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Selection of high photosynthetic efficiency Vigna angularis varieties and evaluation of their nutritional value

高光合效率小豆筛选与营养价值评价



全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2014324 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
邹长明,王允青,曹卫东,张晓红,刘英,杨杰,唐杉.高光合效率小豆筛选与营养价值评价.草业学报,2015,24(7):5259.
ZouCM,WangYQ,CaoWD,ZhangXH,LiuY,YangJ,TangS.Selectionofhighphotosyntheticefficiency犞犻犵狀犪犪狀犵狌犾犪狉犻狊varietiesandeval
uationoftheirnutritionalvalue.ActaPrataculturaeSinica,2015,24(7):5259.
高光合效率小豆筛选与营养价值评价
邹长明1,王允青2,曹卫东3,张晓红1,刘英2,杨杰1,唐杉2
(1.安徽科技学院,安徽 凤阳233100;2.安徽省农业科学院土壤肥料研究所,安徽 合肥230031;
3.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京100081)
摘要:为了筛选适宜于安徽地区种植的肥饲兼用型小豆种质资源,于2011-2013年在安徽科技学院通过田间试验
和盆栽试验对7种小豆进行评价,记载各种小豆的根、茎、叶、花、荚果及种子的形态特征、生长特性、产量和干物质
积累效率,测定各种小豆在盛花期的叶片光合效率、根瘤量和氮、磷、钾、铁、锌养分含量及粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、
氨基酸含量。结果表明,早熟黑小豆表现为中熟,晚熟黑小豆表现为迟熟,其他种(属)表现为早熟;兴安红豆叶片
光合效率和干物质积累效率最高;晚熟黑小豆根瘤最多、根瘤量可达地下部总重的28.8%,其鲜草产量、干物量、种
子产量、蛋白质产量最高,固氮和富集钾、铁、锌能力最强,而富集磷能力最强的是早熟黑小豆和兴安红豆;晚熟黑
小豆鲜草水分含量较高而粗纤维含量最低,饲用适口性好。从光合效率、鲜草产量、干物量、营养价值、养分富集能
力和生育期等方面综合考虑,初步认为兴安红豆、早熟黑小豆和晚熟黑小豆适宜于安徽地区种植。
关键词:小豆;生长特征;生育期;产量;根瘤;养分积累;光合效率;营养价值  
犛犲犾犲犮狋犻狅狀狅犳犺犻犵犺狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔犞犻犵狀犪犪狀犵狌犾犪狉犻狊狏犪狉犻犲狋犻犲狊犪狀犱犲狏犪犾狌犪狋犻狅狀
狅犳狋犺犲犻狉狀狌狋狉犻狋犻狅狀犪犾狏犪犾狌犲
ZOUChangMing1,WANGYunQing2,CAO WeiDong3,ZHANGXiaoHong1,LIUYing2,YANGJie1,
TANGShan2
1.犃狀犺狌犻犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犉犲狀犵狔犪狀犵233100,犆犺犻狀犪;2.犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犛狅犻犾狊犪狀犱犉犲狉狋犻犾犻狕犲狉狊,犃狀犺狌犻犃犮犪犱犲犿狔狅犳
犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犛犮犻犲狀犮犲狊,犎犲犳犲犻230031,犆犺犻狀犪;3.犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犚犲狊狅狌狉犮犲狊犪狀犱犚犲犵犻狅狀犪犾犘犾犪狀狀犻狀犵,犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳
犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犛犮犻犲狀犮犲狊,犅犲犻犼犻狀犵100081,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:Fieldandpotexperimentsof7cultivated犞犻犵狀犪犪狀犵狌犾犪狉犻狊varietieswereestablishedin2011-2013to
evaluatetheirfertilizerrequirementandidentifycultivarssuitableforAnhuiprovince.Themorphologyof
roots,stems,leaves,flowers,pods,seeds,andalsothegrowthcharacteristics,yields,andefficiencyofdry
matteraccumulationweresurveyed.Photosyntheticefficiencyofleaves,weightofrootnodules,contentsof
plantnutrientssuchasN,P,K,FeandZn,weremeasuredatfulbloomstage,aswerenutritionalcompo
nentscrudeprotein,crudefat,crudefiberandaminoacidintheplants.Theearlymaturing‘black’varietyof
犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊(EBVA)maturedinthemiddleofthegrowingseasoninAnhui,whilethelatematuring‘black’
cultivarof犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊(LBVA)maturedinlateseason.Othervarietiesmaturedatanearlygrowthstage.
第24卷 第7期
Vol.24,No.7
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
2015年7月
July,2015
收稿日期:20140721;改回日期:20141009
基金项目:国家公益性行业(农业)科研专项经费项目(201103005),国家农作物种质资源平台运行服务项目(2012019)和作物种质资源保护和
利用项目(NB2013213013534)资助。
作者简介:邹长明(1963),男,湖南祁东人,教授,硕士。Email:cmzou@163.com
通讯作者Correspondingauthor.Email:yunqingw@126.com
ThevarietyXinganofthespecies犃犱犲狀犪狀狋犺犲狉犪犿犻犮狉狅狊狆犲狉犿犪 (XAM)showedthehighestleafphotosynthetic
efficiencyanddrymatteraccumulation.LBVAhadthehighestyieldoffreshherbageanddrymatter,andhigh
estweightofrootnodules,yieldofseedsandproteinyieldLBVAalsoshowedthegreatestcapacityforaccumu
lationofN,K,FeandZn.However,EBVAandXAMhadthegreatestcapacityforPaccumulation.Fresh
herbageofLBVAwasthemostpalatabiletoanimalsbecauseofitslowercrudefiberandhigherwatercontent.
