孫艷,張娟,楊志恒
(鄭州植物園,河南鄭州 450042)
胡枝子屬(Lespedeza)是豆科(Leguminosae)中一個較大的屬,本屬植物全世界有60 余種,分布在亞洲、大洋洲、歐洲和北美洲的濕潤和半濕潤地區。我國約有26 種[1],集中分布于東北、黃河流域和安徽、浙江、湖北等省區,常生于海拔500 m 以上的山坡林緣或林下,對立地條件要求不嚴,在沙石地、石質山地土質瘠薄處、山地、丘陵水土流失嚴重地帶及流動沙地均能良好生長。許多貧瘠的山地、丘陵(如冀北壩上高原山地、燕山、太行山山地、南方山地丘陵、內蒙古高原山地丘陵沙地)的造林都選用胡枝子作為主要造林樹種[2]。
胡枝子屬植物是一種重要的生物資源,生長的土壤從微堿到微酸性,多數種具有耐貧瘠、耐干旱、耐鹽、耐重金屬等優良特性,同時也是夏季開紫花的優良觀賞花灌木,可用于水土保持和土壤改良、污染環境修復、飼料、園林綠化及藥用。其適口性好,粗蛋白質含量高,返青早、枯黃期晚、綠期長,是改良干旱、半干旱地區退化草地和建植人工牧地的優良飼用型灌木[3]。
胡枝子屬植物應屬于中度耐鹽植物,其抗鹽性強弱與土壤鹽分類型和鹽濃度有關,也與植物生育期及灌溉因素有關。現有的研究結果表明,胡枝子屬植物對鹽堿的忍耐程度(鹽漬度)順序是硫酸鹽>氯化物鹽>碳酸鹽;種子的抗鹽能力強于幼苗,成株期也大于幼苗,灌水可降低鹽分脅迫[4]。李慶對國內外幾種胡枝子進行耐鹽性比較的結果表明,河南、遼寧和內蒙古的二色胡枝子耐離子脅迫性大于日本和美國的二色胡枝子[5]。
張桂榮等[6]以陰山胡枝子、二色胡枝子、達烏里胡枝子為研究對象,研究其在NaCl 脅迫處理下的種子萌發、發芽率、苗高、根長等變化,并計算了發芽指數以及活力指數。結果表明,鹽脅迫下胡枝子的種子萌芽率降低,種子發芽率、發芽指數、苗高、活力指數均有不同程度的降低。在這3 種胡枝子品種中,陰山胡枝子的種子萌發能力較強,鹽脅迫對其種子萌發速度、幼苗生長勢的影響較小。薛菲等[7]采用不同濃度的Na2CO3、NaHCO3及鹽堿混合物對胡枝子幼苗進行脅迫處理,比較分析鹽脅迫對胡枝子幼苗的生長及其葉片質膜透性、游離脯氨酸及可溶性糖的影響,結果顯示胡枝子對碳酸鹽具有一定的適應能力,Na2CO3脅迫造成的傷害最大。
王志勇等[8]研究了不同濃度鹽脅迫對胡枝子種子耐鹽萌發的影響,結果表明,輕度鹽脅迫對種子萌發具有促進作用,隨鹽濃度增加,對種子萌發的抑制作用增強,絨毛胡枝子在不同濃度鹽脅迫下表現出的耐鹽性最強,截葉鐵掃帚和美麗胡枝子的耐鹽性相對較弱。劉鴻芳等[9]對達烏里胡枝子、科爾沁尖葉胡枝子和阿拉善牛枝子的耐鹽研究結果顯示,NaCl 溶液對胡枝子種子的發芽指數、胚根和幼苗生長均有顯著的抑制作用,阿拉善牛枝子在種子萌發期耐鹽能力較強。
