肅紅豆草主根系發(fā)育強大,主根長3m以上,在疏松的土壤上有時可達15m以上,主根第一年入土深92cm,第二年250cm,第三年280cm,第四年345cm。側(cè)根大多分布于0~60cm的土層內(nèi),呈水平狀分部。側(cè)根上著生多呈單個的的根瘤,平均每株達70個,剛形成的根瘤有棒狀、球狀、分枝狀、扇狀等多種形狀,由皮層和中心組織兩部分組成,每次刈割后根瘤數(shù)目增加。莖:園四棱形,具節(jié)、節(jié)內(nèi)中空或充實,主莖直立,平均株高106cm,莖粗0.59cm,有標準葉層面,高86cm,每株有分枝6~20條(58條),平均10~20條,每枝條長82~120cm,平均長96.04cm,分枝從根頸處萌發(fā)的枝條占17.2%,從莖上的葉腋處萌發(fā)的枝條占枝條總數(shù)的82.8%(據(jù)趙美清等人觀察)。莖具節(jié),6~11節(jié),平均7.67節(jié),節(jié)間較短,莖節(jié)長7.03~11.9cm,平均長9.38cm,根頸入土深度為4.8cm,越冬性能強。甘肅紅豆草屬春性紅豆草,播種當年就能開花結(jié)實,若管理得當,還可在新疆奇臺地區(qū)收到少量的第二茬種子,始花期割測產(chǎn),可收獲2~3茬草(第三茬草為放牧利用),第二年后進入豐產(chǎn)期,可收3~4茬草(第四茬草為放牧牧利用)。葉:有托葉,為銳三角形,具白色茸毛,第一片真葉為單葉,以后的葉為奇數(shù)羽狀復葉,綠色或深綠色,葉尖第一節(jié)為渾園,以后諸節(jié)均為漸尖,網(wǎng)狀脈,小葉長圓形,長1.0~4.0cm,平均長2.25cm,小葉寬0.2~1.2cm,平均寬0.55cm,以后小葉成對長出,小葉數(shù)為5.9~10.13對,平均為7.53對;總?cè)~柄長7~11.9cm,平均長10.85cm,小葉邊緣具茸毛,葉背面具短茸毛,總?cè)~柄長7.0~15.51cm,平均長10.85cm。二回分岐奇數(shù)羽狀復葉節(jié)間長1.23~9.27cm,平均長5.01cm,葉柄長3.5~9.91cm,平均長7.04cm,小葉綠色或深綠色,網(wǎng)狀脈,小葉成對長出,5~7.6對,平均7對,小葉邊緣有茸毛,葉背面有茸毛?；ㄐ?、花:穗狀總狀花序,自葉腋抽出總狀花序柄,成四棱形或圓形,有茸毛,長20.88~37.0cm,平均長27.55cm;花序長8.7~19.4cm,平均長11.78cm,在乳熟期考種,結(jié)莢7.38~20.3個,平均15.48個。無限花序,有極少數(shù)開花或現(xiàn)蕾者。第二回分枝總狀花序柄長13~28.38cm,平均長20.89cm,園四棱形,似穗狀總狀花序,花序長3.4~12.0cm,平均長8.47cm,乳熟,結(jié)莢10~20.3個,平均結(jié)15.48個。二回分枝的花序為分枝總節(jié)數(shù)0.767,即二回分枝占總節(jié)數(shù)的76.7%,一般多分布于中上節(jié)的頂端,往往不能按時成熟,生育期推遲?；?甘肅紅豆草是蟲媒花授粉植物,自交孕實率特低,不高于3%~4%,在隔離情況下種子幾乎不能形成,蜜蜂、野蜂和丸花蜂等保證了異花授粉,在小花和花枝梗間呈直角時授粉,小花能保持待授粉狀態(tài)3~4d。