苜蓿 :豆科植物

更新时间:2023-04-11 15:24

苜(学名:Medicago sativa L.),俗名紫苜蓿(拼音mù xù)、紫花苜蓿,豆科苜蓿属多年生草本植物。公元前9000~前4000年,苜蓿起源于里海南侧伊朗等地。2000多年前,苜蓿作为战马优良饲料,伴随战争足迹在西亚、欧洲等地传播。公元前490年,苜蓿由伊朗传到希腊。公元前200年传到意大利。公元前126年传到中原地区罗马帝国时期苜蓿传到埃及北非各国。1535年苜蓿传到南美洲等地,1650年传到英国,1730年传到美国,1830年传到澳大利亚

苜蓿植株高30~100cm。其根系发达,主根粗大,入土深度达4~6m;其枝叶茂盛,为羽状三出复叶托叶大,卵状披针形花序总状或头状,长1~2.5cm,具花5~30朵;萼钟形,花冠淡黄、深蓝至暗紫色,子房线形,胚珠多数;种子10~20粒。苜蓿是异花授粉植物,寿命可达20~30年。喜温暖气候,在北半球成带状分布,南半球有大规模种植。能适应不同的气候和土壤条件,生命力顽强。

苜蓿是畜牧业物质基础的优良饲草资源,产量高、粗蛋白含量高、氨基酸含量丰富、饲用适口性好,是世界种植面积最大的豆科优良牧草,被誉为“牧草之王”。苜蓿也是理想的水土保持植物,有较强的固氮能力,可以提高土壤肥。其再生性强、适应性广、具有耐盐碱、抗寒、耐旱等特点,在紧固土壤、阻挡风沙、防止水土流失上作用显著。

历史

苜蓿(Medicago sativa )在公元前9000年~前4000年间起源于里海南侧伊朗等地。2000多年前,苜蓿作为战马优良饲料,伴随战争足迹在西亚、欧洲等地有效传播。公元前490年,苜蓿由伊朗传到希腊,公元前200年传到意大利。公元前126年,苜蓿传到中原地区罗马帝国时期传到埃及北非各国。公元1000~1200年,M. sativa subsp. falcata 与 M. sativa subsp. sativa 开始杂交。

唐朝韩鄂四时纂要》中首次出现紫花苜蓿记载:“凡苜蓿,春食,作干菜,至益人。紫花时,大益马”,后世书中如《农桑辑要》《救荒本草》《二如亭群芳谱》《农政全书》《庶物异名疏》《野菜博录》《汉书西域传补注》《营田辑要》《野菜赞》等都有紫花苜蓿的记载。宋代、明代农书如《本草纲目》《三农纪》有黄花南苜蓿(Medicago polymorpha)和扁蓿豆(Medicago falcata)的记载。据清代《植物名实图考》记载,中国古代有三种苜蓿被利用,即紫苜蓿、南苜蓿和野苜蓿。苜蓿栽培技术的简易与传统蔬类成法的套用,使得苜蓿能够持续、长久、便捷地在中国传播。

1535年苜蓿传到南美洲等地,1650年传到英国,1730年传到美国,1830年传到澳大利亚

中国明清时期,苜蓿主要分布于西北、华北地区、江淮等北方地区。据史料记载,明清卫所的设置与变迁使得苜蓿作为军马草料成为卫所屯田中不可或缺的经营项目,在边疆地区、漕运沿线深入传播。同时,明清灾区社会,苜蓿成为贫苦农家的“救荒奇菜”和贫困城邑的“备荒良品”。清中叶后,采用苜蓿治理盐碱地已经在河北省山东省普遍实施,清嘉庆18年(1813年)河南滑县有颁布推广苜蓿种植的政令;爱新觉罗·旻宁13年(1833年)河南省的《光绪扶沟县志》指出:“扶沟碱地最多,惟种苜蓿之法最好,苜蓿能暖地,不怕碱,其苗可食,又可放牲畜,三四年后改种五谷。同于膏壤矣。”苜蓿与其他作物的轮作原理与方法在中国已颇为成熟,与其相关的农艺技术形成体系,苜蓿的本土化和农耕化在明清时期进一步加深。

近代以来,随着商贸与交通发展和传教士的全球足迹,苜蓿在美国、加拿大澳大利亚南非、南美等世界各地都得以扩大种植,成为全球性栽培作物。目前,美国作为全球最大的苜蓿栽培国,其栽培面积一直稳定在1000万hm2左右,是其继小麦(Triticum aestivum )、玉米(Zea mays )之后的第三大栽培作物。进入21世纪以后,作为中国第一大栽培牧草,苜蓿产业得到快速发展。

