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胡枝子属植物生态价值及应用研究进展

2021-12-05孙艳张娟杨志恒

园艺与种苗 2021年8期
关键词:种子植物研究

孙艳,张娟,杨志恒

(郑州植物园,河南郑州 450042)

胡枝子属(Lespedeza)是豆科(Leguminosae)中一个较大的属,本属植物全世界有60 余种,分布在亚洲、大洋洲、欧洲和北美洲的湿润和半湿润地区。我国约有26 种[1],集中分布于东北、黄河流域和安徽、浙江、湖北等省区,常生于海拔500 m 以上的山坡林缘或林下,对立地条件要求不严,在沙石地、石质山地土质瘠薄处、山地、丘陵水土流失严重地带及流动沙地均能良好生长。许多贫瘠的山地、丘陵(如冀北坝上高原山地、燕山、太行山山地、南方山地丘陵、内蒙古高原山地丘陵沙地)的造林都选用胡枝子作为主要造林树种[2]。

胡枝子属植物是一种重要的生物资源,生长的土壤从微碱到微酸性,多数种具有耐贫瘠、耐干旱、耐盐、耐重金属等优良特性,同时也是夏季开紫花的优良观赏花灌木,可用于水土保持和土壤改良、污染环境修复、饲料、园林绿化及药用。其适口性好,粗蛋白质含量高,返青早、枯黄期晚、绿期长,是改良干旱、半干旱地区退化草地和建植人工牧地的优良饲用型灌木[3]。

1 生态价值研究

1.1 耐盐性研究

胡枝子属植物应属于中度耐盐植物,其抗盐性强弱与土壤盐分类型和盐浓度有关,也与植物生育期及灌溉因素有关。现有的研究结果表明,胡枝子属植物对盐碱的忍耐程度(盐渍度)顺序是硫酸盐>氯化物盐>碳酸盐;种子的抗盐能力强于幼苗,成株期也大于幼苗,灌水可降低盐分胁迫[4]。李庆对国内外几种胡枝子进行耐盐性比较的结果表明,河南、辽宁和内蒙古的二色胡枝子耐离子胁迫性大于日本和美国的二色胡枝子[5]。

张桂荣等[6]以阴山胡枝子、二色胡枝子、达乌里胡枝子为研究对象,研究其在NaCl 胁迫处理下的种子萌发、发芽率、苗高、根长等变化,并计算了发芽指数以及活力指数。结果表明,盐胁迫下胡枝子的种子萌芽率降低,种子发芽率、发芽指数、苗高、活力指数均有不同程度的降低。在这3 种胡枝子品种中,阴山胡枝子的种子萌发能力较强,盐胁迫对其种子萌发速度、幼苗生长势的影响较小。薛菲等[7]采用不同浓度的Na2CO3、NaHCO3及盐碱混合物对胡枝子幼苗进行胁迫处理,比较分析盐胁迫对胡枝子幼苗的生长及其叶片质膜透性、游离脯氨酸及可溶性糖的影响,结果显示胡枝子对碳酸盐具有一定的适应能力,Na2CO3胁迫造成的伤害最大。

王志勇等[8]研究了不同浓度盐胁迫对胡枝子种子耐盐萌发的影响,结果表明,轻度盐胁迫对种子萌发具有促进作用,随盐浓度增加,对种子萌发的抑制作用增强,绒毛胡枝子在不同浓度盐胁迫下表现出的耐盐性最强,截叶铁扫帚和美丽胡枝子的耐盐性相对较弱。刘鸿芳等[9]对达乌里胡枝子、科尔沁尖叶胡枝子和阿拉善牛枝子的耐盐研究结果显示,NaCl 溶液对胡枝子种子的发芽指数、胚根和幼苗生长均有显著的抑制作用,阿拉善牛枝子在种子萌发期耐盐能力较强。

