适宜在安徽推广种植的田菁品种的筛选与评价

张晓红，邹长明*，王允青，刘英，肖明松

(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)

豆科绿肥是能固定空气氮素、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，是营养丰富且无抗生素残留的清洁饲料和优质有机肥源[1–2]。田菁是豆科(Leguminosae)蝶形花亚科(Papilionaceae)刺槐族(Robinieae)田菁属(Sesbania)植物，是绿肥作物的优秀代表，其茎皮可制麻，秸秆能造纸，籽粒能提取田菁胶，枝叶可作牛马饲料；肥用田菁具有生物量大、营养价值高、耐旱耐渍、抗盐碱的特点，是改良盐碱地的先锋作物[3]。绿肥(包括田菁)翻压分解后可供给作物各种养分[4–5]，改善土壤微生物状况和肥力状况[6–7]，减轻作物病 害[8]，提高作物产量和品质[6–9]。绿肥种质资源研究是绿肥应用的基础，对绿肥种质资源进行收集整理和鉴定评价对绿肥生产与利用具有重要意义。多年来，由于化肥的大量施用和绿肥种植面积的减少，绿肥种质资源的研究也较少，导致品种混杂退化，影响了绿肥(包括田菁)的生产和利用[1]。笔者于2011—2013年在安徽省进行了田菁引种栽培研究，以筛选出适宜安徽及其周边地区种植的高产高效田菁品种。

1 材料与方法

1.1 材料

试材为国家种质资源库的53个田菁品种：红杆有刺田菁、印尼多刺田菁、海南大花田菁、泸早田菁、几内亚田菁、庆丰田菁、花籽田菁、上海早熟田菁、京选一号、山东惠民田菁、盐选五号、苏农八号、淮阴田菁、四川78–1、江西白茎田菁、海南红茎田菁、上海多枝田菁、青茎田菁、中南田菁、华东田菁、大彭青、宁河一号、辽菁一号、辽菁二号、溪泉头田菁、沪选一号、盐城73–36、田选十号、德农九号、台湾田菁、睢宁田菁、极早熟田菁、北农九号、盐菁171、喀麦隆野生田菁、盐菁胶1号、盐菁胶2 号、盐菁胶3 号、盐菁胶4 号、盐菁胶140 号、87–152、87–131、87–136、新疆87–3、辽选y3、辽选y10、辽选R8、辽选Q22、田菁3号、田菁4 号、江胶一号、南宁田菁、三亚田菁。

1.2 方法

2011—2013年4—11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，每个小区安排1个品种，小区面积12 m2，重复2次，施过磷酸钙750 kg/hm2，人工穴播，行距50 cm，株距40 cm，每穴播种2 ～4 粒，出苗后定植1 株。生长期间调查生育期及生长发育特征：在盛花期每小区收6 m2植株(隔行收取)计算产青量，同时测定鲜样的水分和干物质氮、磷、钾含量；在成熟期收获种子。根据田菁在田间的表现，2013年选取20个品种进行盆栽试验，每个品种3 盆，每盆装砂、土混合物4 kg (砂、土质量比为1∶1)，不施肥，在盛花期测定根瘤鲜重、地上部和地下部的鲜重与干重。

1.3 测定指标及方法

植株样品养分含量测定方法：H2SO4–H2O2消煮，全氮含量用奈氏比色法测定，全磷含量用钒钼黄比色法测定，全钾含量用火焰光度法测定[10]。光合参数用美国产Li–6400XT 型便携式光合仪，在大气CO2浓度和固定光量子通量(1000 µmol/(m2·s))下，于9:00—11:00 测定。

1.4 数据分析

用Excel 2003 和SPSS 18.0 软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 不同田菁品种生育期的差异

生育期是绿肥品种评价的重要指标之一，生产中需要依据耕地休闲时间的长短来选择相应生育期的绿肥品种。53个田菁品种的生育期调查结果(表1)表明，庆丰田菁、辽选y10、盐菁胶1 号等32个品种表现为早熟，而三亚田菁、印尼多刺田菁等11个品种表现为迟熟。早熟品种一般开花早，花期短，成熟快；迟熟品种开花晚，花期长，成熟慢；中熟品种与早熟品种比较接近。

表1 不同熟期田菁品种的生育期 Table 1 Growth stages of different ripe periods of S. sesban varieties

2.2 不同田菁品种的茎叶根瘤特征及光合效率

从各品种群(按熟期分)中各选2 ～3个代表性品种(在所属群体中的田间表现最好)进行分析，其田间调查结果(表2)显示，迟熟品种如三亚田菁和印尼多刺田菁等具有高大、粗壮、侧枝较多等特征，其他品种的表现各不相同，品种间差异显著。

表2 不同田菁品种盛花期的茎叶根瘤特征及光合效率 Table 2 Characters of stems, leaves, root nodules and photosynthetic efficiency of different S. sesban varieties in full bloom stage

供试品种的根茎叶特征：灌木状草本，茎秆直立、圆形、具纵向小沟纹(这有利于抗倒伏)，偶数羽状复叶，叶对生， 68 ～100 片小叶，单片叶面积2.4 ～2.6 cm2，直根系，主根较发达，根、冠比为0.10 ～0.12(盆栽盛花期)，光合效率、根瘤及其他特征见表2 及图1 至图4。