分类

命名

辞海》释义“苜蓿,古大宛语buksuk的音译。植物名。豆科。一年生或多年生草本刘彻元朔三年(公元前126年)张骞出使西域,从大宛国带回苜蓿种子。《史记·大宛列传》:“{大宛}俗嗜酒,马嗜苜蓿。汉使取其实来,于是天子始种苜蓿、蒲陶(葡萄)肥饶地。”中原地区对苜蓿的称谓,源于引入西域的大宛语bux sux 或波斯语的 buk suk 的音译名称。据清代王鸣盛考证:“大宛以蒲陶为酒,马嗜目宿,蒲陶之陶作萄及苜蓿等字亦皆起于隋唐”,可知“苜蓿”名称是在唐朝定名。同期,苜蓿还出现怀风、光风、连枝草等异名。西汉葛洪西京杂记》记载:“苜蓿,一名怀风,时人或称之光风,茂陵人谓之连枝草。”

1753年,瑞典植物学家卡尔?冯?林奈(Carolus Linnaeus,1707~1778)创立苜蓿属(Medicago),1988年 Quiros 和 Bauchan 首次提出紫花苜蓿复合体(M. sativa complex)。之后30年,紫花苜蓿复合体在国外普遍采纳。

类别

2011年,Small出版苜蓿属分类专著《Alfalfa and relatives:Evolution and classification of Medicago》,根据相关形态学特性和有限的分子进化结果,将苜蓿属的87个物种分为14组: Medicago、Carstienses、Dendrotelis、Platycarpae、Spirocarpos、Lanigerae、Geocarpa、Heynianae、Orbiculares、Hymenocarpos、Pectinatae、Ovales、Buceras 和Lunatae。其中Medicago含有2个亚组:Medicago和Suffruticosae。分组依据的形态学特征主要包括子叶叶枕有无、果荚是否螺旋、背缝线刺毛、果荚是否开裂、种皮是否光滑、一年生或多年生等。

Medicago 亚组包括11个物种,Medicago sativa为该亚组物种之一,即为紫花苜蓿复合体。M. sativa complex包括5个亚种M. sativa subsp. sativa、M. sativa subsp. caerulea、M. sativa subsp.glomerata、M. sativa subsp. falcata 和M. sativa subsp. Xvaria;其中M. sativa subsp. falcata 含2个变种:M.sativa subsp. falcata var. falcata 和M. sativa subsp. falcata var. viscosa。亚种的变种之间杂交可育,存在广泛的基因交流,共享基因库。复合体中的其他亚种和变种含有抗旱、抗寒、抗虫等优异基因,可为M. sativa subsp. sativa 育种提供优异的基因源。中国牧草育种人员培育的苜蓿新品种草原1~4号、图牧1号、赤草1号、甘农1~2号、公农3~4号、新牧1、3号等都是M. sativa subsp.×varia。

形态特征

苜蓿为多年生草本,植株高30~100cm。

其根系非常发达,主根粗大,入土深度4~6m,侧根20~30cm,当水份和温度适宜时可长25~40个枝条。

茎直立、丛生以至平卧。四棱形,无毛或微被柔毛。开花后期有第2次、第3次新茎生长。

枝叶茂盛,羽状三出复叶;托叶大,卵状披针形;叶柄比小叶短;小叶长卵形、倒长卵形或线状卵形,等大,或顶生小叶稍大,长1~4cm,边缘1/3以上具锯齿,上面无毛,下面被贴伏柔毛,侧脉8~10对。

花序总状或头状,长1~2.5cm,具5~10花;花序梗比叶长;苞片线状锥形,比花梗长或等长;花长0.6~1.2cm;花梗长约2mm;花萼钟形,萼齿比萼筒长;花冠淡黄、深蓝或暗紫色,花瓣均具长瓣柄。子房线形,具柔毛,花柱短宽,柱头点状,胚珠多数。

果实和种子

子房线形,胚珠多数。荚果螺旋状紧卷2~4(~6)圈,中央无孔或近无孔,径5~9mm,被柔毛或渐脱落,脉纹细,不清晰,有种子10~20粒,黄色或棕色,卵球形,1~2.5mm,平滑。

