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高山嵩草种质资源评价研究



全 文 :2008年第11期 总第156期CAOYEYUXUMU 草业与畜牧
苗彦军1,徐雅梅1,呼天明2,王佺珍2,张锦华3
(1.西藏大学农牧学院植物科学技术系,西藏 林芝 860000;2.西北农林科技大学动物科技学院,陕西 杨凌 712100;
3.四川农业大学动物科技学院,四川 雅安 625014)
收稿日期:2008-08-15
基金项目:中科院与西藏合作项目(藏-16-2005-08);西藏重
大科技项目(2005011)
作者简介:苗彦军(1971- ),男,内蒙古四子王旗人,讲
师,硕士,主要从事西藏野生牧草种质资源、遗传育种及天然
草地生态的教学和研究工作。
高山嵩草种质资源评价研究
摘 要:对藏北当雄平均海拔 4 200 m以上的高寒草甸优势种高山嵩草种质资源进行了群落组成、生长发育特
性、繁殖特性、种子发芽率、牧草品质等方面的试验研究。结果表明:高山嵩草植株矮小,平均株高 2.5 cm;生长缓
慢,5月中上旬返青,10月初枯黄;营养价值较高,粗蛋白含量超过野生豆科草类的花苜蓿,属于优等牧草,但产量
较低,适合夏秋季家畜放牧、抓膘利用。高山嵩草种子在当年采收存放 3个月后,发芽率为 0,用 5%浓度的 NaOH
溶液处理后,发芽率可达到 14%。
关键词:高山嵩草;种质资源;评价;西藏
中图分类号:S54.024 文献标识码:A 文章编号:1673-8403(200)11-0010-04
西藏地处“世界屋脊”,高海拔、寒冷、干旱、
紫外线强烈等恶劣的自然环境条件下孕育着广袤的高
寒大草原,经过漫长的自然选择,大部分牧草种质资
源具有高度的抗寒、抗旱等十分珍贵的遗传基因。充
分发掘利用这些野生牧草种质资源对西藏草地生态及
草地畜牧业发展具有重要的科学研究和生产实践意
义。西藏的天然草地生态系统是西藏最大的生态系
统,有天然草地8100万公顷,天然草地野生牧草种
质资源非常丰富,有饲用植物2672种,以嵩草属植
物为建群种的植物群落是西藏的重要草场资源,为典
型的高原地带性和重要的山地垂直地带性植被类
型[1~3]。以高山嵩草 (Kobresia pygmaea) 为优势种
的草地型是全区高寒草甸中分布范围广、面积大、
饲用价值最高的草地类型,本文对高山嵩草种质资源
进行了系统的评价,为其在西藏的进一步开发利用提
供了基础。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验点设在西藏当雄境内围栏5年的高寒草甸
内,海拔 4 280 m,位于北纬 30°29′35″,东经
91°05′58″,北依念青唐古拉山,属于高原型山
地。气候属高原大陆性气候,年平均气温1.3℃,最
冷月 (1 月) 均温-10.4℃,最热月 (7 月) 均温
10.7℃,气温年较差 21.0℃,地面多年平均温度
6.5℃,冰冻期3个月(11月至翌年1月),生长季
5~9月。年平均降水量480mm,主要集中在6~9月
份,年蒸发量1996mm。光照充足,年日照百分率在
60%以上,无霜期仅60d。干燥、寒冷、积雪、多风
是本地区的主要气候特征。
1.2 研究内容及方法
1.2.1 生态分布及群落组成:通过实地调查,确定高
山嵩草在西藏天然草地分布及其在群落中的作用。
1.2.2 生长发育特性:在围栏试验地内进行物候期、
植物地上及地下部分生长动态、牧草产量、种子千粒
重、种子产量、繁殖特性等项目的观测[4]。
测定高山嵩草种子发芽率。在恒温20℃、无光的人
工气候条件下做发芽试验,对高山嵩草种子用0.1%的氯
化汞进行消毒。再用不同浓度的氢氧化钠溶液(1%、
2%、3%、4%、5%、7%) 处理3h,用蒸馏水反复冲
洗。培养皿发芽,两层滤纸,发芽时间为30d,分别
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设对照,每个处理100粒种子,4次重复。