胡枝子屬植物對貧瘠干旱的條件具有較強的適應性,研究胡枝子屬植物的耐旱性特點與機理,可為干旱地區的造林綠化提供理論參考依據。孫啟忠等[10]研究發現,達烏里胡枝子在年降水量385 mm、年平均氣溫6℃的科爾沁沙地(土壤系砂質栗鈣土)無灌溉條件,播種當年即能形成種子和發達的根系,次年會有較好的再生性和鮮、干草及種子的高產。谷安琳等[11]進行幾種豆科牧草在內蒙古干旱草原的建植試驗,指出來自于巴盟的二色胡枝子和牛枝子對旱生生境適應性強,宜在荒漠草原區利用;牛枝子和達烏里胡枝子的生長情況明顯優于來自美國的苜蓿,胡枝子和牛枝子雖然牧草產量相對于沙打旺在干旱條件下較低,但由于它們有較高的建植率和較長的定植期,對恢復荒漠草原植被有重要意義。
馬彥軍[12]等采用 0、50、100、150、200 g/L 5 個質量濃度梯度的聚乙二醇(PEG-6000)為滲透介質,對胡枝子屬8個種的種子進行了滲透脅迫處理,以發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數、苗重、根長以及苗高7 項指標綜合分析表明,供試8 個種的種子萌發期抗旱性強弱依次為截葉鐵掃帚、白指甲花、多花胡枝子、二色胡枝子、尖葉鐵掃帚、達烏里胡枝子、牛枝子、美麗胡枝子。秦文靜等[13]對4種豆科牧草萌發期進行干旱脅迫處理,結果表明尖葉胡枝子和毛苕子的種子活力大于沙打旺和白花草木樨,對干旱脅迫下4 種植物萌發期抗旱性進行了綜合評價,4 種植物種子萌發期的抗旱性次序為毛苕子>尖葉胡枝子>沙打旺>白花草木樨。
胡枝子屬植物因其耐干旱、耐貧瘠、根系發達等優良特性,能有效截留降水,防止土壤沖刷,在水土保持和土壤改良方面具有重要應用價值。徐洪雨等[14]對華北土石山區公路邊坡常見植物根系地下分布特征的研究結果表明,胡枝子的總根長和細根比例大于刺槐、紫穗槐、高羊茅、紫花苜蓿,胡枝子無明顯主根,地下分布以莖干為中心向四周延伸。在黃土丘陵草地群落中,達烏里胡枝子是典型的優勢種,分布面積廣泛,也是優良的水土保持物種。楊全等[15]研究了達烏里胡枝子葉片功能對氮磷添加的響應,達烏里胡枝子葉長和葉寬顯著增大,葉片磷含量顯著增加,優于白羊草和長芒草,對維持草地群落多樣性和穩定性具有重要作用。
胡枝子屬植物能適應多種逆境脅迫,是修復土壤,建立適合其他植物生長繁衍立地條件的先鋒植物,在廢棄礦山修復中也有重要作用。胡枝子對降低土壤中的Cd、Pb、Ni、Cr 含量效果良好,具有改善基質養分狀況、降低重金屬元素污染程度的雙重作用[16]。孫清斌等[17]采用土培試驗在2 種尾礦土壤(廢棄地和尾礦渣土)上種植耐性不同的2 個胡枝子品種,分析不同處理條件下胡枝子生物量、植株和土體內重金屬含量,結果表明,二色胡枝子和截葉胡枝子可以降低部分處理土壤中重金屬含量,二色胡枝子生物量整體上顯著高于截葉胡枝子生物量。
在我國,胡枝子引種選育工作開始于20 世紀90 年代,1996 年篩選出適于江西貧瘠紅壤且能越冬越夏的優良豆科多年生品種美國截葉胡枝子[18]。二色胡枝子種子萌發率比較低,其主要原因是種子硬實率高和不適宜的萌發條件。烏仁其木格[19-20]對二色胡枝子種子硬實特性進行了研究,他指出二色胡枝子的硬實率很高,黑色種子硬實率達60.0%,褐色種子硬實率達25.39%;褐色種子以20℃恒溫、光照、紙上或紙間條件下發芽為最佳,黑色種子以25℃恒溫、紙上條件下發芽為最佳。90℃熱水浸泡二色胡枝子種子30 min 左右的處理效果最好,發芽率能達到95%以上。
