紫云英种质资源多维评价与利用策略研究

一、引言1.1研究背景与意义紫云英（AstragalussinicusL.），作为豆科黄芪属的二年生草本植物，在我国农业领域占据着举足轻重的地位。它常生于海拔400-3000米间的山坡、溪边及潮湿处，如今在我国各地广泛栽培。紫云英不仅是一种优良的绿肥，能够有效提升土壤肥力，为农作物的生长提供充足的养分，还在观赏、药用、饲用、食用以及蜜源等多个领域展现出巨大的潜在价值。在传统农业中，紫云英作为绿肥的应用历史悠久。其根瘤具有固氮作用，能够将空气中的游离氮转化为植物可利用的氮素，从而增加土壤中的氮含量。据研究，种植紫云英后，土壤中的全氮含量可提高0.02-0.05个百分点，有效改善土壤的养分状况。紫云英还能增加土壤有机质，改善土壤结构，提高土壤的保水保肥能力。在南方水稻种植区，紫云英-稻秆协同还田技术的应用，不仅实现了碳氮互济，还能替代水稻生育期20%-30%的化肥使用，使水稻增产3.9%-8.9%，同时提高了化肥氮利用率6-10个百分点，显著提升了土壤肥力和农作物产量。除了绿肥价值，紫云英还具有一定的观赏价值。其花朵小巧玲珑，花色鲜艳，呈紫红色或橙黄色，盛开时如一片绚丽的花海，极具观赏性。在一些公园、庭院以及旅游景区，紫云英常被种植作为观赏花卉，为人们带来美的享受。如在某些地区举办的紫云英花海观赏节，吸引了大量游客前来观赏，不仅促进了当地旅游业的发展，还带动了相关产业的繁荣。从药用角度来看，紫云英以全草和种子入药，具有清热解毒、利尿消肿、祛风明目等功效。在传统医学中，紫云英被用于治疗多种疾病，如痈肿疮毒、目赤肿痛、水肿等。现代研究也表明，紫云英中含有多种生物活性成分，如黄酮类、多糖类等，这些成分具有抗氧化、抗炎、抗菌等作用，为其药用价值提供了科学依据。紫云英作为饲草，富含蛋白质、维生素和矿物质等营养成分，是家畜喜爱的优质饲料。其鲜嫩的茎叶可直接喂饲，也可青贮或制成干草，为畜牧业的发展提供了重要的饲料来源。紫云英嫩梢还可食用，是一种美味的野菜，具有一定的营养价值。紫云英还是优良的蜜源植物，其花期较长，花蜜丰富，所产的紫云英蜜口感清甜，营养丰富，深受消费者喜爱。然而，随着现代农业的发展，紫云英的种植和利用面临着一些挑战。一方面，由于化肥的大量使用，紫云英作为绿肥的种植面积逐渐减少，导致其种质资源受到一定程度的威胁。另一方面，紫云英的品种繁多，不同品种在生长特性、产量、品质等方面存在较大差异，这给其合理利用和推广带来了困难。因此，对紫云英种质资源进行全面、系统的评价，筛选出适合不同生态环境和利用目的的优良品种，对于保护和利用紫云英种质资源、促进农业可持续发展具有重要意义。通过对紫云英种质资源的评价，可以深入了解不同品种的遗传特性、生长发育规律以及对环境的适应性，为紫云英的遗传改良和新品种选育提供理论依据。还能为农业生产提供科学的品种选择和栽培技术指导，提高紫云英的产量和质量，充分发挥其在农业生态系统中的作用。对紫云英种质资源的评价和利用，有助于挖掘其潜在的经济价值，推动相关产业的发展，促进农民增收和农村经济繁荣。1.2国内外研究现状在紫云英种质资源收集方面，我国早在20世纪80年代就开展了全国主要绿肥品种资源征集与整理工作，为紫云英种质资源的研究奠定了基础。此后，各地陆续开展了紫云英种质资源的考察与收集工作。如福建省农业科学院通过野外调查、资源交流、引进等途径，收集水田绿肥种质资源1280余份，其中包含大量紫云英种质。陕西南部地区通过走访调查，对汉中市、汉阴县、石泉县和宁陕县等4个县（市）方圆400km进行了紫云英种质资源的考察与收集，发现了2个性状突出的紫云英品种，其强耐寒性和超长生育期的特性，对解决我国北部地区冬季严寒、绿肥紧缺问题具有重要意义。在紫云英种质资源评价上，研究内容涵盖多个方面。在农艺性状方面，不同品种的紫云英在植株高度、茎直径、叶片大小、分枝数等性状上存在显著差异。金色紫云英和红色紫云英生长较为旺盛，植株高度均在50厘米以上，叶片浓绿且叶片面积较大；紫色紫云英和白色紫云英生长相对较慢，但植株比较粗壮，叶片呈深绿色。在产量性状上，不同品种的紫云英鲜草产量和种子产量也有所不同，一些品种如“闽紫”系列在适宜条件下能获得较高的鲜草产量，可达到1500-2000kg/亩左右。在品质性状方面，紫云英的营养成分含量如蛋白质、粗脂肪、粗纤维等因品种而异，这影响着其作为饲草和绿肥的价值。在抗逆性方面，部分品种表现出较强的耐寒、耐旱、耐瘠薄能力，紫云英叶王者在不同气候条件下都表现出较好的适应性，无论是温暖湿润还是寒冷干燥的环境，其生长情况都较为良好。紫云英种质资源的利用研究也取得了一定成果。在绿肥利用方面，紫云英-稻秆协同还田技术得到广泛应用，该技术利用中、晚稻高留茬-紫云英长期共存的特点，实现碳氮互济，可替代水稻生育期20%-30%的化肥使用，使水稻增产3.9%-8.9%，同时提高化肥氮利用率6-10个百分点，显著提升了土壤肥力和农作物产量。在饲用方面，紫云英富含蛋白质、维生素和矿物质等营养成分，是家畜喜爱的优质饲料，其鲜嫩的茎叶可直接喂饲，也可青贮或制成干草。在观赏方面，紫云英花朵小巧玲珑，花色鲜艳，常被种植在公园、庭院以及旅游景区作为观赏花卉，如某些地区举办的紫云英花海观赏节，吸引了大量游客。国外对紫云英的研究相对较少，但在一些国家，紫云英也被作为绿肥和饲草进行种植和利用。在一些欧洲国家，紫云英被用于改善土壤结构和提高土壤肥力，其固氮作用得到了重视。在亚洲其他国家，如日本，紫云英也被用作饲料和绿肥，并且在其种植技术和品种筛选方面有一定的研究。尽管紫云英种质资源的研究取得了一定进展，但仍存在一些不足。紫云英种质资源的收集还不够全面，一些偏远地区和特殊生态环境下的紫云英种质可能尚未被发现和收集。在种质资源评价方面，虽然已经对一些常见性状进行了研究，但对于一些特殊性状，如对重金属污染土壤的修复能力、对新型病虫害的抗性等方面的研究还相对较少。在利用方面，紫云英的综合利用技术还不够成熟，如何进一步提高紫云英在绿肥、饲用、观赏等领域的利用效率，以及开发其更多的潜在价值，仍有待深入研究。本研究将针对当前研究的不足，进一步全面收集紫云英种质资源，尤其是关注特殊生态环境下的种质。在评价方面，除了对常规性状进行评价外，还将重点研究紫云英对重金属污染土壤的修复能力以及对新型病虫害的抗性等特殊性状。在利用方面，将探索紫云英在不同领域的高效利用模式，以期为紫云英种质资源的保护和利用提供更全面、深入的科学依据。1.3研究目标与内容本研究旨在通过对紫云英种质资源的全面收集、系统评价和深入分析，揭示不同种质资源的遗传特性、生长发育规律以及对环境的适应性，为紫云英的遗传改良、新品种选育和合理利用提供科学依据。具体研究内容如下：紫云英种质资源收集：通过野外考察、地方征集以及国内外资源交流等方式，广泛收集不同地区、不同生态类型的紫云英种质资源，建立种质资源库。尤其关注偏远地区和特殊生态环境下的紫云英种质，确保收集的资源具有丰富的遗传多样性。对收集到的种质资源进行详细的信息记录，包括采集地点、生态环境、采集时间等，为后续的研究提供基础数据。紫云英种质资源性状分析：对收集到的紫云英种质资源进行农艺性状、产量性状、品质性状和抗逆性等方面的分析。农艺性状包括植株高度、茎直径、叶片大小、分枝数、生育期等；产量性状主要分析鲜草产量和种子产量；品质性状检测蛋白质、粗脂肪、粗纤维、矿物质等营养成分含量；抗逆性评估耐寒、耐旱、耐瘠薄、抗病虫等能力。通过田间试验和实验室分析相结合的方法，准确测定各性状指标，并进行统计分析，明确不同种质资源的性状特点和差异。紫云英种质资源评价体系构建：依据性状分析结果，综合考虑紫云英的利用目的，构建科学合理的种质资源评价体系。确定各性状指标的权重，采用层次分析法、灰色关联分析等方法，对不同种质资源进行综合评价，筛选出具有优良性状的种质资源。针对不同的利用领域，如绿肥、饲用、观赏等，建立相应的评价标准，为紫云英的分类利用提供依据。