40份不同种质资源山蚂蝗有机肥品质评价

杨孝奎, 郇树乾, 黄冬芬, 郇恒福*, 刘国道*, 胡 安, 刘许霖,3

(1. 海南大学动物科技学院, 海南 海口 570228； 2. 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/农业农村部华南作物基因资源与种质创制重点实验室/农业农村部木薯种质资源保护与利用重点实验室, 海南 海口 571101； 3. 黑龙江八一农垦大学农学院, 黑龙江 大庆 163316)

山蚂蝗属(DesmodiumDesv.)是重要的热带豆科绿肥，一年或多年生草本或灌木植物，广泛分布于热带和亚热带地区，全球共有约350种[1]。不同的山蚂蝗种质资源具有不同的生长优势，在对山蚂蝗的植物学性状研究中发现32个植物学性状中荚果形状和茎毛类型变异系数最大，分别为60.7%和50.5%，说明山蚂蝗属具有丰富的遗传多样性，同一种的不同亚种差异较大[2]。在用作绿肥方面，目前已有研究[3-4]证明了不同山蚂蝗种质的有机物及矿质养分含量的差异，还有一些研究[4-9]证实了山蚂蝗绿肥在培肥酸性土壤方面具有良好的效应，并且不同种质山蚂蝗的培肥效应存在差异。这些研究表明山蚂蝗是优质热带豆科绿肥，然而，由于中国热区为非典型热区，山蚂蝗种质资源很少，在本研究之前，中国山蚂蝗属仅有27个种，不足世界山蚂蝗350多个种的8%[10]，严重制约了中国山蚂蝗品种培育研究，导致我国目前仅有‘热研16号’卵叶山蚂蝗1个国审品种，无法满足热区农业发展对于绿肥的多样化需求，为此，我们于2019年从国际热带农业中心(CIAT)引进了一批山蚂蝗资源，本文对其中10个新种的40份山蚂蝗种质资源进行有机肥品质分级评价，旨在筛选出优质的绿肥种质资源，以期为中国热带、亚热带地区山蚂蝗绿肥优良品种的培育提供优质的种质资源材料。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验材料种植于海南省儋州市中国热带农业科学院热带作物品种资源研究草业研究中心基地(19°31′N，109°34′E)，平均海拔149 m，属热带季风气候类型。年均温24.0℃，极端低温1.8℃，极端高温40.0℃，年均降水2 135.9 mm，降水量极不均匀，其中雨季(5—10月)降水量占全年82.4%，旱季降水(11月—次年4月)仅占17.6%。土壤为花岗岩发育的砖红壤，土壤pH：5.9，有机质：12.1 g·kg-1，全氮：10.9 g·kg-1，有效磷：40.8 mg·kg-1，速效钾：56.4 mg·kg-1。

1.2 试验材料

本研究所用的材料为2019年从国际热带农业中心(CIAT)引进的山蚂蝗种质，选择了10个不同种的山蚂蝗，每个种的山蚂蝗选取4份不同的种质资源(表1)，并以国审品种‘热研16号’卵叶山蚂蝗为对照。

表1 供试山蚂蝗种质资源Table 1 The germplams of Desmodium Desv.

1.3 试验设计

本研究采用微区试验设计，每份种质作为1个处理，每个处理重复3次。小区面积为1 m×3 m=3 m2。2020年10月通过育苗移栽种植山蚂蝗，2021年5月21日，在山蚂蝗营养期株高或者茎长达到80～100 cm时收获地上部全株，留茬高度25 cm。每份资源取样1 kg，105℃的高温下杀青30 min，再转移至在65℃烘箱中烘至恒重。将样品用粉碎机粉碎过筛，用自封袋保存以备分析测定。

1.4 测定指标与方法

1.4.1粗有机物的测定 采用灼烧法[11]。

1.4.2氮的测定 植物样品用H2SO4-H2O2法消煮后，消煮液中的氮用靛酚蓝比色法测定[12]。

1.4.3其它元素的测定 除氮以外的大量元素、微量元素，采用CEM微波消解，消煮液中的养分元素含量用等离子发射光谱仪(美国，Thermo Elemental公司，IRIS IntrepidⅡ XSP型)测定[12]。

1.5 绿肥的有机肥品质分级

参考全国有机肥料品质四要素分级标准(表2)和全国有机肥料品质总分分级标准(表3)对参试样品的肥用价值进行评价[13]。

表2 有机肥料品质四要素分级标准Table 2 The classification standard for the four key factors for the organic manure quality