紅豆草的結(jié)實率在干旱氣候條件下為開放小花的72%~80%,陰濕條件下下降至30%~40%,這和陰冷天氣昆蟲授粉活性的降低及花粉生活力的減弱有關(guān)。甘肅紅豆草花冠為蝶形花,花冠紫紅色居多、也有粉紅,紫或白色者。苞葉小,為三角形的膜質(zhì)狀;花萼筒形五裂,先端尖形?；ü谟梢黄彀?二片翼瓣和二片龍骨瓣構(gòu)成,旗瓣先端凹缺,長0.6~1.2cm,寬0.4~0.8cm,龍骨瓣與旗瓣幾乎等長,或龍骨瓣長于旗瓣,且下部粘連,待蜜蜂授粉后才張開,龍骨瓣長1.0~0.6cm,寬0.4~0.6cm,翼瓣短,長0.35~0.4cm,寬0.1~0.15cm,雄蕊為二強雄蕊,九合一離,雌蕊柱頭成熟時外露,花序中部開始形成小花,而該時上部僅分化成小花突起。莢果和種子:較大黃褐色或黑褐色,有突形網(wǎng)狀脈,具刺或無刺,無毛或具短柔毛,形狀扁平,腹部呈直線形,背部呈弧線形,邊緣有5~6個鋸齒狀薄片,形為雞冠,也有無鋸齒的,每莢含種子一粒,莢果成熟時不開裂,形狀為半圓形或腎形,長0.41~0.48cm,寬0.27~0.32cm,厚0.2~0.22cm。3.2生物學特征和經(jīng)濟特性3.2.1特性與花展性狀表1紅豆草抓苗較其它優(yōu)良牧草容易,紅豆草與紫花苜蓿對溫度的要求相似,種子在1~2℃時,即可萌動,在最適宜的溫度(18~25℃)條件下,播后6~7d即可出苗,7~10d達全苗期(80%),長出第一片真葉,以后大約每隔3~5d出現(xiàn)一片真葉,(第一片真葉為單葉,第二片真葉以后為奇數(shù)羽狀復葉),其主要原因為紅豆草種子重量,大小和幼苗發(fā)育(下胚軸,種皮和子葉重量)幼苗生長速度和幼苗生活力呈正相關(guān),均隨著種子重量的增大而增加,雖地上部分生長緩慢(主根系生長很快)加上苗期的中耕除草,給以后的生長發(fā)育奠立了基礎(chǔ)。紅豆草根系(主根系)發(fā)達,耐旱力強,是其主要的生物學特性:紅豆草主根系發(fā)育非常強大,屬深根牧草,生活第二年主根粗達3~4cm,主根第一年入土52cm,第二年170cm,第三年210cm,主根發(fā)育強大,長達3~6m,甚至更深。側(cè)根大多分布于0~50cm的土層內(nèi),側(cè)根生活第一年就長達19.5cm。紅豆草根系具有利用難溶性鉀、磷的能力,這些特點保證了紅豆草能夠很好的利用土壤深層的水分,具備良好營養(yǎng)儲藏、吸收,提高抗旱能力并能在瘠薄的沙礫土壤中生長發(fā)育。良好的抗旱能力,決定了在干旱地區(qū)---新疆奇臺有較好的經(jīng)濟性狀,播種第一年奇臺紅豆草灌水四次,收草三茬(第三茬放牧利用)鮮、干草總量為26997.3kg/ha、5256.3kg/ha,較ck-甘肅紅豆草增產(chǎn)13.8%,播種第一年便收了一茬種子,產(chǎn)籽量為186.45kg/ha,較ck-甘肅紅豆草增產(chǎn)7.16%,生活第二年奇臺紅豆草灌水四次(含返青水)收草四茬(第四茬放牧利用)鮮、干草總量為83191.65kg/ha、14861kg/ha,較ck-甘肅紅豆草增產(chǎn)0.40%,生活第二年收種子兩茬,種子總量為1537.05kg/ha,較ck-甘肅紅豆草增產(chǎn)6.0%,生活第三年灌水四次(含返青水),收獲鮮、干草總量84791.55kg/ha、15322.05kg/ha,較ck-甘肅紅豆草增產(chǎn)9.91%,收獲種子兩茬,種子總量1221.45kg/ha,較ck-甘肅紅豆草增產(chǎn)8.72%。