分布

分布范围

欧亚大陆和世界各国广泛种植为饲料与牧草。美国加拿大意大利法国西班牙俄罗斯南部、中国、阿根廷智利南非澳大利亚新西兰均有大规模种植。中国各地都有栽培或呈半野生状态。中国北方形成商品草产业集群区,甘肃省、内蒙、宁夏回族自治区黑龙江省陕西省、新疆、河北省山东省山西省、安徽、河南省吉林省等省区都有大面积种植。

栖息环境

高海拔或高纬度的山地。田边、路旁、旷野、草原、河岸及沟谷等地。

习性

适应性

苜蓿为异花授粉植物,寿命可达20~30年,一般在第2~4年间是生长最旺盛时间,从第5年后生产力就逐渐下降。喜温暖半干燥气候。对土壤要求不严格,土壤的pH 值为6~8为宜,除重黏土强酸强碱及低洼内涝地外,从粗沙土到轻粘土皆能生长种植。最适宜生长温度25℃~28℃,灌溉条件下可耐受40℃高温。耐寒能力较强,幼苗可耐6℃~8℃低温,成株-20℃至-30℃可越冬。抗旱能力强,在年降水量300~800mm地区可生长,忌积水 。

物候

苜蓿花期5~7月,果期6~8月。

育种

20世纪前期, 美国澳大利亚等国家苜蓿育种工作主要由公共部门或高校完成, 如美国农业部、加利福尼亚大学和澳大利亚州政府部门等。进入20世纪60年代,孟山都公司、陶氏和先锋等公司成为苜蓿品种研发主体。据美国国家苜蓿和牧草联盟(National Alfalfa and Forage Alliance,NAFA)苜蓿品种等级评定数据库显示,苜蓿品种评定包括冬季存活率、抗病性、抗虫性、持久性、耐牧性和耐盐性等性状类别, 共计19个参数(NAFA, 2021)。转基因苜蓿品种研发和基因编辑苜蓿品种研发成为其目前研发方向。

中国苜蓿育种工作始于20世纪50年代,80年代广泛开展。1978至2010年, 中国审定登记的苜蓿属育成品种有34个, 2018年达94个。建立3个牧草资源库,收集和保存3000多份苜蓿种质资源,其中三分之一以上的种质资源通过遗传评价。中国登记的育成品种中,选育类型以抗寒、高产、耐盐、耐牧根蘖型和抗病等为主。育种方法包括选择育种、杂交育种、雄性不育系育种、生物技术辅助育种和航天育种等。截至2013年,全国牧草品种审定委员会审定并登记的育成苜蓿品种为36个,地区品种有19个,国外引进优良品种18个,加上5个野生品种共计78个苜蓿品种。

栽培

苜蓿枯败期较禾木科草晚,一般与禾木科草类混播,可以延长放牧时间并方便制作青储饲料。

整地 

播种前翻地、施足底肥、耙平土、镇压保。一般黏壤土含水量在18%~20%、粉砂壤土在20%~30%时为最佳适耕期。

播种 

播前对种子进行清选和出芽率测定,要求种子的纯净度和发芽率在80%以上。根据土壤、水分、天气等综合因素考虑确定播种时期,雨季来临之前播种,能有80~100天的幼苗生长发育时间最好。苜蓿种子硬实率高,对种子进行处理可提高发芽率,根瘤菌接种及早形成固氮能力。采用条播、撒播的方法,土壤水分条件较好时浅播。播种后要耙耱、镇压保墒,以利种子萌发。

田间管理

包括除草追肥、病虫害防治、越冬防寒,每年割2~3次,留茬高度 4~5cm为宜。苜蓿在现蕾至初花期刈割可获单位面积内最高营养物质,最后一次刈割应在霜降前 3~4周进行。在临近刈割时不宜灌溉,刈割后再生草不到10cm时不宜灌溉。苜蓿生长第三、四年收取种子,以一年之中的头槎籽产量最高。杂草是影响紫花苜蓿产量的一个主要因素,在播种后至幼苗期及每年反青后,均可采用用化学制剂和人工拔除的方法来除草。使用化学制剂除草时,应在紫花苜蓿出苗后15~20 天内进行,并且注意在刈割前15 天内不得使用化学除草剂。