表3 有机肥料品质总分分级标准Table 3 The classification standard of the total score for the organic manure quality

1.6 数据统计与分析

用Excel 2017进行数据的计算和处理，用平均值和标准差表示测定结果，用SPSS 13.0统计软件中的方差分析程序对处理后的数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 山蚂蝗粗有机物以及矿质养分的含量

有机质是土壤质量的核心，绿肥粗有机物含量的高低对土壤有机质含量有着重要影响，是绿肥有机肥品质评价标准的重要指标。由表4可知，40份山蚂蝗种质资源的平均粗有机物含量为92.4%，变异系数为1.67%，其中有37份粗有机物含量高于90%，最高可达95.2%，占全部种质的92.5%，只有3份种质含量在90%以下，最低为89.0%，占全部种质的7.50%。萨丁威斯山蚂蝗(CIAT43429)和山蚂蝗(CIAT43142)的有机物含量最高，显著高于对照(P<0.05)；27份种质的有机物含量较低，显著低于对照(P<0.05)；其它11份山蚂蝗与对照无显著差异。

作为豆科作物，氮(N)含量一般比较高，N是山蚂蝗品质高低的重要影响因子，40份山蚂蝗种质资源的平均含氮量约为2.36%，变异系数为20.9%。其中含N量超过3.0%的有6份，占全部种质的15%，其中含N量最高的为变色山蚂蝗(CIAT13420)，含量为3.31%；含N量在2.0%～3.0%的种质份数最多，有23份种质，占全部种质的57.5%；其余的11份种质含N量在1.5%～2.0%，占全部种质的27.5%，含N量最低的是微粗毛山蚂蝗(CIAT13155)，含N量仅为1.53%。16份山蚂蝗种质的N含量较高，显著高于对照(P<0.05)；14份种质的N含量较低，显著低于对照(P<0.05)；其它10份山蚂蝗与对照无显著差异。

豆科作物中磷(P)的含量普遍不高，是影响豆科绿肥作物品质的瓶颈，特别在热区土壤普遍存在缺P的情况下，热带豆科绿肥中P的含量更显重要。40份山蚂蝗种质资源的平均含P量约为1.6%，变异系数为19.9%。含P量超过0.3%的仅有1份山蚂蝗(CIAT23537)，这说明山蚂蝗的P含量普遍较低；含P量在0.2%～0.3%的有26份种质资源，占全部种质的65.0%；含P量在0.1%～0.2%的有13份种质资源，占全部种质的32.5%；威格斯山蚂蝗(CIAT33581)的含P量最低，为0.14%。5份山蚂蝗种质的P含量较高，显著高于对照(P<0.05)；20份种质的P含量较低，显著低于对照(P<0.05)；其它15份山蚂蝗与对照无显著差异。

热区酸性土壤钾(K)含量普遍不高，也常常存在K含量不足的问题，豆科绿肥的K含量一般。表4的结果表明，40份山蚂蝗种质资源的平均含K量约为1.69%，变异系数为29.7%。含K量超过2.0%的有11份种质，柳叶山蚂蝗(CIAT33549)的K含量最高，为2.80%；含K量在1.0%～2.0%的份数最多，有24份，占全部种质的60%；含量在0.5%～1.0%的有5份，占全部种质的12.5%，其中，威格斯山蚂蝗(CIAT33580)的K含量最低，为0.75%。28份种质的K含量较高，显著高于对照(P<0.05)；7份山蚂蝗种质的K含量较低，显著低于对照(P<0.05)；其它5份山蚂蝗与对照无显著差异。

40份山蚂蝗种质资源的平均钙(Ca)含量约为0.79%，变异系数为13.7%(表4)。Ca含量主要在0.5%～1.0%之间，其中有9份材料的Ca含量高于0.9%，占全部种质的22.5%，斜茎山蚂蝗(CIAT43218)的Ca含量最高，为0.97%；其余的Ca含量在0.5%～0.9%的最多，有31份材料，占全部种质的77.5%，其中钩毛山蚂蝗(CIAT43115)的Ca含量最低，为0.61%。18份山蚂蝗种质的Ca含量较高，显著高于对照(P<0.05)；8份种质的Ca含量较低，显著低于对照(P<0.05)；其它14份山蚂蝗与对照无显著差异。