紅豆草的結(jié)實率在干旱氣候下占全部開放小花的72%~80%,陰濕條件下降至30%~40%,這和陰冷氣候昆蟲授粉活性的降低以及花粉生活力的減弱有關(guān)。紅豆草是典型的蟲媒花授粉植物,花冠大而美麗,是很好的庭院花卉和蜜源植物,自交孕實率為3%-4%。紅豆草生殖器官的發(fā)育是按照長日照春播作物類型進行的,從抽莖開始花穗突起分化并在花序下部形成小花,當這些小花的花粉細胞開始發(fā)育,雌蕊成熟時,花序中部開始形成小花,而上部僅分化出小花突起。一株中等大小的紅豆草植株,大約有花序20~50個,每花序約有小花20~75朵。紅豆草在新疆奇臺地區(qū)播種當年從7月底到8月中旬,為開花期,可延續(xù)16d,生活第二年從5月中旬為開花期,可延續(xù)28d,生活第三年從5月底到6月中旬為開花期,可延續(xù)28d。它的開花順序與花序形成的順序相一致,即最先從基生枝下部的花開放,順序為自下而上,當主莖花序開放一半時,側(cè)生枝上的花開始開放,順序同為自下而上,開花后的第6d為盛花期,延續(xù)20d左右,至28d后開花基本結(jié)束,且都是側(cè)枝上的花序。每朵花開放時間為1~2d,每朵花在欲放期花藥先成熟,經(jīng)5~13d旗瓣挑起,小花開放,花藥干枯,開花2~3d后,花瓣同雄蕊一起脫落,每個花序花期4~6d,一天當中,0時-5時小花不開放,從5時-20時均有小花開放,而以12時-18時開放最盛,一天內(nèi)出現(xiàn)兩次開放高峰,即10時-11時和13時-15時,此時要求氣溫22~24℃,相對濕度37%~46%,一朵小花開放時間5時-16時,平均8.3h,奇臺地區(qū)從現(xiàn)蕾到開花蕾8~16d,從授粉到種子成熟需要25~32d。紅豆草有良好的再生性,這是該品種高產(chǎn)能多次利用的原因所在;紅豆草的再生方式主要有以下三種方式,即根頸(占再生草的75%左右),根頸以下的根部位(心土層60cm以上約占8%)和未破壞生長性的枝條(7%左右)。據(jù)新疆奇臺三年收草密度試驗得知,播量60kg/ha再生性表現(xiàn)好,播種第一年收了三茬草(第三茬放牧利用),第二茬草(第一茬再生草)日增高為1.46cm,干草產(chǎn)量2257.76kg/ha。生活第二年收了四茬草,第二茬草(第一茬再生草)日增高2.38cm,干草產(chǎn)量3661.43kg/ha;第三茬草(第二茬再生草)日增高1.55cm,干草產(chǎn)量3651.55kg/ha。第四茬草(第三茬再生草未計算,放牧利用。生活第三年收了四茬草,第二茬草(第一茬再生草)日增高2.21cm,干草產(chǎn)量2731.99kg/ha,第三茬草(第二茬再生草)日增高1.52cm,干草產(chǎn)量2391.6kg/ha,第四茬草(第三茬再生草為計算,放牧利用)。三年試驗知,奇臺紅豆草具有良好的再生性,60kgha為最佳收草播種量。