能源草新品系桂能草1號(hào)特征特性及高產(chǎn)栽培技術(shù)研究

覃維治 李韋柳 蘭生葵 韋民政 鄭虛 唐秀樺 熊軍 閆海鋒

（1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，廣西南寧 530007；2.柳州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣西柳州 545003）お

摘要

能源草新品系桂能草１號(hào)是廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所從國(guó)外引進(jìn)的雜交狼尾草資源中經(jīng)過(guò)多年選育出的能源專(zhuān)用型新品系。該品系和傳統(tǒng)的牧草相比，生物產(chǎn)量和纖維素含量高；一年兩收，一茬生育期約為150 d，適應(yīng)性廣，生長(zhǎng)快，再生性強(qiáng)，抗逆性強(qiáng)；品比試驗(yàn)表明，其年干物質(zhì)產(chǎn)量平均達(dá)到77.93 t/hm2，生物產(chǎn)量生產(chǎn)潛力巨大；經(jīng)廣西分析測(cè)試中心分析測(cè)定，干物率為36.3%，纖維素含量為57.0%，半纖維素含量為7.44%，熱值高高達(dá)18.49 MJ/kg，灰分2.84%。桂能草１號(hào)新品系在南方大部分地區(qū)種植良好，由于既可以轉(zhuǎn)化為乙醇，又可以制成固體燃料代替煤，所以有望成為我國(guó)南方優(yōu)良的能源型纖維類(lèi)草本作物。主要分析新品系桂能草１號(hào)的生物學(xué)特征，總結(jié)其高產(chǎn)栽培技術(shù)，為該品系發(fā)展生物質(zhì)能源提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 能源草；雜交狼尾草；生物產(chǎn)量；纖維素；栽培技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào) SB54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2014）19-06188-02

お

Study on Characteristics of New Energy Grasses Strains Guinengcao 1 and Its High瞴ielding Cultural Techniques

QIN Wei瞶hi et al

(Cash Crops Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007)

AbstractA new energy grasses strain Guinengcao 1 has been screened for many years from germplasm resources of Hybrid Pennisetum introduced from abroad by our research team. The new strain with higher biological yield and higher cellulose content compared with other grasses could harvest two crops a year that each crop need 150 day. In addition, this strain had extensive adaptability, strong regeneration, resists the going against strong, etc. As a result of the trial and the characters analysis and identification, the average yield of dry matter was 77.93 t/(hm2·a）, the dry matter content was 36.3 %, the cellulose content was 57.0 %, the hemicellulose content was 7.44 %, the heat value was 18.49 MJ/kg, the ash content was only 2.84 %.This strain was perennial grasses for energy with the characteristics of both transformed for ethanol and made into solid fuel instead of coal could plant in most parts of South China. So, characteristics of this new energy grasses strains and its high瞴ielding cultural techniques were summarized, which will provide technical support for development of bioenergy.

Key words Energy grasses; Hybrid Pennisetum; Biological yield; Cellulose content; Cultural techniques

お

基金項(xiàng)目 廣西科技合作與交流計(jì)劃項(xiàng)目（桂科合129801422）。

作者簡(jiǎn)介 覃維治（1977- ），男，廣西武鳴人，助理研究員，從事薯類(lèi)和能源作物研究。

收稿日期 20140531

當(dāng)今世界面臨能源緊張的問(wèn)題，能源危機(jī)嚴(yán)重影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。隨著生態(tài)環(huán)境的不斷惡化以及礦物燃料日趨減少，人們已經(jīng)充分意識(shí)到新能源開(kāi)發(fā)與利用的重要性。生物質(zhì)能是僅次于石油、煤炭和天然氣居世界第四位的能源［1］，越來(lái)越受到世界各國(guó)的高度關(guān)注。歐美國(guó)家對(duì)其進(jìn)行了深入的研究并已經(jīng)大規(guī)模用于生物質(zhì)能源生產(chǎn)［2-4］。歐美科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年的研究，認(rèn)為多年生高纖維素含量類(lèi)能源草本植物是目前最有發(fā)展前途的生物資源之一，把它作為首選的生物質(zhì)能源植物。

