牛鞭草属种质资源及育种研究

牛鞭草属植物分布较广,种类较多,全世界有近20个种,我国有4个种,即:扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)、牛鞭草(H.altissima)、长花牛鞭草(H.longiflora)、小牛鞭草(H.protensa).牛鞭草属资源大多数是优良牧草,在许多国家都开展了资源收集和新品种培育工作,中国育成了"广益" 、"重高"2个品种,美国育成了著名的Redalta, Greenalta, Bigalta, Floralta等4个品种,这些品种在亚热带湿润区草地畜牧业中发挥着重要作用.笔者结合多年的研究工作,对国内外牛鞭草种质资源的分类、分布、杂交育种、遗传多样性研究进展情况和新品种培育工作进行了总结和探讨,以便为牛鞭草资源的进一步研究利用提供参考依据.     

水淹和密度配置对牛鞭草与狗牙根扦插苗光合作用的影响

为探究狗牙根(C)与牛鞭草(H)当年生扦插苗在不同水淹地区较优的密度配置,于2016年4月29日在盆栽控制条件下设置3种不同水分条件(对照组—CK组、浅淹组—SF组、全淹组—TF组)、7种牛鞭草与狗牙根配置比例(每盆牛鞭草与狗牙根株数分别按2株进行递增与递减),具体配比分别为H0C12、H2C10、H4C8、H6C6、H8C4、H10C2和H12C0,对混植条件下牛鞭草与狗牙根在水淹环境中的生长及光合作用进行了比较研究。结果表明:水淹和密度配置对狗牙根、牛鞭草的净光合速率有极显著的影响(P<0.01)。CK条件下,牛鞭草在密度H2C10下的净光合速率显著高于牛鞭草单植条件下的净光合速率(P<0.05),狗牙根在混植条件下的净光合速率与单植相比显著降低(P<0.05);SF条件下,牛鞭草在密度H8C4下的净光合速率显著大于其他密度下的净光合速率,而狗牙根单植下的净光合速率与混植相比显著降低(P<0.05);与对照组相比,牛鞭草在TF组的净光合速率显著降低(P<0.05)。综合考虑混植体系的整体光合效率,建议在三峡库区无水淹地区混植牛鞭草与狗牙根的最佳密度配置为H2C10;在浅水淹地区,采取最佳密度配置为H8C4;在较低海拔的全淹地区,采取单植牛鞭草的方式将是更为理想的选择。     

水淹和密度配置对牛鞭草与狗牙根扦插苗光合作用的影响

为探究狗牙根(C)与牛鞭草(H)当年生扦插苗在不同水淹地区较优的密度配置,于2016年4月29日在盆栽控制条件下设置3种不同水分条件(对照组—CK组、浅淹组—SF组、全淹组—TF组)、7种牛鞭草与狗牙根配置比例(每盆牛鞭草与狗牙根株数分别按2株进行递增与递减),具体配比分别为H0C12、H2C10、H4C8、H6C6、H8C4、H10C2和H12C0,对混植条件下牛鞭草与狗牙根在水淹环境中的生长及光合作用进行了比较研究。结果表明:水淹和密度配置对狗牙根、牛鞭草的净光合速率有极显著的影响(P0.01)。CK条件下,牛鞭草在密度H2C10下的净光合速率显著高于牛鞭草单植条件下的净光合速率(P0.05),狗牙根在混植条件下的净光合速率与单植相比显著降低(P0.05);SF条件下,牛鞭草在密度H8C4下的净光合速率显著大于其他密度下的净光合速率,而狗牙根单植下的净光合速率与混植相比显著降低(P0.05);与对照组相比,牛鞭草在TF组的净光合速率显著降低(P0.05)。综合考虑混植体系的整体光合效率,建议在三峡库区无水淹地区混植牛鞭草与狗牙根的最佳密度配置为H2C10;在浅水淹地区,采取最佳密度配置为H8C4;在较低海拔的全淹地区,采取单植牛鞭草的方式将是更为理想的选择。     