图1 苗期庆丰田菁的根瘤 Fig.1 Root nodules of Qingfeng S. sesban in seedling stage

图2 分枝期庆丰田菁的根瘤 Fig.2 Root nodules of Qingfeng S. sesban in branching stage

图3 盛花期庆丰田菁的根瘤 Fig.3 Root nodules of Qingfeng S. sesban in full bloom stage

图4 成熟期庆丰田菁的根系 Fig.4 Roots of Qingfeng S. sesban in mature stage

表2 显示，盛花期叶片净光合速率以盐菁胶1号的最大，比盐菁胶4 号高33%。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(r=0.937 9，P<0.01)；气孔导度与干 物质积累效率呈极显著正相关(r =0.935 0，P<0.01)。可见，叶片光合效率是田菁种质资源筛选与评价的重要指标之一。从图1 ～4 可看出，田菁在不同生育期的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，根瘤量达到高峰。本研究中，各种田菁盛花期根瘤重量占地下部鲜重的比例为5.3 ～24.1%(表2，其中泸早田菁的根瘤量最大)，到成熟期，根瘤退化，根瘤量减少。

2.3 不同田菁品种的花果种子特征及产量

供试品种的花果种子特征：总状花序，小花数6 ～10 朵，淡黄色蝶形花，无限结荚；迟熟品种一般结荚较多，千粒重较大，但千粒重最大的是中熟品种泸早田菁(表3)。就种子产量来看，千粒重大的品种，如泸早田菁、印尼多刺田菁和三亚田菁的优势更强一些，种子产量与千粒重有极显著的正相关(r =0.942 9，P<0.01)。

表3 不同田菁品种的荚果种子特征及产量 Table 3 Characters of pod seed and its yield of different S. sesban varieties

根据盛花期田间小区收产结果(地上部)计算的产青量和干物量结果(表3)表明，迟熟品种由于生育期长，干物质积累的时间较长，产青量和干物量普遍高于早、中熟品种，其中三亚田菁的产青量和干物量最大，分别是盐菁胶4 号的1.9 倍和2.0 倍；早熟品种因为光合效率高而在干物质积累效率(盛花期以前平均每天干物质积累量)方面具有明显的优势，比中熟品种高66%(平均)，比迟熟品种高98%(平均)；在早熟品种中，盐菁胶1 号和庆丰田菁的产青量具有明显优势，而其种子产量相对较低。

2.4 不同田菁品种富集养分的能力

表4 结果显示，盛花期不同品种植株体内养分含量有显著差异，氮含量最高的是泸早田菁，磷含量较高的是盐菁胶1 号和盐菁胶4 号，钾含量较高的是盐菁胶4 号和三亚田菁。植物富集养分的能力还与其干物量有关，根据干物量和养分含量得出的养分积累量，可更好地反映田菁富集养分的能力。表4 中，固氮能力最强的是三亚田菁，富集的氮素比盐菁胶4 号高1.5 倍；富集磷、钾能力最强的也是三亚田菁，富集的磷素比泸早田菁高1.1 倍，富集的钾素比辽选y10 高1.7 倍。按表4 中养分积累平均数和水稻、小麦的常规施肥量(每1 hm2施N、P2O5、K2O 的量分别为150、90、120 kg)计算，如果将这些田菁翻压用作肥料，可使化学氮肥减施63%，磷肥减施28%，钾肥减施51%。

表4 不同田菁品种盛花期植株的氮、磷、钾养分积累量 Table 4 Accumulation of N, P and K of different S. sesban varieties in full bloom stage

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[11]。本研究中，庆丰田菁、盐菁胶1 号等早熟品种全生育期为3个月左右(2个月即可压青)，生长发育特点是开花早，成熟快，既可单独种植也可与其他作物轮作；三亚田菁、印尼多刺田菁等迟熟品种的全生育期为7个月左右，大多有开花晚、成熟慢等特点，适宜于盐碱地改良和荒地培肥；泸早田菁、盐菁胶4 号等中熟品种的全生育期为4个月左右，生长发育特点与早熟品种基本相似。

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和潜力[12]。国内外学者对牧草、粮食及其他经济作物的光合效率进行大量研究后发现，光合作用不仅受光照、温度、水分、养分、空气、土壤等外界条件制约，也受植物本身的遗传特性影响，不同作物品种的光合效率常存在差异[13–15]，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，各种田菁在盛花期的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呈极显著的正相关关系。早熟品种干物质积累效率较高与其光合效率较高有关。

豆科作物吸收的氮有55% ～87%来自于根瘤菌的生物固氮[16–17]，因此，根瘤量是衡量绿肥品种特性的重要指标之一。田菁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，砂土盆栽各田菁品种盛花期根瘤重占地下部总重的5.3% ～24.1%。供试品种中，泸早田菁、三亚田菁的根瘤量较大。

产青量和干物量反映绿肥还田后遗留有机物质量的大小，因而是绿肥种质资源筛选与评价的重要指标。迟熟品种由于生育期较长，干物质积累时间长，积累量比早熟品种高33%(平均)，而干物质积累效率表现为早熟品种比迟熟品种高98%(平均)。在各熟期品种中，表现最好的有早熟品种盐菁胶1 号和庆丰田菁，中熟品种泸早田菁，迟熟品种三亚田菁。泸早田菁和印尼多刺田菁的种子产量最高。种子产量的高低主要与千粒重有关，而与产青量无关。

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。绿肥的养分富集能力代表绿肥翻压后所能提供土壤养分的数量，也代表着减施化肥的数量[18]。养分富集能力是绿肥种质资源筛选与评价的重要指标。本研究供试品种中，固氮能力、富集磷钾能力最强的是三亚田菁。以供试品种养分积累平均数计，翻压田菁作绿肥可使粮食作物化学氮肥减施63%，磷肥减施28%，钾肥减施51%。绿肥施用时的化肥减施效果，已经得到众多试验[6,9,18]的证实。

从光合效率、产量、养分富集能力和生育期等多方面综合考虑，初步认为早熟品种盐菁胶1 号和庆丰田菁、迟熟品种三亚田菁、中熟品种泸早田菁可以在安徽地区进一步示范推广。

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