能源草是指植株高大、生長(zhǎng)迅速、生物質(zhì)產(chǎn)量高的草類(lèi)能源植物，是可直接作燃料及用于生產(chǎn)生物質(zhì)能源的草本植物的統(tǒng)稱(chēng)，多為2年或多年生［5］。以纖維素類(lèi)植物作為發(fā)展生物質(zhì)能源的主導(dǎo)原料，已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)研究熱點(diǎn)。我國(guó)《國(guó)家能源科技“十二五”規(guī)劃》、《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《生物質(zhì)能發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中都明確把纖維素生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，并鼓勵(lì)合理選育和科學(xué)種植能源作物。我國(guó)面臨更為嚴(yán)峻的能源形勢(shì)［6］，對(duì)生物質(zhì)能源的需求更為迫切，發(fā)展生物質(zhì)顆粒燃料、生物質(zhì)基液體燃料、生物質(zhì)發(fā)電等生物質(zhì)商品燃料，需要有規(guī)?；a(chǎn)而價(jià)格又相對(duì)低廉的原料供應(yīng)，有必要及時(shí)開(kāi)展有關(guān)能源草篩選、適應(yīng)性、生產(chǎn)潛力和品質(zhì)特性的研究，為能源草產(chǎn)業(yè)化合理利用提供依據(jù)。禾本科狼尾草屬是多年生草本植物，該屬有很多科，具有生物產(chǎn)量高、抗逆性強(qiáng)、較耐鹽、對(duì)土壤要求不高等優(yōu)點(diǎn)［7］。過(guò)去我國(guó)關(guān)于禾本科狼尾草屬的研究主要以牧草飼料為研究目的［8-11］，為了選育能源型專(zhuān)用草新品種，筆者從2010年1月份開(kāi)始，從外引雜交狼尾草資源中，經(jīng)過(guò)多年試驗(yàn)篩選及鑒定，選育出符合能源型的專(zhuān)用草新品系桂能草1號(hào)；并經(jīng)過(guò)與傳統(tǒng)牧草品種紫色象草進(jìn)行種植比較，分析了新品系桂能草1號(hào) 的生物學(xué)特征，總結(jié)了其高產(chǎn)栽培技術(shù)，為該品系發(fā)展生物質(zhì)能源提供技術(shù)支持。

1 主要特征特性

1.1 植物學(xué)特性

桂能草1號(hào)是多年生叢生高稈禾本科草本植物，屬于雜交狼尾草(玃ennisetum americanum×P.purpureum），是美洲狼尾草［玃enn瞚setum americanum(L.)Leeke］和象草（玃.pur pureum Schum.）的種間雜交種后代，根系發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)速度快，150 d的株高平均可達(dá)400~420 cm，株型緊湊。莖稈直立，叢生，莖粗2.0~3.0 cm。莖幼嫩時(shí)被白色蠟粉，老莖時(shí)青黃色，基部各節(jié)有氣根發(fā)生。分蘗快，一般分蘗10~20個(gè)。每株莖稈有40~50節(jié)，莖稈略扁圓，每節(jié)有芽和1張葉片。葉長(zhǎng)條形，葉片長(zhǎng)100~150 cm，寬4.0~6.0 cm。葉鞘長(zhǎng)于節(jié)間并包莖，長(zhǎng)12.5~22.5 cm，葉面與葉鞘有毛，葉色濃綠。從莖稈頂端抽穗，圓錐花序密生成穗狀，穗長(zhǎng)20~30 cm，嫩時(shí)淺綠色，成熟時(shí)為黃色。小穗披針形，3~4枚簇生成束，每簇下圍以剛毛組成總苞。每個(gè)小穗具小花1~2朵，雄蕊3枚，花藥淺綠色，柱頭外露，淺黃色。穎片退化成芒狀，尖端略為淺黃色，12月中旬抽穗開(kāi)花，穎果紡錘形，淺黃色，具光澤。由于在廣西氣候條件下不能形成花粉結(jié)實(shí)，因而采用無(wú)性繁殖。