1.2 耐旱性研究

胡枝子属植物对贫瘠干旱的条件具有较强的适应性,研究胡枝子属植物的耐旱性特点与机理,可为干旱地区的造林绿化提供理论参考依据。孙启忠等[10]研究发现,达乌里胡枝子在年降水量385 mm、年平均气温6℃的科尔沁沙地(土壤系砂质栗钙土)无灌溉条件,播种当年即能形成种子和发达的根系,次年会有较好的再生性和鲜、干草及种子的高产。谷安琳等[11]进行几种豆科牧草在内蒙古干旱草原的建植试验,指出来自于巴盟的二色胡枝子和牛枝子对旱生生境适应性强,宜在荒漠草原区利用;牛枝子和达乌里胡枝子的生长情况明显优于来自美国的苜蓿,胡枝子和牛枝子虽然牧草产量相对于沙打旺在干旱条件下较低,但由于它们有较高的建植率和较长的定植期,对恢复荒漠草原植被有重要意义。

马彦军[12]等采用 0、50、100、150、200 g/L 5 个质量浓度梯度的聚乙二醇(PEG-6000)为渗透介质,对胡枝子属8个种的种子进行了渗透胁迫处理,以发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、苗重、根长以及苗高7 项指标综合分析表明,供试8 个种的种子萌发期抗旱性强弱依次为截叶铁扫帚、白指甲花、多花胡枝子、二色胡枝子、尖叶铁扫帚、达乌里胡枝子、牛枝子、美丽胡枝子。秦文静等[13]对4种豆科牧草萌发期进行干旱胁迫处理,结果表明尖叶胡枝子和毛苕子的种子活力大于沙打旺和白花草木樨,对干旱胁迫下4 种植物萌发期抗旱性进行了综合评价,4 种植物种子萌发期的抗旱性次序为毛苕子>尖叶胡枝子>沙打旺>白花草木樨。

1.3 生态修复研究

胡枝子属植物因其耐干旱、耐贫瘠、根系发达等优良特性,能有效截留降水,防止土壤冲刷,在水土保持和土壤改良方面具有重要应用价值。徐洪雨等[14]对华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征的研究结果表明,胡枝子的总根长和细根比例大于刺槐、紫穗槐、高羊茅、紫花苜蓿,胡枝子无明显主根,地下分布以茎干为中心向四周延伸。在黄土丘陵草地群落中,达乌里胡枝子是典型的优势种,分布面积广泛,也是优良的水土保持物种。杨全等[15]研究了达乌里胡枝子叶片功能对氮磷添加的响应,达乌里胡枝子叶长和叶宽显著增大,叶片磷含量显著增加,优于白羊草和长芒草,对维持草地群落多样性和稳定性具有重要作用。

胡枝子属植物能适应多种逆境胁迫,是修复土壤,建立适合其他植物生长繁衍立地条件的先锋植物,在废弃矿山修复中也有重要作用。胡枝子对降低土壤中的Cd、Pb、Ni、Cr 含量效果良好,具有改善基质养分状况、降低重金属元素污染程度的双重作用[16]。孙清斌等[17]采用土培试验在2 种尾矿土壤(废弃地和尾矿渣土)上种植耐性不同的2 个胡枝子品种,分析不同处理条件下胡枝子生物量、植株和土体内重金属含量,结果表明,二色胡枝子和截叶胡枝子可以降低部分处理土壤中重金属含量,二色胡枝子生物量整体上显著高于截叶胡枝子生物量。

2 栽培技术研究

在我国,胡枝子引种选育工作开始于20 世纪90 年代,1996 年筛选出适于江西贫瘠红壤且能越冬越夏的优良豆科多年生品种美国截叶胡枝子[18]。二色胡枝子种子萌发率比较低,其主要原因是种子硬实率高和不适宜的萌发条件。乌仁其木格[19-20]对二色胡枝子种子硬实特性进行了研究,他指出二色胡枝子的硬实率很高,黑色种子硬实率达60.0%,褐色种子硬实率达25.39%;褐色种子以20℃恒温、光照、纸上或纸间条件下发芽为最佳,黑色种子以25℃恒温、纸上条件下发芽为最佳。90℃热水浸泡二色胡枝子种子30 min 左右的处理效果最好,发芽率能达到95%以上。