Inconclusion,XAM,EBVAandLBVAwerefoundtobesuitablecropsfortheAnhuiareabasedonphotosyn
theticefficiency,freshherbageyield,drymatteryield,nutritionalvalue,capacityfornutrientuptake,andma
turitydate.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犞犻犵狀犪犪狀犵狌犾犪狉犻狊;growingcharacter;growthstage;yield;rootnodule;nutrientaccumulation;
photosyntheticefficiency;nutritionalvalue
小豆(犞犻犵狀犪犪狀犵狌犾犪狉犻狊)是豆科(Leguminosae)绿肥作物的优秀代表,是一种能固定空气氮素、活化土壤磷
素、富集积累钾素和微量元素的环境友好型作物。小豆起源于我国,全世界有20多个国家种植小豆,但主要集中
在东亚的温带地区尤其是我国的黄淮、华北和东北地区。小豆大多生育期短,耐贫瘠,可作为荒地的先锋绿肥作
物和减灾粮食作物[12],在灾荒年份适时补种小豆可减少粮食损失,提高经济效益。小豆株型不高,耐阴性也较
好,覆盖度较大,生产中可以单独种植,也可与禾本科作物及茶树、果树间作套种,对增加行间覆盖度、调节田间温
度、阻控水土流失、提高土壤肥力有良好作用。
小豆全身都是宝。小豆种子是高蛋白、低脂肪、中淀粉的药食两用食物,富含多种矿质元素、维生素、氨基酸
和皂苷类物质,其中人体必需的8种氨基酸含量是禾谷类种子的2~3倍[13];小豆(种子)性平味甘酸,具有通
便、利尿、减肥、增乳、活血排脓、消肿解毒、保肝明目、降低血压等功效,对心脏病和肾病也有保健和治疗作用[13],
因此小豆被称为粮食中的“红珍珠”,既是营养保健佳品,又是食品工业的重要原料;小豆秸秆也富含氮、磷、钾及
微量元素[45],是营养丰富且无抗生素残留、无激素残留、无重金属残留的清洁饲料和优质有机肥源。
我国是世界上最大的小豆生产国和出口国,但由于小豆在我国属于小杂粮作物,长期不受重视,因而尽管安
徽江淮地区是我国小豆栽培的最佳生态区域[6],种植面积仍然较少,分布零散,规模小,且品种混杂退化,种质资
源研究落后,影响了小豆的生产和利用[3,7]。因此,加强小豆种质资源的收集整理、筛选评价和提纯复壮对小豆
生产与利用具有重要意义。
小豆作为一种药-食-肥-饲兼用型作物,其肥饲兼用鲜草(干草)的营养价值是种质资源筛选与评价的重
要参考因素。目前,营养价值方面的研究主要集中在苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)(鲜草)和玉米(犣犲犪犿犪狔狊)(种子)
及大豆(犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓)(种子)方面,虽有关于对小豆种子的药用价值、食用价值和饲用价值的研究[2,89],但关于
其鲜草(干草)饲用价值和肥用价值的研究尚少。为此,于2011-2013年在安徽省开展了小豆引种栽培,从生长
发育特性、产量、光合效率、鲜草营养价值等方面进行比较研究,以筛选出适宜安徽及周边地区种植的高产高效高
营养的小豆良种。
1 材料与方法
1.1 材料
用国家库7个小豆种,分别为早熟黑小豆(earlymatureblack犞犻犵狀犪犪狀犵狌犾犪狉犻狊,代号EBVA),晚熟黑小豆
(latematureblack犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊,代号LBVA),赤小豆(犞犻犵狀犪狌犿犫犲犾犾犪狋犲,代号 VU),白小豆(white犞.犪狀犵狌
犾犪狉犻狊,代号 WVA),阜南绿小豆(Funangreen犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊,代号FGVA),绿小豆(green犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊,代号
GVA),兴安红豆(Xingan犃犱犲狀犪狀狋犺犲狉犪犿犻犮狉狅狊狆犲狉犿犪,代号XAM)。
1.2 方法
于2011-2013年的4-9月于安徽省凤阳县府城镇山后街村绿肥种质资源圃进行大田试验,小区面积12
m2(3m×4m),重复3次,不施肥,4月18日播种,人工穴播,行距50cm,株距40cm,播前浇透水,每穴播种3~
35第7期 邹长明 等:高光合效率小豆筛选与营养价值评价
4粒,出苗后定植2株。在小豆生长期间观察调查其生育期及生长发育特征并拍照;每小区在盛花期收6m2 植
株(隔行收取),在田间现场称取鲜重并取样回实验室用烘干法测定水分并求出干物质产量,用干物质产量除以生
长天数得干物质积累效率;测定鲜草中的水分、游离氨基酸、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维含量和干物质中的氮、磷、钾、
铁、锌含量,将粗蛋白含量乘以鲜草产量得蛋白质产量,养分含量乘以干物质产量得养分积累量;在成熟期收获种
子,计产并考种;同时进行盆栽试验,每种小豆3盆,每盆装砂-土混合物4kg(砂∶土=1∶1),不施肥,在盛花期
测定顶端成熟叶片光合参数如净光合速率(犘n,netphotosyntheticrate)、气孔导度(犌s,stomatalconductance),
同时用1/100电子天平测定地上部和地下部鲜重、干重、根瘤鲜重。
1.3 测定指标及方法
用便携式叶面积仪测量叶片面积,用游标卡尺测量茎粗,用钢卷尺测量株高和荚长,用计数法记载每株叶片
数、侧枝数、开花数、结荚数等,以上测量均重复10次。
