红豆草植物学特性研究报告

刘 乾，张 榕，付 萍，武慧娟，耿小丽，张少平，周栋昌

（甘肃省草原技术推广总站，甘肃 兰州 730070）

红豆草（Onobrychis viciaefolia Scop）是豆科驴豆属短寿多年生草本植物，原产于欧洲和苏联，本属共140余种，在我国栽培只有70多年，在我国新疆有野生种分布。1944年王栋先生从英国带回第一批种子，因其粉红色花序而定中文名为红豆草，引入我国的红豆草栽培种有普通红豆草、外高加索红豆草、麦罗斯红豆草。甘肃省自20世纪60年代起引入普通红豆草试种，经过多年的研究结果表明，红豆草是产草量高、品质优、适应性、抗性强、根瘤固氮能力强，栽培管理简单、的优良牧草[1-2]，旱区、寒区、二阴地区最适宜推广的优质豆科牧草。1979年甘肃省草原工作队王素香等人带着农大的种子将红豆草在通渭申家山推广，取得了红豆草在旱作区不凡的成绩，加快了红豆草在我国北方省区推广的规模与速度。但在多年推广的实践中，对红豆草的生态适应性和栽培技术进行了比较系统的研究，但在植物学特性方面的观察和研究比较薄弱。因此，本试验对不同地区种植的红豆草植物性状开展进一步观察和研究，为深入研究和推广红豆草提供基础依据。

1 试验设计与方法

1.1 试验设计

2016年开始，分别在旱作区通渭县、高寒区夏河县和二阴区和政县3个区域试验站按照常规种植了红豆草试验田。随机选取红豆草植株观察并记载各试验地红豆草的根、茎、叶、花、根的形状、颜色大小等外形特点，并统计或使用相应仪器测定其量级指标如根长、根粗、株高、茎粗、分枝数、叶片数、小叶长等。

1.2 试验区自然概况

通渭县试验区海拔2 242 m，年平均气温3.4 ℃，无霜期80 d，平均年降雨量 500 mm，日照时数2 100～2 430 h，≥0℃的积温为 2 530 ℃。土壤p H 8.27，有机质10.79 g/kg，全N 0.97 g/kg，速效氮21.36 mg/kg，速效磷10.13 mg/kg，速效钾123.58 mg/kg。

夏河县试验区，海拔3 050 m，属寒冷湿润类型，高原大陆性气候特点比较明显。年均温2.6 ℃，年降水量516 mm，年日照2 296 h，≥0 ℃的积温1214～2 477 ℃，≥10 ℃的积温215～1636 ℃。土壤类型为亚高山草甸土，无灌溉条件。土壤pH 7.8，有机质1.25%，全氮0.34%，全磷0.084%，全盐0.22%，速效氮185.0 mg/kg，速效磷46.37 mg/kg，速效钾245.60 mg/kg。

和政县试验区海拔2 205.3 m，川地，于青藏高原与西北黄土高原交汇地带，属北温带大陆性气候，又有“春迟秋早，冬长夏短”的高原气候特征。年平均气温5.8 ℃，最热月均温为16.7 ℃，最冷月均温为-7.4 ℃，极端最高温度为35.1 ℃，极端最低温为-27.7 ℃，年均降雨量592.8 mm，无霜期150 d，全年日照时数2 457 h。黑土，土壤p H 8.05，有机质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 红豆草植物学性状观测评价

2.1 根

红豆草为深根型牧草，根系强大，土黄色，主根粗壮，直径在2 cm以上，入土深，一般生长至断土层后停止生长，外观表现断裂状；侧根十分丰富，从根基部生长点以下2 cm处产生，在主根上平均分为3列，每列分多层，层间距由上往下逐渐变长，间距0.2～3 cm，侧根长15～30 cm，粗0.2～0.6 cm，多集中在耕作层，沿地面平行生长。

观测中发现，红豆草根系生长性状和生长的土层深度关系很大。正常土层下主根明显，粗壮，生长三年的主根长达43～86 cm，侧根明显细小。当土壤层断裂，遇到砾石层面时，主根停止生长，侧根非常发达，会出现侧根和主根在直径、长度上没有差异，侧根会沿地面平行方向生长，长度可以是主根的2倍以上，侧根上会继续长出丰富的毛根（图1）。根系再生能力强，当冻害、病虫害使主根死亡时，每个毛根、侧根都会萌发新的枝芽。

图1 红豆草根的外观结构

有研究发现，红豆草根系具有利用难溶性钾、磷的能力，这个特点保证了红豆草能够很好地利用土壤深层的水分和良好的营养，提高抗旱能力并能在贫瘠的沙砾土壤中发育[2]。

2.2 根瘤

红豆草具有丰富的根瘤，一般着生在侧根，形状不一，有菜花状、扇形、鹿角形、手形、桃仁形等，单个根瘤最大直径达3.5 cm，新生根瘤浅白色，老化后呈焦黄色。研究表明，接种根瘤菌对红豆草根瘤生长有明显促进作用，主要表现为根瘤数量和结瘤率显著提高。

