全 文 ：书犇犗犐：１０．１１６８６／犮狔狓犫２０１５００５ 犺狋狋狆：／／犮狔狓犫．犾狕狌．犲犱狌．犮狀
侯维，肖亮，易自力，覃静萍，杨塞，郑铖，陈智勇．７种能源草在酸性红壤中的性状比较及适应性评价．草业学报，２０１５，２４（１２）：２３７２４４．
ＨＯＵ Ｗｅｉ，ＸＩＡＯＬｉａｎｇ，ＹＩＺｉＬｉ，ＱＩＮＪｉｎｇＰｉｎｇ，ＹＡＮＧＳａｉ，ＺＨＥＮＧＣｈｅｎｇ，ＣＨＥＮＺｈｉＹｏｎｇ．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｂｉｏｅｎｅｒｇｙｇｒａｓ
ｓｅｓｉｎａｃｉｄｉｃｒｅｄｓｏｉｌ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１５，２４（１２）：２３７２４４．
７种能源草在酸性红壤中的性状比较及适应性评价
侯维１，肖亮２，３，易自力１，覃静萍１，杨塞１，郑铖１，陈智勇１
（１．湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙４１０１２８；２．湖南农业大学芒属植物研究所，湖南 长沙４１０１２８；
３．湖南农业大学生物质醇类燃料湖南省工程实验室，湖南 长沙４１０１２８）
摘要：本研究比较了７种能源草在酸性红壤中物候期、越冬率、农艺性状和化学成分等２０个性状，并利用其中与适
应性相关的１２个性状来综合评价不同能源草在酸性红壤中的适应性。结果表明，１）７种能源草中除狼尾草以外其
余各品种均能完成生育期，且都能在酸性红壤上生长良好；２）７种能源草的７个主要农艺性状和５个化学成分均有
显著差异（犘＜０．０５）。其中五节芒、湘杂芒、柳枝稷的干物质产量较高，单株分别达到５３８５．２４，４８４６．０９和４５６６．８３
ｇ，而斑茅、奇岗和湘杂芒的纤维素含量较高，分别达４６．１３％，４５．３８％和４５．１６％；３）对１２个数量性状进行主成分
分析，得到累计贡献率为９２．６２６％的４个主成分因子，说明前４个主成分代表了主要的遗传信息；４）利用主成分线
性模型综合评价７种能源草的适应性，排序结果如下：湘杂芒＞五节芒＞狼尾草＞斑茅＞柳枝稷＞奇岗＞荻。本
研究结果可为我国南方酸性红壤边际性土地的开发与利用提供理论依据。
关键词：能源草；酸性红壤；边际土地；适应性
犈狏犪犾狌犪狋犻狅狀狅犳狋犺犲犪犱犪狆狋犪犫犻犾犻狋狔狅犳犫犻狅犲狀犲狉犵狔犵狉犪狊狊犲狊犻狀犪犮犻犱犻犮狉犲犱狊狅犻犾
ＨＯＵ Ｗｅｉ１，ＸＩＡＯＬｉａｎｇ２，３，ＹＩＺｉＬｉ１，ＱＩＮＪｉｎｇＰｉｎｇ１，ＹＡＮＧＳａｉ１，ＺＨＥＮＧＣｈｅｎｇ１，ＣＨＥＮＺｈｉＹｏｎｇ１
１．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犅犻狅狊犮犻犲狀犮犲犪狀犱犅犻狅狋犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犎狌狀犪狀犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犆犺犪狀犵狊犺犪４１０１２８，犆犺犻狀犪；２．犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊犐狀狊狋犻狋狌狋犲，
犎狌狀犪狀犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犆犺犪狀犵狊犺犪４１０１２８，犆犺犻狀犪；３．犅犻狅犿犪狊狊犃犾犮狅犺狅犾犉狌犲犾犻狀犎狌狀犪狀犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔，犎狌狀犪狀
犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犆犺犪狀犵狊犺犪４１０１２８，犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｓｅｖｅｎｇｒａｓｓｓｐｅｃｉｅｓｇｒｏｗｎａｓｂｉｏｅｎｅｒｇｙｃｒｏｐｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｕｓｉｎｇ２０ｔｒａｉｔｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｐｈｅｎｏｌｏｇｉｃａｌ
ｐｅｒｉｏｄ，ｗｉｎｔｅｒｓｕｒｖｉｖａｌｒａｔｅ，ａｇｒｏｎｏｍｉｃｔｒａｉｔｓａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ，ｗｉｔｈｔｈｅｅｘ
ｃｅｐｔｉｏｎｏｆ犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿狆狌狉狆狌狉犲狌犿，ａｌｇｒａｓｓｅｓｃｏｕｌｄｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｉｒｇｒｏｗｔｈｐｅｒｉｏｄａｎｄｇｒｏｗｗｅｌｉｎａｃｉｄｉｃｒｅｄ
ｓｏｉｌ．Ｔｈｅｒｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｍｏｎｇｔｈｅｇｒａｓｓｅｓｆｏｒｓｅｖｅｎａｇｒｏｎｏｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｓａｎｄｆｉｖｅｃｈｅｍｉｃａｌ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｒａｉｔｓ．犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊，犕．犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻犪×狊犻狀犲狀狊犻狊ａｎｄ犘犪狀犻犮狌犿狏犻狉犵犪狋狌犿ｈａｄｈｉｇｈｅｒｄｒｙ
