朱文斌,呂若嵐,彭宇婧,李育軍,劉圓圓,植石燦,彭淼曦
(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所/廣東省農(nóng)作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州,510640;2.廣州市從化區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心;3 華南農(nóng)業(yè)大學(xué);4.廣東開(kāi)放大學(xué))
2013 年以來(lái),作者引進(jìn)木豆資源在廣州、湛江等地進(jìn)行試種、示范生產(chǎn)和綠化應(yīng)用,期間發(fā)現(xiàn)在密植環(huán)境下,病蟲(chóng)為害嚴(yán)重;風(fēng)大時(shí),會(huì)出現(xiàn)植株基部裸露和植株傾斜甚至倒伏等現(xiàn)象。為了更好地開(kāi)展木豆產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新研究和促進(jìn)木豆產(chǎn)業(yè)在華南地區(qū)的應(yīng)用發(fā)展,本文重點(diǎn)介紹木豆的栽培起源、生物學(xué)特征、生長(zhǎng)條件及其在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用,為木豆大面積種植推廣及產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)提供理論支持和實(shí)踐參考。目前,我國(guó)蔬菜型木豆品種主要在華南地區(qū)和西南地區(qū)種植,主要為ICP7035、ICP12746,種植面積1 萬(wàn)hm2以上,以單純種植、間作種植和混合種植為主,667 m2籽粒產(chǎn)量250~600 kg,產(chǎn)值4 000~9 600 元。
木 豆[Cajanus cajan(L.)Millspaugh],因 豆 莢結(jié)于枝梢上而被稱作“木豆”;也因?yàn)轼澴訍?ài)吃,而常被稱為“鴿豆”[1];還有樹(shù)豆、黃豆樹(shù)等俗稱[2]。其是一種直立、木質(zhì)化、多年生常綠灌木,是迄今為止世界上唯一一種多年生糧飼兼用的豆科木本作物,也是世界第六大食用豆類(lèi)作物。
一般認(rèn)為木豆起源于公元前2 世紀(jì)的印度,西經(jīng)尼羅河傳入非洲繼而傳播到歐洲、美洲[1],1 500 a前傳入中國(guó)與澳大利亞。中國(guó)、非洲大陸等地發(fā)現(xiàn)有獨(dú)特的木豆祖先野生種,被認(rèn)為是木豆的次生起源地。也有觀點(diǎn)認(rèn)為木豆起源于非洲安哥拉與上尼羅河一帶,因在埃及古墓中發(fā)現(xiàn)了 1 粒距今4 500 a 左右的木豆種子。木豆栽培歷史悠久,在其起源地印度,木豆資源遺傳多樣性較為豐富,與非洲、美洲的品種親緣關(guān)系較近,中國(guó)栽培的木豆品種則與印度的親緣關(guān)系較遠(yuǎn),可能起源于其他野生種。木豆栽培種的多樣性較野生種低,有必要進(jìn)行雜交育種,拓寬其多樣性;研究發(fā)現(xiàn),木豆雜交種具有抗蟲(chóng)、產(chǎn)量高的明顯優(yōu)勢(shì)[3]。
木豆開(kāi)花期