1.2.3 牧草品质:定期在试验地内进行高山嵩草的鲜
干比、茎叶比、适口性评价及营养成分分析。
1.3 数据处理
试验数据用Excel初步统计后,根据传统统计方
法和SAS(V8.1) 软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 高山嵩草生态分布及群落组成
在西藏,高山嵩草在各草地类型中多有分布,但
主要分布于西藏高寒草甸类中,土壤主要为在寒冷而
湿润的气候条件下形成的高寒草甸土。在试验点当
雄,高山嵩草在该高寒草甸类中形成高山嵩草草地
型,草地草群低矮,盖度较大,为95%左右,呈郁闭
状态,分布均匀、层次不明显,只有一层。种类组成
比较简单,除高山嵩草在草群中占绝对优势外,主要
伴生植物有:矮生嵩草(Kobresia humilis)、喜马拉
雅嵩草(K. royleana)、大花嵩草(K. macrantha)、青
藏苔草 (Carex moorcroftii)、垂穗披碱草 (Elymus
nutans)、高山早熟禾(Poa alpina)、高原早熟禾(P.
alpigena)、圆穗蓼(Polygonum sphaerostachyum)、矮
火 绒 草 ( Leontopodium nanum) 、 丛 生 黄 芪
(Astragalus Confertus)、 小 红 景 天 ( Rhodiola
dumulosa)、西藏蒲公英(Taraxacum tibetanum)、蕨
麻委陵菜 (Potentilla anserina)、车前 (Plantago
asiatica)、高山点地梅(Androsace gmelinii)、西藏粉
报春 (Primula tibetica)、花亭驴蹄草 (Caltha
palustris)、华丽龙胆(Gentiana Sino-ornata) 等。
2.2 生长发育
2.2.1 物候期观测(见表1):由表1可知,高山嵩草
5月中上旬开始返青,返青后经过20d左右的迅速生
长,便进入开花期,6月25日左右进入结实期,之
后经过3个多月漫长的果后营养生长期,这个时期果
实继续成熟,牧草继续生长,到10月20日左右枯
黄,生育期3个多月,持青期4个多月。
表1 高山嵩草物候期观测
返青期
(日/月)
营养期
(日/月)
开花期
(日/月)
结实期
(日/月)
果后营养期
(日/月)
枯黄期
(日/月)
结实期株高
(cm)
生 育 期
(d)
持青期
(d)
10 /5 — 5/6 25/6 — 20/10 2~3.5 70~110 120~150
图1 高山嵩草生长动态
图2 高山嵩草鲜草产量动态
2.2.2 地上部分生长动态(见图1):由图1可知,高
山嵩草植株矮小,整个生育期内生长缓慢,从返青到
结实是植株的一个生长高峰期,迅速生长到2cm左
右,果后营养期生长缓慢。
2.2.3 地下部分生长动态:高山嵩草主根长5~15cm,
具地下横走的根茎,粗 1~3 mm,根茎位于距地表
4~10cm的土层中。当年分蘖1~10,多为3,在地下
根茎处长出新的嫩枝。
2.2.4 牧草产量(见图2):从图2可以看出,高山嵩草
在整个生育期牧草产量呈增加趋势,枯黄期来临前略有
下降。高山嵩草6、7、8月份的牧草产量增幅不大,
8月到9月产量迅速增长,从8月的1587.64kg/hm2迅
速增长到9月份的4254.62kg/hm2,达到全年最高水
平,枯黄期来临时稍有下降。
2.2.5 种子性状(见表2、图3):由表2可知,对当年
采收后的高山嵩草种子在贮藏3个月后进行发芽试验,
高山嵩草种子的发芽率为0。通过多重比较,用5%的
NaOH溶液浓度处理后的种子发芽率最高为14%,与对
照相比,除1%溶液浓度处理的种子发芽率不显著外,
其他浓度水平的种子发芽率都极显著(P<0.01)。由图3
可知,高山嵩草种子的发芽率出现了先增加后减少的趋
势,曲线有一个最高点,说明5%的NaOH溶液浓度处
理是高山嵩草种子的最佳处理浓度。另对高山嵩草种子
的种皮剥离后进行发芽试验,结果发现发芽率为9.56%,