植株样品氮、磷、钾、铁、锌含量测定方法:H2SO4-H2O2 消煮,全氮(包括粗蛋白)用奈氏比色法,全磷用钒
钼黄比色法,全钾用火焰光度法,铁、锌用原子吸收法[10];粗脂肪用索氏提取法,粗纤维用酸性洗涤剂(ADF)
法[10],游离氨基酸用茚三酮比色法测定[11];光合参数用美国产Li6400XT型便携式光合仪,在大气CO2 浓度和
固定光强(1000μmol/m
2·s)下,于上午9:00-11:00测定;以上测定全部重复3次。
1.4 数据分析
采用Excel2003和SPSS18.0软件进行数据分析,采用Duncan法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 各种小豆生育期的差异
生育期是作物种质资源评价的重要指标之一,生产中需要根据耕地休闲时间的长短选择不同生育期的小豆
种。7种小豆的生育期调查结果(表1)表明,早熟种2个半月左右即可成熟,一般开花早,花期短;中、迟熟种4个
月左右成熟,且都有开花晚,花期长的特点。而盛花后的成熟时间,种间差异不大。
表1 各种小豆的生育期
犜犪犫犾犲1 犌狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲狅犳狋犺犲犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊狊狆犲犮犻犲狊
分类
Classification
种名
Species
出苗~始花
Emergingtofirst
bloom(d)
始花~盛花
Firstbloomtoful
bloom(d)
盛花~成熟
Fulbloomto
maturing(d)
全生育期
Wholegrowth
stage(d)
早熟Earlymature 白小豆 WVA,阜南绿小豆FGVA,兴安红
豆XAM,绿小豆GVA,赤小豆VU
41~51 1~4 27~32 75~83
中熟 Middlemature 早熟黑小豆EBVA 64 10 31 105
迟熟Latemature 晚熟黑小豆LBVA 81 13 32 126
2.2 各种小豆的茎叶根瘤特征及光合效率
供试小豆的根茎叶特征为:直根系,主根不发达,根/冠比0.12~0.14(盆栽盛花期);半灌木状草本,茎秆直
立、圆形、多棱角,中迟熟种以高大、粗壮、侧枝较多为特征;茎叶多短柔毛;奇数披针状叶,叶柄叶鞘长3~5cm,
单片叶面积最大的是早熟黑小豆,最小的是兴安红豆,前者是后者的3.2倍,但兴安红豆叶片数较多,叶片光合效
率也较高,这为提高干物质积累效率创造了条件;光合效率、根瘤及其他特征见表2及图1~图4。
表2显示,盛花期叶片净光合速率以兴安红豆为最大,比绿小豆高52%,结合干物质积累效率(表3)进行的
相关分析表明,盛花期叶片净光合速率与此前生长期间的干物质积累效率有极显著的正相关关系(相关系数狉=
0.9367,狀=7,犘<0.01);气孔导度也有类似趋势,其与干物质积累效率也呈极显著正相关 (相关系数狉=
0.9345,狀=7,犘<0.01)。可见,光合效率是小豆筛选与评价的重要指标之一。
45 草 业 学 报 第24卷
表2 各种小豆盛花期的茎叶根瘤特征及光合效率
犜犪犫犾犲2 犆犺犪狉犪犮狋犲狉狊狅犳狊狋犲犿狊,犾犲犪狏犲狊犪狀犱狉狅狅狋狀狅犱狌犾犲狊犪狀犱狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳狋犺犲犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊狊狆犲犮犻犲狊犻狀犳狌犾犫犾狅狅犿
种名
Species
株高
Plant
height
(cm)
茎粗
Diameter
ofstem
(cm)
侧枝数
Branching
number
单片叶面积
Leafarea
(cm2)
单株叶片数
Leaves
number
净光合速率
犘n
(μmol/
m2·s)
气孔导度
犌s
(mmol/
m2·s)
每盆根瘤重
Weightofroot
noduleper
pot(g)
根瘤占地下部的比
Rootnodulein
underground
part(%)
白小豆 WVA 50.0±2.4d 1.2±0.1d 7~9 31.3±1.7c 71~83 15.2±0.2c 179±5b 3.74±0.84b 19.5
阜南绿小豆FGVA 45.1±2.2d 1.5±0.1c 4~6 37.6±1.9b 58~66 13.3±0.6d 134±13c 2.36±0.54c 17.8
兴安红豆XAM 58.6±3.3c 1.5±0.1c 7~9 25.8±1.3d 101~122 19.3±0.8a 220±33a 2.76±0.50bc 23.0
绿小豆GVA 37.4±2.0e 1.5±0.1c 3~5 29.2±1.6cd 67~75 12.7±0.3d 121±11c 2.08±0.52c 15.5
赤小豆VU 50.0±2.3d 1.2±0.1d 7~9 26.4±1.5d 73~88 14.4±0.6c 143±30c 2.96±0.62bc 22.0
早熟黑小豆EBVA 104.7±4.9b2.1±0.1b 10~13 83.8±4.1a 51~60 16.7±0.3b 166±8bc 2.78±0.60b 25.8
晚熟黑小豆LBVA 111.5±5.3a3.8±0.2a 12~15 80.6±4.3a 52~59 15.1±0.1c 151±5bc 5.76±0.74a 28.8
 注:数据后的不同字母(a,b,c)表示种(属)间差异达犘<0.05显著水平。下同。
 Note:Letters(a,borc)folowingthenumbersindicatesignificantdifferencesbetweenspeciesat犘<0.05level.Thesamebelow.
