全 文 ：西南地区扁穗牛鞭草野生资源匍匐性研究
刘金平 , 张新全 , 陈永霞 (四川农业大学草业科学系 ,四川雅安 625014)
摘要 以基株为单位 ,匍匐茎长与自然高度比为形态指数 ,对西南地区 60份扁穗牛鞭草[(Hemarthria Compressa(L.F.)R.Br.)]野生材料
进行匍匐性研究。结果表明:西南地区牛鞭草形态差异很大 ,具有显著的形态多样性;自然高度与匍匐茎长变异系数分别为 42.62%和
18.87%;形态指数变异大 ,最大值是H049的 12.079 ,最小值是H002的 1.133 , 两者相差 90%,形态指数的变异系数高达 55.81%。匍匐性
与材料原生地海拔高度关系不大 ,相关系数为-0.035 92(F=0.800 4>0.5)。匍匐性与自然高度的相关系数为-0.71945 ,存在明显的负
相关(F<0.000 1),具有极高的置信度。对匍匐性聚类分析 ,材料分为 7类 , 可依据匍匐性类型 , 有针对性地对资源进行研究、驯化和
选育。
关键词 西南地区;牛鞭草;野生资源;匍匐性;牧草
中图分类号 Q949.71+4.2 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2005)05-0796-03
Study on Stolon Characteristic of Hemarthria Compressa in Southwestern Region
LIU Jin-ping et al (Department of Grassland , Sichuan Agricultural University , Yaan, Sichuan 625014)
Abstract The ratio of stolon length to nature height is amorphological index of Hemarthria Compressa.Sixty wild resources of Hemarthria Compressa in
Southwest region were compared according to the index.We found that these resources had an obvious difference with significant morphological diversity.
The C.V.of nature height and stolon length were 42.62% and 18.87%, respectively.The morphological index of the largest value(12.079)was ten
times more than that of the smallest value(1.133).And the C.V.of morphological index reached to 55.81%.The relation between stolon characteristic
and the altitude of original district was not obvious , and its valuewas only–0.03592(F=0.8004>0.5).While the stolon characteristic is negative rel-
ative to nature height obviously and its value is –0.71945, F<0.000 1.By cluster analyzing in terms of stolon characteristic, Hemarthria Compressa was
divided into seven categories.Here we intentionally domesticate and study these resources according to stolon characteristic.
Key words Southwest region;Hemarthria Compressa;Wild resource;Stolon;Forage