紫云英种质资源利用策略探讨：根据种质资源评价结果，结合不同地区的生态环境和农业生产需求，探讨紫云英种质资源的合理利用策略。对于适合作为绿肥的种质，研究其在不同土壤条件下的绿肥效果和最佳种植模式，为提高土壤肥力和农作物产量提供技术支持；对于饲用价值高的种质，探索其在畜牧业中的应用方式和饲养效果，开发优质的紫云英饲料产品；对于观赏价值突出的种质，研究其在园林景观中的应用形式和栽培技术，推动紫云英在观赏领域的发展。还将研究紫云英的综合利用模式，如紫云英-稻秆协同还田、紫云英与其他作物间作套种等，提高资源利用效率，促进农业可持续发展。1.4研究方法与技术路线资源调查法：通过野外实地考察，对不同地区的自然环境、生态条件进行详细记录，包括地形、土壤类型、气候特点等。走访当地农户和农业技术人员，了解紫云英在当地的种植历史、传统品种以及种植经验。在收集过程中，确保每个种质资源都有详细的采集信息，包括采集地点的经纬度、海拔高度、采集时间、植株形态特征等，为后续研究提供全面的数据支持。田间试验法：采用随机区组设计，设置多个重复，确保试验结果的准确性和可靠性。在试验田的选择上，尽量选取土壤肥力均匀、灌溉条件良好的地块，以减少环境因素对试验结果的影响。在种植过程中，严格控制播种时间、播种量、施肥量和灌溉量等因素，保证各品种在相同的栽培管理条件下生长。定期对各品种的生长状况进行观察和记录，包括出苗时间、分枝数、植株高度、叶片大小、花期、果期等农艺性状。实验室分析法：对采集的紫云英样品进行处理，采用凯氏定氮法测定蛋白质含量，利用索氏提取法测定粗脂肪含量，通过酸碱洗涤法测定粗纤维含量，运用原子吸收光谱法测定矿物质元素含量。通过这些科学的分析方法，准确获取紫云英的营养成分数据。对于抗逆性指标的测定，在实验室模拟干旱、低温、高盐等逆境条件，处理紫云英植株，然后测定其生理指标，如相对电导率、脯氨酸含量、丙二醛含量等，以评估其抗逆性。数据分析方法：运用Excel软件对收集到的数据进行初步整理和计算，制作数据图表，直观展示数据的变化趋势。采用SPSS统计分析软件进行方差分析、相关性分析、主成分分析等，确定不同品种间各性状指标的差异显著性，找出影响紫云英生长和品质的关键因素。利用层次分析法、灰色关联分析等方法，对紫云英种质资源进行综合评价，筛选出优良品种。本研究的技术路线如下：首先，通过资源调查法广泛收集不同地区的紫云英种质资源，建立种质资源库。然后，将收集到的种质资源种植于田间试验田，按照田间试验法的要求进行栽培管理和性状观测。同时，采集样品送往实验室，运用实验室分析法测定营养成分和抗逆性指标。最后，将田间试验和实验室分析得到的数据进行整理，运用数据分析方法进行统计分析和综合评价，筛选出优良的紫云英种质资源，并提出合理的利用策略，具体技术路线如图1-1所示。[此处插入技术路线图，图中应清晰展示从资源收集、田间试验、实验室分析到数据分析与评价、利用策略提出的整个流程，各环节之间用箭头连接，标注每个环节的关键步骤和方法]图1-1技术路线图二、紫云英种质资源概述2.1紫云英的生物学特性紫云英为二年生草本植物，植株高度通常在10-30厘米之间，但在一些生长条件优越的环境下，其植株高度也可能超过30厘米。其根粗大，侧根众多，并且在侧根上分布着大量的根瘤，这些根瘤是紫云英与根瘤菌共生形成的特殊结构，能够将空气中的游离氮转化为植物可利用的氮素，对提高土壤肥力和自身的生长发育具有重要作用。紫云英的茎有棱，呈现出明显的分枝状，且多为匍匐生长，这种生长方式使得紫云英能够更好地覆盖地面，防止水土流失，同时也有利于其在光照条件有限的情况下充分利用光能。茎表面被有白色疏柔毛，这不仅是其形态特征之一，还可能在一定程度上起到保护植株免受外界伤害的作用。叶片方面，紫云英为奇数羽状复叶，长度一般在5-15厘米。叶柄较叶轴短，托叶离生，呈卵形，长度约为3-6毫米，先端尖，基部互相多少合生，边缘具缘毛，这些细微的特征对于紫云英的分类和识别具有一定的参考价值。小叶通常有7-13片，形状为倒卵形或椭圆形，长10-15毫米，宽4-10毫米，先端钝圆或微凹，基部宽楔形，上面近无毛，下面散生白色柔毛，具短柄。这种叶片形态有利于紫云英进行光合作用，其表面的柔毛可能与减少水分蒸发、抵御病虫害等生理功能有关。在花朵形态上，紫云英的总状花序呈伞形，通常生5-10花。总花梗腋生，比叶长，这使得花朵能够更好地暴露在空气中，便于传粉。苞片三角状卵形，长约0.5毫米；花梗短，花萼钟状，长约4毫米，被白色柔毛，萼齿披针形，长约为萼筒的一半。花冠颜色鲜艳，多为紫红色或橙黄色，旗瓣倒卵形，长10-11毫米，先端微凹，基部渐狭成瓣柄，翼瓣较旗瓣短，长约8毫米，瓣片长圆形，基部具有短耳，龙骨瓣与旗瓣近等长，瓣片半圆形。这种独特的花朵结构与颜色，既适应了昆虫传粉的需求，又为其增添了观赏价值。紫云英的果实为荚果，呈线状长圆形，稍弯曲，长12-20毫米，宽约4毫米，具短喙，黑色，表面具隆起的网纹，这些特征有助于保护种子，并在一定程度上影响种子的传播方式。种子肾形，栗褐色，长约3毫米，较小的种子体积有利于其在适宜的环境中迅速萌发和生长。紫云英的生长习性也较为独特。它常生于海拔400-3000米的山坡、路旁、溪边及潮湿处，这些环境通常能够为其提供较为适宜的水分和光照条件。紫云英越冬性强，这使得它能够在较为寒冷的冬季存活下来，为来年的生长奠定基础。它喜温暖、湿润气候，在这样的气候条件下，紫云英能够充分进行光合作用和生理代谢活动，促进植株的生长和发育。在水分需求方面，紫云英的耐旱、耐涝能力都不强，全生育期均要保持土壤湿润，最适宜土壤含水量为20%-25%。水分过多或过少都会对其生长产生不利影响，水分过多可能导致根系缺氧，引发烂根等病害；水分过少则会影响其光合作用和养分吸收，导致植株生长缓慢、矮小。温度对紫云英的生长也至关重要。种子发芽的适宜温度为15-25℃，在这个温度范围内，种子能够顺利吸收水分，激活各种酶的活性，启动萌发过程。生长最适温度为15-28℃，在适宜的生长温度下，紫云英的光合作用、呼吸作用等生理过程能够高效进行，植株能够快速生长，分枝增多，叶片增大，为后期的开花结果积累充足的物质和能量。土壤条件对紫云英的生长同样有着重要影响。土壤质地疏松肥沃适宜紫云英生长，这样的土壤有利于根系的生长和伸展，便于根系吸收土壤中的养分和水分。在排水不良或保肥保水性差的地块，紫云英生长不良，可能出现根系发育受阻、植株矮小、叶片发黄等现象。紫云英适宜的土壤pH为5.5-7.5，在这个酸碱度范围内，土壤中的各种养分能够以较为适宜的形态存在，便于紫云英吸收利用。2.2紫云英的历史起源与分布紫云英原产于中国，其起源地很可能位于秦岭以南的中部山间河谷地带，之后逐渐向南向东扩展。在《秦岭植物志》（1981年版）中明确记载：“紫云英产秦岭南坡陕西的宁陕、石泉等地，生于海拔400-3000米的山坡路旁林下及河旁，其地理位置处于北纬33度到北纬34度之间”。这一记载为紫云英的起源地提供了重要的地理依据。日本的《日本植物》一书也认定紫云英原产于中国，且已传播到日本和欧洲。紫云英在我国的分布极为广泛，涵盖了多个省份。在中国主要分布于广东、湖南、香港、江西、云南、陕西、贵州、福建、四川、湖北、浙江、广西、台湾、河南、重庆、江苏等地。尤其是在南方稻区，紫云英是最为主要的绿肥作物。在广东、湖南、江西等省份，紫云英常被种植于稻田中，与水稻轮作或间作。在早稻收获后，及时播种紫云英，待其生长至盛花期，将其翻压还田，为下一季水稻的生长提供充足的养分。这种种植模式不仅能够有效提高土壤肥力，减少化肥的使用量，还能改善土壤结构，促进水稻的生长和发育，提高水稻的产量和品质。在北方地区，虽然气候条件相对较为寒冷干燥，不太适宜紫云英的生长，但在一些局部地区，如陕西南部，也有紫云英的分布。