扁穗牛鞭草的主要特征及利用

扁穗牛鞭草[Hemar thria compress(Lf)RBr],俗名马鞭稍、扁担草,是禾本科牛鞭草属的多年生刈割型牧草。该草原产印度,在我国云南、两广山地广有野生分布。经栽培驯化后的扁穗牛鞭草,在日均温16.8℃,年降雨量1501毫米,海拔高度516米的四川洪雅县阳坪草坡种植,据1980—1983年四年的试验观察和大面积栽培利用的结果,扁穗牛鞭草表现适应     

水分胁迫下扁穗牛鞭草根系保护酶活性变化

在水分胁迫下,以国审扁穗牛鞭草品种广益和重高为材料,研究2种牧草根系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量变化情况。结果表明,在水分胁迫期间,广益和重高扁穗牛鞭草根系MDA含量和SOD、POD、CAT活性迅速升高,在14d时达到最大值,之后MDA含量和3种保护酶活性均出现大幅度下降。研究还表明,初期MDA含量上升主要是由水分胁迫引起的,而3种保护酶活性的上升则主要是MDA含量上升所致。14d后MDA含量和3种保护酶活性的下降可能是由于2种扁穗牛鞭草在渡过干旱阈值期后,表现出一定耐受性和适应性。在研究期间,重高扁穗牛鞭草根系MDA含量始终高于广益,综合2种扁穗牛鞭草萎蔫和枯萎状况,表明广益扁穗牛鞭草抗旱能力大于重高扁穗牛鞭草。     

混播草场牛鞭草、白三叶及黑麦草产草量和株高的测定

本试验测定了湖南红黄壤气候条件下,混播草场扁穗牛鞭草(简称牛鞭草)、白三叶、黑麦草三种牧草全年的株高和产草量,结果表明:(1)全年共产六茬草,产量达10523.8千克/亩,其中牛鞭草产量最高,三叶草次之,黑麦草最少。(2)全年日产草量从高到低依次为第二茬、第三茬、第四茬、第六茬、第五茬、第一茬,全年4、5月产草最多,7、8月产草最少。(3)全年三种草的株高日增长量从高到低依次为牛鞭草:第二茬、第五茬、第三茬、第四茬、第六茬、第一茬;白三叶:第三茬、第二茬、第六茬、第四茬、第五茬、第一茬;黑麦草:第三茬、第二茬、第一茬。     

~(60)Co-γ辐射扁穗牛鞭草剂量筛选及表型变异研究

以牧草型‘雅安'扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa‘Ya'an')和草坪型‘H055'扁穗牛鞭草(H.compressa‘H055')为材料,用~()60Co-γ射线分别照射种茎,研究其形态变异及变异的适宜射线剂量.旨在为扁穗牛鞭草辐射诱变育种提供基本信息。结果表明:诱变材料的存活率随辐照剂量增加而降低,‘雅安'扁穗牛鞭草种茎适宜诱变剂量为80~1 00 Gy,‘H055'扁穗牛鞭草种茎适宜诱变剂量为70~90 Gy;辐射当代材料在植株形态性状上发生了较明最变异,其变异频率分别为47.5%和37.5%。并获得75%叶片变小、株高变矮、茎变细的草坪型‘H055'扁穗牛鞭草优异种质和10%植株变高的牧草型‘雅安'扁穗牛鞭草突变体,表明辐射育种方法更适合于草坪型扁穗牛鞭草的选育。     

19份野生扁穗牛鞭草种质农艺性状遗传变异的数量化研究

对扁穗牛鞭草在我国的野生种分布进行深入调查表明．在四川、重庆分布有广泛的不同生态型的野生扁穗牛鞭草资源。以其中19份野生扁穗牛鞭草为供试材料。对其株高、分蘖、茎叶比、干物质重量、粗蛋白质含量等农艺性状进行初步的数量化研究表明。多数扁穗牛鞭草适合做牧草并极具培育优良新型牧草品种的潜力。经测定．大邑生态型扁穗牛鞭草和草坝生态型扁穗牛鞭草表现出檀株高大、茎粗壮、叶量丰富、干物质含量高等许多牧用性饲草的优良特点．特别是草坝生态型扁穗牛鞭草的粗蛋白质含量比重高牛鞭草高约3。0％，所以，它有望成为优良的扁穗牛鞭草新品种。综合聚类显示．所有材料可分为四大类型．每个类型在饲用特性方面都有所差异。为不同目的的进一步筛选和利用及为加快我国扁穗牛鞭草种质资源的开发和利用以及改良其人工草地提供了较为科学的依据。     