扁穗牛鞭草[ (Hemarthria Compressa(L.F.)R.Br.)] 是禾
本科黍亚科牛鞭草属多年生草本植物 ,又名马鞭梢 、扁担草 、
铁马鞭 、牛仔草 ,性喜温暖湿润气候 ,为热带 、亚热带优质牧
草资源 ,是建植人工草地 、天然牧场改良 、南方草山草坡复壮
整治的优良草种 。在河边湿润地 、沼泽地 、季节性河流泛滥
的草地 、稻田或湿润的农田上多有生长。扁穗牛鞭草适应性
强 ,从海拔 39～ 2 215m的壤土 、粘土 、沙土 、沙壤土等中均有
分布。20世纪 50年代以来 ,美国 、日本 、新西兰等国十分重
视牧草及草坪草种质资源的收集 、鉴定 、评价 、利用 ,对野生
牛鞭草种质资源展开了相关研究[ 1～ 2] 。我国扁穗牛鞭草种
质资源丰富 ,虽然早在 1954年 ,四川农业大学杜逸等在成都
平原 、重庆以及广西 、福建等地收集野生牛鞭草资源进行研
究 ,并且经无性选育出“重高”和“广益”2个品种 ,但大量优质
资源处于自生自灭的待开发状态。随着退耕还林还草 、农业
产业结构调整等工程的深入实施 ,对本土草种的需求量越来
越大 ,现有的品种已经不能满足生产的需要。所以对扁穗牛
鞭草优质资源进行收集 、研究 ,选育高产优质新品种成为急
需解决的问题。
四川农业大学对西南地区的野生牛鞭草资源进行了广
泛收集 ,对资源分布 、生态类型 、生产性能 、适应性 、抗逆性等
进行了初步研究[ 3～4] ,并以基株为单位 ,进行生理 、生产及生
长特性的深入研究。匍匐性不仅反映资源生长特性和生产
潜力 ,也是种质资源评价 、分类 、开发利用的重要指标。刘建
秀等在国内外首次提出匍匐性的量化指标 ,即单位面积匍匐
基金项目 四川省青年基金项目(02ZQ026-057)和科技部星火计划项目
(2004EA810010)。
作者简介 刘金平(1972-),男 ,山西临县人 ,在读博士生,从事牧草及
草坪草育种与种质资源研究。 ＊通讯作者 , E-mail:zhang-xq
@sicau.edu.cn。
收稿日期 2005-03-18
茎与直立茎重量比的形态指数(Morphological Index),对我国
狗牙根种质资源匍匐性进行了研究[ 5～ 6] ,但该方法只适合植
株低矮的草坪草 ,不适合对株型较高的牧草资源的评价。
该实验依据牛鞭草的生长特性 ,以基株为单位 ,把匍匐
茎长与自然高度比作为形态指数 ,对西南地区野生扁穗牛鞭
草资源的匍匐性进行研究。探讨匍匐性是否与资源分布的
海拔高度有关联 ,分析自然高度与匍匐性的相关性大小 ,并
且依据匍匐性对西南地区扁穗牛鞭草野生资源进行聚类分
类 ,为开发利用种质资源以及选育优质品种奠定理论基础。
1 材料与方法
1.1 试验地概况 试验地位于四川省雅安市青衣江流域二
级阶地后缘四川农业大学草学系基地内 ,地理坐标北纬
38°8′,东经 103°14′,海拔 620m ,属北亚热带湿润季风气候区 。
年均气温 16.2 ℃,最热月(7月)均温25.3 ℃,最冷月(1月)均
温 6.1 ℃,极端最高气温 37.7 ℃,年降水量 1 774.3mm ,年蒸
发量 1011.2mm ,相对湿度 79%,日照时数 1 039.6 h ,无霜期
304 d ,大于 10 ℃年积温 5231℃。实验地土壤系白垩纪灌口
组紫色沙页岩风化的堆积物形成的紫色土 , pH值为 6.2 。
1.2 试验材料 为 2001 ～ 2002年西南地区采集 、初步筛选
的 60份扁穗牛鞭草野生材料 ,采集地点及海拔情况如表 1 。
1.3 试验设计和测定方法 选用带 2节的健壮茎按 4株/小
区进行无性繁殖 ,小区面积为(2.0×1.5)m2 ,设 3次重复 。上
年 9月繁殖 ,翌年 4月第 1次刈割后 ,观测再生分蘖形成匍匐
茎的方式 、数量 、生长速度及特点。基施有机肥 ,刈割后追施
复合肥。
茎与地表的夹角小于 15°或茎上有节根形成时 ,认为是
匍匐茎或匍匐生长。当再生 45 d时测定各材料基株的自然
高度和匍匐茎长度。自然高度 、匍匐茎长度均为每小区 30
次测定的平均值 ,匍匐性形态指数=匍匐茎长度/自然高度 。
1.4 数据的计算与分析 试验数据用 SAS软件进行分析和
聚类 。
安徽农业科学 ,Journal of Anhui Agri.Sci.2005, 33(5):796-798 责任编辑 曹淑华 责任校对 曹淑华