图1 苗期晚熟黑小豆的根瘤
犉犻犵.1 犚狅狅狋狀狅犱狌犾犲狊狅犳犔犅犞犃犻狀狊犲犲犱犾犻狀犵狊狋犪犵犲
 
图2 盛花期晚熟黑小豆侧根上的根瘤
犉犻犵.2 犚狅狅狋狀狅犱狌犾犲狊狅狀犪犾犪狋犲狉犪犾狉狅狅狋狅犳犔犅犞犃犻狀犳狌犾犫犾狅狅犿
 
图3 分枝期兴安红豆的根瘤
犉犻犵.3 犚狅狅狋狀狅犱狌犾犲狊狅犳犡犃犕犻狀犫狉犪狀犮犺犻狀犵狊狋犪犵犲
 
图4 成熟期兴安红豆的根瘤
犉犻犵.4 犚狅狅狋狀狅犱狌犾犲狊狅犳犡犃犕犻狀犿犪狋狌狉犻狀犵狊狋犪犵犲
 
  从图1~4可看出,小豆在不同生育期,根瘤着生位置和数量有差异。在苗期,根瘤主要着生在近地表的主根
上,数量不多;在分枝期,侧根开始长根瘤;在花期,侧根上着生大量根瘤,此时根瘤量达到高峰,本研究中,供试小
豆在盛花期的根瘤重量占地下部鲜重的比例为15.5%~28.8%(表2),其中晚熟黑小豆根瘤量最大;到成熟期,
根瘤退化,根瘤量减少。
55第7期 邹长明 等:高光合效率小豆筛选与营养价值评价
2.3 各种小豆的花果种子特征及产量
供试小豆的花果种子特征:总状花序,有小花10~15朵,浅黄色蝶形花,有限结荚;中迟熟种结荚数多,荚果
长,千粒重大,种子产量高,如晚熟黑小豆种子产量为阜南绿小豆的4.8倍,中迟熟种平均为早熟种的3.4倍,但
同为早熟种的兴安红豆,因为千粒重大而种子产量较其他早熟种高1倍多(表3)。
根据盛花期田间小区收产结果(地上部)计算鲜草产量和干物量,所得结果(表3)表明,晚熟黑小豆鲜草产量
最大,达18.2t/hm2,是绿小豆的2.6倍,干物量最大的也是晚熟黑小豆,是绿小豆的2.4倍,中迟熟种平均干物
量比早熟种高75%。早熟种比迟熟种干物量低是因为生育期短,干物质积累时间短,但兴安红豆因为光合效率
高,长势旺,植株较高大,鲜草产量和干物量明显比其他早熟种高。从干物质积累效率(盛花期以前平均每天干物
质积累量)看,最高的是兴安红豆,最低的是绿小豆,前者比后者高49.3%。
表3 各种小豆的荚果种子特征及产量
犜犪犫犾犲3 犢犻犲犾犱犪狀犱犮犺犪狉犪犮狋犲狉狊狅犳狆狅犱狊犪狀犱狊犲犲犱狊狅犳狋犺犲犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊狊狆犲犮犻犲狊
种名
Species
每株荚数
Podsnumber
perplant
荚长
Podlength
(cm)
千粒重
Thousandgrain
weight(g)
产量Yield(kg/hm2)
种子
Seed
鲜草
Freshgrass
干物
Drymatter
干物质积累效率
Efficiencyofdrymatter
accumulation(kg/hm2·d)
白小豆 WVA 30~40 6.1±0.4c 37.4±1.4b 377±23d 8293±452de 1434±78e 32.6±1.8b
阜南绿小豆FGVA 30~40 7.1±0.5c 36.5±1.1b 319±24d 7340±436e 1300±78ef 30.2±1.8b
兴安红豆XAM 30~40 10.7±0.7b 59.0±2.2a 805±48c 11206±708c 1894±120c 37.9±2.4a
绿小豆GVA 30~40 11.2±0.8b 39.0±1.4b 335±25d 6958±428e 1218±74f 25.4±1.5c
赤小豆VU 30~40 7.1±0.5c 29.4±0.8c 377±26d 9284±464d 1658±84d 31.3±1.6b
早熟黑小豆EBVA 35~45 11.2±0.9b 60.4±2.4a 1446±65b 15379±697b 2476±113b 33.5±1.5b
晚熟黑小豆LBVA 35~45 16.3±1.1a 59.9±2.1a 1532±71a 18218±691a 2879±109a 30.6±1.2b
2.4 各种小豆富集积累养分数量
植株富集的养分数量反映了绿肥的固氮能力与活化吸收养分能力,也关系到绿肥的营养价值。表4显示,盛
花期小豆植株体内氮钾含量较高的是绿小豆和阜南绿小豆,磷含量最高的是兴安红豆,铁含量较高的是兴安红豆
和赤小豆,锌含量最高的是白小豆。但植物富集养分的能力不能仅看植株体内的养分含量,还与其干物量有关。
根据干物量和养分含量得出的养分积累量,可更好地反映绿肥富集养分的能力。供试小豆中,固氮能力和富集
钾、铁、锌元素能力最强的是晚熟黑小豆,富集磷能力最强的是早熟黑小豆和兴安红豆。从养分积累总量来看,晚
熟黑小豆是绿小豆的1.9倍,中迟熟种平均比早熟种高51%。
表4 各种小豆盛花期植株的氮、磷、钾、铁、锌养分积累量
犜犪犫犾犲4 犃犮犮狌犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳犖,犘,犓,犉犲犪狀犱犣狀狅犳狋犺犲犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊狊狆犲犮犻犲狊犻狀犳狌犾犫犾狅狅犿