40份山蚂蝗种质资源的平均含镁(Mg)量约为0.26%，变异较大，变异系数为18.0%(表4)。所有的材料含Mg量在0.5%以下，其中有7份材料的Mg含量高于0.3%，占全部种质的17.5%，斜茎山蚂蝗(CIAT43218)的Mg含量最高，为0.38%；有29份种质的含量居于0.2%～0.3%，占全部种质的72.5%；含Mg量在0.1%～0.2%的有4份，占全部种质的10%，钩毛山蚂蝗(CIAT43115)的含Mg量最低，含量仅为0.17%。10份山蚂蝗种质的Mg含量较高，显著高于对照(P<0.05)；15份种质的Mg含量较低，显著低于对照(P<0.05)；其它15份山蚂蝗与对照间无显著差异。

40份山蚂蝗种质资源的平均含硫(S)量约为0.08%，变异较大，变异系数为34.5%(表4)。含S量在0.1%以上有6份种，占全部种质的15%，山蚂蝗(CIAT33114)的S含量最高，为0.14%；有29份种质含S量居于0.05%～0.1%，占全部种质的72.5%；含S量在0.01%～0.05%的有5份，占全部种质的12.5%，萨丁威斯山蚂蝗(CIAT33771、CIAT43429)的S含量最低，为0.04%。表4的结果还表明，10份山蚂蝗种质的S含量较高，显著高于对照(P<0.05)；5份种质的S含量较低，显著低于对照(P<0.05)；其它25份山蚂蝗与对照间无显著差异。

表4 不同山蚂蝗粗有机物及大量元素含量Table 4 The crude organic matter and macronutrients content of Desmodium Desv. germplasms 单位：%

续表4

由表5可知，40份山蚂蝗种质的平均含铁(Fe)量为288.4 mg·kg-1，变异系数为54.4 %，这表明山蚂蝗种质的含Fe量的变异较大，为不同含铁量种质的筛选提供了很好的遗传变异条件。通过表5的结果可以看出，40份山蚂蝗种质中，2份的含Fe量超过500 mg·kg-1，分别是山蚂蝗(CIAT33114)和钩毛山蚂蝗(CIAT33686)，含量为971.8 mg·kg-1，532.4 mg·kg-1，占全部种质的5%；含Fe量在100～500 mg·kg-1的种质最多，有36份，占全部种质的90%；含量在100 mg·kg-1以下的种质资源有2份，分别是灰绒山蚂蝗(CIAT43477)和灰绒山蚂蝗(CIAT3240)，含量分别为95.2 mg·kg-1，98.0 mg·kg-1，占全部种质的5%。表5的结果还表明，有10份山蚂蝗种质的Fe含量较高，显著高于对照(P<0.05)；4份种质的Fe含量较低，显著低于对照(P<0.05)；其它26份山蚂蝗与对照间无显著差异。

40份山蚂蝗种质的平均含锰(Mn)量为97.2 mg·kg-1，变异系数为49.9%(表5)，这表明山蚂蝗种质的含Mn量的变异较大，这为不同含Mn量种质的筛选提供了很好的遗传变异条件。通过表5的结果表明，在40份山蚂蝗种质中，有15份种质的含量在高于100 mg·kg-1，占全部种质的37.5%，其中灰绒山蚂蝗(CIAT3240)和斜茎山蚂蝗(CIAT43218)的Mn含量较高，为216.9 mg·kg-1，252.5 mg·kg-1；有21份种质的含量为50～100 mg·kg-1，占全部种质的52.5%；含Mn量为20～50 mg·kg-1的种质仅有4份，占全部种质的10%，其中萨丁威斯山蚂蝗(CIAT43429)的含量最低，其含量为27.9 mg·kg-1。表5的结果还表明，19份山蚂蝗种质的Mn含量较高，显著高于对照(P<0.05)；17份种质的Mn含量较低，显著低于对照(P<0.05)；其它4份山蚂蝗与对照无显著差异。

40份山蚂蝗种质的平均含铜(Cu)量为6.87 mg·kg-1，变异系数为23.4%(表5)，山蚂蝗种质的含Cu量的变异较大，这为不同含Cu量种质的筛选提供了很好的遗传变异条件。在40份山蚂蝗种质中有2份的含Cu量超过10 mg·kg-1，占全部调查种质的5%，分别是斜茎山蚂蝗(CIAT13753)和变色山蚂蝗(CIAT13427)，含量为10.9 mg·kg-1,12.2 mg·kg-1；含Cu量在5～10 mg·kg-1的种质最多，有34份，占全部种质的85%；含量在0～5 mg·kg-1的种质有4份，占全部种质的10%，其中威格斯山蚂蝗(CIAT33582)的含量最低，仅为4.43 mg·kg-1。4份山蚂蝗种质的Cu含量较高，显著高于对照(P<0.05)；其它36份种质与对照无显著差异。