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2005.05.030
表 1 西南地区扁穗牛鞭草野生资源采集及生境情况
编号 采集地点 海拔∥m 编号 采集地点 海拔∥m
H01 四川大渡河 500 H31 贵州荔波 350
H02 重庆 600 H32 云南巧家 680
H03 四川雅安 670 H33 云南巧家 650
H04 四川名山 750 H34 四川宁南 670
H05 四川洪雅 540 H35 四川自贡
H06 重庆南山 500 H36 四川自贡
H07 重庆嘉陵江 520 H37 四川犍为
H08 四川邛崃 560 H38 重庆江津
H09 四川眉山 465 H39 重庆大足 400
H10 四川乐山 390 H40 四川攀枝花 1500
H11 四川夹江 420 H041 重庆涪陵 190
H12 四川雅安 480 H042 贵州独山 930
H13 四川名山 750 H043 贵州独山 950
H14 四川绵阳 700 H044 贵州独山 970
H15 四川宁南 1 200 H045 贵州独山 820
H16 四川广元 1 200 H046 贵州荔波 890
H17 四川宁南 1 650 H047 贵州荔波 370
H18 四川宁南 650 H048 贵州荔波 350
H19 四川宜宾 240 H049 云南巧家 690
H20 重庆李子坝 40 H050 云南巧家 680
H21 重庆 630 H051 云南巧家 650
H22 重庆万洲 490 H052 四川宁南 670
H23 重庆梁平 400 H053 四川宁南 1100
H24 四川达县 H054 四川自贡
H25 重庆垫江 410 H055 四川自贡
H26 重庆涪陵 190 H056 四川犍为
H27 贵州独山 930 H057 四川自贡
H28 贵州独山 950 H058 重庆江津
H29 贵州荔波 890 H059 重庆大足 400
H30 贵州荔波 370 H060 四川攀枝花 1500
2 结果与分析
2.1 形态变异分析 基株再生分蘖开始表现为直立生长 ,
当达到一定高度(15 ～ 20 cm)分蘖之间相对拥挤时(6 ～ 8 d
始),处于基株边缘分蘖斜向生长 ,逐渐匍匐生长 。随着株高
的增加 ,分蘖之间的竞争增强 ,匍匐茎所占的比例也逐渐增
加 ,40 d左右匍匐茎所占茎总数的比例达 85%左右。西南地
区野生扁穗牛鞭草种质资源自然高 、匍匐茎长 、匍匐性形态
指数变异分析结果如表 2。
表 2 西南地区野生扁穗牛鞭草种质资源形态指数变异系数
项目 Iten 标准差 STD 最大值
cm
最小值
cm
平均值
cm
变异系数
CV∥%
自然高 19.982 122.5 5.3 46.88 42.629
匍匐茎长 21.19 165.0 63.7 112.28 18.8716
匍匐性 1.608 12.07887 1.13306 2.882 55.8094
表 2显示 ,西南地区牛鞭草形态差异很大 ,体现在自然
高度与匍匐茎长的变化上 ,最高 H002 和最低 H049 相差
95.67%,变异系数为 42.62%;匍匐茎长最大值 H004与H049
相差 61.39%,变异系数为 18.87%。但只靠单一的自然高或
匍匐茎长很难表明资源的生长特性和匍匐性的差异 ,如H049
自然高和匍匐茎长都为最小值 ,所以必须引入可以包括 2方
面因素的形态指数进行匍匐性的研究 。试验测定的形态指
数变异很大 ,形态指数最大的是H049 ,最小的是 H002 ,两者
相差 90%,形态指数的变异系数高达 55.81%,说明西南地区
牛鞭草种源的匍匐性变异很大 ,为优异基因型的选择利用和
优质品种的选育提供了丰富的资源基础。
2.2 匍匐性与居群海拔的相关性分析 为了说明海拔高度
对野生扁穗牛鞭草资源的形态是否有影响 ,以种质资源的匍
匐性形态指数为横轴 ,以种质原生地的海拔为纵轴 ,进行散
点聚类分析 ,结果如图 1。
图 1 种质匍匐性指数与原生地海拔的关系
图 1显示 ,西南地区牛鞭草资源主要分布在海拔 1000m
以下 ,其匍匐茎形态指数集中在 1 ～ 4 ,而同一海拔生长的材
料匍匐性差异很大 ,同一形态指数的材料也分布在不同海拔