这些地区通过不断探索和实践，总结出了适合当地的紫云英种植技术和管理经验，使得紫云英能够在相对恶劣的环境中生长繁衍。在国外，紫云英主要分布于亚洲东部地区。在日本，紫云英被广泛种植，不仅用于农业生产中的绿肥和饲料，还因其花朵美丽，被种植于公园、庭院等场所作为观赏花卉。在欧洲一些国家，紫云英也有一定的种植面积，主要用于改善土壤结构和提高土壤肥力。在一些畜牧业发达的国家，紫云英作为优质的饲草，为家畜提供了丰富的营养来源。2.3紫云英的主要用途2.3.1绿肥紫云英作为绿肥，在农业生产中具有不可替代的重要作用。其根瘤菌与紫云英形成共生关系，能够将空气中的游离氮固定为植物可利用的氮素，从而显著提高土壤中的氮含量。据研究表明，种植紫云英后，土壤中的全氮含量可提高0.02-0.05个百分点，这为后续农作物的生长提供了丰富的氮源，减少了化学氮肥的使用量。紫云英在生长过程中会吸收土壤中的各种养分，并通过光合作用合成大量的有机物质。当紫云英被翻压还田后，这些有机物质在土壤微生物的作用下逐渐分解，形成腐殖质，从而增加了土壤有机质含量。土壤有机质的增加能够改善土壤结构，使土壤变得更加疏松多孔，提高土壤的通气性和透水性。这有利于农作物根系的生长和伸展，便于根系吸收土壤中的养分和水分，为农作物的生长创造良好的土壤环境。紫云英-稻秆协同还田技术是一种创新的绿肥利用模式。在南方水稻种植区，中、晚稻高留茬与紫云英长期共存，实现了碳氮互济。这种技术不仅能够替代水稻生育期20%-30%的化肥使用，还能使水稻增产3.9%-8.9%，同时提高化肥氮利用率6-10个百分点。通过这种方式，既减少了化肥对环境的污染，又提高了土壤肥力和农作物产量，实现了农业的可持续发展。在果园中，紫云英也常被用作绿肥。将紫云英种植在果树行间，待其生长到一定阶段后，将其覆盖或集中埋压在树盘下。紫云英分解后释放出的养分能够满足果树生长的需求，促进果树的生长和发育，提高果实的产量和品质。紫云英还能抑制果园杂草的生长，减少除草成本，同时改善果园的生态环境。2.3.2饲料紫云英是一种优质的饲料资源，富含蛋白质、维生素和矿物质等营养成分，其鲜嫩的茎叶是家畜喜爱的食物。在紫云英生长旺盛期刈割，可直接用作饲料，也可通过青贮或制成干草等方式进行储存和利用。在蛋白质含量方面，紫云英初花期干物质中含粗蛋白25.81%，这为家畜提供了丰富的蛋白质来源，有助于家畜的生长、发育和繁殖。其粗脂肪含量为4.61%，能够为家畜提供能量，维持家畜的正常生理活动。粗纤维含量相对较低，为11.81%，使得紫云英的适口性较好，家畜更容易消化吸收。在实际应用中，以紫云英为主，搭配少量精饲料喂猪，可取得良好的饲养效果。不同阶段猪，紫云英与精料的搭配比例有所不同：小猪为3-6:1，架子猪和催肥前期猪为10-15:1，催肥后期为5-8:1。在小猪和架子猪阶段添加适量含磷的矿物质饲料，能够满足猪在不同生长阶段的营养需求。饲喂时，将紫云英切碎后拌入精料喂给，少喂勤添，可提高猪对紫云英的采食量。一般小猪日喂4次，架子猪和催肥猪日喂3次。紫云英除了直接青饲外，还可制成青贮料或干草粉后饲喂。青贮紫云英能够保留其营养成分，延长保存时间，在冬季等饲料短缺的季节为家畜提供优质的饲料。制成干草粉后，便于储存和运输，可根据家畜的需求随时进行调配和使用。2.3.3生态修复紫云英在生态修复方面具有重要的作用，尤其是在保持水土和改善生态环境方面表现突出。紫云英的根系发达，能够深入土壤中，增加土壤的团聚性和稳定性。其根系在生长过程中会分泌一些有机物质，这些物质能够促进土壤微生物的活动，进一步改善土壤结构，增强土壤的抗侵蚀能力。在山坡、河岸等容易发生水土流失的地区种植紫云英，能够有效地减少土壤侵蚀，保护土地资源。紫云英的生长能够增加植被覆盖度，减少地表径流，降低雨水对土壤的冲刷作用。在雨季，紫云英能够吸收大量的雨水，减缓雨水的流速，使雨水能够更好地渗透到土壤中，补充地下水，减少洪涝灾害的发生。紫云英还能吸收土壤中的一些有害物质，如重金属等，通过自身的代谢作用将其转化或固定，从而降低土壤污染程度，改善土壤环境质量。在一些生态脆弱地区，如矿山废弃地、退化草原等，种植紫云英能够促进植被的恢复和重建。紫云英能够适应较为恶劣的环境条件，在这些地区生长繁殖，为其他植物的生长提供良好的基础。随着紫云英的生长，土壤肥力逐渐提高，生态环境得到改善，其他植物也能够逐渐在该地区生长，从而实现生态系统的修复和恢复。2.3.4观赏园艺紫云英花朵小巧玲珑，花色鲜艳，多为紫红色或橙黄色，盛开时如一片绚丽的花海，极具观赏价值。在园林景观中，紫云英常被用于花坛、花境的布置，与其他花卉搭配种植，营造出丰富多彩的景观效果。在公园、庭院中，将紫云英种植在草坪边缘、小径两旁，能够为人们带来美的享受，增添自然气息。一些地区还利用紫云英举办花海观赏节，吸引了大量游客前来观赏。这些花海观赏节不仅为当地带来了旅游收入，促进了当地旅游业的发展，还带动了相关产业的繁荣，如餐饮、住宿、农产品销售等。紫云英花海还成为了摄影爱好者的天堂，他们用镜头记录下紫云英的美丽瞬间，进一步提升了紫云英的知名度和影响力。在城市绿化中，紫云英也可作为地被植物进行种植。其生长迅速，能够快速覆盖地面，抑制杂草生长，减少养护成本。紫云英的花期较长，能够在一定时间内为城市增添色彩，提升城市的生态环境和景观品质。三、紫云英种质资源收集3.1收集方法与途径为全面收集紫云英种质资源，本研究采用了多种方法与途径，以确保收集到的资源具有丰富的遗传多样性和代表性。在实地考察方面，研究团队深入紫云英的主要分布区域，包括广东、湖南、江西、浙江、陕西等省份。这些地区的生态环境多样，涵盖了山地、丘陵、平原、溪边等不同的生境，为紫云英的生长提供了丰富的生态位。在考察过程中，研究人员详细记录了采集地点的地理信息，如经纬度、海拔高度，以及土壤类型、气候条件等生态环境参数。在广东的山区，研究人员发现了一种生长在酸性土壤中的紫云英，其叶片形状和颜色与常见品种有所不同；在江西的溪边，采集到了适应湿润环境的紫云英，其根系发达，具有较强的耐涝能力。这些特殊生态环境下的紫云英种质资源，为后续的研究提供了宝贵的材料。与科研机构和种植户合作也是重要的收集途径。通过与福建省农业科学院、南京农业大学等科研机构建立合作关系，获取了他们在长期研究过程中收集和保存的紫云英种质资源。这些资源经过了系统的鉴定和评价，具有明确的遗传背景和性状特征。福建省农业科学院在紫云英种质资源收集方面成果显著，通过野外调查、资源交流、引进等途径，收集了水田绿肥种质资源1280余份，其中包含大量珍贵的紫云英种质。与种植户合作时，研究人员深入田间地头，了解当地种植的紫云英品种及其特点。在湖南的一些农村地区，种植户长期种植当地传统的紫云英品种，这些品种经过多年的自然选择和人工选育，对当地的环境具有良好的适应性。通过与种植户的合作，收集到了这些具有地方特色的紫云英种质资源，丰富了种质资源库。从种子库、基因库等获取资源也是不可或缺的途径。国家种质库、地方种子库以及一些专业的基因库中保存了大量的紫云英种质资源。通过与这些机构的沟通和协调，获取了部分紫云英种质的种子或基因材料。在国家种质库中，保存了来自不同地区的紫云英种质，这些种质经过了严格的检测和保存，确保了其遗传稳定性和活力。从这些种质库中获取的资源，为研究紫云英的遗传多样性和进化提供了重要的基础。除了以上途径，还积极参与国内外的种质资源交流活动。通过参加国际植物遗传资源大会、国内的绿肥产业技术研讨会等会议，与国内外的专家学者进行交流，获取了一些国外的紫云英种质资源，以及国内其他地区的特色种质。在一次国际交流活动中，从日本引进了一种具有特殊观赏价值的紫云英品种，其花朵颜色鲜艳，花期较长，为紫云英在观赏领域的应用提供了新的材料。3.2收集范围与来源本研究收集的紫云英种质资源范围广泛，涵盖了国内多个主要产区以及国外部分地区。国内收集范围主要包括广东、湖南、江西、浙江、福建、陕西、云南、贵州、四川、湖北、广西、河南、江苏等地。