2.3 茎

红豆草茎自根颈处分生，根茎粗0.8～3.0 cm，直立或匍匐，绿色或紫红色，圆形具节且节内中空，茎壁光滑，有沟并被白色短茸毛，有粗细不等的竖向纹脉，纹线由下往上由浅白色逐渐变为绿色，以第三节变化最为明显，壁内被有白色绒毛（图2）。

图2 红豆草茎的结构图

在叶腋处和根颈处均有分枝，每株有一级分枝数少则20，多则达80（和政）枝，但茎几乎不分枝，而从每个茎节处长出叶子；盛花期绝对高度56～130 cm，茎粗0.5～1.2 cm，壁厚1～1.5 mm，茎节数5～11个，以7个居多，第二到第四节的节间距较长，平均节间长为13.8 cm（表1）。

2.4 叶

红豆草的叶子从茎节处长出，第一片真叶单生，其余的为奇数羽状复叶，互生，复叶长7.2～27.0 cm；小叶颜色为深绿色，形状呈椭圆形、矩圆形和披针形，小叶数为（6+1）～（10+1）对，小叶长1.9～4.1 cm，小叶宽0.7～1.5 cm；主叶脉位于叶片正中央，侧脉不明显，叶背和叶缘具有白色短茸毛，叶柄较长，托叶三角形（表2）。

2.5 花

红豆草是典型的虫媒异花授粉植物，总状无限花序，似穗状，花序轴绿色，棱形，轴茎约2 mm。返青后40多天即进入初花期，一边开花一边生长，整个花期持续近60天。开花初期穗长一般4 cm，盛花期花序长10～34 cm，下部花序较长，上部花序较短（图3）。

表1 红豆草茎的特征

表2 红豆草叶的特征

图3 红豆草花序和小花的结构图

每个花序有小花40～80朵，花梗绿色，粗约1.5 mm，花托酒杯状，小花环状排列，或层形依次排列，3～4个小花一组排在穗轴上，有10～20层。为蝶形花冠，粉红色、红色或深红色，以粉红色居多，十分美丽。花冠由一片较长的旗瓣，两侧较小的翼瓣及连合龙骨瓣构成，旗瓣长12 mm左右，翼瓣紧贴花萼，长3 mm左右，龙骨瓣长9 mm左右。二体雄蕊，9合1离，其雌蕊较长，柱头超过花药，花中有丰富的蜜腺（表3）。

2.6 种子

红豆草为荚果扁平，腹部呈直线形，背部呈弧形，黄褐色，果皮粗糙，外面有凸形网状脉纹，具刺或无刺，边缘有5～6个锯齿状薄片，形为鸡冠，也有无锯齿的，成熟后不易开裂。

每荚内含肾形或半圆形绿褐色种子1粒，种皮光滑，长2.5～4.5 mm，宽2.0～3.5 mm，厚1.5～2.0 mm，千粒重13～16 g，带壳千荚重18～26 g，硬实率高，因此，红豆草在播前往往需要暴晒3天或用开水浸泡，以便降低硬实率，提高发芽率。种子胚根粗且突出，不与子叶分开，长约为子叶长的1/3，两者间有1条向内弯曲的白色线，表面浅绿褐色、红褐色或黑褐色。种脐靠近种子长的中央或稍偏上，圆形，直径0.99 mm，褐色，脐边色深，脐沟白色，晕轮褐黄色至深褐色；种瘤在种脐下边，突出，深褐色，距种脐0.65 mm。

表3 红豆草花的特征

3 结论

通过多点多地对红豆草植物学特性的观测结果表明：红豆草为深根型牧草，根系强大，侧根丰富，有大量形状不一的根瘤。当主根遇到土壤等环境问题时，发达的侧根通过横向延伸而完成主根的功能。同时，在丰富的侧根、毛根上着生大量的根瘤，是强大的固氮器官。当冻害、病虫害使主根死亡时，每个毛根、侧根都会萌发新的枝芽，这一特性也成为红豆草抗逆性强的生物学机理。

红豆草茎粗但中空，茎壁光滑，有沟并被白色短茸毛，分枝数多，叶量丰富，叶形变化大，有利于营养物质积累和适应环境变化。

红豆草无限花序特性使得从开花初期到结荚盛期约60花期，粉红色花穗异常鲜艳美丽，花中有丰富的蜜腺，成为优良的蜜源植物。

红豆草为荚果，果皮粗糙，成熟后不易开裂，果皮坚硬，休眠率硬实率高，因此红豆草在播前往往需要将种子暴晒3天或用开水浸泡，以便降低硬实率，提高发芽率。