的地区 ,说明资源的匍匐性与居群原生地海拔高度关系不
大。对两者进行相关性分析 ,相关系数为-0.035 92 , F =
0.8004>0.5 ,结果与图 1一致。
2.3 匍匐性与自然高度的相关性分析 自然高与匍匐性代
表植物空间扩展的 2个方向 ,即横向 、纵向生长的能力 ,相互
依存 、相互抑制 ,两者存在对光合产物以及其他营养物质的
强烈竞争 ,决定着植株的形态的形成与变化 。以自然高为横
轴 、匍匐性指数为纵轴 ,对西南地区牛鞭草材料进行散点作
图 ,结果如图 2。可见西南地区野生扁穗牛鞭草资源匍匐性
指数与自然高之间存在一定的变化规律 ,即匍匐性越强基株
的自然高度越低 。相关性分析表明 ,两者的相关系数为
-0.71945 ,存在着明显的负相关 ,F <0.000 1 ,具有极高的置
信度 。
图 2 资源匍匐性形态指数与自然高的关系
2.4 匍匐性聚类分析 西南地区野生扁穗牛鞭草资源匍匐
性变异性大 ,最大值为 12.079 ,最小值为 1.133 ,变异系数为
55.81%。依据种质资源匍匐性的差异 ,对资源进行分类 ,为
优异基因的研究和开发利用奠定基础。试验聚类分析的结
果如图 3。
依据匍匐性由强到弱把西南地区牛鞭草资源划分为 1～
7类 , 分别占材料的 1.7%、8.3%、6.7%、33.3%、10%、
13.3%、21.7%,说明西南地区牛鞭草多为 4 ～ 7类 ,也就是匍
匐性较弱的种质占绝大多数 ,是野生资源的开发利用和选育
高产优质牧草品种的重要资源基础。1和 2类的资源 ,匍匐
性指数在 4以上 ,也就是横向生长为纵向生长的 4倍以上 ,
可利用其侵占地表能力强 、青绿期长的特点 ,用于绿化和水
土保持 、边坡护理等草坪草种资源进行研究 、驯化和选育;3
和 4类 ,匍匐性指数 2.5～ 4 ,具有较强的匍匐性 ,也能保证一
定量的直立生长 ,可用于天然牧场的复壮 、改良和草山草坡
79733卷5期 刘金平等 西南地区扁穗牛鞭草野生资源匍匐性研究
的复壮整治;5和 6类 ,匍匐性指数 2左右 ,匍匐性较弱 ,可以
作为原产地退耕还草的本土草种资源加以开发利用;7类资
源 ,匍匐性指数 1.5左右 ,直立性强 ,可作为本土草种资源建
立人工草地 ,是进行本土高产优质品种选育 、驯化的重要基
因基础和种源。西南地区扁穗牛鞭草资源匍匐性变异大 ,具
有显著的形态多样性。
资源编号
图 3 西南地区野生扁穗牛鞭草资源匍匐性聚类分析树状图
3 结论与讨论
(1)西南地区牛鞭草形态差异很大 ,具有显著的形态多
样性 ,基株自然高度与匍匐茎长变异系数分别为 42.62%和
18.87%;形态指数变异大 ,最大值是H049为 12.079 ,最小值
是H002为 1.133 ,两者相差 90%,形态指数的变异系数高达
55.81%。资源的匍匐性与原生地海拔高度关系不大 ,相关系
数为-0.03592 , F =0.800 4>0.5。匍匐性与自然高度存在
着显著的相关性 ,分析证明:两者的相关系数为-0.719 45 ,
存在着明显的负相关 ,F
材料的 1.7%、8.3%、6.7%、33.3%、10%、13.3%、21.7%,可
依据匍匐性类型 ,有针对性地进行研究 、驯化和选育。
(2)牛鞭草匍匐性是基因与外界环境共同作用的结果 ,
所以在评价资源的匍匐性时 ,应当尽量避免环境因素造成的
差异。牛鞭草在不同生长发育时期 ,空间扩展上有一定的差
异。匍匐性与种群的密度也有很大的关系 ,当密度大时 ,匍
匐性减弱;当密度小时 ,即使直立型 ,品种也表现出很强的匍
匐性。同一密度下 ,不刈割比 1次或多次刈割的匍匐性强 ,
所以进行匍匐性评价的时候 ,必须在栽培条件 、生长时期 、种
群密度 、管理水平一致的情况下进行。
(3)西南地区扁穗牛鞭草资源丰富 ,匍匐性变异大 ,具有
显著的形态多样性 ,是进行本土高产优质品种选育 、驯化的
重要基因基础和种源。依据匍匐性不同 ,可分别作为绿化和
水土保持 、边坡护理等草坪草种资源;天然牧场的复壮 、改良
和草山草坡的复壮整治的草种资源;退耕还草 、建植人工草
地的优质草种资源。
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798 安徽农业科学 2005年