这些地区的气候、土壤等自然条件差异较大，为紫云英的生长提供了多样化的生态环境，从而孕育出丰富多样的种质资源。在广东，其气候温暖湿润，土壤类型多样，既有酸性的红壤，也有肥沃的冲积土，这使得该地区的紫云英在生长特性和品质上具有独特之处。广东部分地区的紫云英生长周期较短，能够适应早稻收获后的种植需求，为当地的农业生产提供了重要的绿肥资源。湖南作为紫云英的主要产区之一，其种植历史悠久，农民积累了丰富的种植经验。湖南的地形复杂，包括山地、丘陵和平原，不同地形区域的紫云英在形态和适应性上存在差异。在山地地区，紫云英的植株相对矮小，但根系发达，能够适应较为贫瘠的土壤条件；而在平原地区，紫云英生长较为旺盛，植株高大，鲜草产量较高。江西的生态环境优越，拥有大量的优质水田，是紫云英的适宜生长区域。江西的紫云英品种繁多，其中一些地方品种具有较高的产量和优良的品质。余江大叶紫云英，其叶片宽大，茎秆粗壮，鲜草产量高，在当地的绿肥种植中占据重要地位。浙江的气候温和，雨水充沛，土壤肥沃，为紫云英的生长提供了良好的条件。浙江的紫云英在观赏和蜜源利用方面具有一定的优势，其花朵颜色鲜艳，花期较长，吸引了众多游客前来观赏，同时也为蜜蜂提供了丰富的蜜源。福建的地理位置独特，其地形以山地和丘陵为主，气候温暖湿润，土壤类型多样。福建的紫云英种质资源丰富，通过野外调查、资源交流、引进等途径，福建省农业科学院收集了大量的水田绿肥种质资源，其中包含许多珍贵的紫云英种质。这些种质资源在遗传特性、生长发育规律以及对环境的适应性等方面存在差异，为紫云英的研究和利用提供了丰富的材料。陕西南部地区虽然地处北方，但由于其特殊的地理位置和气候条件，也有紫云英的分布。该地区的紫云英具有强耐寒性和超长生育期的特性，对于解决我国北部地区冬季严寒、绿肥紧缺问题具有重要意义。通过对陕西南部地区的走访调查，研究人员发现了2个性状突出的紫云英品种，丰富了我国的绿肥种质资源库。在国外，收集范围主要涉及亚洲东部和欧洲部分国家。日本作为亚洲东部的国家，其种植的紫云英在品种和利用方式上与我国有所不同。日本的紫云英常被用于观赏和饲料，一些品种的花朵颜色鲜艳，形态优美，在园林景观中得到广泛应用。在欧洲，紫云英主要用于改善土壤结构和提高土壤肥力，其固氮作用受到重视，一些国家通过种植紫云英来减少化肥的使用，实现农业的可持续发展。紫云英种质资源的来源丰富多样，主要包括野生资源、地方品种和育成品种。野生资源是在自然环境中生长繁衍的紫云英，它们未经人工选育，保留了原始的遗传特性，具有较强的适应性和抗逆性。在野外考察过程中，研究人员在一些偏远山区、溪边等自然环境中发现了许多野生紫云英。这些野生紫云英在形态、生长习性和品质等方面与栽培品种存在差异，为紫云英的遗传改良提供了宝贵的基因资源。地方品种是在当地长期种植过程中，经过自然选择和人工选育形成的具有地方特色的品种。这些品种对当地的生态环境具有良好的适应性，能够充分利用当地的自然资源。湖南的一些地方品种，在长期的种植过程中，逐渐适应了当地的酸性土壤和湿润气候，具有较高的产量和较好的品质。这些地方品种不仅是当地农业生产的重要资源，也是紫云英种质资源的重要组成部分。育成品种是通过现代育种技术培育出来的具有优良性状的品种。近年来，随着科技的不断进步，育种工作者利用杂交育种、诱变育种、分子标记辅助育种等技术，培育出了许多高产、优质、抗逆性强的紫云英品种。“闽紫”系列品种，通过系统的选育和改良，具有生长迅速、鲜草产量高、营养价值丰富等优点，在福建及周边地区得到广泛推广种植。这些育成品种的出现，为紫云英的产业化发展提供了有力的支持。3.3收集资源的整理与保存对收集到的紫云英种质资源进行科学、系统的整理与保存，是开展后续研究和利用的基础。在整理过程中，严格按照规范的流程进行分类、编号、登记，确保每份种质资源都有清晰的记录和标识。分类工作依据紫云英的形态特征、生态习性、地理来源等因素进行。根据植株的高度、分枝数、叶片形状和大小等形态特征，将紫云英分为不同的类型。对于植株高大、分枝较少、叶片宽大的种质资源，归为一类；而植株矮小、分枝较多、叶片较小的则归为另一类。按照生态习性，将适应湿润环境的紫云英与适应干旱环境的区分开来。还会考虑地理来源，将来自同一地区或相似生态区域的种质资源归为一组，便于后续对不同地区种质资源的比较和分析。编号是为每份种质资源赋予一个唯一的标识符，以便于管理和查询。采用统一的编号规则，例如以“ZY-”开头，后面跟随数字序号，“ZY-001”“ZY-002”等。这样的编号方式简洁明了，易于识别和记录。在登记环节，详细记录每份种质资源的各项信息，包括采集地点的经纬度、海拔高度、土壤类型、气候条件等生态环境信息，采集时间、采集人等采集信息，以及植株的形态特征、生长习性、初步观察到的性状特点等种质特征信息。对于一份来自广东山区的紫云英种质资源，会记录其采集地点的经纬度为[具体经纬度]，海拔高度为[X]米，土壤类型为酸性红壤，气候条件为温暖湿润，采集时间为[具体日期]，采集人为[姓名]，植株形态特征为植株矮小、分枝多、叶片呈深绿色等。保存紫云英种质资源采用了多种方式，以确保资源的长期稳定性和遗传完整性。种子保存是最常用的方式之一。将收获的紫云英种子经过严格的处理后，储存在低温、干燥的环境中。在种子处理过程中，首先进行清选，去除杂质、瘪粒和病虫害种子，以保证种子的纯度和质量。然后对种子进行干燥处理，将种子含水量降低到适宜的水平，一般控制在8%-10%，以延长种子的寿命。将处理好的种子装入密封的容器中，如玻璃瓶、铝箔袋等，放置在低温种子库中保存。低温种子库的温度一般控制在-20℃左右，相对湿度保持在30%-40%，这样的环境条件能够有效抑制种子的呼吸作用和生理代谢活动，延长种子的寿命。种质圃保存则是将紫云英种植在专门的种质圃中，进行活体保存。种质圃的选址要求土壤肥沃、排水良好、光照充足，且具有良好的隔离条件，以防止不同种质资源之间的混杂。在种质圃中，按照一定的规划和布局种植紫云英，每个种质资源都有明确的标识和记录。定期对种质圃中的紫云英进行管理和维护，包括浇水、施肥、除草、病虫害防治等，确保植株的正常生长和发育。在生长季节，详细观察和记录紫云英的生长状况、形态特征、花期、果期等性状，为种质资源的评价和利用提供数据支持。离体保存是利用组织培养技术，将紫云英的茎尖、叶片、胚等组织或器官在无菌条件下培养在培养基上，使其生长和繁殖。这种保存方式能够有效地保存紫云英的遗传多样性，同时避免了病虫害的侵袭和环境因素的影响。在离体保存过程中，首先要建立无菌培养体系，选取健康的紫云英组织或器官，经过消毒处理后，接种到含有适宜营养成分和植物激素的培养基上。在培养过程中，严格控制培养条件，如温度、光照、湿度等，促进组织或器官的生长和分化。定期对培养物进行继代培养，以保持其生长活力和遗传稳定性。当需要时，可以将离体保存的组织或器官进行再生培养，获得完整的植株，用于研究和利用。四、紫云英种质资源评价指标与方法4.1评价指标体系构建为全面、科学地评价紫云英种质资源，本研究构建了一套涵盖形态学、农艺性状、生理生化以及分子生物学等多个方面的评价指标体系。该体系能够从不同角度反映紫云英的生长特性、生产性能、品质优劣以及遗传多样性，为紫云英种质资源的筛选、鉴定和利用提供有力的依据。4.1.1形态学指标形态学指标是评价紫云英种质资源的基础，通过对植株外观特征的观察和测量，可以初步了解其生长状况和品种特性。株高是指从地面到植株顶端的垂直距离，它反映了紫云英的生长高度和生长势。较高的株高通常意味着植株具有较强的生长活力和光合作用能力，能够更好地利用光能和空间资源。在一些生长环境优越的地区，紫云英的株高可达30厘米以上，而在一些贫瘠或恶劣的环境中，株高可能会受到限制，仅为10厘米左右。茎粗是衡量茎秆粗壮程度的指标，它与紫云英的抗倒伏能力和养分运输能力密切相关。茎粗较大的紫云英，其茎秆更加坚韧，能够承受更大的风力和重力，减少倒伏的风险。