说明种皮是限制发芽的一个重要因素。
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表3 几种野生牧草开花期的营养成分含量对比(占绝对干物质%)
2.2.6 千粒重:经测定,高山嵩草种子的千粒重为
0.593g。
2.2.7 种子产量:在围栏的天然草地中,测得高寒草
甸中高山嵩草种子的平均产量为22.38kg/hm2。
2.2.8 繁殖特性:样方调查结果显示,每平方米通过
分蘖和根茎上长出的幼苗为36株,而在样方内没有
发现通过种子繁殖的幼苗,说明高山嵩草在西藏高寒
生境条件下的繁殖方式是以营养繁殖为主。
2.3 牧草品质
2.3.1 鲜干比:高山嵩草的鲜干比最大为 2.73∶1,
最小为2.03∶1;在牧草生长期内,随着时间的推移,
高山嵩草的鲜干比呈下降趋势,高山嵩草在整个生育
期内干物质含量增加,水分下降。
2.3.2 营养成分及动态:不同生长时期高山嵩草的营
养成分测定结果见图4、图5,粗蛋白含量在整个生
育期呈下降趋势。粗蛋白含量最高为19.92%,最低
在枯黄期,为8.08%。粗蛋白含量6月、7月、8月
变化幅度不大,枯黄期来临前下降较快。高山嵩草的
粗纤维含量在整个生育期增加幅度不大,6月最低,
为18.09%,枯黄期最高,为30.04%。从表3可以看
出,高山嵩草的粗蛋白含量远高于野生豆科牧草花苜
蓿及禾本科牧草披碱草,粗纤维含量低于野生花苜蓿
和披碱草。高山嵩草的营养价值高于野生花苜蓿和披
碱草,营养价值较高。综合产量动态,高山嵩草最适
合的利用方式为夏秋季家畜放牧、抓膘利用。
表2 不同浓度氢氧化钠溶液处理高山嵩草种子的发芽率
注:同列肩注大写宇母不同表示差异极显著(P<0.01)。
图3 不同浓度氢氧化钠溶液处理高山嵩草种子发芽率
氢氧化钠浓度 高山嵩草种子发芽率
1.00 1.34±1.15C
2.00 5.34±1.15BC
3.00 10.34±3.79AB
4.00 11.34±3.06A
5.00 14.67±1.15A
7.00 10.67±3.15AB
对照 0C
项目 粗蛋白 粗纤维 粗脂肪 粗灰分 无氮浸出物
高山嵩草 19.92 18.09 3.72 7.70 50.58
披碱草 * 10.70 33.61 2.48 9.94 43.27
花苜蓿 * 15.91 24.35 5.01 7.04 47.69
2.3.3 适口性评价:高山嵩草的茎、叶极其柔软。通
过放牧观察,并结合访问当地牧民,在整个生育期西
藏家畜对此种牧草都表现为极喜食,结合其营养价值
含量,确定其属于优等牧草。
3 结论与讨论
3.1 西藏高寒生境条件下高山嵩草的繁殖方式
野生牧草的繁殖特性是多年来种群为适应恶劣自
然条件而形成的一整套有性或无性的繁殖方法[5]。克
隆植物通过匍匐茎、根状茎、芽等营养繁殖构件进行
繁殖,具有减少植物对种子萌发机会的依赖程度,从
而提高物种的竞争能力。邓自发(2002) 根据土壤种
子库及种子的发芽率等多项指标,得出高山嵩草营养
繁殖效力远高于有性繁殖效力。大部分高山嵩草种子
在散落的过程中和在土壤种子库中损失,最后可能起
繁殖作用的种子为数甚少,而且通过种子繁殖的嵩草
幼苗生长极为缓慢,生长4年的植株还处于幼苗状
注:摘自《野生牧草的引种与驯化》,苏加楷等。
图4 高山嵩草粗蛋白含量动态
图5 高山嵩草粗纤维含量动态
%
%
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态,只有少部分分蘖,且无生殖枝的形成。幼苗经过
如此长期的生长,在西藏高寒恶劣的生境条件下极容
易中途夭折[6]。本试验结果显示,每平方米通过分蘖
和根茎上长出的幼苗为36株,而在样方内没有发现
通过种子繁殖的幼苗,与邓自发得出类似的结果,由
此看来,在西藏高寒草甸中,高山嵩草主要采取克隆
繁殖的方式。
3.2 高山嵩草种子萌发特性
本试验结果显示,未经过任何处理的高山嵩草种
子发芽率为0,但对高山嵩草种子进行种皮剥离后发
芽率提高到9.56%,说明种子发芽率低的原因是种子