1.2 生物學(xué)特性

桂能草１號(hào)比較喜溫暖濕潤(rùn)氣候，日均溫達(dá)10 ℃以上時(shí)開(kāi)始生長(zhǎng)，最適宜生長(zhǎng)的季節(jié)是夏季，日均溫度為20～35 ℃時(shí)生長(zhǎng)速度最快；早春和冬季氣溫低時(shí)生長(zhǎng)速度減弱；低于6 ℃時(shí)生長(zhǎng)受到抑制，如低于0 ℃的時(shí)間稍長(zhǎng)則會(huì)被凍死。在我國(guó)華南地區(qū)可自然越冬并多年利用。桂能草1號(hào)一年可兩收，第1茬生長(zhǎng)生育期為14~150 d，砍收后130 d可收第2茬。桂能草１號(hào)適應(yīng)性廣，在各種土壤上均可生長(zhǎng)；地下根系發(fā)達(dá)，不容易倒伏，既抗旱又耐濕，在干旱少雨的季節(jié)仍可獲得較高的產(chǎn)量，同時(shí)還起到保持水土和改善生態(tài)環(huán)境的良好作用。在高水肥條件下生長(zhǎng)快，生物產(chǎn)量進(jìn)一步提高。

2 生物產(chǎn)量和化學(xué)成分分析

2.1 生物產(chǎn)量

桂能草1號(hào)在品種品比和生產(chǎn)性試驗(yàn)中表現(xiàn)出極高生物產(chǎn)量，一年可收兩次，種一造可多年收獲。通常3~4月種植，6~8月氣溫高，生長(zhǎng)最快，分蘗快，8月底第1次砍草，鮮草生物量占全年產(chǎn)量的64.5％左右?？惩瓴莺?，加強(qiáng)水肥管理后，9~10月份生長(zhǎng)較快，12月份氣溫逐漸降溫，生長(zhǎng)減緩，12月底或翌年1月第2次砍收。桂能草1號(hào)品種試驗(yàn)結(jié)果表明：在栽培條件相同情況下，在山坡地全年產(chǎn)鮮草生物產(chǎn)量達(dá)214.7 t/hm2，折干物為77.93 t/hm2，比牧草專(zhuān)用口種紫色象草全年干生物產(chǎn)量39.74 t/hm2高96.1%，生物產(chǎn)量差異極大（表1）。在水肥條件高的狀況下可達(dá)250 t/hm2，折成干草為90.75 t/hm2。

表1桂能草1號(hào)品系年干物質(zhì)產(chǎn)量比較

t/hm2

品種 第1茬 第2茬 總干物質(zhì)產(chǎn)量

桂能草1號(hào) 49.62 28.31 77.93

紫色象草 23.67 16.07 39.74

2.2 化學(xué)品質(zhì)

桂能草１號(hào)化學(xué)品質(zhì)好，經(jīng)廣西分析測(cè)試研究中心測(cè)定，150 d成熟的全株莖葉干物質(zhì)率為36.3%，比常規(guī)牧草紫色象草高28.7%；纖維素含量為57.0%，比紫色象草高5.7%；半纖維素含量為7.44%，低于紫色象草；木質(zhì)素為14.2%，與紫色象草相當(dāng)；發(fā)熱量高達(dá)18.49 MJ/kg，而且灰分很低（表2）。

表2 桂能草1號(hào)品系主要品質(zhì)比較

品種 干物質(zhì)% 纖維素% 半纖維素% 木質(zhì)素% 灰分% 發(fā)熱量MJ/kg

桂能草1號(hào) 36.3 57.0 7.44 14.2 2.84 18.49

紫色象草 28.2 53.9 9.93 13.1 3.44 17.58

3 栽培技術(shù)要點(diǎn)

3.1 選地整地

選擇旱地、旱坡地（坡度15°~20°）作為種植用地。采用拖拉機(jī)一犁一耙進(jìn)行整地，土表要求細(xì)碎、平整，并開(kāi)行距80 cm，種植溝寬30 cm，深20 cm。坡地地塊采用橫向作畦開(kāi)溝，減少土壤流失。