紅豆草的固氮能力強,奇臺紅豆草根瘤菌屬根瘤菌科,根瘤菌屬(RhizobiumSP.OnobrychisViciaefolsseop)菌落圓形,凸起、半透明,具有粘質(zhì)。利用多種碳水化合物,對葡萄糖、甘露醇、蔗糖。細胞無芽孢,通常為桿狀。形狀有圓柱形、扇形、分枝形多種形狀,新疆奇臺地區(qū)試驗三年來,播種第一年蠟熟期測定,單株平均有圓柱形,扇形、分枝形等根瘤28個;生活第二年現(xiàn)蕾期測定單株叢平均有圓柱形(9mm×4mm),扇形(14mm×7mm-9mm)不等規(guī)則形狀根瘤菌148個,有效根瘤占10%,生活第三年現(xiàn)蕾期-始花期測定,單株叢平均有不同形狀的根瘤菌86個,且有效根瘤多集中於主根系上著生,以每個根瘤菌101mg,有效根瘤10%計,播種第一年能提供有效氮59.8kg/ha,生活第二年能提供有效氮321.8kg/ha,生活第三年能提供有效氮245.1kg/ha。紅豆草莖中空脆嫩,營養(yǎng)成分高,葉量豐富,為各類家畜所喜食。通過分析知,紅豆草地上部分的粗蛋白含量高,奇臺紅豆草生長第二年第一茬干草粗蛋白含量20.66%,粗脂肪1.62%、粗纖維28.8%、水分6.9%、灰分8.81%、無氮浸出物37.36%、鈣0.88%、總磷0.37%。濃縮單寧1.66%。ck-甘肅紅豆草生長年二年第一茬干草粗蛋白含量19.27%,粗脂肪1.53%、粗纖維28.5%、水分7.1%、灰分8.54%、無氮浸出物39.15%、鈣0.99%、總磷0.32%。奇臺紅豆草生長第二年秸稈干草粗蛋白含量9.44%,粗脂肪1.12%、粗纖維44.2%、水分7.2%、灰分6.56%、無氮浸出物35.91%、鈣1.29%、總磷0.13%。ck-甘肅紅豆草紅豆草生長第二年秸稈干草粗蛋白含量11.17%,粗脂肪1.10%、粗纖維39.3%、水分6.9%、灰分5.56%、無氮浸出物39.90%、鈣1.05%、總磷0.21%。從以上分析可看出,紅豆草綠色體蛋白質(zhì)含量近似紫花苜蓿,非常適合于飼喂弱畜和孕畜,擴大紅豆草的種植面積,將對解決我國現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展對蛋白飼料不足起積極作用。紅豆草粗脂肪含量為1.62%。無氮浸出物含量達40%以上(結(jié)莢期除外),紅豆草葉片中蛋白質(zhì)粗脂肪、粗分和無氮浸出物的含量比莖中高,如粗蛋白含量高達23.59%是莖的3.5倍,粗脂肪是莖的4倍,粗灰分較莖多1倍,葉片中粗纖維為10.73%,約為莖桿含量的1/3。在不同生育期中以盛花期營養(yǎng)最高,二茬草次之,成熟期顯著下降0.45%。紅豆草植物體內(nèi),含濃縮單寧,反芻家畜青飼期采食不得臌脹病,和禾草類混播,如無芒雀麥、鴨茅等混播可提高產(chǎn)草量10%左右。紅豆草核心分析,染色體組成為2n=28=24M+4SM。3.2.2甘肅紅豆草該品種為國家注冊品種,研究深入,其生物學特性基本與奇臺紅豆草相似,在此省略,不在贅述。4及時、適時、施底肥,保證病蟲害、鼠害防治紅豆草性喜溫暖半干燥的氣候條件,其抗旱能力較紫花苜蓿強,屬耐旱植物,在年降水量200mm的半荒漠地帶也能生長,70%的空氣相對溫度是紅豆草生長的最適點,紅豆草在年平均氣溫8~12℃,年降水量400~550mm,無霜期140~18