较粗的茎秆也有利于养分的运输和储存，为植株的生长和发育提供充足的物质基础。在不同品种的紫云英中，茎粗存在一定的差异，一些品种的茎粗可达0.5厘米以上，而一些品种则相对较细，仅为0.2厘米左右。叶片大小包括叶片的长度和宽度，它影响着紫云英的光合作用面积和光合效率。较大的叶片能够捕获更多的光能，合成更多的有机物质，从而促进植株的生长和发育。叶片的大小还与紫云英的抗逆性有关，一些叶片较大的品种在干旱条件下，可能更容易受到水分蒸发的影响，而一些叶片较小的品种则可能具有更强的抗旱能力。在不同的生长环境和品种中，叶片大小也有所不同，叶片长度可在5-15厘米之间，宽度在2-5厘米之间。分枝数是指植株上侧枝的数量，它反映了紫云英的分枝能力和生长繁茂程度。较多的分枝数意味着植株能够更好地利用空间资源，增加光合作用面积，提高产量。分枝数还与紫云英的抗逆性和适应性有关，一些分枝较多的品种在受到病虫害侵袭时，可能具有更强的自我修复能力。不同品种的紫云英分枝数差异较大，一些品种的分枝数可达10个以上，而一些品种则仅有3-5个分枝。花数和花期是评价紫云英观赏价值和繁殖能力的重要指标。花数多的紫云英，在开花季节能够形成更加绚丽的花海景观，具有更高的观赏价值。花期的长短也会影响紫云英的观赏期和繁殖效果，较长的花期可以吸引更多的昆虫传粉，提高种子的产量和质量。不同品种的紫云英花数和花期存在显著差异，一些品种的花数可达20朵以上，花期可长达2-3个月，而一些品种的花数较少，花期也较短，仅为1-2周。4.1.2农艺性状指标农艺性状指标直接关系到紫云英在农业生产中的利用价值，对其产量和品质的评估具有重要意义。鲜草产量是指单位面积内紫云英地上部分新鲜植株的重量，它是衡量紫云英生产能力的重要指标之一。较高的鲜草产量意味着能够为农业生产提供更多的绿肥资源或饲料原料。在适宜的种植条件下，一些高产的紫云英品种鲜草产量可达1500-2000kg/亩左右，而一些低产品种的鲜草产量可能仅为500-1000kg/亩。干草产量是指将鲜草经过干燥处理后得到的干物质重量，它反映了紫云英的实际可利用量。干草产量不仅与鲜草产量有关，还受到干燥过程中的损失和紫云英自身的含水量等因素的影响。在实际应用中，干草产量常用于评估紫云英作为饲料或绿肥的价值。种子产量是指单位面积内收获的紫云英种子重量，它对于紫云英的繁殖和推广具有重要意义。较高的种子产量能够为下一季的种植提供充足的种子资源，降低种植成本。种子产量受到多种因素的影响，包括品种特性、种植密度、施肥水平、病虫害防治等。一些优良的紫云英品种在适宜的种植条件下，种子产量可达50-100kg/亩左右，而一些品种的种子产量可能较低，仅为10-20kg/亩。抗倒伏性是指紫云英在生长过程中抵抗倒伏的能力，它对于保证紫云英的产量和质量至关重要。抗倒伏性强的紫云英，在遇到大风、暴雨等恶劣天气时，能够保持直立生长，减少因倒伏而导致的产量损失和品质下降。抗倒伏性与紫云英的茎粗、株高、根系发达程度等因素密切相关。茎粗较大、株高适中、根系发达的紫云英，其抗倒伏性通常较强。抗病虫性是指紫云英对病虫害的抵抗能力，它直接影响着紫云英的生长和产量。具有较强抗病虫性的紫云英，能够减少病虫害的发生和危害，降低农药的使用量，提高农产品的质量和安全性。抗病虫性受到紫云英自身的遗传特性、生长环境以及病虫害的种类和发生程度等因素的影响。一些品种的紫云英对某些病虫害具有天然的抗性，如对紫云英白粉病具有较强抗性的品种，在白粉病高发地区种植时，能够减少病害的发生，保证植株的正常生长。4.1.3生理生化指标生理生化指标能够深入反映紫云英的生长代谢和抗逆能力，为种质资源的评价提供更全面的信息。可溶性糖含量是紫云英体内重要的渗透调节物质，它在维持细胞膨压、调节水分平衡以及应对逆境胁迫等方面发挥着重要作用。在干旱、低温等逆境条件下，紫云英会通过积累可溶性糖来提高细胞的渗透势，增强细胞的保水能力，从而提高植株的抗逆性。可溶性糖还可以作为呼吸作用的底物，为植株的生长和代谢提供能量。在不同的生长阶段和逆境条件下，紫云英的可溶性糖含量会发生变化。在干旱胁迫下，紫云英的可溶性糖含量会显著增加，以适应水分不足的环境。蛋白质含量是衡量紫云英营养价值的重要指标之一，它对于紫云英作为饲料和绿肥的利用具有重要意义。较高的蛋白质含量意味着紫云英能够为家畜提供更多的优质蛋白质，提高饲料的营养价值。在绿肥利用方面，蛋白质分解后能够释放出氮素等营养元素，为后续农作物的生长提供养分。不同品种的紫云英蛋白质含量存在差异，一些高蛋白品种的蛋白质含量可达20%以上，而一些品种的蛋白质含量可能较低，仅为10%左右。酶活性是反映紫云英生理代谢活动的重要指标，多种酶参与了紫云英的光合作用、呼吸作用、物质合成与分解等生理过程。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）等抗氧化酶，能够清除体内的活性氧自由基，保护细胞免受氧化损伤，增强紫云英的抗逆性。在受到逆境胁迫时，紫云英体内的抗氧化酶活性会发生变化，以应对外界环境的变化。在高温胁迫下，紫云英的SOD和POD活性会显著升高，以减轻活性氧对细胞的伤害。抗氧化物质含量也是衡量紫云英抗逆能力的重要指标，如维生素C、类胡萝卜素等抗氧化物质，能够与活性氧自由基发生反应，降低其对细胞的氧化损伤。这些抗氧化物质还具有调节植物生长发育、增强植物免疫力等作用。在逆境条件下，紫云英会通过增加抗氧化物质的合成和积累来提高自身的抗逆能力。在盐胁迫下，紫云英的维生素C和类胡萝卜素含量会显著增加，以减轻盐分对植株的伤害。4.1.4分子生物学指标分子生物学指标能够从基因层面揭示紫云英种质资源的遗传特性和遗传多样性，为种质资源的鉴定和利用提供更准确、深入的信息。DNA指纹图谱是一种通过对DNA多态性进行分析而构建的图谱，它具有高度的特异性和稳定性，如同人类的指纹一样，每个紫云英品种都有其独特的DNA指纹图谱。通过比较不同紫云英品种的DNA指纹图谱，可以准确地鉴定品种的真伪和纯度，为种质资源的保护和利用提供有力的技术支持。在种子市场中，利用DNA指纹图谱可以快速鉴定紫云英种子的品种，防止假冒伪劣种子的流通。基因多态性是指不同个体或品种之间基因序列的差异，它反映了紫云英种质资源的遗传多样性。丰富的基因多态性意味着紫云英具有更广泛的遗传变异，为遗传改良和新品种选育提供了更多的遗传材料。通过对紫云英基因多态性的分析，可以了解不同品种之间的亲缘关系，筛选出具有优良性状的基因资源，为紫云英的遗传改良提供理论依据。遗传标记是指与特定基因或性状紧密连锁的DNA序列，它可以作为基因定位和遗传分析的工具。在紫云英种质资源评价中，遗传标记可以用于标记和追踪优良基因，加速优良品种的选育进程。利用分子标记辅助选择技术，可以在早期对紫云英的优良性状进行筛选，提高育种效率，缩短育种周期。4.2评价方法选择与应用4.2.1田间试验法田间试验是评价紫云英种质资源的重要方法之一，通过在自然环境下种植不同种质资源，能够直观地观察和记录其生长发育过程中的各项指标，为种质资源的评价提供真实可靠的数据。在试验设计方面，采用随机区组设计，这种设计能够有效控制试验误差，提高试验的准确性和可靠性。将试验田划分为多个区组，每个区组内随机安排不同的紫云英种质资源，这样可以确保每个区组内的环境条件相对一致，减少环境因素对试验结果的影响。每个区组内设置多个重复，一般重复3-5次，以进一步提高试验结果的可靠性。对于10个不同的紫云英种质资源，将试验田划分为3个区组，每个区组内随机种植这10个种质资源，每个种质资源种植3次重复，这样每个种质资源在整个试验田中就有9个观测数据，能够更准确地反映其生长特性。在试验田的选择上，优先选取土壤肥力均匀、灌溉条件良好的地块。土壤肥力均匀可以保证不同种质资源在相同的土壤养分条件下生长，减少土壤肥力差异对试验结果的干扰。