种名
Species
N含量
Contentof
N(%)
P含量
Contentof
P(%)
K含量
Contentof
K(%)
Fe含量
Contentof
Fe(mg/kg)
Zn含量
Contentof
Zn(mg/kg)
养分积累量
Nutrientsaccumulation(kg/hm2)
N P K Fe Zn 总和Total
WVA 2.83±0.06b 0.27±0.02c 1.43±0.05b 616±27b 86.4±4.8a 40.6±0.9e 3.9±0.3d 20.5±0.8d 0.88±0.04d0.12±0.01bc 66.0±2.1e
FGVA 3.03±0.15ab0.31±0.02b1.58±0.09ab 647±31ab 83.0±4.4ab 39.4±2.3e 4.0±0.3d 20.5±1.4d 0.84±0.05d0.11±0.01c 64.9±4.1e
XAM 2.71±0.11b 0.41±0.02a1.55±0.09ab 698±44a 71.2±3.3bc 51.3±2.6c 7.8±0.5a 29.4±2.2b 1.32±0.11b0.13±0.02b 90.0±5.4c
GVA 3.11±0.16a 0.33±0.01b 1.59±0.10a 639±33ab 81.3±4.2ab 37.9±2.4e 4.0±0.1d 19.4±1.5d 0.78±0.05d0.10±0.01c 62.2±4.1e
VU 2.82±0.14b 0.32±0.02b 1.45±0.08b 686±29a 76.1±3.2b 46.8±2.4d 5.3±0.3c 24.0±1.3c 1.14±0.05c0.13±0.01b 77.4±4.1d
EBVA 2.71±0.11b 0.33±0.01b 1.17±0.03c 554±30c 66.7±3.4c 67.1±2.5b 8.2±0.2a 29.0±0.7b 1.37±0.07b0.17±0.02a 105.8±3.5b
LBVA 2.62±0.05b 0.23±0.01d 1.12±0.05c 529±21c 62.1±2.3c 75.4±1.1a 6.6±0.2b 32.2±1.1a 1.52±0.05a0.18±0.01a 115.9±2.4a
65 草 业 学 报 第24卷
  按表4中各种小豆养分积累平均数和粮食作物[水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)、小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)]一般施肥量
(N-P2O5-K2O=150-90-120kg/hm2)计算,如果将这些绿肥翻压做肥料(假定所有养分在当季全部释放),
可使化学氮肥减施35%,磷肥减施15%,钾肥减施25%。
2.5 各种小豆的饲用价值
表5结果表明,晚熟黑小豆和早熟黑小豆水分含量相对较高,鲜嫩多汁,适口性好;这2种小豆的粗纤维含量
也低,易被动物消化吸收;绿小豆和阜南绿小豆的粗蛋白、粗脂肪和游离氨基酸含量较高,具有较高的营养价值,
但由于其鲜草产量低(表4),因而营养物质总产量特别是蛋白质单产仍然较低,如表5所示的蛋白质单产,晚熟
黑小豆是绿小豆的2倍,中、迟熟种平均是早熟种的1.6倍。
表5 各种小豆盛花期的鲜草营养成分
犜犪犫犾犲5 犆狅狀狋犲狀狋狅犳狀狌狋狉犻狋犻狏犲犮狅犿狆狅狀犲狀狋狊犻狀犳狉犲狊犺犵狉犪狊狊狅犳狋犺犲犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊狊狆犲犮犻犲狊犻狀犳狌犾犫犾狅狅犿
种名
Species
水分
Water(%)
粗蛋白
Crudeprotein(%)
粗脂肪
Crudefat(%)
粗纤维
Crudefiber(%)
游离氨基酸
Aminoacid(%)
蛋白质产量Yieldof
crudeprotein(kg/hm2)
白小豆 WVA 82.7±1.8a 3.06±0.06bc 0.62±0.04ab 4.13±0.23ab 1.41±0.06c 253.8±5.4e
阜南绿小豆FGVA 82.3±1.4a 3.35±0.14ab 0.66±0.01a 4.27±0.27a 1.88±0.13a 246.2±12.2e
兴安红豆XAM 83.1±1.7a 2.86±0.10c 0.58±0.03b 3.85±0.21b 1.57±0.04b 320.8±14.2c
绿小豆GVA 82.5±1.6a 3.40±0.15a 0.65±0.05a 4.15±0.25ab 1.91±0.12a 236.7±12.8e
赤小豆VU 82.1±1.5a 3.15±0.13b 0.64±0.03a 4.38±0.20a 1.48±0.05bc 292.2±12.1d
