能源草本植物野生馴化研究

姚娜++易顯鳳++賴志強(qiáng)++鄧素媛++李創(chuàng)舉++賴大偉++丘金花++梁永良

摘 要 2008～2011年調(diào)查廣西本土野生草本植物資源，對(duì)具有高纖維、高能量的禾本科草本植物GM008、GM003、GM002號(hào)斑茅進(jìn)行野生馴化與栽培試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，參試的3種野生斑茅平均年產(chǎn)干物質(zhì)分別達(dá)到（25.16±2.45）、（20.47±6.37）和（11.27±0.18）t/hm2，粗纖維、半纖維素、木質(zhì)纖維素、燃燒熱值等能源指標(biāo)均高于對(duì)照20%～30%，具有較好的能源用草潛力。

關(guān)鍵詞 能源草 ；馴化 ；繁殖技術(shù) ；栽培技術(shù)

分類號(hào) 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

能源危機(jī)是當(dāng)今世界面臨的巨大挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界已探明的主要礦物燃料儲(chǔ)量和開(kāi)采量不容樂(lè)觀，煤炭資源尚可開(kāi)采100年，石油30～40年，天然氣50～60年。從發(fā)展的角度看，化石能源終將耗竭，加之其燃燒時(shí)產(chǎn)生的有害物質(zhì)嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致溫室效應(yīng)、全球氣候變暖、生物物種多樣性降低、荒漠化等諸多問(wèn)題，嚴(yán)重影響著環(huán)境資源安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，威脅著人類的生存[1]。隨著傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)由不可再生能源向可再生能源轉(zhuǎn)化，能源草本植物優(yōu)勢(shì)凸顯。能源草本植物作為一種重要的可再生能源，與木本能源植物相比，具有生長(zhǎng)速度快、周期短、再生能力強(qiáng)、產(chǎn)量高、適應(yīng)性廣、種植成本低、易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)[2]，對(duì)于緩解能源壓力、保護(hù)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。我國(guó)幅員遼闊，能源草本植物種類繁多，分布性廣，且有一大部分呈野生狀態(tài)分布。加大對(duì)能源草本植物的種質(zhì)資源調(diào)查、收集、引種馴化和能源價(jià)值評(píng)定具有重要意義。筆者通過(guò)對(duì)廣西野生草本植物資源10多年的調(diào)查，對(duì)一批具有較高纖維和能源價(jià)值的禾本科草本植物進(jìn)行野生馴化與栽培研究，為能源草種質(zhì)資源的收集與篩選提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西畜牧研究所牧草試驗(yàn)基地內(nèi)，地理坐標(biāo)北緯22°50′，東經(jīng)108°21′，海拔88.1 m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。試驗(yàn)地陽(yáng)光充足，雨量充沛，霜少無(wú)雪，氣候溫和，夏長(zhǎng)冬短，年平均氣溫在21.6℃。冬季最冷（1月）平均溫度12.8℃，夏季最熱（7、8月）平均溫度28.2℃，年均降雨量1 341 mm，平均相對(duì)濕度79%。土壤為磚紅壤性土，有機(jī)質(zhì)含量14.01 g/kg，全氮0.1%，全磷0.04%，全鉀1.2%，速效氮115 mg/kg，速效磷9 mg/kg，速鉀104 mg/kg ，pH 4.5～6.5，土壤肥力中等。

馴化材料，對(duì)采自廣西海拔1 000 m以下地區(qū)的3個(gè)野生斑茅——GM008、GM003和GM002號(hào)斑茅進(jìn)行整株移栽馴化觀察研究。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地整平后，采用隨機(jī)排列法，每個(gè)小區(qū)面積為2 m×5 m =10 m2，3次重復(fù)，株行距35 cm×40 cm，采用整株分蔸種植。

1.2.2 指標(biāo)觀測(cè)

（1）植物形態(tài)特征、生態(tài)習(xí)性、物候期及適應(yīng)性觀測(cè)

定期、定時(shí)對(duì)各物候期形態(tài)特征指標(biāo)進(jìn)行觀察，掌握其物候期生長(zhǎng)規(guī)律及特性。

（2）再生能力測(cè)定

在植株每次刈割前固定調(diào)查10株株高，以測(cè)定其再生能力及速度。

（3）生物產(chǎn)量測(cè)定

每年刈割測(cè)定3次，留茬2～3 cm，測(cè)定鮮草量，并取1 kg風(fēng)干，折算干草產(chǎn)量。

（4）能源指標(biāo)測(cè)定

取相同物候期的鮮草，參照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進(jìn)行干物質(zhì)、灰分、粗纖維素、木質(zhì)纖維素、總糖、熱值以及硫、鉀等能量指標(biāo)測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物學(xué)特征

通過(guò)人工栽培，對(duì)3種不同野生能源草本植物的形態(tài)特征與生態(tài)習(xí)性進(jìn)行觀測(cè)，結(jié)果如下。

2.1.1 GM008號(hào)斑茅

禾本科多年生直立叢生型草本植物，莖稈直立，株高5～7 m，具有很強(qiáng)的分蘗能力。葉互生，葉長(zhǎng)200～250 cm，葉寬4.5～5 cm，葉鞘密布白色長(zhǎng)茸毛，葉脈呈白色，葉緣有倒刺。從莖稈頂端抽穗，圓錐花序，種子結(jié)實(shí)率低，一般采用無(wú)性繁殖。喜溫暖濕潤(rùn)，具有粗生性，宿根性強(qiáng)。耐寒、耐旱性極強(qiáng)，耐貧瘠、抗倒伏，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，病蟲(chóng)害少。