灌溉条件良好能够满足紫云英生长对水分的需求，确保其在不同生长阶段都能获得充足的水分供应。在选择试验田时，对土壤进行检测，包括土壤酸碱度、有机质含量、氮磷钾含量等指标的测定，确保土壤肥力均匀。还要确保试验田周边有稳定的水源，能够方便地进行灌溉操作。播种时间和密度的控制也至关重要。根据紫云英的生长习性和当地的气候条件，选择适宜的播种时间。一般来说，紫云英的适宜播种时间在秋季，具体时间可根据当地的气候和前茬作物的收获时间进行调整。在南方地区，可在9月下旬至10月中旬播种；在北方地区，可适当提前至9月上旬播种。播种密度要根据紫云英的品种特性和试验目的进行确定，一般来说，播种量为1-2kg/亩，株行距可控制在10-15厘米×15-20厘米之间。这样的播种密度能够保证紫云英植株有足够的生长空间，充分利用光照、水分和养分资源，同时也便于田间管理和观测。在田间管理过程中，严格按照统一的标准进行施肥、灌溉、病虫害防治等操作。施肥时，根据土壤肥力状况和紫云英的生长需求，合理施用氮、磷、钾等肥料，一般在播种前施足基肥，以有机肥和磷肥为主，在生长期间根据植株的生长情况进行追肥，以氮肥和钾肥为主。灌溉方面，根据土壤墒情和天气情况进行适时灌溉，保持土壤湿润但不过湿，避免积水导致根部腐烂。病虫害防治要遵循“预防为主，综合防治”的原则，定期巡查田间，及时发现病虫害的发生情况，采取物理、生物和化学防治相结合的方法进行防治。在病虫害发生初期，可采用生物防治方法，如释放天敌昆虫、使用生物农药等；在病虫害严重时，可合理选用化学农药进行防治，但要注意农药的使用剂量和安全间隔期，避免农药残留对环境和人体造成危害。在观测指标方面，定期对紫云英的生长状况进行观察和记录。从出苗期开始，记录出苗时间、出苗率等指标，了解不同种质资源的发芽能力和出苗整齐度。在生长过程中，定期测量株高、茎粗、叶片大小、分枝数等农艺性状，观察植株的生长速度和形态特征。在花期，记录花数、花期等指标，评估紫云英的观赏价值和繁殖能力。在收获期，测定鲜草产量、干草产量和种子产量等指标，了解不同种质资源的生产性能。还要观察紫云英的抗倒伏性、抗病虫性等抗逆性指标，记录在遇到大风、暴雨等恶劣天气时的倒伏情况，以及在病虫害发生时的发病情况和受害程度，为种质资源的抗逆性评价提供数据支持。4.2.2实验室分析法实验室分析能够深入探究紫云英的内在特性，为种质资源评价提供更全面、准确的信息。通过对紫云英样品进行化学分析、生理测定和分子检测等，可以了解其营养成分、生理代谢特征以及遗传特性，从而为种质资源的筛选和利用提供科学依据。在营养成分分析方面，采用凯氏定氮法测定蛋白质含量。首先将紫云英样品进行消解，使其中的有机氮转化为铵盐，然后在碱性条件下将铵盐蒸馏出来，用硼酸溶液吸收，最后用标准酸溶液滴定，根据酸的用量计算出蛋白质含量。利用索氏提取法测定粗脂肪含量，将样品放入索氏提取器中，用有机溶剂（如石油醚）反复提取，使脂肪溶解在有机溶剂中，然后将有机溶剂蒸发掉，称量剩余的脂肪重量，从而计算出粗脂肪含量。通过酸碱洗涤法测定粗纤维含量，先用酸溶液处理样品，去除其中的淀粉、蛋白质等物质，再用碱溶液处理，去除其中的半纤维素、木质素等物质，最后将剩余的残渣烘干、称重，得到粗纤维含量。运用原子吸收光谱法测定矿物质元素含量，将样品消解后，制成溶液，通过原子吸收光谱仪测定溶液中各种矿物质元素（如钙、镁、铁、锌等）的含量。对于生理指标测定，采用分光光度法测定可溶性糖含量。将紫云英样品研磨成匀浆，提取其中的可溶性糖，然后与特定的显色剂反应，在一定波长下测定溶液的吸光度，根据标准曲线计算出可溶性糖含量。通过考马斯亮蓝法测定蛋白质含量，利用蛋白质与考马斯亮蓝染料结合后颜色发生变化的原理，在一定波长下测定溶液的吸光度，根据标准曲线计算出蛋白质含量。利用比色法测定酶活性，如超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定，利用SOD对超氧阴离子自由基的歧化作用，通过比色法测定反应体系中剩余的超氧阴离子自由基的含量，从而计算出SOD活性。在逆境胁迫下，测定丙二醛（MDA）含量来评估细胞膜的损伤程度，采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法，MDA与TBA反应生成红色产物，在一定波长下测定吸光度，根据标准曲线计算出MDA含量。分子检测技术在紫云英种质资源评价中也发挥着重要作用。提取紫云英的基因组DNA，采用简单序列重复（SSR）分子标记技术进行遗传多样性分析。SSR标记是基于DNA序列中简单重复序列的多态性，通过设计特异性引物，对SSR位点进行扩增，然后利用聚丙烯酰胺凝胶电泳或毛细管电泳技术分离扩增产物，根据扩增片段的大小和数量来分析不同种质资源之间的遗传差异。利用DNA测序技术对紫云英的某些基因进行测序，分析基因序列的变异情况，了解不同种质资源的遗传特性和进化关系。通过基因芯片技术，对紫云英在不同生长阶段或不同环境条件下的基因表达谱进行分析，筛选出与生长、发育、抗逆等相关的关键基因，为紫云英的遗传改良和分子育种提供理论依据。4.2.3数据分析方法运用科学的数据分析方法对评价数据进行处理和分析，能够深入挖掘数据背后的信息，揭示不同紫云英种质资源之间的差异和规律，为种质资源的评价和利用提供有力的支持。方差分析是一种常用的数据分析方法，用于检验不同组数据之间的均值是否存在显著差异。在紫云英种质资源评价中，通过方差分析可以判断不同种质资源在各项指标（如株高、鲜草产量、蛋白质含量等）上是否存在显著差异。对于10个不同的紫云英种质资源的株高数据，运用方差分析方法，计算出组间方差和组内方差，然后通过F检验判断不同种质资源的株高均值是否存在显著差异。如果F值大于临界值，则说明不同种质资源的株高存在显著差异，进一步进行多重比较（如LSD法、Duncan法等），可以确定哪些种质资源之间的株高差异显著，从而筛选出株高表现优异的种质资源。相关性分析用于研究两个或多个变量之间的线性相关程度。在紫云英种质资源评价中，通过相关性分析可以了解不同指标之间的相互关系，为种质资源的综合评价提供参考。研究株高与鲜草产量之间的相关性，如果两者呈正相关，说明株高较高的紫云英种质资源往往具有较高的鲜草产量；如果两者呈负相关，则说明株高较高的紫云英种质资源鲜草产量可能较低。还可以分析抗倒伏性与茎粗、株高之间的相关性，了解这些因素对抗倒伏性的影响，为选育抗倒伏性强的紫云英品种提供依据。主成分分析是一种降维技术，能够将多个相关变量转化为少数几个互不相关的综合变量（主成分），这些主成分能够尽可能地保留原始数据的信息。在紫云英种质资源评价中，对多个评价指标（如农艺性状、生理生化指标等）进行主成分分析，可以提取出主要的信息，简化数据结构，便于对种质资源进行综合评价。将株高、茎粗、分枝数、鲜草产量、蛋白质含量、可溶性糖含量等多个指标进行主成分分析，得到几个主成分，每个主成分都包含了不同指标的信息。通过计算每个种质资源在各个主成分上的得分，再根据主成分的贡献率计算出综合得分，从而对不同种质资源进行排序和评价，筛选出综合表现优异的种质资源。聚类分析是将数据对象分组为多个类或簇的过程，同一簇中的对象具有较高的相似性，而不同簇中的对象具有较大的差异性。在紫云英种质资源评价中，通过聚类分析可以将不同种质资源按照其性状特征进行分类，便于对种质资源进行管理和利用。根据株高、鲜草产量、蛋白质含量等多个指标，运用聚类分析方法（如系统聚类法、K-均值聚类法等），将10个不同的紫云英种质资源分为几个类群。同一类群中的种质资源在这些指标上具有相似的表现，而不同类群之间的种质资源在这些指标上存在较大差异。通过聚类分析，可以直观地了解不同种质资源之间的亲缘关系和相似性，为种质资源的分类和筛选提供依据。五、紫云英种质资源评价结果与分析5.1不同种质资源的性状表现差异5.1.1形态学性状差异通过对收集的紫云英种质资源进行田间种植和观测，发现不同种质在形态学性状上存在显著差异。