(凱里學(xué)院 大健康學(xué)院,貴州 凱里 556011)
野生大豆(Glycine soja Sieb.& Zucc.)屬于豆科、大豆屬,為一年生二級保護植物,是栽培大豆的近緣野生種[1]。具有固氮、蛋白含量高、抗逆性強、繁殖系數(shù)大等優(yōu)良特性[2]。主要分布在中國、朝鮮、韓國等地區(qū)。在中國除海南、青海、新疆三省外,在其它省份均有分布[3-4]。國外野生大豆的分布及數(shù)量較少,對野生大豆的研究也很少。Wang KJ[5]對中國和日本野生大豆的遺傳多樣性進行研究發(fā)現(xiàn)日本野生大豆的遺傳多樣性明顯低于中國野生大豆,不同生境是造成遺傳多樣性的主要因素迄今為止,中國對野生大豆研究較多,從地理分布[6]、形態(tài)結(jié)構(gòu)等幾個方面探討野生大豆的形狀特征、地理分布規(guī)律。在野生大豆調(diào)查過程中,表現(xiàn)出它變異類型比栽培大豆的變異類型更為豐富,野生大豆對病蟲害、不利環(huán)境的抗性和適應(yīng)很強[7]。吳禹等調(diào)查野生大豆發(fā)現(xiàn)不同生境條件適合不同群體類型。但由于人們長期對資源環(huán)境破壞,使野生大豆資源瀕臨滅絕[8]。武靜發(fā)現(xiàn)野生大豆分布和生長發(fā)育受外界因素影響,外觀性狀和生育期發(fā)生變化[9]。但本研究以凱里學(xué)院(凱豆)和丁扒山(丁豆)兩種野生大豆為材料,系統(tǒng)地研究其物候期、生物學(xué)特性、生境條件與群落間關(guān)系,旨在探究出野生大豆與生境間關(guān)系,掌握兩種野生大豆對環(huán)境的適應(yīng)性,明確其在各自分布區(qū)域內(nèi)生態(tài)因子特征,為后續(xù)的大豆選育和品種改良奠定基礎(chǔ)。
對野生大豆分布地點進行實地調(diào)查,實地調(diào)查方法以抽樣調(diào)查為主。了解野生大豆的生境和伴生植物等,其中對兩個生境光照、溫度測定和生長發(fā)育指標(biāo)進行測量。采集2種野生大豆生長地的土壤進行營養(yǎng)元素測定,每個生長地采集土壤為20cm。土壤pH值用pH計測定,土壤含水量用烘干法,土壤含氮量用凱氏定氮儀,磷、鉀含量分別用火焰光度計和紫外分光光度計測定,每個生長地土壤用五點取樣法[17]。
凱里地區(qū)位于中亞熱帶溫和濕潤氣候區(qū),是典型的季風(fēng)氣候,具有冬無嚴(yán)寒,夏無酷暑,雨熱同季的特點。丁扒山:N:26°31.9588,E:107°52.8003,海拔:1025m,該地區(qū)人為干擾少、生物種類繁多,生境為山地。凱里學(xué)院:N:26°31.3921,E:107°53.4570,海拔:695m,該地區(qū)人為干擾多、生物種類少,生境為坡邊。
表1 野生大豆群落土壤營養(yǎng)元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)
兩種野生大豆在形態(tài)特征上有明顯的區(qū)別:丁扒山野生大豆的葉片為橢圓形、花期為8月末至9月中旬、花大且花色為淡紫色、豆莢邊緣褐色絨毛、豆莢光滑,種子有清晰紋理;凱里學(xué)院野生大豆葉片為卵狀披針形、花期為7月末~8月中旬、花小且花色為紫色、豆莢被有褐色絨毛,種子沒有清晰紋理。
(1)土壤氮、磷、鉀、pH值及含水量測定 采用烘干法測土壤氮磷鉀含量及土壤含水量,采用pH計測pH值
(2)光照強度、溫度測定 對兩種野生大豆凱豆(A)和丁豆(B)的營養(yǎng)期(V25)、花期(R3)、莢期(R5)用LI-6400XT記錄光照強度,6次重復(fù)。
(3)物候期記錄 參照田翠節(jié)的方法[2]。
(4)生物學(xué)特性觀察 每種選取10株進行測量主莖長、莖粗、節(jié)數(shù)、葉寬、葉長,取平均值。
(5)數(shù)據(jù)分析及圖片制作 采用SPSS 23軟件進行數(shù)據(jù)分析,Excel完成作圖。
通過調(diào)查,凱豆和丁豆土壤pH值分別為6.464、7.133,呈弱酸性與弱堿性。野生大豆既可以在酸性土壤中也可在堿性中生長。對凱豆、丁豆的群落中的土壤檢測可知(見表1)。丁豆土壤營養(yǎng)元素含量與凱豆差異不顯著,但丁豆的土壤營養(yǎng)元素含量都比凱豆的高。
由圖1可得:在8:00中凱豆和丁豆的R3、R5、V25光強無顯著差異,但R3、R5、V25三者間差異顯著;10:00凱豆和丁豆R3、R5無顯著差異,但V25差異顯著;在12:00凱豆R3、R5和丁豆R3、凱豆V25和丁豆R5均無顯著差異,同時兩者中R5、V25光照強度差異顯著;14:00-16:00這兩個時間段中兩者R3都與R5、V25光照強度差異顯著,但是兩者中V25、R3、R5之間無顯著差異;從18:00時,兩個地方之間的V25、R3、R5時期光照強度無顯著差異,但是在V25、R3、R5三個時期之間是差異顯著,在12:00光照強度最強。