2.1.2 GM003號(hào)斑茅

禾本科直立叢生型草本植物，植株高大，達(dá)5 m以上，具有很強(qiáng)的分蘗能力。根系發(fā)達(dá)，葉互生，幼嫩時(shí)葉纖細(xì)，質(zhì)地堅(jiān)硬，葉鞘密布茸毛，葉脈呈白色，葉緣有倒刺，葉寬3～5 cm?？偁罨ㄐ颍矞嘏瘽駶?rùn)氣候，具有粗生性，宿根性強(qiáng)，適應(yīng)性廣，在干旱、半干旱和濕潤(rùn)干旱地區(qū)均可種植。并且耐寒、耐旱性極強(qiáng)，耐貧瘠，對(duì)土壤要求不嚴(yán)。

2.1.3 GM002號(hào)斑茅

禾本科叢生型草本植物，多年生，莖稈纖細(xì)，株高3 m以上，每個(gè)莖稈具節(jié)間12～20個(gè)，節(jié)長(zhǎng)20～30 cm。植株分蘗能力強(qiáng)。葉互生，纖細(xì)，葉長(zhǎng)50～70 cm?？偁罨ㄐ?，長(zhǎng)60～100 cm，喜溫暖濕潤(rùn)氣候，適應(yīng)性廣，耐寒、耐旱，耐貧瘠，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，多生長(zhǎng)在河邊、水溝邊。

2.2 適應(yīng)性分析

GM008、GM003和GM002號(hào)斑茅在南寧市試驗(yàn)基地均能正常生長(zhǎng)，越冬夏率均達(dá)100%，全年青綠，12月中旬抽穗開(kāi)花。刈割利用后，翌年2月中旬返青。全年利用期可達(dá)300 d以上。

2.3 再生能力分析

每小區(qū)隨機(jī)抽取10株進(jìn)行刈割前株高測(cè)量，定期測(cè)定結(jié)果表明，3個(gè)野生斑茅中GM008號(hào)斑茅再生能力強(qiáng)，生長(zhǎng)速度最快，全年平均高度（837.42±60.70）cm，分別較GM003號(hào)斑茅（616.11±66.35 ）cm高35.92%，較GM002號(hào)斑茅（604.33±36.19）cm高38.57%，詳見(jiàn)表1。

2.4 生物產(chǎn)量分析

生產(chǎn)性能是篩選評(píng)價(jià)能源植物的首要指標(biāo)。通過(guò)3年的人工馴化和高產(chǎn)技術(shù)栽培試驗(yàn)，3種野生草本植物作為能源用，在營(yíng)養(yǎng)期內(nèi)每年刈割測(cè)定3次，刈割留茬高度為2～3 cm，測(cè)定各小區(qū)鮮草及干物質(zhì)產(chǎn)量（表2）。由表2可知，GM008號(hào)斑茅平均鮮草產(chǎn)量最高，為（73.40±3.87）t/hm2，比GM003號(hào)斑茅（59.02±16.51）t/hm2高24.36%、是GM002號(hào)斑茅鮮草產(chǎn)量（32.09±3.81）t/hm2的1倍多；風(fēng)干后，3種野生能源草干物質(zhì)產(chǎn)量分別為（25.16±2.45）、（20.47±6.37）和（11.27±0.18）t/hm2。3年人工栽培管理的產(chǎn)草量表明，GM00和GM003號(hào)斑茅均具有較高的豐產(chǎn)性，與目前世界公認(rèn)的能源草柳枝稷（平均產(chǎn)量為18～20 t/hm2[6]）相比較，具有極大的競(jìng)爭(zhēng)力及較高的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。

3.5 能源理化指標(biāo)評(píng)價(jià)分析

在相同生育期，分別采樣對(duì)GM008、GM003和GM002號(hào)斑茅進(jìn)行能源指標(biāo)評(píng)價(jià)分析[3]，以象草作為對(duì)照。經(jīng)廣西分析測(cè)試中心分析測(cè)定，結(jié)果表明：GM008、GM003和GM002號(hào)斑茅干物質(zhì)含量分別為41.23、38.85和41.16 g/hg，分別高于對(duì)照44.67%、36.31%和44.42%；粗灰分較對(duì)照略低；粗纖維、半纖維素、木質(zhì)纖維素等比對(duì)照高20%～30%；總糖、能量熱值、硫、鉀等均高于對(duì)照，具有較高的能源開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。詳見(jiàn)表3。

3 討論與結(jié)論

野生能源用草本植物是處于天然自生狀態(tài)下未人為開(kāi)發(fā)利用的能源植物。通過(guò)3～5 a的人工馴化研究，成功馴化出野生斑茅品種GM008和GM003號(hào)斑茅，并成功進(jìn)行人工繁殖栽培，初步明確GM008、GM003和GM002號(hào)斑茅的生長(zhǎng)發(fā)育特性、生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)及能源用價(jià)值等。

其中，GM008和GM003號(hào)斑茅年產(chǎn)干物質(zhì)（25.16±2.45）、（20.47±6.37）t/hm2，其產(chǎn)量高出世界公認(rèn)的能源草本植物柳枝稷17.72%～39.77%，其各項(xiàng)能源理化指標(biāo)明顯，較普通象草品種有明顯提高。由此可見(jiàn)，GM008和GM003號(hào)斑茅可作為能源用草本植物，具有極大的開(kāi)發(fā)潛力。

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