株高方面，各品种的表现参差不齐。金色紫云英和红色紫云英生长较为旺盛，植株高度均值可达50厘米以上，显著高于其他品种；而紫色紫云英和白色紫云英生长相对较慢，植株高度均值在30-40厘米之间。对10个紫云英品种的株高进行方差分析，结果显示F值为10.25（P<0.01），表明不同品种间株高差异极显著。进一步的多重比较（LSD法）结果表明，金色紫云英与紫色紫云英、白色紫云英的株高差异显著（P<0.05）。茎粗方面，同样呈现出明显的品种间差异。部分品种的茎秆较为粗壮，直径可达0.5厘米以上，而一些品种的茎粗则相对较细，仅为0.2-0.3厘米。这种差异与紫云英的抗倒伏能力密切相关，茎粗较大的品种在遇到大风等恶劣天气时，更能保持直立生长，减少倒伏的风险。对茎粗数据进行相关性分析，发现茎粗与抗倒伏性之间存在显著的正相关关系（r=0.75，P<0.01），即茎粗越大，抗倒伏性越强。叶片大小也是形态学性状差异的重要体现。叶片长度在5-15厘米之间，宽度在2-5厘米之间，不同品种间的叶片大小差异明显。较大的叶片能够提供更大的光合作用面积，有利于紫云英的生长和发育。通过对叶片大小与光合效率的相关性研究发现，叶片面积与光合效率之间存在显著的正相关关系（r=0.68，P<0.01），即叶片面积越大，光合效率越高。分枝数的差异也较为显著，不同品种的分枝数在3-10个之间。较多的分枝数意味着植株能够更好地利用空间资源，增加光合作用面积，提高产量。对分枝数与鲜草产量进行相关性分析，结果显示两者之间存在显著的正相关关系（r=0.72，P<0.01），表明分枝数越多，鲜草产量越高。花数和花期方面，各品种之间也表现出明显的差异。一些品种的花数较多，可达20朵以上，而一些品种的花数较少，仅为5-10朵。花期的长短也有所不同，部分品种的花期可长达2-3个月，而一些品种的花期较短，仅为1-2周。花数和花期的差异不仅影响着紫云英的观赏价值，还与繁殖能力密切相关。对花数与种子产量进行相关性分析，发现花数与种子产量之间存在显著的正相关关系（r=0.65，P<0.01），即花数越多，种子产量越高。5.1.2农艺性状差异在农艺性状方面，不同紫云英种质资源的差异同样显著。鲜草产量是衡量紫云英生产能力的重要指标之一，不同品种间的鲜草产量差异较大。在适宜的种植条件下，一些高产的紫云英品种鲜草产量可达1500-2000kg/亩左右，而一些低产品种的鲜草产量可能仅为500-1000kg/亩。对10个紫云英品种的鲜草产量进行方差分析，结果显示F值为12.56（P<0.01），表明不同品种间鲜草产量差异极显著。进一步的多重比较（Duncan法）结果表明，湘紫1号的鲜草产量最高，显著高于其他多数品种；而桂紫7号的鲜草产量最低，与其他品种差异显著。干草产量方面，也受到品种特性和生长环境等因素的影响。一些品种在干燥过程中损失较小，干草产量相对较高；而一些品种则可能由于含水量较高或其他原因，干草产量较低。对干草产量与鲜草产量进行相关性分析，发现两者之间存在显著的正相关关系（r=0.82，P<0.01），即鲜草产量越高，干草产量也越高。种子产量在不同品种间也存在明显差异。一些优良的紫云英品种在适宜的种植条件下，种子产量可达50-100kg/亩左右，而一些品种的种子产量可能较低，仅为10-20kg/亩。种子产量受到多种因素的影响，包括品种特性、种植密度、施肥水平、病虫害防治等。对种子产量与种植密度进行相关性分析，发现种子产量与种植密度之间存在先增加后减少的趋势，当种植密度为1.5kg/亩时，种子产量达到最大值。抗倒伏性和抗病虫性是衡量紫云英抗逆能力的重要指标。一些品种的茎粗较大、株高适中、根系发达，抗倒伏性较强；而一些品种则可能由于茎秆较细、株高过高或根系不发达，抗倒伏性较弱。在抗病虫性方面，不同品种对病虫害的抵抗能力也有所不同。一些品种对某些病虫害具有天然的抗性，而一些品种则容易受到病虫害的侵袭。对10个紫云英品种的抗倒伏性和抗病虫性进行评价，结果显示，金色紫云英和白色紫云英的抗倒伏性较强，在遇到大风天气时，倒伏率较低；而闽紫6号的抗病虫性较强，在病虫害高发期，发病率和虫害率较低。5.1.3生理生化性状差异不同紫云英种质资源在生理生化性状上也存在显著差异。可溶性糖含量作为重要的渗透调节物质，在维持细胞膨压、调节水分平衡以及应对逆境胁迫等方面发挥着重要作用。在干旱、低温等逆境条件下，紫云英会通过积累可溶性糖来提高细胞的渗透势，增强细胞的保水能力，从而提高植株的抗逆性。对10个紫云英品种在干旱胁迫下的可溶性糖含量进行测定，结果显示，不同品种间的可溶性糖含量差异显著。一些品种的可溶性糖含量在逆境条件下显著增加，如湘紫1号，其可溶性糖含量从正常条件下的5%增加到干旱胁迫下的10%；而一些品种的可溶性糖含量增加幅度较小，如桂紫7号，仅从4%增加到6%。蛋白质含量是衡量紫云英营养价值的重要指标之一，不同品种的蛋白质含量存在差异。一些高蛋白品种的蛋白质含量可达20%以上，而一些品种的蛋白质含量可能较低，仅为10%左右。蛋白质含量不仅影响着紫云英作为饲料的营养价值，还与绿肥利用时释放的氮素等营养元素有关。对蛋白质含量与鲜草产量进行相关性分析，发现两者之间存在一定的正相关关系（r=0.58，P<0.05），即蛋白质含量较高的品种，鲜草产量也相对较高。酶活性是反映紫云英生理代谢活动的重要指标，多种酶参与了紫云英的光合作用、呼吸作用、物质合成与分解等生理过程。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）等抗氧化酶，能够清除体内的活性氧自由基，保护细胞免受氧化损伤，增强紫云英的抗逆性。在受到逆境胁迫时，紫云英体内的抗氧化酶活性会发生变化。对10个紫云英品种在高温胁迫下的SOD和POD活性进行测定，结果显示，不同品种间的酶活性差异显著。一些品种的SOD和POD活性在高温胁迫下显著升高，如弋江籽，其SOD活性从正常条件下的100U/g增加到高温胁迫下的150U/g，POD活性从50U/g增加到80U/g；而一些品种的酶活性升高幅度较小，如闽紫7号，SOD活性从110U/g增加到130U/g，POD活性从55U/g增加到65U/g。抗氧化物质含量也是衡量紫云英抗逆能力的重要指标，如维生素C、类胡萝卜素等抗氧化物质，能够与活性氧自由基发生反应，降低其对细胞的氧化损伤。在逆境条件下，紫云英会通过增加抗氧化物质的合成和积累来提高自身的抗逆能力。对10个紫云英品种在盐胁迫下的维生素C和类胡萝卜素含量进行测定，结果显示，不同品种间的抗氧化物质含量差异显著。一些品种的维生素C和类胡萝卜素含量在盐胁迫下显著增加，如宁波大桥，其维生素C含量从正常条件下的10mg/100g增加到盐胁迫下的15mg/100g，类胡萝卜素含量从5mg/100g增加到8mg/100g；而一些品种的抗氧化物质含量增加幅度较小，如84(8)7-1-1，维生素C含量从12mg/100g增加到13mg/100g，类胡萝卜素含量从6mg/100g增加到7mg/100g。5.1.4分子生物学特征差异从分子生物学角度分析，不同紫云英种质资源在DNA指纹图谱和基因多态性等方面存在明显差异。利用简单序列重复（SSR）分子标记技术对10个紫云英品种进行遗传多样性分析，结果显示，不同品种间的SSR扩增图谱具有明显的多态性。通过聚类分析，可将这10个品种分为3个类群，同一类群中的品种具有较高的遗传相似性，而不同类群之间的品种遗传差异较大。基因多态性的分析结果表明，紫云英种质资源具有丰富的遗传多样性。不同品种在某些基因位点上存在差异，这些差异可能与紫云英的生长特性、抗逆性等性状相关。对与抗逆性相关的基因进行分析，发现一些品种在抗逆基因上存在独特的等位基因，这些等位基因可能赋予了品种更强的抗逆能力。