能源草本植物野生驯化研究

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　　摘 要 2008～2011年调查广西本土野生草本植物资源，对具有高纤维、高能量的禾本科草本植物GM008、GM003、GM002号斑茅进行野生驯化与栽培试验。研究结果表明，参试的3种野生斑茅平均年产干物质分别达到（25.16±2.45）、（20.47±6.37）和（11.27±0.18）t/hm2，粗纤维、半纤维素、木质纤维素、燃烧热值等能源指标均高于对照20%～30%，具有较好的能源用草潜力。
　　关键词 能源草 ；驯化 ；繁殖技术 ；栽培技术
　　分类号 S578
　　Acclimatization and Cultivation Technology
　　of Wild Herbaceous Energy Plants
　　YAO Na YI Xianfeng LAI Zhiqiang DENG Suyuan
　　LI Chuangju LAI Dawei QIU Jinhua LIANG Yongliang
　　（Guangxi Institute of Animal Sciences， Nanning， Guangxi 53000）
　　Abstract Through investigation of the resource of native wild herbs plant in Guangxi，form 2008 to 2011， we conducted the research acclimatization and plant test for gramineous herbs plant， had high content of fiber and high content of energy， Saccharum arundinaceum Retz. cv. GM008， Saccharum arundinaceum Retz. cv. GM003， Saccharum arundinaceum Retz. cv. GM002. The results show that the three kinds of wild arundinaceum were （25.16±2.45）， （20.47±6.37）， （11.27±0.18）t/hm2 respectively in dry matter content every year； energy indicators of them， such us coarse fiber， hemicelluloses， lignin and heat value， were all 20%～30% higher than control group； so the three kinds of herbs had good potential for producing energy.
　　Keywords energy herbs ； acclimation ； breeding techniques ； cultivation techniques
　　能源危机是当今世界面临的巨大挑战。据统计，世界已探明的主要矿物燃料储量和开采量不容乐观，煤炭资源尚可开采100年，石油30～40年，天然气50～60年。从发展的角度看，化石能源终将耗竭，加之其燃烧时产生的有害物质严重污染生态环境，导致温室效应、全球气候变暖、生物物种多样性降低、荒漠化等诸多问题，严重影响着环境资源安全和社会经济持续发展，威胁着人类的生存[1]。随着传统的能源结构由不可再生能源向可再生能源转化，能源草本植物优势凸显。能源草本植物作为一种重要的可再生能源，与木本能源植物相比，具有生长速度快、周期短、再生能力强、产量高、适应性广、种植成本低、易于产业化生产等特点[2]，对于缓解能源压力、保护环境和生态环境、促进国民经济社会可持续发展具有重要意义。我国幅员辽阔，能源草本植物种类繁多，分布性广，且有一大部分呈野生状态分布。加大对能源草本植物的种质资源调查、收集、引种驯化和能源价值评定具有重要意义。笔者通过对广西野生草本植物资源10多年的调查，对一批具有较高纤维和能源价值的禾本科草本植物进行野生驯化与栽培研究，为能源草种质资源的收集与筛选提供科学依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况
　　试验地位于广西畜牧研究所牧草试验基地内，地理坐标北纬22°50′，东经108°21′，海拔88.1 m，属亚热带季风气候。试验地阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短，年平均气温在21.6℃。冬季最冷（1月）平均温度12.8℃，夏季最热（7、8月）平均温度28.2℃，年均降雨量1 341 mm，平均相对湿度79%。土壤为砖红壤性土，有机质含量14.01 g/kg，全氮0.1%，全磷0.04%，全钾1.2%，速效氮115 mg/kg，速效磷9 mg/kg，速钾104 mg/kg ，pH 4.5～6.5，土壤肥力中等。
　　驯化材料，对采自广西海拔1 000 m以下地区的3个野生斑茅――GM008、GM003和GM002号斑茅进行整株移栽驯化观察研究。
　　1.2 方法
　　1.2.1 试验设计
　　试验地整平后，采用随机排列法，每个小区面积为2 m×5 m =10 m2，3次重复，株行距35 cm×40 cm，采用整株分蔸种植。
　　1.2.2 指标观测
　　（1）植物形态特征、生态习性、物候期及适应性观测
　　定期、定时对各物候期形态特征指标进行观察，掌握其物候期生长规律及特性。
　　（2）再生能力测定
　　在植株每次刈割前固定调查10株株高，以测定其再生能力及速度。
　　（3）生物产量测定 　　每年刈割测定3次，留茬2～3 cm，测定鲜草量，并取1 kg风干，折算干草产量。