扁穗牛鞭草染色体数目及核型分析

采用常规根尖压片法,对扁穗牛鞭草栽培品种‘广益’和野生扁穗牛鞭草材料T003染色体数目和核型进行研究,结果表明:(1)扁穗牛鞭草染色体基数x=9;(2)‘广益’扁穗牛鞭草为六倍体,核型公式为2n=6x=54=34m+10sm(2SAT)+6st+2t+2T,核不对称系数为61.43%,核型属于2B类型;(2)野生扁穗牛鞭草材料T003为四倍体,核型公式为2n=4x=36=14m+10sm(2SAT)+8st+4T,核不对称系数为65.67%,核型属于2C类型。     

扁穗牛鞭草的水肥耦台效应研究

在牛鞭草人工栽培过程中,水肥管理是重要的农艺措施。试验设置不同的水分(正常供水、轻度干旱、中度干旱)和施肥(无肥、低肥、中肥、高肥)组合,盆栽研究了水肥耦合对牛鞭草生长、产量、品质及有关生理指标等的影响。结果表明,供水减少,牛鞭草叶片脯氨酸含量倍增,施肥对叶片脯氨酸含量无显著影响。在中旱无肥处理中,脯氨酸含量最高,牛鞭草生长最差,说明干旱危害严重,不支持“脯氨酸积累有益于提高植物抗旱性”的观点。施肥提高叶片相对含水量,增强硝酸还原酶活性和根系活力,增加植株氮、磷、钾含量和吸收量以及在土壤中的生物有效性,有益于减轻干旱危害,提高产量品质。在轻度干旱条件下,牛鞭草根冠比增加,氮、钾含量提高,叶绿素、硝酸还原酶活性、植株含磷量和土壤有效氮、磷、钾无显著降低。因此,在轻旱高肥组合的处理中,牛鞭草生长最好,产量最高,品质最佳;在不同水分与无(低)肥组合的处理中,牛鞭草生长不佳,产量低,品质差。在三峡库区牛鞭草的人工栽培过程中,频繁的短时干旱可能对产量品质无显著影响,施足肥料有益于高产优质。     

模拟林(竹)-草种植模式遮荫对扁穗牛鞭草的光合速率、生长的影响及其经济效益分析

在模拟遮荫条件下对扁穗牛鞭草的净光合速率、生长指标和经济效益进行了分析。结果表明,扁穗牛鞭草在自然光强1 200μmol/(m2.s)左右时达到饱和点,遮荫48%~79%的光强下很难达到光饱和状态;在中、低光强辐射时,遮荫16%~79%的净光合速率仅为全光下的33.8%~86.4%,高光强辐射下,不同遮荫度下的净光合速率为其全光照的35.0%~94.7%;不同光照强度或者同一光照强度的不同遮荫梯度下,扁穗牛鞭草净光合速率都表现出显著差异[F遮荫=44.09>F0.05(3.84),Pv<0.05;F光照=11.72>F0.05(4.46),Pv<0.05];遮荫改变了光照条件,影响光合产物的合成,进而抑制了扁穗牛鞭草的茎粗生长、植株萌发以及生物量的积累,对株高生长则表现为抑制和促进2个方面;不同遮荫梯度下扁穗牛鞭草产值下降幅度为35.0%~83.1%,年产出0.512 3万元/hm2为扁穗牛鞭草种植的临界值,林(竹)-扁穗牛鞭草模式的冠层遮荫度需等于或小于43%,才能有一定的经济效益。     