40份山蚂蝗种质的平均含锌(Zn)量为34.3 mg·kg-1，变异系数为23.4%，这表明山蚂蝗种质的含Zn量的变异非常大，这为不同含Zn量种质的筛选提供了很好的遗传变异条件。在40份山蚂蝗种质中有3份的含Zn量超过50 mg·kg-1，占全部种质的7.5%，分别为灰绒山蚂蝗(CIAT33729)、山蚂蝗(CIAT33114)和变色山蚂蝗(CIAT13427)，含量分别为50.4 mg·kg-1，52.6 mg·kg-1，50.2 mg·kg-1；含量在30～50 mg·kg-1的种质最多，有24份，占全部种质的60%；含量在10～30 mg·kg-1的种质有13份，占全部种质的32.5%，其中山蚂蝗(CIAT43142)是Zn含量最低的种质，含量为21.2 mg·kg-1。表5的结果还表明，3份山蚂蝗种质的Zn含量较高，显著高于对照(P<0.05)；其它37份山蚂蝗与对照无显著差异。

40份山蚂蝗种质资源的含硼(B)量平均为19.9 mg·kg-1，变异系数为50.7%(表5)，这表明，山蚂蝗种质的含B量的变异很大，为不同含B量种质的筛选提供了很好的遗传变异条件。通过表5的结果可以看出，在40份山蚂蝗种质中只有1份含B量超过50 mg·kg-1，是木豆叶山蚂蝗(CIAT3145)，含量为60.1 mg·kg-1，占全部种质的2.5%；含B量在30～50 mg·kg-1的种质有2份，分别是灰绒山蚂蝗(CIAT33729)和变色山蚂蝗(CIAT13420)，含量为48.1 mg·kg-1、34.4 mg·kg-1，占全部种质的5%；含量在20～30 mg·kg-1的种质有13份，占全部种质的32.5%；含量在10～20 mg·kg-1的种质有20份，占全部种质的50%；含量在10 mg·kg-1以下的种质有4份，占全部种质的10%，其中威格斯山蚂蝗(CIAT33580)的含量最低，为5.72 mg·kg-1。表5的结果还表明，16份山蚂蝗种质的B含量较高，显著高于对照(P<0.05)；11份种质的B含量较低，显著低于对照(P<0.05)；其它13份山蚂蝗与对照无显著差异。

40份山蚂蝗种质的平均含钼(Mo)量仅为1.16 mg·kg-1，是含量最低的矿质营养元素，变异系数极大，为135.0%(表5)，这表明，山蚂蝗种质的含Mo量的变异非常大，这为不同含Mo量种质的筛选提供了很好的遗传变异条件。通过表5的结果可以看出，有16份山蚂蝗种质中的含Mo量超过1 mg·kg-1，占全部种质的40%，其中斜茎山蚂蝗(CIAT13753)的Mo含量最高，为6.86 mg·kg-1；仅有1份种质的含Mo量为0.5～1 mg·kg-1，为变色山蚂蝗(CIAT13427)，含量为0.61 mg·kg-1，占全部种质的2.5%；含量在0～0.5 mg·kg-1的种质有10份，占全部种质的25%；另外，有13份种质的Mo含量未检出，含量极低，占全部种质的32.5%。表5的结果还表明，8份山蚂蝗种质的Mo含量较高，显著高于对照(P<0.05)；其它32份山蚂蝗与对照无显著差异。

表5 不同山蚂蝗微量元素含量Table 5 The micronutrients content of Desmodium Desv. germplasms 单位：mg·kg-1

2.2 山蚂蝗有机肥品质评价与分级

参考全国有机肥料品质四要素分级标准和全国有机肥料品质总分分级标准对参试样品的肥用价值进行评价，结果由表6可知，40份山蚂蝗均为二级以上有机肥，其中有2份资源符合一级标准，约占总数的5%；符合二级有机肥标准的有38份，约占总数的95%。