的保护组织坚硬,这对抵御严寒来说固然有利,但对
种子萌发则很不利,尤其是内部不易获取氧气而限制
种子的萌发,更限制了胚根和胚芽穿破保护组织,与邓
自发(2002)[7]、李希来(2003)[8]、赵宣(1995)[9]
等研究结果一致。高山嵩草种子的这些特征是其种
群长期以来适应西藏高寒极端生态环境的结果,导致
其萌发率低的其它生理生化机理还有待于深入研究。
3.3 西藏高寒条件下高山嵩草的营养物质特性
研究结果表明,高山嵩草结实期的粗蛋白含量占
绝对干物质的 19.92%,高于朝阳苜蓿盛花期
(17.9%)[10]的粗蛋白含量,这可能与西藏特殊的生态
环境有着密切的关系。韩发等(1997) 研究发现高海
拔地区的植物之所以具有较高的蛋白质、脂肪和碳水
化合物(淀粉) 等营养物质,是长期高寒等逆境胁迫
的结果。植物的抗寒性是植物对低温寒冷环境的长期
适应中通过本身的遗传变异和自然选择获得的一种抗
寒能力或适应性反应(Levitt,1980;Sakai,1987)。
西藏具有高寒的特殊生境,昼夜温差大、紫外线强
烈,有利于有机物质的积累,这可能是导致西藏草地
牧草营养物质含量丰富,具有蛋白质含量高,脂肪含
量高,无氮浸出物含量高,粗纤维含量低的原因。
总之,高山嵩草是西藏当雄高寒草甸的优势种,
植株矮小,平均株高2.5cm,生长缓慢,5月中上旬
返青,10月初枯黄。营养价值较高,粗蛋白含量超
过野生豆科草类的花苜蓿,属于优等牧草,但产量较
低,适合夏秋季家畜放牧、抓膘利用。高山嵩草种子
在当年采收存放3个月后,发芽率为0,用5%浓度
的NaOH溶液处理后,发芽率可达到14%。
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Germplasm Resources Evaluation of Kobresia pygmaea in Tibet
MIAOYan-jun1,XUYa-mei1,HUTian-ming2,WANGQuan-zhen2,ZANGJin-hua3
(1.Department of Plant Science and Technology,College of Agriculture and Animal Husbandry;
Tibet University,Linzhi860000,China;
2.College of Animal Science and Technology,Northwest A&F University,Yangling712100,China;
3.College of Animal Science and Technology,Sichuan Agricultural University,Yaan625014,China)
Abstract:Community composition,growth and development characteristics,reproductive characteristics and
foragequalityofgermplasmresourcesofKobresia ygm ea werestudied.TheresultsshowedthatKobr sia pygmaeagrew
slowly,got green in May and started dormantperiod in October;Kobresia pygmaea w s excellent forage with high
nutritionalvaluebutlowyield;itsseedgerminationpercentagewasimprovedto14%aftertreatmentwith5%NaOH.
Key words:Kobresia pygmaea;Germplasmresources;Evaluation;Tibet
试验研究
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