扁穗牛鞭草花粉活力及柱头可授性研究

采用离体萌发法测定扁穗牛鞭草花粉生活力及不同保存条件下花粉寿命,运用联苯胺-过氧化氢法对大棚和大田开花植株柱头可授性进行研究.结果表明:扁穗牛鞭草花粉离体萌发率为65.67%;室温(27℃)下,干燥保存的花粉寿命为3h,湿润保存的花粉寿命为4h;外界环境因子对扁穗牛鞭草柱头可授性影响较大,大棚(平均温度27℃,平均相对湿度65%)、大田(平均温度25℃,平均相对湿度75.9%)两条件下柱头可授性随时间变化差异性显著(P<0.01);大棚内扁穗牛鞭草植株柱头可授期为花后1～5d,大田条件下柱头可授期为花后1～3d.     

多年生暖季型草地冬季补播互补系统

在扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)草地,秋季补播7种冷季型一年饲用生作物和牧草,建立互补系统。对不同时期补播的小黑麦(Triticale wittmack)进行净光合速率测定,对各处理全年产草量分布和扁穗牛鞭草密度变化进行测定。结果表明:小黑麦的净光合速率显著高于对照;补播小黑麦和黑麦(Secale cereale)的全年产草量与对照间差异显著,分别提高了28.9%和26.0%;其他处理与对照间差异不显著;扁穗牛鞭草密度和产草量与对照之间差异不显著。     

巨桉林草间作模式中牧草光合生理生态适应性研究

在不同郁闭度巨桉林下间作鸭茅、多年黑麦草和扁穗牛鞭草,对3种牧草叶绿素含量、叶绿素荧光参数、光合日进程和生物量进行测定分析,并探讨各牧草在不同郁闭度的巨桉林分下生长状况。结果表明,1)随着林分郁闭度的增加,3种牧草的叶绿素(Chl)含量增大,间作下牧草的Chl含量和叶绿素b(Chlb)都高于对照(CK),鸭茅和多年黑麦草叶绿素a/b(Chla/Chlb)值随郁闭度增加而显著降低(P<0.05);2)随着林分郁闭度的增加,鸭茅和多年黑麦草光系统Ⅱ的光化学效率(Fv/Fm)先增加后下降,下降时的林分郁闭度为0.60;鸭茅和多年黑麦草Fv/Fm值大于扁穗牛鞭草,但在间作条件下其Fv/Fm值增加程度小于扁穗牛鞭草;3)3种牧草在对照和间作条件下的光合日进程都是单峰曲线;鸭茅在林分郁闭度小于0.53时,多年黑麦草在林分郁闭度小于0.42时,其日平均净光合速率(Pn)都高于对照,间作条件下扁穗牛鞭草的Pn低于对照;4)扁穗牛鞭草对照的生物量最高,随着林分郁闭度的增加,其生物量逐渐减小,但在不同郁闭度下的生物量均比其他牧草对应郁闭度下的生物量高,在郁闭度为0.56时,扁穗牛鞭草生物量仍大于其他牧草的最大生物量。从总体来看,3种牧草对弱光环境的响应方式不同,鸭茅和多年黑麦草主要表现在提高Chlb含量,而扁穗牛鞭草主要表现在提高Fv/Fm值,3种牧草的耐荫性为鸭茅>多年黑麦草>扁穗牛鞭草。鸭茅在林分郁闭度小于0.54时,多年黑麦草在林分郁闭度小于0.34时,其生物量随郁闭度增加而增加,表明适度的遮荫有助于提高这2种牧草的生物量。     

19份野生扁穗牛鞭草种质农艺性状遗传变异的数量化研究

对扁穗牛鞭草在我国的野生种分布进行深入调查表明,在四川、重庆分布有广泛的不同生态型的野生扁穗牛鞭草资源。以其中19份野生扁穗牛鞭草为供试材料,对其株高、分蘖、茎叶比、干物质重量、粗蛋白质含量等农艺性状进行初步的数量化研究表明,多数扁穗牛鞭草适合做牧草并极具培育优良新型牧草品种的潜力。经测定,大邑生态型扁穗牛鞭草和草坝生态型扁穗牛鞭草表现出植株高大、茎粗壮、叶量丰富、干物质含量高等许多牧用性饲草的优良特点,特别是草坝生态型扁穗牛鞭草的粗蛋白质含量比重高牛鞭草高约3.0%,所以,它有望成为优良的扁穗牛鞭草新品种。综合聚类显示,所有材料可分为四大类型,每个类型在饲用特性方面都有所差异,为不同目的的进一步筛选和利用及为加快我国扁穗牛鞭草种质资源的开发和利用以及改良其人工草地提供了较为科学的依据。     