胡枝子一般在3、4 月樹木萌芽前和草種一起進行播種,也可以在冬季將胡枝子種子撒在土壤中,冬季土壤會結冰,等春季解凍后,有些胡枝子種子會被土壤所覆蓋。胡枝子用條播的播種方式,株行距為10 cm×10 cm。二色胡枝子的播種量一般為12 kg/hm2,截葉胡枝子播種量一般為34 kg/hm2,覆土深度一般都為2 cm 左右,不能過厚。播種地最好選擇排水良好的壤土,不要在沙土地中播種。胡枝子非常耐酸耐瘠薄,適合在排水條件良好的壤土中生長,胡枝子最適pH 是 5.5~6.0,若土壤pH 低于5.0,胡枝子的生長就會大大降低[21]。
胡枝子屬植物常作為草藥被人們所認知,具有清熱解毒、潤肺止咳、利水消腫、活血止疼的功效,胡枝子屬含有種類豐富的化學物質,蘊藏著重要的藥理活性。黃酮類的異葒草素有顯著的保肝作用,牡荊苷在60 mol/L 具有抗甲狀腺和致甲狀腺腫的作用[22];總黃酮提取物對致炎劑等引起的炎癥具有對抗作用[23]。而從大葉胡枝子中提取的鞣質有顯著的抗早孕功效[24]。
胡枝子為很好的飼用灌木,營養豐富,各種營養成分含量高。胡枝子枝葉繁茂,適口性好,2 年生植株苗期氨基酸含量達1.06%,開花期0.83%,比紫花苜蓿還高;有機物質消化率略低于苜蓿,但高于別的灌木類[25]。美麗胡枝子、截葉胡枝子和細梗胡枝子均為良等飼草,其中美麗胡枝子葉大且量豐富,經測定,營養期粗蛋白含量14.0%、粗脂肪1.84%、粗纖維27.2%、粗灰分5.13%、鈣0.84%、磷0.31%,適口性良好,羊、牛喜食[26]。
在北方園林綠地中,胡枝子屬植物作為花灌木的應用相對較少,主要種植于公路、鐵路邊坡綠化,未能很好地發揮胡枝子屬植物花期長、花色豐富、姿態優美等觀賞價值。在河南省栽培園林植物中,紅色、黃色、白色花卉較多,而具有高貴、神秘等特殊意義的紫色花觀賞植物種類匱乏[27],胡枝子屬的胡枝子、美麗胡枝子、短梗胡枝子和多花胡枝子是夏季開紫花的優良觀賞花灌木,具有彌補鄭州地區夏季觀花植物種類單一、提升夏季園林景觀繽紛色彩等較高的觀賞價值和市場應用前景[28]。在北京小龍門森林公園,胡枝子、短序胡枝子、尖葉鐵掃帚等多分布于山坡灌叢間或林下,適合做地被類花灌木[29]。多花胡枝子枝葉嫩綠,花冠紫紅色鮮艷而美麗,花期較晚(6—8 月),是很好的秋季觀花賞葉灌木。胡枝子屬植物適應性強,具有一定的防護功能,可作為植被生態恢復的先鋒植物材料,在武安國家森林公園野生觀賞植物資源評價體系中,屬于第一級,具有較高的觀賞價值、生態價值[30]。
胡枝子屬植物是我國的優良鄉土物種,分布廣泛,生態適應性良好,在生態修復、水土保持、藥用飼用、園林綠化等方面有巨大的開發潛力。目前缺少對胡枝子屬植物的系統研究,主要集中在二色胡枝子、多花胡枝子、達烏里胡枝子、尖葉鐵掃帚等少數種的生物學特性、栽培技術等方面,其他種研究較少。為此,對胡枝子屬植物開展深入研究具有重要意義。