　　（4）能源指标测定
　　取相同物候期的鲜草，参照GB/T 6435-2006、GB/T 6438-2007、GB/T 6434-2006、GB/T 20805-2006、GB/T 5009.8-2003、GB/T 213-2008、JY/T 015-1996进行干物质、灰分、粗纤维素、木质纤维素、总糖、热值以及硫、钾等能量指标测定。
　　2 结果与分析
　　2.1 植物学特征
　　通过人工栽培，对3种不同野生能源草本植物的形态特征与生态习性进行观测，结果如下。
　　2.1.1 GM008号斑茅
　　禾本科多年生直立丛生型草本植物，茎秆直立，株高5～7 m，具有很强的分蘖能力。叶互生，叶长200～250 cm，叶宽4.5～5 cm，叶鞘密布白色长茸毛，叶脉呈白色，叶缘有倒刺。从茎秆顶端抽穗，圆锥花序，种子结实率低，一般采用无性繁殖。喜温暖湿润，具有粗生性，宿根性强。耐寒、耐旱性极强，耐贫瘠、抗倒伏，对土壤要求不严，病虫害少。
　　2.1.2 GM003号斑茅
　　禾本科直立丛生型草本植物，植株高大，达5 m以上，具有很强的分蘖能力。根系发达，叶互生，幼嫩时叶纤细，质地坚硬，叶鞘密布茸毛，叶脉呈白色，叶缘有倒刺，叶宽3～5 cm。总状花序，喜温暖湿润气候，具有粗生性，宿根性强，适应性广，在干旱、半干旱和湿润干旱地区均可种植。并且耐寒、耐旱性极强，耐贫瘠，对土壤要求不严。
　　2.1.3 GM002号斑茅
　　禾本科丛生型草本植物，多年生，茎秆纤细，株高3 m以上，每个茎秆具节间12～20个，节长20～30 cm。植株分蘖能力强。叶互生，纤细，叶长50～70 cm。总状花序，长60～100 cm，喜温暖湿润气候，适应性广，耐寒、耐旱，耐贫瘠，对土壤要求不严，多生长在河边、水沟边。
　　2.2 适应性分析
　　GM008、GM003和GM002号斑茅在南宁市试验基地均能正常生长，越冬夏率均达100%，全年青绿，12月中旬抽穗开花。刈割利用后，翌年2月中旬返青。全年利用期可达300 d以上。
　　2.3 再生能力分析
　　每小区随机抽取10株进行刈割前株高测量，定期测定结果表明，3个野生斑茅中GM008号斑茅再生能力强，生长速度最快，全年平均高度（837.42±60.70）cm，分别较GM003号斑茅（616.11±66.35 ）cm高35.92%，较GM002号斑茅（604.33±36.19）cm高38.57%，详见表1。
　　2.4 生物产量分析
　　生产性能是筛选评价能源植物的首要指标。通过3年的人工驯化和高产技术栽培试验，3种野生草本植物作为能源用，在营养期内每年刈割测定3次，刈割留茬高度为2～3 cm，测定各小区鲜草及干物质产量（表2）。由表2可知，GM008号斑茅平均鲜草产量最高，为（73.40±3.87）t/hm2，比GM003号斑茅（59.02±16.51）t/hm2高24.36%、是GM002号斑茅鲜草产量（32.09±3.81）t/hm2的1倍多；风干后，3种野生能源草干物质产量分别为（25.16±2.45）、（20.47±6.37）和（11.27±0.18）t/hm2。3年人工栽培管理的产草量表明，GM00和GM003号斑茅均具有较高的丰产性，与目前世界公认的能源草柳枝稷（平均产量为18～20 t/hm2[6]）相比较，具有极大的竞争力及较高的开发应用前景。
　　3.5 能源理化指标评价分析
　　在相同生育期，分别采样对GM008、GM003和GM002号斑茅进行能源指标评价分析[3]，以象草作为对照。经广西分析测试中心分析测定，结果表明：GM008、GM003和GM002号斑茅干物质含量分别为41.23、38.85和41.16 g/hg，分别高于对照44.67%、36.31%和44.42%；粗灰分较对照略低；粗纤维、半纤维素、木质纤维素等比对照高20%～30%；总糖、能量热值、硫、钾等均高于对照，具有较高的能源开发利用价值。详见表3。
　　3 讨论与结论
　　野生能源用草本植物是处于天然自生状态下未人为开发利用的能源植物。通过3～5 a的人工驯化研究，成功驯化出野生斑茅品种GM008和GM003号斑茅，并成功进行人工繁殖栽培，初步明确GM008、GM003和GM002号斑茅的生长发育特性、生态环境特点及能源用价值等。
　　其中，GM008和GM003号斑茅年产干物质（25.16±2.45）、（20.47±6.37）t/hm2，其产量高出世界公认的能源草本植物柳枝稷17.72%～39.77%，其各项能源理化指标明显，较普通象草品种有明显提高。由此可见，GM008和GM003号斑茅可作为能源用草本植物，具有极大的开发潜力。
　　参考文献
　　[1] 丛丽丽，张蕴薇. 能源草的研究现状及前景[C]. 中国草学会青年工作委员会学术研讨会论文集. 2010（9）：649-654.
　　[2] 仰 勇，肖 亮，蒋建雄. 浅谈纤维类能源草的开发和利用[J]. 湖南农业科学，2011（10）：33-34.
　　[3] 潘伟彬. 能源植物狼尾草品种筛选评价指标分析[J]. 漳州师范学院报（自然科学版），2009（4）：87-91.
　　[4] 李忠杰，王春艳，王连敏，等. 野生植物荻的驯化栽培[J]. 黑龙江生态工程职业学院学报，2009（5）：28-29.
　　[5] 赖志强，蔡小艳，易显凤，等. 广西饲用植物志[M]. 南宁：广西科学技术出版社，2011：16-32.
　　[6] Alexopoulou E， Sharma N， Papatheohari Y， et al. Biomass yields for upland and lowland switchgrass varieties grown in the Mediterranean region[J]. Biomass and bioenergy， 2008， 32 （10）： 926-933.
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