早熟黑小豆EBVA 83.9±1.6a 2.73±0.11cd 0.54±0.02bc 3.53±0.18bc 1.39±0.07c 419.4±15.3b
晚熟黑小豆LBVA 84.2±1.9a 2.59±0.05d 0.51±0.02c 3.35±0.11c 1.60±0.08b 471.4±6.9a
3 讨论与结论
生育期是绿肥种质资源筛选的重要考量因子之一[12]。本研究中,兴安红豆、白小豆、绿小豆和赤小豆等早熟
种全生育期为75~83d,生长发育特点是开花早,花期短,成熟快,出苗50d左右即可压青(盛花期),是短期速生
的绿肥作物,适宜于休闲时间较短的轮作;而早熟黑小豆和晚熟黑小豆等中、迟熟种全生育期3个半月以上,其生
长特征是开花晚,花期长,在安徽地区适宜于果茶园间套作或荒地培肥。
绿色植物积累的干物质主要来源于光合产物,光合作用决定了农业生产的前途[13]。因此,对光合特性的研
究一直受到广泛的重视。目前,国内外学者已对牧草、粮食及其他经济作物的光合效率进行了大量研究,发现光
合作用不仅受光照、温度、水分、养分、空气、土壤等外界条件所制约[1416],也受植物本身的遗传特性影响,不同作
物种(或品种)的光合效率常存在差异[1718],因此,光合效率常作为种质资源筛选与评价的重要依据。本研究中,
各种小豆在盛花期,叶片净光合速率和气孔导度都与此前生长期间的干物质积累效率有极显著的正相关关系,兴
安红豆干物质积累效率较高的原因,与其光合效率较高有关。
豆科植物吸收的氮有55%~87%(一般为2/3)来自根瘤菌的生物固氮[1920],因此根瘤量是豆科绿肥种质特
性的重要指标之一。小豆一般在开花期根瘤量达到最大,因为此时侧根也着生大量根瘤。本研究中,砂土盆栽各
种小豆在盛花期的根瘤重占地下部总重的比例为15.5%~28.8%。供试小豆中,晚熟黑小豆根瘤量最大。
鲜草产量和干物量反映饲料产量或绿肥还田后遗留有机质量的大小,因而是小豆种质资源筛选与评价的重
要指标。中、迟熟种由于生育期较长,干物质积累时间长,积累量平均比早熟种高75%,但干物质积累效率则以
早熟的兴安红豆为最高。
本研究中,各种小豆鲜草的粗蛋白和粗脂肪含量与苜蓿相当,而粗纤维含量比苜蓿低[2122],说明小豆鲜草的
适口性较好,营养价值也较高,只是鲜草产量比苜蓿低一些[2122],今后只要加强高产栽培与综合利用研究,就能使
小豆在肥饲兼用方面发挥更大的作用。供试小豆中,晚熟黑小豆在适口性和营养价值方面综合优势最强,鲜草产
量也不低(18.2t/hm2),是安徽地区值得推广的优质高产肥饲兼用型作物。当然,牧草的饲用价值不仅取决于其
营养价值、产量和鲜嫩程度,还与饲养动物的种类、消化率、有毒有害物质含量等多种因素有关。因此,小豆鲜草
75第7期 邹长明 等:高光合效率小豆筛选与营养价值评价
(或秸秆)的饲用价值尚需进一步研究。
铁和锌是人体所必需的微量营养元素,缺铁可致贫血,缺锌可致发育迟缓和智力低下。由于全世界有40%
以上的土壤缺铁[5],我国有50%以上的土壤缺锌[23],人类缺铁、缺锌就像缺维生素一样多见,而这些物质主要来
源于植物和动物,因而肥饲兼用型小豆鲜草的铁、锌含量和积累量是判断其营养价值高低的重要指标之一。本研
究中,铁含量较高的是兴安红豆和赤小豆,锌含量最高的是白小豆。但因为生物量的影响,铁积累量以晚熟黑小
豆为最高,锌积累量也是晚熟黑小豆和早熟黑小豆较高。
绿肥含有作物所需要的各种营养元素,施入土壤后容易分解,是化肥的良好替代品。小豆的养分富集能力代
表其翻压后所能补充土壤养分的数量,也代表着减施化肥的数量,因此,它是小豆种质资源筛选与评价的重要指
标。供试小豆中,固氮和富集钾、铁、锌能力最强的是晚熟黑小豆,富集磷能力最强的是早熟黑小豆和兴安红豆。
中、迟熟种由于干物量大而有较多的养分富集,平均比早熟种高51%。以供试小豆平均数计,翻压绿肥可使化学
氮肥减施35%,磷肥减15%,钾肥减25%,当然这个化肥减量是理论数字,实践中则依绿肥种类和环境条件不同
而有差异。据试验,绿肥氮、磷、钾养分的当季释放率分别为88.9%,84.8%和96.8%[二月兰(犗狉狔犮犺狅狆犺狉犪犵犿狌狊
狏犻狅犾犪犮犲狌狊),华北旱地][24],翻压绿肥鲜草10~30t/hm2(带入N50~150kg/hm2),在减施化学氮肥(N)50~120
kg/hm2 的条件下,不仅可以增加土壤养分含量,稳定或提高农作物产量和品质,还可以减少氮素的损失[2426]。
从光合效率、鲜草产量、干物量、营养价值、养分富集能力和生育期等多方面综合考虑,初步认为兴安红豆(早
熟)、早熟黑小豆(中熟)和晚熟黑小豆(迟熟)可以在安徽地区进一步试验及示范推广。这些小豆可以在荒地或者
果园行间种植作为饲料或绿肥,其种子可食用、药用或饲用,其中兴安红豆因为株型较矮,还可以与玉米、小麦、茶
树等主作物间套种。安徽地区4-6月均可播种小豆,如果要收种子,最佳播期是4月中下旬。
致谢:周毅博士对光合效率的测定给予了帮助,在此表示感谢!