3.2 種莖選擇

選取粗狀種莖作種，病蟲(chóng)害嚴(yán)重的種株均不能作種用。

3.3 種莖處理

3.3.1 砍種。用鋒利的刀具，砍種時(shí)腋芽向兩側(cè)，以防止傷芽，要求做到1~2個(gè)節(jié)為一段，每節(jié)種莖長(zhǎng)為20~25 cm，每節(jié)有兩個(gè)芽眼。

3.3.2

浸種。浸種能增加種苗含水量，提高酶活性，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解，加速種苗萌發(fā)。目前多采用清水或石灰水浸種。在常溫下用清水浸種1~2 h或有條件下用2％石灰水浸種1~2 h，石灰水一方面能增加種莖含水量，另一方面能中和對(duì)萌芽有毒害作用的有機(jī)酸以及殺死粉價(jià)殼蟲(chóng)、毒菌的作用。

3.3.3 藥劑消毒。一般浸種后進(jìn)行，用5％多菌靈或基托布津可濕性粉劑800倍液浸泡5 min。

3.4 基肥

在低等肥力坡地紅壤土或旱土上，為了改善土壤環(huán)境充分發(fā)揮桂能草1號(hào)的生產(chǎn)潛力，最好用有機(jī)肥（腐熟雞糞、豬糞）作基肥，用量為1.5萬(wàn)~3.0萬(wàn)kg/hm2，沒(méi)有有機(jī)肥可用鈣鎂磷肥375 kg/hm2、復(fù)合肥750 kg/hm2作┗肥。

3.5 適時(shí)種植和方法

3.5.1

種植時(shí)間。在廣西桂南地區(qū)一般于3月上旬開(kāi)始種植。

3.5.2 種植方法。

種莖種植栽培時(shí)開(kāi)行，行距80 cm，條溝寬30 cm、深20 cm。將種莖采用雙行品字行排種平行于條溝內(nèi)，種后保持土壤濕潤(rùn)。

3.6 田間管理

大田管理是實(shí)現(xiàn)高生物量的重要環(huán)節(jié)?？偟哪繕?biāo)是做到培育壯苗，促進(jìn)能源草生長(zhǎng)，第1次收獲后及時(shí)施肥，加強(qiáng)秋冬季水分管理。

3.6.1 培育壯苗。

出苗整齊后及時(shí)施用尿素150 kg/hm2，提小苗趕大苗，達(dá)到苗齊苗壯，使促苗期粗壯生長(zhǎng)，加快能源草生長(zhǎng)發(fā)育。

3.6.2 中耕施肥、培土，促分蘗。

新種地塊一般應(yīng)中耕除雜草1~2次，并結(jié)合施肥。苗期和第1次收草后應(yīng)中耕除雜草，以防地間雜草生長(zhǎng)而影響能源草幼苗生長(zhǎng)。同時(shí)，中耕利于保水、保肥，促進(jìn)根系發(fā)育和植株再生。苗期需肥量較少，拔節(jié)后的相當(dāng)長(zhǎng)的生長(zhǎng)期間迅速生長(zhǎng)，需肥量最多，為了滿(mǎn)足需要，待植株長(zhǎng)至40~50 cm時(shí)，結(jié)合中耕施肥除草，及時(shí)進(jìn)行培土，肥料追施復(fù)合肥1 200 kg/hm2，硫酸鉀 300 ﹌g/hm2，注意將肥料埋入土中，避免裸露揮發(fā)，并且培土?xí)r將分枝基部埋入土中，使分枝變成較粗壯的分株。

8月底采收后，由于要進(jìn)入秋季，應(yīng)及時(shí)追施尿素150 ﹌g/hm2，促進(jìn)根系發(fā)育和植株再生發(fā)新苗，并淋水保土壤濕潤(rùn)，使新苗快速長(zhǎng)高，當(dāng)苗高40~50 cm時(shí)追施尿素150 ﹌g/hm2。由于已進(jìn)入秋季，要特別注意加強(qiáng)水分管理。