表6 山蚂蝗绿肥分级结果Table 6 The classification result of Desmodium Desv. green manures

3 讨论

热带绿肥作为一种重要的有机肥，在南方酸性土壤的培肥以及作物的生长发育中发挥着十分重要的作用[14-27]。此外，相关研究[27-29]还表明施用绿肥等有机肥还可以有效降低酸性土壤中普遍存在的铝毒、锰毒等作物生长障碍，并能有效改善土壤酸度过高的问题。因此，种植利用绿肥是解决上述问题的有效途径。然而，过去几十年热带绿肥研究发展缓慢甚至停滞，导致可以利用的绿肥作物品种很少，山蚂蝗属具有较好的抗逆性[30]，在热区酸性土壤上具有良好的适应性，是其中为数不多广泛种植的热带豆科绿肥，在热区普遍利用。杨春霞等[4,6]发现卵叶山蚂蝗等绿肥可以对云南山地胶园土壤肥力有一定的提升和维持作用。张如莲等[9]研究表明施用绒毛山蚂蝗等绿肥能使土壤的保肥和缓冲能力增强，且均在绿肥施用后的前60 d效果最显著，随后缓慢降低并逐渐接近于对照。郇恒福等[7]在对山蚂蝗绿肥的腐解特性研究发现，不同山蚂蝗属绿肥对土壤有机质含量影响的效果不一，但在施用1年内均能显著(P<0.05)增加土壤有机质的含量。本研究通过评价，发现这批山蚂蝗新种的矿质养分含量变异较大，并且多份种质的矿质养分含量高于对照品种‘热研16号’卵叶山蚂蝗。刘壮等[3]对中国原有山蚂蝗的养分分析研究中发现，原有山蚂蝗绿肥的氮含量在1.05%～3.27%之间，平均值为1.86%，磷含量在0.10%～0.36%之间，平均值为0.20%，钾含量在0.61%～2.90，平均值为1.54%，明显低于本研究中新引进山蚂蝗的氮、磷、钾含量，这说明新引进的山蚂蝗种质绿肥品质更高。在有机肥品质评价方面，刘壮等[3]对国内原有山蚂蝗属13种热带绿肥品质评价结果表明，13份山蚂蝗绿肥中，二级有机肥仅有3种，三级有机肥有8种，其余的2份山蚂蝗种质属于四级有机肥，而本研究的结果表明，40份山蚂蝗新种的有机肥品质均达到二级以上标准，并有2份为一级有机肥。这表明新引进的山蚂蝗具有更高的绿肥品质，是更优质的绿肥资源。此外，本研究的结果还表明，即使是同一种山蚂蝗的分级评价结果也不一定相同，这说明绿肥的品质除了受本身特性的影响外，还受其土壤、气候等生长环境因素的影响，这也进一步说明，通过合理的栽培措施可能会有效改善绿肥的品质。但萨丁威斯山蚂蝗、钩毛山蚂蝗、木豆叶山蚂蝗、微粗毛山蚂蝗的同一种内各资源分级结果一致。这说明并不是所有的绿肥作物的品质都会随生境等环境因素的不同而变化。

通过与本研究的结果比较可以看出，引进的山蚂蝗新种在总体上品质要优于原有国内种质。因此，对新引进的山蚂蝗种质资源进行绿肥评价不仅有利于满足和促进南方热区农业发展对于绿肥的多样化需求，也有利于中国山蚂蝗品种培育研究。

4 结论

山蚂蝗绿肥的大量元素含量较高并富含微量元素，但变异较大。粗有机物含量在89.0%～95.2%(平均为92.4%%)，含氮量为1.53%～3.31%(平均为2.36%)，含磷量为0.14%～0.32%(平均为0.22%)，含钾量为0.75%～2.80%(平均为1.69%)，含钙量为0.61%～0.97%(平均为0.79%)，含镁量为0.17%～0.38%(平均为0.26%)，含硫量为0.04%～0.18%(平均为0.08%)；微量元素含量变异要比大量元素的大，含铁量为平均288.4 mg·kg-1，含硼量平均为19.9 mg·kg-1，含锰量平均为97.2 mg·kg-1，含铜量平均为6.87 mg·kg-1，含锌量平均为34.3 mg·kg-1，含钼量平均为1.16 mg·kg-1，是含量最低的矿质营养元素。山蚂蝗绿肥的有机肥评价结果表明，山蚂蝗绿肥的品质较高，均为二级以上有机肥，其中符合一级有机肥标准的有2份，分别为斜茎山蚂蝗(CIAT 13753)和山蚂蝗(CIAT23537)，是山蚂蝗品种培育的优质育种材料。