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊:
[1] WangLX,ChengXZ,WangSH.ReviewongeneticstudyandapplicationofAdzukiBean(犞犻犵狀犪犪狀犵狌犾犪狉犻狊)germplasm.
JournalofPlantGeneticResources,2013,14(3):440447.
[2] XiaoJZ,LiYF,DengJP.EconomicvaluesandexploitationofAdzukiBeans(犞犻犵狀犪犪狀犵狌犾犪狉犻狊).CropResearch,2005,
19(1):6263.
[3] TianJ.NotionofAdzukiBeansindustrialdevelopment.AgriculturalProductsProcessing,2008,(3):1617.
[4] ZouCM,LiuY,YangJ,犲狋犪犾.Comparisonofleguminousgreenmanurecropsvarietiesoncapacityofaccumulatingnutri
ents.Crops,2013,107(3):7579.
[5] SiP,QiaoXS,HuangXG.Theanalysisoftraceelementscontentamong18kindscommonleguminousgreenmanureofor
chard.ChineseAgriculturalScienceBuletin,2012,28(4):157162.
[6] JinWL.ChineseecologicalclimaticresourceszoningofAdzukiBeans(犞犻犵狀犪犪狀犵狌犾犪狉犻狊).BeijingAgriculturalSciences,1995,
13(6):13.
[7] XuN,ChengXZ,WangSH,犲狋犪犾.EstablishmentofanAdzukiBean(犞犻犵狀犪犪狀犵狌犾犪狉犻狊)corecolectionbasedongeograph
icaldistributionandphenotypicdatainChina.ActaAgronomicaSinica,2008,34(8):13661373.
[8] DongYC,CaoYS.Qualitycharacteristicsofgermplasmresourcesoffoodcropsandtheirutilization.ScientiaAgricultura
Sinica,2003,36(1):111114.
[9] FanKZ,YangJX,WangR,犲狋犪犾.Basicbiologycharacteristicsandfeedingvalueof犞犻犵狀犪犿犻狀犻狀犪comparativestudywith
犞.犪狀犵狌犾犪狉犻狊and犞.狉犪犱犻犪狋.Guihaia,2013,33(3):410415.
[10] BaoSD.SoilandAgriculturalChemistryAnalysis[M].Beijing:ChineseAgriculturePress,2004:264271.
[11] LiHS.ThePrincipleandTechnologyofPlantPhysiologyandBiochemistryExperiment[M].Beijing:HigherEducation
Press,2001:192194.
[12] LiZH,DuanY,TuoDB,犲狋犪犾.Initialevaluationofpeagermplasmforforageandgreenmanureinecotone.ActaAgricul
turaeBorealiSinica,2011,26(4):6771.
[13] KnoxJ,MorrisJ,HessT.IdentifyingfutureriskstoUKagriculturalcropproduction:Puttingclimatechangeincontext.
OutlookonAgriculture,2010,39:249256.
[14] LiZL,GuoKX,ZhouSB,犲狋犪犾.Effectsoflightintensityonbiologicalcharacteristics,physiologicalindexesandflavone
contentof犓犪犾犻犿犲狉犻狊犻狀犱犻犮犪.ActaPrataculturaeSinica,2014,23(4):162170.
85 草 业 学 报 第24卷
[15] JianSX,LiSW,DengL,犲狋犪犾.Asummaryoninfluencefactorsof犆犻狋狉狌狊photosynthesisresearch.SouthChinaFruit,
2011,40(4):3237.
[16] WangBX,XuX,LiXF.Physiologicalandecophysiologicalresponsesof犎狌犿狌犾狌狊狊犮犪狀犱犲狀狊seedlingstochromiumstress.
ActaPrataculturaeSinica,2014,23(4):181188.
[17] ZhongGC,ZhangLW,ZhangL,犲狋犪犾.Astudyonphotosyntheticcharacteristicsofdifferent犛犪犾狏犻犪犿犻犾狋犻狅狉狉犺犻狕犪varieties.
ActaPrataculturaeSinica,2011,20(4):116122.
[18] ShengBL,ChangYH,JiangWB,犲狋犪犾.Studiesonphotosynthesischaracteristicsofdifferenttypesofpearcultivars.Jour
nalofFruitScience,2007,24(6):742746.
[19] JinXJ,MaCM,GongZP,犲狋犪犾.StudyonfertilizerNabsorptionanddistributionofsoybean[犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓 (L).]during
theseedfilingperiod.PlantNutritionandFertilizerScience,2010,16(2):395399.