3.6.3

排水、抗旱與合理灌溉。在種植好后，要開(kāi)好排水溝，雨季做好排水工作。二造生長(zhǎng)在秋冬季節(jié)，一般易遇干旱，通常若土壤含水量低于20％時(shí)，應(yīng)及時(shí)灌溉，促進(jìn)根系和地上莖的生長(zhǎng)。在雨季特別注意清溝排水，防止沖土壤。干旱時(shí)必須采取措施抽水灌溉抗旱保苗，可采用噴灌的方法┙行。

3.6.4 防風(fēng)。

由于能源草品系桂能草1號(hào)莖稈高大，容易遭受臺(tái)風(fēng)吹而倒伏。防風(fēng)有效措施是在中耤培土?xí)r培厚土，以增強(qiáng)莖稈抗倒伏能力，同時(shí)增施鉀肥起到一定的防風(fēng)效果。

參考文獻(xiàn)

［1］ 穆獻(xiàn)中，劉炳義.新能源和可再生能源發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化研究［Ｍ］.北京：石油工業(yè)出版社，２００９：１８－１９.

［2］ HOOGWIJK M，F(xiàn)AAIJ A，VAN DEN BROEK R，et al.Exploration of the ranges of the global potential of biomass for energy［J］.Biomass and Bioenergy，2003，25（2）：119-133.

［3］ BERNDES G，HOOGWIJK M，VAN DEN BROEK R.The contribution of biomass in the future global energy supply：A review of 17 studies［J］.Biomass and Bioenergy，2003，25（1）：1-28.

［4］ BRANSBY D I，MCLAUGHLIN S B，PARRISH D J.A review of carbon andnitrogen balances in switchgrass grown for energy［J］.Biomass and Bioenergy，1998，14（4）：379-384.

［5］ 解新明，周 峰，趙燕慧，等.多年生能源禾草的產(chǎn)能和生態(tài)效益［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（5）：2329-2342.

［6］ 謝光輝，郭興強(qiáng)，王鑫，等.能源作物資源現(xiàn)狀與發(fā)展前景［Ｊ］.資源科學(xué)，2007，29（5）：74-80.

［7］ 溫曉娜，簡(jiǎn)有志，解新明.象草資源的綜合開(kāi)發(fā)利用［J］.草業(yè)科學(xué)，2009，26（9）：108-112.

［8］ 陳錦新，張國(guó)平，趙國(guó)平.雜交狼尾草生育特性研究［J］.草業(yè)科學(xué)，1998，15（4）：14-17.

［9］ 陳平，朱鈞，劉萍，等.雜交狼尾草新品系遺傳關(guān)系的RAPD分析［J］.中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2007，29（3）：34-38.

［10］ 滕少花，賴(lài)志強(qiáng)，梁英彩，等.不同施肥量對(duì)桂牧1號(hào)雜交象草產(chǎn)量的影響［J］.廣西畜牧獸醫(yī)，2004，20（5）：206-207.

［11］ 易顯鳳，賴(lài)志強(qiáng).南方優(yōu)質(zhì)象草品種比較試驗(yàn)初報(bào)［J］.廣西大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，33（3）：313-316.

［12］ 易顯鳳，賴(lài)志強(qiáng)，姚娜，等.能源用草本植物篩選區(qū)域性試驗(yàn)研究［J］.上海畜牧獸醫(yī)通訊，2013（5）：5-7.

［13］ 范希峰，侯新村，左海濤，等.三種草本能源植物在北京地區(qū)的產(chǎn)量和品質(zhì)特性［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（16）：3316-3322.

［14］ 邱崇洋，楊炯超，郭和蓉，等.8 種狼尾草屬植物的生長(zhǎng)性狀比較分析［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2013，29（6）：97-101.

［15］ 范希峰，侯新村，朱毅，等.雜交狼尾草作為能源植物的產(chǎn)量和品質(zhì)特性［J］.中國(guó)草地學(xué)報(bào)，2012，34（1）：48-52.