木豆屬多年生直立灌木,株高1~3 m,多分枝,小枝有明顯縱棱,被灰色短茸毛。
木豆生長(zhǎng)快速,每年都能收獲1 季莢果,生育期一般為160~200 d,營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期約3 個(gè)月。生育期可劃分為如下9 個(gè)階段:①幼苗期,第1 對(duì)真葉即對(duì)生單葉形成到第1 片三出復(fù)葉展開(kāi)的時(shí)期;②早期緩慢生長(zhǎng)期,從3 片葉張開(kāi)至出現(xiàn)第16 片葉;③莖迅速伸長(zhǎng)期,第16 葉展開(kāi)至單葉脫落;④分枝形成期,出現(xiàn)4~5 個(gè)分枝,基部葉開(kāi)始變黃,至花蕾出現(xiàn);⑤開(kāi)花期,開(kāi)始開(kāi)花至基部葉片衰老;⑥莢形成早期,每個(gè)花穗有1~2 個(gè)莢至5~10 片葉衰老;⑦莢形成中期,每個(gè)花穗6~8 個(gè)莢至20%~30%的葉片衰老;⑧莢形成后期,每個(gè)花穗10~12 個(gè)莢,頂部莢形成,至40%~50%的葉片衰老;⑨衰老期,90%以上莢成熟,70%~80%葉片凋落。按木豆的熟期可劃分為:早熟種(生育期為160~180 d)、中晚熟種(生育期為180~200 d)、晚熟種(生育期200 d 及以上)[3]。
木豆的根系由木質(zhì)化主根和分布于土壤淺層的側(cè)根組成。根系較發(fā)達(dá)[1],這與株型有關(guān),一般高大緊湊型品種,其主根入土較深,表現(xiàn)強(qiáng)??;松散型品種主根入土較淺,側(cè)根多橫向分布,表現(xiàn)不夠強(qiáng)健,若遇大風(fēng)會(huì)倒伏或傾斜。一般情況下,木豆可扎根至土層2 m 以下,大部分側(cè)根集中于60 cm 左右的土層中。開(kāi)花前后根系的生長(zhǎng)量基本相等[4]。木豆可與根瘤菌共生形成根瘤,多數(shù)根瘤著生于側(cè)根上,位于30 cm 土層內(nèi)。木豆根瘤的固氮量一般為每季度42~90 kg/hm2。
莖有4種不同顏色,分別為褐色、紫色、紅色和綠色,其中綠色莖最多[1];主莖粗3~15 cm;分枝較多,基部一級(jí)分枝較長(zhǎng),為150~250 cm,一般一級(jí)分枝上會(huì)產(chǎn)生二級(jí)分枝,分枝有明顯的縱棱,被灰色短茸毛;木豆株型分為緊湊、半緊湊和松散3種類(lèi)型。
羽狀三出復(fù)葉,被短小茸毛(柔毛和腺毛),3小葉(即三復(fù)葉)互生[1],葉片暗綠色或綠色,卵狀披針形或橢圓形,中間小葉葉形對(duì)稱,顯著大于兩側(cè)小葉,長(zhǎng)5~10 cm,寬2~4 cm,側(cè)生小葉不對(duì)稱;復(fù)葉基部有1 對(duì)小托葉,長(zhǎng)0.4 cm,披針形或長(zhǎng)橢圓形;葉柄長(zhǎng)2.4~6.0 cm。
木豆結(jié)莢期
木豆有有限開(kāi)花與無(wú)限開(kāi)花習(xí)性之分,前者花期短而集中,花穗頂生;后者花期較長(zhǎng),花穗腋生。木豆為傘形花序,著生3~10 朵花[1],花穗梗長(zhǎng)1~8 cm;花數(shù)朵生于花穗頂部或近頂部;苞片卵狀橢圓形;花萼鐘狀,長(zhǎng)0.7 cm,裂片三角形或披針形,花穗、總花梗、苞片、花萼均被灰黃色短茸毛;花冠亮黃色,旗瓣近圓形,紅色或帶有紅色、紫褐色脈紋,翼瓣微倒卵形、有短耳,龍骨瓣先端鈍,微內(nèi)彎。花內(nèi)雄蕊10 枚,對(duì)旗瓣的1 枚離生,其余9枚合生;子房被毛,有胚珠數(shù)個(gè),花柱長(zhǎng),線狀,無(wú)毛,柱頭頭狀[4]。