病虫害防治

病害包括茎叶病害(褐斑病、茎点霉叶斑与黑茎病、尾孢叶斑病、锈病、白粉病、炭疽病、菌核病、细菌性茎疫病、匍柄霉叶斑病、小光壳叶斑病、壳针孢叶斑病、柱格孢叶斑病、壳多孢叶斑与根腐病、霜霉病、黄斑病、病毒病)、根部病害、苗期病害(镰孢萎蔫和根腐病、腐霉根腐病、疫霉根腐病、丝核菌根腐病)和系统性病害(黄萎病、细菌性凋萎病、菟丝子害)。目前中国有报道的苜蓿害虫共计297种,隶属于8个目48个科,不同种植区害虫种类有所差异。主要害虫有芫菁类、蚜虫类、蓟马类牛角花齿蓟马象鼻虫类、盲蝽类草地螟等。

苜蓿病虫害以“预防为主 、综合防治”。化学防治在牧草病害可持续管理中处于次要与辅助地位,在人工草地上大面积使用杀菌剂一方面不甚经济,另一方面容易造成生态环境污染,通过食物链最终影响畜产品质量与人类健康。美国等国家的法律明确规定禁止在放牧与收草的草地上施用农药。播种前种子处理是杀菌剂在牧草病害管理中最主要应用方式;其次是种植抗病品种;利用非豆科作物进行轮作倒茬;在霜冻来临前提前5~6周停止收割或过度放牧;控制害虫和禾本科杂草等措施可以有效控制苜蓿病害。同时加强苜蓿害虫基础生物生态学生物化学分子生物学研究,建立绿色防控综合技术体系等。

用途

饲用价值

苜蓿饲用产品主要有苜蓿青贮饲料、苜蓿脱水草捆、苜蓿风干草捆、苜蓿草颗粒等。其饲用适口性好,是奶牛等草食动物的优质饲草资源,被称为“优质牛奶生产的第一车间”。苜蓿蛋白质含量18%~24%,富含氨基酸、维生素,异黄酮、大豆黄等营养成分,可以为畜禽类及食草性动物提供生长所需要的各类营养元素。其中胡萝卜素94.60mg/kg、叶酸4.36mg/kg、生物素0.54mg/kg 、粗纤维25%、钙1.5%~1.9%,且不含植酸磷,生物利用率高,可显著提高奶牛的产奶性能且改善乳品质。干苜蓿消化率能够达到70%,在牛、羊等反刍类动物的瘤胃中苜蓿具有较高的降解率,通过提高瘤胃发酵、降解的性能来改善瘤胃内的环境,促进其健康生长。饲用用途已经由奶牛扩大到肉牛羊、鸡、猪、兔等。

食用价值

苜蓿在中国古代史料记载较多。“多用饲牛马,嫩时人可食。”唐朝韩鄂四时纂要》记载“(十二月)烧苜蓿,苜蓿之地,此月烧之,讫,二年一度,耕垄外,根斩,覆土掩之,即不衰。凡苜蓿,春食,作干菜,至益人。紫花时,大益马。”明朝 朱橚救荒本草》记载“苜蓿出陕西省,今处处有之。苗高尺余。细茎。分叉而生。叶似锦鸡儿花叶,微长; 又似豌豆叶, 颇小, 每三叶攒生一处。 稍间开紫花。结弯角儿,中有子, 如黍米大, 腰子样。味苦,性平,无毒;一云微甘,淡;一云性凉。根寒。救饥,苗叶嫩时,采取煠食。江南人不甚食,多食利大小肠。”明朝陈仁《庶物异名疏》记载“韵学一名可为菜,苜蓿胡中菜,张赛得之西戎,仁过临济间,见其花紫而长,初枝可作羹和面。”历史灾荒年代,苜蓿常用于食用与救荒。中国关中地区有道菜,名为苜蓿嫩芽炒肉;日本有苜蓿抹茶食品等。

药用价值

据《本草纲目》记载,苜蓿[气味] 苦,平,涩,无毒。令人下利。有清热解毒之功效,可用于治疗脾胃间邪上火,通小肠诸恶热毒。其根[气味] 寒,无毒,有利尿通便之功效,可用于治疗热病烦满、目黄赤、小便黄、酒疤等。

生态价值

苜蓿根系发达,入土深,是理想的水土保持植物,有较强的固氮能力,可以提高土壤肥。其再生性强、适应性广、具有耐盐碱、抗寒、耐旱等特点,适合在干旱地区种植。现代研究证明,其根系多且深并具有大量的根瘤菌,具有良好的固氮能力。一公顷苜蓿每年可以固定约200公斤来自空气中的氮。同时其根系分泌的有机酸可提高土壤肥沃程度,改善土壤的结构,在紧固土壤、阻挡风沙、防止水土流失上作用显著。