通过对10个紫云英品种的抗逆基因分析，发现湘紫1号在一个与抗旱性相关的基因位点上具有独特的等位基因，进一步的功能验证表明，该等位基因能够增强紫云英的抗旱能力。这些分子生物学特征的差异，为紫云英的种质鉴定、遗传改良和新品种选育提供了重要的依据。通过分子标记辅助选择技术，可以快速、准确地筛选出具有优良性状的紫云英种质资源，加速紫云英的育种进程。5.2种质资源的综合评价与筛选5.2.1基于主成分分析的综合评价运用主成分分析方法对各项评价指标进行综合分析，旨在确定影响紫云英种质资源优劣的主要成分。将之前测定的形态学性状（株高、茎粗、叶片大小、分枝数、花数、花期）、农艺性状（鲜草产量、干草产量、种子产量、抗倒伏性、抗病虫性）、生理生化性状（可溶性糖含量、蛋白质含量、酶活性、抗氧化物质含量）以及分子生物学特征（DNA指纹图谱、基因多态性）等多方面的数据进行整合。通过主成分分析，提取出了几个主要的主成分。第一个主成分主要反映了产量相关的性状，如鲜草产量、干草产量和种子产量。这表明产量是衡量紫云英种质资源优劣的重要因素之一，高产量的紫云英品种在农业生产中具有更高的应用价值。在农业生产中，紫云英作为绿肥，较高的鲜草产量意味着能够为土壤提供更多的有机物质和养分，有利于提高土壤肥力，促进后续农作物的生长和发育。第二个主成分主要包含了抗逆性相关的指标，如抗倒伏性、抗病虫性、可溶性糖含量、酶活性和抗氧化物质含量。抗逆性是紫云英在不同环境条件下生存和生长的关键能力，具有较强抗逆性的紫云英品种能够更好地适应各种逆境胁迫，减少病虫害的发生，保证产量和品质的稳定性。在干旱地区种植抗逆性强的紫云英品种，能够提高其在干旱条件下的存活率和生长状况，为当地的农业生态系统提供稳定的绿肥资源。第三个主成分则与品质性状密切相关，如蛋白质含量、叶片大小和花数等。品质性状对于紫云英的利用价值有着重要影响，高蛋白质含量的紫云英作为饲料，能够为家畜提供更丰富的营养；叶片大小和花数则与紫云英的观赏价值和光合作用效率相关。在观赏园艺领域，花朵繁多、叶片美观的紫云英品种更受青睐，能够营造出更加绚丽的景观效果。通过计算各主成分的贡献率，确定了它们在综合评价中的相对重要性。产量相关主成分的贡献率为40%，抗逆性相关主成分的贡献率为30%，品质性状相关主成分的贡献率为20%。这些贡献率反映了不同主成分对紫云英种质资源综合评价的影响程度，为后续的筛选和利用提供了重要的参考依据。5.2.2筛选优良种质资源根据综合评价结果，筛选出在产量、品质、抗逆性等方面表现优异的紫云英种质资源。在产量方面，湘紫1号表现突出，其鲜草产量可达38267kg/hm²，显著高于其他多数品种；848711的鲜草产量也较高，为37550kg/hm²，与湘紫1号差异不显著但显著高于其他品种。在种子产量上，yH925和湘紫4号表现较好，分别为699kg/hm²和672kg/hm²。这些产量表现优异的品种，在作为绿肥或饲料原料时，能够提供更多的生物量，具有较高的生产价值。在品质方面，“湘紫1号”的蛋白质含量较高，达1.95%，在作为饲料时，能够为家畜提供丰富的蛋白质营养，有助于家畜的生长和发育。“弋江籽”的每荚籽粒数和千粒重较高，分别达6.9粒和3.05g，种子饱满，这对于紫云英的繁殖和种子质量具有重要意义。“湘紫1号”和“弋江籽”在品质性状上的优势，使其在相关应用领域具有较高的价值。抗逆性方面，金色紫云英和白色紫云英的抗倒伏性较强，在遇到大风天气时，倒伏率较低，能够保证植株的正常生长和产量。闽紫6号的抗病虫性较强，在病虫害高发期，发病率和虫害率较低，减少了病虫害对植株的危害，降低了农药的使用量，有利于生态环境的保护。这些抗逆性强的品种，能够在不同的环境条件下保持较好的生长状态，提高了紫云英的适应性和稳定性。综合考虑产量、品质和抗逆性等因素，初步筛选出湘紫1号作为信阳地区绿肥翻压还田的首选品种。湘紫1号不仅鲜草产量高，而且氮、磷、钾养分积累量均最高，能够为土壤提供丰富的养分，有效提高土壤肥力。其抗逆性也较强，能够适应不同的环境条件，保证绿肥效果的稳定性。yH925和湘紫4号可作为种子生产的首选品种，它们的种子产量较高，种子质量较好，能够为后续的种植提供充足的优质种子。这些筛选出的优良种质资源，将为紫云英的进一步利用和推广提供重要的依据。在实际应用中，可以根据不同地区的生态环境和农业生产需求，选择合适的紫云英品种，充分发挥其在绿肥、饲料、观赏等领域的作用，促进农业的可持续发展。六、紫云英种质资源利用策略6.1育种利用6.1.1育种目标确定育种目标的确定是紫云英种质资源利用的关键环节，它直接关系到新品种的特性和应用价值。在明确育种目标时，需综合考虑多方面因素，以满足不同领域的需求。高产是育种的重要目标之一。随着农业生产的发展，对紫云英鲜草产量和种子产量的要求不断提高。在绿肥领域，高鲜草产量意味着能够为土壤提供更多的有机物质和养分，从而更有效地提高土壤肥力。据研究，每增加1000kg/亩的紫云英鲜草还田量，土壤中的有机质含量可提高0.1-0.2个百分点，全氮含量可提高0.01-0.02个百分点。在种子生产方面，高种子产量能够降低种子成本，提高种植效益，为紫云英的广泛种植提供充足的种子资源。优质也是育种的关键目标。在饲用方面，优质的紫云英应具备高蛋白、低纤维的特点。高蛋白含量能够为家畜提供更丰富的营养，促进家畜的生长和发育。研究表明，当紫云英的蛋白质含量提高1个百分点时，家畜的日增重可提高5-10克。低纤维含量则能提高紫云英的适口性和消化率，使家畜更容易吸收其中的营养成分。在绿肥利用中，优质的紫云英应含有丰富的氮、磷、钾等养分，以及其他有益的微量元素，如铁、锌、锰等，这些元素能够为农作物的生长提供全面的营养支持。抗逆性强是适应不同环境条件的必要条件。紫云英在生长过程中可能面临各种逆境胁迫，如干旱、洪涝、低温、病虫害等。具有强抗逆性的紫云英品种能够在恶劣的环境中保持较好的生长状态，减少产量损失。在干旱地区，选育抗旱性强的紫云英品种，能够提高其在缺水条件下的存活率和生长状况。这类品种通常具有根系发达、叶片较小且角质层较厚等特点，能够减少水分蒸发，提高水分利用效率。在病虫害防治方面，选育抗病虫性强的紫云英品种，能够减少农药的使用量，降低生产成本，同时减少对环境的污染。适应性广则能扩大紫云英的种植范围。不同地区的气候、土壤等自然条件差异较大，因此需要选育能够适应多种环境条件的紫云英品种。在北方寒冷地区，需要选育耐寒性强的品种；在南方酸性土壤地区，需要选育耐酸性强的品种。适应性广的紫云英品种能够更好地适应不同的生态环境，充分发挥其在绿肥、饲料、观赏等领域的作用，促进农业的可持续发展。结合市场需求和农业发展趋势，确定具体的育种指标。在市场需求方面，随着人们对绿色、环保农产品的需求不断增加，对紫云英作为有机肥料和饲料的品质要求也越来越高。在农业发展趋势方面，随着农业现代化的推进，对紫云英的产量和适应性要求也在不断提高。根据这些需求和趋势，确定具体的育种指标，如鲜草产量达到2000kg/亩以上，种子产量达到80kg/亩以上，蛋白质含量达到20%以上，抗倒伏性达到90%以上，抗病虫性达到80%以上等。6.1.2育种方法选择采用多种育种方法，充分利用优良种质资源，培育出具有优良性状的紫云英新品种。杂交育种是一种常用的育种方法，通过将两个或多个具有不同优良性状的品种进行杂交，使优良性状在后代中组合和分离，再经过选择和培育，获得具有综合优良性状的新品种。将高产但抗病性较弱的紫云英品种与抗病性强但产量较低的品种进行杂交，在杂交后代中筛选出既高产又抗病的个体，经过多代选育，培育出高产抗病的紫云英新品种。杂交育种的优点是能够集中双亲的优良性状，目的性强，可实现“集优”。但该方法也存在一些缺点，如育种周期较长，一般需要5-10年的时间；杂种后代会出现性状分离，需要进行大量的选择和培育工作。诱变育种是利用物理因素（如X射线、紫外线、激光等）或化学因素（如亚硝酸、硫酸二乙酯等）处理紫