線狀長(zhǎng)圓形、柱形或鐮刀形,長(zhǎng)2.0~10.5 cm,寬0.5~1.7 cm;鮮莢顏色有綠底紫紅條斑、綠、黃、紫、黑等,以前者為主;種子間具明顯凹入的斜橫槽,莢皮上有蠟質(zhì),每莢2~9 粒種子,多數(shù)品種每莢 只有3~4 粒[1]。
有橢圓形、長(zhǎng)橢圓形、扁圓形和方形4種,以橢圓形為主;干種皮顏色豐富,按底色劃分,有白、奶黃、橘黃、淺褐、褐、淺灰、灰、紫、深紫和黑;鮮種皮顏色有綠、綠底、紫斑、紅、紅底紫斑、紫斑等,百粒質(zhì)量7.0~9.5 g,最高可達(dá)22.4 g[4]。
木豆耐貧瘠、耐鹽、耐旱,適應(yīng)性廣[1],海拔1 400 m 以下產(chǎn)量最高,在丘陵、坡地、平原、山嶺等皆可良好生長(zhǎng)。木豆速生,根系發(fā)達(dá),適應(yīng)性強(qiáng),前期生長(zhǎng)速度較慢,后期快,可在高溫、干旱條件和瘠薄土壤上正常生長(zhǎng)[2]??傮w上,木豆能在干熱瘠薄的土壤上快速生長(zhǎng),1 a 內(nèi)木豆林地植被覆蓋率可達(dá)80%以上[5]。木豆不但具有固氮能力,還有能溶解巖石中的磷酸鐵以吸收磷的共生真菌。
木豆具有共生菌,可溶解巖石吸收礦物質(zhì),在石灰?guī)r地區(qū)及巖石陡峭中均能生長(zhǎng),對(duì)土壤要求不高,比較適合的土壤pH 值為5~7,在透水性強(qiáng)的疏松砂土和砂壤土中生長(zhǎng)更好。
木豆屬于短日照作物[6],但其花芽分化對(duì)環(huán)境溫度變化很敏感,一般低于16℃或高于32℃,花芽分化就會(huì)受到抑制。如果花芽分化已經(jīng)開(kāi)始,則不受環(huán)境溫度的影響。一般來(lái)說(shuō),光周期與溫度兩者聯(lián)合發(fā)生作用,在溫度16~32℃、短光照(日長(zhǎng)11.5 h 以內(nèi))條件下,誘導(dǎo)其開(kāi)花才有效果[4]。
木豆最低發(fā)芽溫度為9~15℃,不同品種略有不同。其發(fā)芽率在不同溫度環(huán)境下差別很大,9℃時(shí)發(fā)芽率達(dá)到50%所需的天數(shù)為58 d,15℃時(shí)需要26 d,20℃時(shí)需要8 d,25℃時(shí)需要5 d。最適開(kāi)花溫度為20~28℃[3]。
光照會(huì)影響木豆的生育與產(chǎn)量。生育期長(zhǎng)的木豆,或因光照少及間作作物間的遮蔽,對(duì)光照的獲取能力不強(qiáng)。因其前期生長(zhǎng)慢,且耐弱光,故可與其他作物間作栽培,同時(shí)也可在混合林培育中廣泛應(yīng)用[4]。
木豆耐旱,主要分布在降雨量為500~1 000 mm的半濕潤(rùn)地區(qū),其能從180~220 cm 的土層中吸收水分。若遇干旱,一旦旱情過(guò)去,存活的植株又能再次開(kāi)花結(jié)莢。木豆對(duì)澇害比較敏感,不適合在降雨量大的地區(qū)和滲透性差的土壤種植[3]。