圖1 光照強度日變化
由圖2可得:在8:00凱豆的三個時期溫度都與丁豆存在顯著差異,其中丁豆R3也與V25和R5差異顯著;10:00凱豆V25除了與丁豆R3無顯著差異,與V25和R5都差異顯著;在12:00凱豆V25和R5丁豆V25、R5差異顯著、丁豆R3與凱豆V25、R5無差異;14:00凱豆R5與丁豆V25無差異、丁豆V25、R3無差異,而丁豆R5與V25、R3差異顯著;在16:00-18:00間所有時期都存在差異。綜上所述,凱豆R3、R5溫度較高且平穩(wěn),V25在8:00-14:00間呈上升趨勢。
圖2 溫度日變化
調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)凱豆的伴生植物共有13科19種,種類最多的是菊科(5種)、豆科(2種)和爵床科(2種),其余的10個科僅有1種,包括豆科、菊科、禾本科、旋花科、爵床科、馬??啤ⅧP尾蕨科、鱗毛蕨科、薔薇科、紫草科、防己科、蕁麻科、粟科;丁豆的伴生植物共11科22種,其中最多的是禾本科(7種)、菊科(3種)、豆科(2種),薔薇科(3種),其余的7個科僅有1種,這些科有薔薇科、豆科、菊科、禾本科、唇形科、蕁麻科、傘形科、漆樹科、桑科、車前科、鴨跖草科。凱里地區(qū)不同生境野生大豆的伴生植物名錄具體如下:
凱豆伴生植物主要有一年蓬、野茼蒿、小飛蓬、鬼針草、千里光、博落回、白車軸草、爵床、打碗花、千金藤、藎草、野艾蒿、盾果草,灌木、竹類、蕨類植物有假杜鵑、插田泡、馬桑、紫竹、蜈蚣草、貫眾;丁豆伴生植物主要有雞眼草、野茼蒿、細柄草、風(fēng)輪菜、馬唐、弓果黍、五節(jié)芒、一年蓬、鐵馬鞭、積雪草、水竹葉、藎草、苦苣菜、小飛蓬、白茅、車前草、百年蒿、龍芽草,灌木植物有山莓、苧麻、鹽膚木、楮。
通過物候期觀察,得出觀察記錄表(見表2).從出苗期來看凱豆則在2月末和3月初,丁豆的在3月初和3月中旬,兩者的出苗期和子葉期都在3月中旬左右,因此凱豆出苗比丁豆早。在花期和莢期可得,凱豆的生育期都比丁豆的提前一個月。
表2 野生大豆物候期觀察
其中凱豆的花期在7月末到8月中旬,丁豆8月末到9月中旬;凱豆莢期在8月中旬到9月初,丁豆則在9月中旬到10月初。
由野生大豆?fàn)I養(yǎng)期生物學(xué)特性(表3、圖3)可得,凱豆總體長勢較丁豆低,丁豆的莖長、莖粗、節(jié)數(shù)、葉長、葉寬均顯著高于凱豆,丁豆百粒重、莢數(shù)、每莢粒數(shù)、單株產(chǎn)量均與凱豆存在顯著差異,丁豆單株產(chǎn)量遠高于凱豆,分別為7.83 g、2.69g。因此,丁豆的外觀綜合性狀與土壤營養(yǎng)元素含量的結(jié)果一致,土壤營養(yǎng)元素含量高,植株長勢旺,收獲的單產(chǎn)高。
圖3 丁豆和凱豆的外觀形態(tài)比較
表3 丁豆和凱豆的農(nóng)藝學(xué)性狀比較
楊梅[10]通過對黔東南耕地地力評價得出土壤pH<5.5呈酸性、全氮含量<2 mg.kg-1、有效磷<10mg.kg-1、速效鉀<100mg.kg-1。本研究測得丁豆和凱豆的土壤pH和氮磷鉀含量,完全能夠滿足野生大豆整個生育期對土壤pH和肥力的要求。兩種野生大豆的土壤氮磷鉀含量差異是由于生境不同引起的,凱豆位于坡邊易受人為干擾導(dǎo)致伴生植物遭到破壞不利于養(yǎng)分積累,反之,丁豆生境幾乎不受外界因素干擾,伴生植物生長有利于養(yǎng)分積累,土壤相對肥沃,兩種野生大豆的伴生植物雖然有差異,但以菊科、豆科、禾本科為主,主要以小飛蓬、一年蓬等,由此可知丁豆和凱豆的伴生植物屬適應(yīng)性較強和喜濕性強的類型,對環(huán)境濕度要求較高,野生大豆吸收更多水分提供有利條件,同時,野生大豆還可借助伴生植物進行攀援,增強長勢,提高其對生態(tài)因子的適應(yīng)性,發(fā)展為成片生長。這與郭林靈[11]調(diào)查發(fā)現(xiàn)的野生大豆的伴生植物一致。
雖然兩地地理位置相距較近,氣候和土壤條件相似,但兩地海拔相差330m,因受低溫影響,整個生育期較凱豆滯后,早春丁豆的光照雖強于凱豆,但低溫導(dǎo)致出苗時間和花期推遲,這與賈振偉[12]對野生大豆苗期低溫的研究結(jié)果一致,后期溫度升高且土壤養(yǎng)分充足直接影響植株分枝能力、株高及單產(chǎn),因此,丁豆的植株長勢強于凱豆,丁豆和凱豆光強最強是花期,凱豆最高溫在花期為31℃,花期高溫會影響凱豆的授粉受精,丁豆最高溫在營養(yǎng)期為23℃,營養(yǎng)期對溫度具有可塑性,因此丁豆對環(huán)境的適應(yīng)能力比凱豆強,不同時期的高溫直接影響大豆的單產(chǎn),這是丁豆單產(chǎn)較凱豆高的原因。