产业发展

世界苜蓿生产概况

苜蓿种植分布世界各地,当前苜蓿产业在北美洲欧洲大洋洲等地的发展已经十分稳定成熟,成为奶牛和其他畜牧业高效、安全生产的重要保障。主要传统生产国有美国西班牙加拿大法国意大利阿根廷澳大利亚等。近几年吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、中东北非等地区相继开发规模化种植苜蓿草。全球年生产苜蓿干草约1亿吨。欧美国家已形成育种、制种、种植、收获、加工与消费的完整产业链。

2019年, 美国苜蓿种植面积约为6.78×106 公顷 ,产量约为5.487×107 吨 (USDA~美国国家农业统计局, 2020),出口量约为2.685×106 吨 (Progressive Dairy, 2020),主要出口到中国、日本、韩国和中东等国家和地区。西班牙是全球最大的苜蓿粗粉与颗粒产品出口国,2019年出口总量2.38×105 吨。

美国和西班牙生产的苜蓿一般为质量较高的脱水苜蓿,采用上火烘干方法加工而成。每年4-12月刈割,刈割后在田间晾晒,打捆后运往加工车间,在300℃的热气中进行3-5min的烘干处理,使得苜蓿均匀受热,颜色绿;水分由田间捆的30%-35%降低至12%以下。烘干压缩后草捆重量为350kg、750kg等。外观浅绿,蛋白质含量高、矿物质丰富、茎杆细、草质嫩、色泽纯正、适口性好,适合牛马羊等反刍亚目。动物食用后体质健壮,毛发亮泽。

生产优级苜蓿对品种的要求为:早熟、叶片宽大、茎杆较细、开花前收割。干草产量10-15吨/公顷,叶色深绿、无损伤。苜蓿一般采用规模化种植方式,从整地、播种、灌溉到收割、打捆、运输、加工、质量检验全程实现机械化、数字化管理。机械化、数字化程度较高,劳动用工成本较低。

苜蓿收割后通常以三种方式加工出售:直接出售鲜草、晾晒或烘干加工成干草捆、深加工制成苜蓿颗粒。苜蓿干草捆的国际市场价格目前一般在380-400美元/吨。目前苜蓿的主要进口国为包括沙特阿拉伯阿拉伯联合酋长国在内的海湾国家、北欧地区、中国、日本等。

中国苜蓿生产

中国有两千多年的苜蓿种植历史,但苜蓿产业发展远不及水稻(Oryzasativa)和小麦(Triticum aestivum)等主粮作物, 导致优质苜蓿对外依存度长期维持在约35%的水平。2019年,中国对美国苜蓿的进口量和进口额分别为1.015×106 吨和3.55×108 美元(荷斯坦)。根据全国畜牧总站《中国草业统计》数据,2019年中国苜蓿商品草种植面积 658.8 万亩、总产量 384.5万吨。甘肃省内蒙古自治区宁夏回族自治区位列前三,种植面积分别占全国总种植面积的 42.5%、 21.1%、12.2%,产量分别占全国总产量的45.2% 、19.8% 、10.2% 。2021年,中国国内苜蓿种植面积为635.5万亩、草产量423万吨,同比增长10%。

文化

苜蓿从刘彻时传至中原地区,先是在西域边地和长安宫苑栽植,逐渐蔓延至京,再至洛阳市,其栽植范围不断扩大,人们对其熟知度亦渐多,成为历代文学中频频出现的外来植物。

西汉葛洪《西京杂记.乐游苑》“乐游苑自生玫瑰树,树下多苜蓿”、“风在其间常萧萧然,日照其花有光彩,故名苜蓿为怀风”唐代诗人岑参“苜蓿峰寄家人,胡芦河上泪沾巾,闺中只是空相忆,不见沙场愁杀人”“胡地苜蓿美,轮台征马肥”唐代诗人李商隐“汉家天马出蒲梢,苜蓿榴花遍近郊”

唐代诗人杜甫“一县蒲萄熟,秋山苜蓿多”宋代诗人陆游“不知苑外芙老,但见墙阴苜蓿秋”南宋诗人杨冠卿“碧涧掇香芹,雕盘堆苜蓿”元代画家王冕“水城头无苜蓿,马驴尽食江南粟”

朱元璋“马渡沙头苜蓿香,片云片雨过潇湘”明代杨慎 “可怜苜蓿迷征马,谁见蒲桃入内家”晚清词人王鹏运“苜蓿栏杆上林县,西风残独沉吟”。苜蓿成为历代文化交流的符号。

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