木豆對(duì)Ca 的吸收量最大,其次是N、K,再次是Mg、P,最后是Fe、Cu,且隨種植密度的增加吸收量增多。但木豆對(duì)養(yǎng)分的利用率偏低,尤其是對(duì)N、Ca 的利用率極低,需要適當(dāng)增施酸性肥料和以水控氮來(lái)提高其對(duì)N、Ca 的利用率[3]。
木豆是印度、東非和中美洲加勒比地區(qū)的重要經(jīng)濟(jì)作物[2,3]。印度不僅是木豆的起源中心,也是世界最大的木豆生產(chǎn)國(guó),據(jù)估計(jì)每年木豆生產(chǎn)面積為400 萬(wàn)hm2,總產(chǎn)量約300 萬(wàn)t,總面積與總產(chǎn)量均占世界的80%以上。主要作糧食,如豆餌食品,即以干籽粒脫去種皮后的“無(wú)皮豆瓣”與稻米烹調(diào)成的一種稠粥。
非洲、中南美洲地區(qū),木豆作為庭院作物栽培,生產(chǎn)青粒與鮮莢,用作蔬菜,其中青豆??芍谱鞴揞^和速凍保鮮蔬菜,出口到北美洲。
泰國(guó)與印度尼西亞地區(qū)也栽培木豆,分零星種植和規(guī)模種植,主要以嫩莢作為蔬菜烹調(diào)食用。其他如種皮、莢殼、葉等用作飼料。木豆莢收獲后,植株繼續(xù)留在地里,長(zhǎng)出綠葉后可放牧。
目前,我國(guó)種植蔬菜型木豆品種ICP7035、ICP12746 在1 萬(wàn)hm2以上,主要分布在華南地區(qū)和西南地區(qū),如云南、四川、江西、湖南、廣西、廣東、海南以及浙江、福建、臺(tái)灣、江蘇[1]。在平地及緩坡種植,一般每667 m2播種量為100~150 g,每667 m2種250~300 株;在陡坡種植,每667 m2播種量為85~135 g,每667 m2種植200 株左右。如果與玉米、高粱等作物間種,一般每種3~4 行玉米、高粱等作物可間種1 行木豆。
華南地區(qū)和西南地區(qū)的菜用木豆還可作為混交林先鋒樹(shù)種、高速公路護(hù)坡綠化混交品種[7]、紫膠生產(chǎn)的寄主植物[8]、羊牛等飼料林等,其中木豆在華南地區(qū)作為紫膠生產(chǎn)寄主植物每年種植在0.3 萬(wàn)hm2以上。還有一些木豆新品種作藥用進(jìn)行小規(guī)模種植。
木豆全身是寶,可以根據(jù)需要進(jìn)行品種選擇。木豆?fàn)I養(yǎng)豐富,含有大量蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、食用纖維和礦質(zhì)元素等[6]。菜用方面,可食用部分有嫩莢、青豆粒和成熟籽粒,青豆粒、嫩莢可以炒食、煲湯,還可制作粉絲、罐頭,成熟籽粒常用于制作豆芽、豆腐、豆豉、豆瓣醬、香酥木豆、豆沙、豆酒等[6];飼用方面,木豆籽粒營(yíng)養(yǎng)豐富,產(chǎn)量較高,價(jià)格低,適合作為畜禽飼料,尤其是作高蛋白飼料[2],莖葉適合制作鮮食飼料或干粉飼料[9];藥用方面,中醫(yī)書(shū)籍和實(shí)踐認(rèn)為,木豆根具有清熱解毒、利濕止血、止痛、殺蟲(chóng)等作用[1,10],對(duì)咽喉腫痛、血淋水腫、痔瘡下血、小便不利等都有療效,木豆葉具有解毒消腫功能,可治療小兒水痘、癰疽瘡毒等,種子可用于治療肝腎水腫、血淋、痔瘡下血等[11]。
木豆可作造林的先鋒樹(shù)種和防護(hù)林,在陡坡上種植,起到固土、護(hù)坡、防止水土流失的作用,改善土壤結(jié)構(gòu)[6]。木豆還是放養(yǎng)紫膠蟲(chóng)生產(chǎn)紫膠最好的作物,紫膠收獲后,其主干及枝條還可用作薪柴、建材及造紙?jiān)系萚8]。