[20] Ramosm MG,VilatoroMAA,UrquiagaS,犲狋犪犾.Quantificationofthecontributionofbiologicalnitrogenfixationtotopi
calgreenmanurecropsandtheresidualbenefittoasubsequentmaizecropusing15Nisotoptechnique.JournalBiotechnology,
2001,91:105115.
[21] TianCL,JieXL,LiuY,犲狋犪犾.EffectsofSeZnandfulvicacidcombinedapplicationonnutrientcomponentandaminoacids
formationofalfalfa.ActaPrataculturaeSinica,2014,23(2):6675.
[22] HanH W,SunLN,YaoT,犲狋犪犾.EffectsofbiofertilizerswithdifferentPGPRstraincombinationsonyieldandqualityof
alfalfa.ActaPrataculturaeSinica,2013,22(5):104112.
[23] LuRK.PrinciplesofSoilandPlantNutritionforFertilization[M].Beijing:ChemicalIndustryPress,1998:5356.
[24] YangL,CaoWD,BaiJS,犲狋犪犾.EffectofcombinedapplicationofFebruaryOrchid(犗狉狔犮犺狅狆犺狉犪犵犿狌狊狏犻狅犾犪犮犲狌狊L.)and
chemicalfertilizeronnutrientuptakeandutilizationofspringmaize.JournalofPlantNutritionandFertilizer,2013,19(4):
799807.
[25] ZouCM,WangYQ,YangJ,犲狋犪犾.EffectsofcombinedapplicationofchemicalfertilizerandChinesemilkvetch(犃狊狋狉犪犵犪
犾狌狊狊犻狀犻犮狌狊)onthemicroorganismandnutrientsofpaddysoil.SoilandFertilizerSciencesinChina,2013,(6):2831.
[26] QiaoJ,YanTM,XueF,犲狋犪犾.Reductionofnitrogenfertilizerapplicationunderdifferentcroprotationsystemsinpaddy
fieldsofTaihuarea.ChineseJournalofEcoAgriculture,2011,19(1):2431.
参考文献:
[1] 王丽侠,程须珍,王素华.小豆种质资源研究与利用概述.植物遗传资源学报,2013,14(3):440447.
[2] 肖君泽,李益锋,邓建平.小豆的经济价值及开发利用途径.作物研究,2005,19(1):6263.
[3] 田静.小豆的产业发展思路.农产品加工,2008,(3):1617.
[4] 邹长明,刘英,杨杰,等.豆科绿肥品种养分富集能力比较研究.作物杂志,2013,107(3):7579.
[5] 司鹏,乔宪生,黄显淦.18种果园常用豆科绿肥作物微量元素含量分析.中国农学通报,2012,28(4):157162.
[6] 金文林.中国小豆生态气候资源分区初探.北京农业科学,1995,13(6):13.
[7] 徐宁,程须珍,王素华,等.以地理来源分组和利用表型数据构建中国小豆核心种质.作物学报,2008,34(8):13661373.
[8] 董玉琛,曹永生.粮食作物种质资源的品质特性及其利用.中国农业科学,2003,36(1):111114.
[9] 范可章,杨家新,王荣,等.贼小豆基本生物学特性及其饲用价值探索—与赤小豆和家绿豆比较研究.广西植物,2013,
33(3):410415.
[10] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2004:264271.
[11] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2001:192194.
[12] 李振华,段玉,妥德宝,等.农牧交错带绿肥用豌豆种质资源的初步评价.华北农学报,2011,26(4):6771.
[14] 李中林,郭开秀,周守标,等.光强对马兰形态、生理及黄酮类化合物含量的影响.草业学报,2014,23(4):162170.
[15] 简水仙,李松伟,邓烈,等.影响柑桔光合作用的内外因素研究综述.中国南方果树,2011,40(4):3237.
[16] 王碧霞,胥晓,李霄锋.草幼苗光合生理特性对铬胁迫的响应.草业学报,2014,23(4):181188.
[17] 钟国成,张力文,张利,等.不同叶型丹参光合特性研究.草业学报,2011,20(4):116122.
[18] 盛宝龙,常有宏,姜卫兵,等.不同类型梨品种光合特性的比较.果树学报,2007,24(6):742746.
[19] 金喜军,马春梅,龚振平,等.大豆鼓粒期对肥料氮的吸收与分配研究.植物营养与肥料学报,2010,16(2):395399.
[21] 田春丽,介晓磊,刘騋,等.硒锌与富啡酸配施对紫花苜蓿产量、营养成分及氨基酸组成的影响.草业学报,2014,23(2):
6675.
[22] 韩华雯,孙丽娜,姚拓,等.不同促生菌株组合对紫花苜蓿产量和品质的影响.草业学报,2013,22(5):104112.
[23] 鲁如坤.土壤植物营养学原理与施肥[M].北京:化学工业出版社,1998:5356.
[24] 杨璐,曹卫东,白金顺,等.种植翻压二月兰配施化肥对春玉米养分吸收利用的影响.植物营养与肥料学报,2013,19(4):
799807.
[25] 邹长明,王允青,杨杰,等.化肥配施紫云英对稻田土壤微生物及养分的影响.中国土壤与肥料,2013,(6):2831.
[26] 乔俊,颜廷梅,薛峰,等.太湖地区稻田不同轮作制度下的氮肥减量研究.中国生态农业学报,2011,19(1):2431.
95第7期 邹长明 等:高光合效率小豆筛选与营养价值评价