胡枝子一般在3、4 月树木萌芽前和草种一起进行播种,也可以在冬季将胡枝子种子撒在土壤中,冬季土壤会结冰,等春季解冻后,有些胡枝子种子会被土壤所覆盖。胡枝子用条播的播种方式,株行距为10 cm×10 cm。二色胡枝子的播种量一般为12 kg/hm2,截叶胡枝子播种量一般为34 kg/hm2,覆土深度一般都为2 cm 左右,不能过厚。播种地最好选择排水良好的壤土,不要在沙土地中播种。胡枝子非常耐酸耐瘠薄,适合在排水条件良好的壤土中生长,胡枝子最适pH 是 5.5~6.0,若土壤pH 低于5.0,胡枝子的生长就会大大降低[21]。

3 药用与饲用研究

胡枝子属植物常作为草药被人们所认知,具有清热解毒、润肺止咳、利水消肿、活血止疼的功效,胡枝子属含有种类丰富的化学物质,蕴藏着重要的药理活性。黄酮类的异荭草素有显著的保肝作用,牡荆苷在60 mol/L 具有抗甲状腺和致甲状腺肿的作用[22];总黄酮提取物对致炎剂等引起的炎症具有对抗作用[23]。而从大叶胡枝子中提取的鞣质有显著的抗早孕功效[24]。

胡枝子为很好的饲用灌木,营养丰富,各种营养成分含量高。胡枝子枝叶繁茂,适口性好,2 年生植株苗期氨基酸含量达1.06%,开花期0.83%,比紫花苜蓿还高;有机物质消化率略低于苜蓿,但高于别的灌木类[25]。美丽胡枝子、截叶胡枝子和细梗胡枝子均为良等饲草,其中美丽胡枝子叶大且量丰富,经测定,营养期粗蛋白含量14.0%、粗脂肪1.84%、粗纤维27.2%、粗灰分5.13%、钙0.84%、磷0.31%,适口性良好,羊、牛喜食[26]。

4 园林应用研究

在北方园林绿地中,胡枝子属植物作为花灌木的应用相对较少,主要种植于公路、铁路边坡绿化,未能很好地发挥胡枝子属植物花期长、花色丰富、姿态优美等观赏价值。在河南省栽培园林植物中,红色、黄色、白色花卉较多,而具有高贵、神秘等特殊意义的紫色花观赏植物种类匮乏[27],胡枝子属的胡枝子、美丽胡枝子、短梗胡枝子和多花胡枝子是夏季开紫花的优良观赏花灌木,具有弥补郑州地区夏季观花植物种类单一、提升夏季园林景观缤纷色彩等较高的观赏价值和市场应用前景[28]。在北京小龙门森林公园,胡枝子、短序胡枝子、尖叶铁扫帚等多分布于山坡灌丛间或林下,适合做地被类花灌木[29]。多花胡枝子枝叶嫩绿,花冠紫红色鲜艳而美丽,花期较晚(6—8 月),是很好的秋季观花赏叶灌木。胡枝子属植物适应性强,具有一定的防护功能,可作为植被生态恢复的先锋植物材料,在武安国家森林公园野生观赏植物资源评价体系中,属于第一级,具有较高的观赏价值、生态价值[30]。

胡枝子属植物是我国的优良乡土物种,分布广泛,生态适应性良好,在生态修复、水土保持、药用饲用、园林绿化等方面有巨大的开发潜力。目前缺少对胡枝子属植物的系统研究,主要集中在二色胡枝子、多花胡枝子、达乌里胡枝子、尖叶铁扫帚等少数种的生物学特性、栽培技术等方面,其他种研究较少。为此,对胡枝子属植物开展深入研究具有重要意义。

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