扁穗牛鞭草的引种栽培试验

通过在德江县对扁穗牛鞭草的引种栽培试验，结果表明：我区的气候、环境适宜于扁穗牛鞭草的生长要求，其生长、生产性能表现良好，可作为我区牧草种植当家品种进行推广。     

几种栽培牧草产量及其水保性能对比分析

试验研究表明,4种牧草由于生物学特性的差异和对该区高温高湿气候的不适应,产量差异较大,扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)的产量明显高于鸭茅(Dactylis glomerata)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、菊苣(Cichorium intybus);同时,其地表盖度也较大,两次刈割期间扁穗牛鞭草草群高度可达1.0～1.2m左右。2004年6～11月期间,扁穗牛鞭草地表径流量分别为裸地的66.4%、玉米地的58.1%,土壤侵蚀量分别为裸地的15.7%、玉米地的31.8%。试验区林草模式植被恢复林下优选草种为扁穗牛鞭草。     

利用EST-SSR标记分析西南扁穗牛鞭草种质的遗传多样性

利用禾谷作物EST-SSR标记对采自我国西南地区的40份野生扁穗牛鞭草和3份扁穗牛鞭草国审品种的遗传变异和亲缘关系进行了研究。试验筛选出23对引物对43份供试材料进行扩增,共获得323条带,其中多态性条带261条,多态性条带比率(PPB)达80.4%,多态信息含量(PIC)为0.354~0.500,平均值为0.474,遗传相似系数(GS)为0.690~0.913,表现出丰富的遗传多样性。聚类分析结果表明,各供试材料间的聚类与其地理来源及形态特征具有一定的相关性。5 个扁穗牛鞭草地理类群间的分子方差分析(AMOVA)揭示了供试的扁穗牛鞭草类群内的遗传变异占总变异的95.32%,类群间变异占总变异的4.68%。表明禾谷作物的EST-SSR能用于扁穗牛鞭草遗传多样性研究,是一种有效的分子标记。本研究结果为扁穗牛鞭草种质的收集、利用及育种提供了理论依据。     

扁穗牛鞭草丰产栽培技术

１　扁穗牛鞭草特性　扁穗牛鞭草学名：ＨｅｍａｒｔｈｉａＣｏｍｐｅｓｓａ（ＬＦ）ＲＢＲ又名马鞭梢、扁担草、铁马鞭、牛仔草。为禾本科牛鞭草属多年生根状茎草本植物。性喜温暖湿润气候，为亚热带夏茂型草种。它具有产量高、适应性广、抗逆性强、耐刈割、耐践踏、再生力强、供青期长、管理方便、生产成本低等优点。在我国南方十多个省均有种植。２　饲用价值　扁穗牛鞭草含糖份较多，味香甜，无异味。适宜牛、羊、猪、禽、鱼等。年刈割４～５次，盆地内年鲜草产量可达４０００～６０００公斤或更多。是目前我省优良的多年生草种…     

几种栽培牧草产量及其水保性能对比分析

试验研究表明,4种牧草由于生物学特性的差异和对该区高温高湿气候的不适应,产量差异较大,扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)的产量明显高于鸭茅(Dactylis glomerata)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、菊苣(Cichorium intybus);同时,其地表盖度也较大,两次刈割期间扁穗牛鞭草草群高度可达1.0～1.2 m左右.2004年6～11月期间,扁穗牛鞭草地表径流量分别为裸地的66.4%、玉米地的58.1%,土壤侵蚀量分别为裸地的15.7%、玉米地的31.8%.试验区林草模式植被恢复林下优选草种为扁穗牛鞭草.