ｍａｔｔｅｒｙｉｅｌｄｔｈａｎｏｔｈｅｒｓｐｅｃｉｅｓ；５３８５．２４，４８４６．０９ａｎｄ４５６６．８３ｇｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｃｅｌｕｌｏｓｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆ犛犪犮犮犺犪
狉狌犿犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲狌，犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊×犵犻犵犪狀狋犲狌狊ａｎｄ犕．犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻犪×狊犻狀犲狀狊犻狊ｗｅｒｅ４６．１３％，４５．３８％ ａｎｄ
４５．１６％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｏｔｈｅｒｓｐｅｃｉｅｓ．Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｗｅｌｖｅｑｕａｎｔｉｔａ
ｔｉｖｅｔｒａｉｔｓｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｆｏｕｒｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｆａｃｔｏｒｓａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒｗａｓ
９２．６２６％ｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔ犕．犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻犪×狊犻狀犲狀狊犻狊ｗａｓｔｈｅｍｏｓｔａｄａｐｔａｂｌｅｓｐｅｃｉｅｓｆｏｌｏｗｅｄ
ｂｙ犕．犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊，犘．狆狌狉狆狌狉犲狌犿，犛．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲狌犿，犘．狏犻狉犵犪狋狌犿，犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊×犵犻犵犪狀狋犲狌狊ａｎｄ犕．狊犪犮犮犺犪狉犻
第２４卷 第１２期
Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．１２
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２０１５年１２月
Ｄｅｃ，２０１５
收稿日期：２０１５０１０５；改回日期：２０１５０２１１
基金项目：“十二五”农村领域国家科技计划课题（２０１３ＢＡＤ２２Ｂ０２）资助。
作者简介：侯维（１９８７），男，湖南安仁人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｈｏｕｗｅｉｃｈａｎｇｓｈａ＠１６３．ｃｏｍ
通信作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｙｉｚｉｌｉ８８９＠１６３．ｃｏｍ
犳犾狅狉犪．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｗｉｌｐｒｏｖｉｄｅａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆａｃｉｄｉｃｒｅｄ
ｓｏｉｌｉｎｓｏｕｔｈｅｒｎＣｈｉｎａ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｅｎｅｒｇｙｇｒａｓｓ；ａｃｉｄｒｅｄｓｏｉｌ；ｍａｒｇｉｎａｌｌａｎｄ；ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ
目前，我国已是世界第一大ＣＯ２ 排放国、第二大石油消费国和第三大石油进口国［１］，发展包括生物质能源在
内的可再生清洁能源已迫在眉睫，且具重大战略意义。因此，选育生长迅速、生物质产量高、抗逆性强、适应性广
的能源植物，已成为世界各国关注的焦点和研究的热点。
由于我国的人均耕地面积远低于世界平均水平，发展能源植物不能“与人争粮、与粮争地”，只能利用边际土
地。我国边际土地资源丰富［２４］，现有可开发的边际土地面积近８．３×１０７ｈｍ２，占全国土地面积的９．３％，这些土
地不宜进行传统农作物的耕作，却可以种植某些适应性强、抗逆性强的能源作物［５］。因此，利用边际土地种植适
应性强的能源植物是我国发展生物质能源的必由之路。
针对不同类型边际土地的特点，选育与之相适应的能源植物资源是我国能源植物开发的基本策略。我国南
方红壤区处于高温多雨的亚热带气候，土壤风化强度大，土壤有机质矿化分解快，土壤有机质含量亏缺；质地粘，
酸性强；降雨量大，养分易流失、含量少；土壤粘重板结；透水保水性和透气性差。加之土壤阳离子交换量低，养分
吸附性、缓冲性差，给作物生长带来严重影响。据统计，我国南方红壤区面积２１８×１０４ｈｍ２，约占国土面积的
２２．７％。红壤大多分布在山区、半山区的缓坡地上，长期以来不合理利用土地，造成水土流失严重，土壤有机质和
养分亏缺，土壤生物质量退化，严重的地方已有“红色荒漠”之称。针对这一类型边际土地而开展的能源植物适应
性研究，目前还未见报道。另外，目前全世界已推出的能源植物有４７种之多［６］，按照其生物质成分可分为糖类、
淀粉类、纤维类、油脂类、烃类等五大类能源植物。草本植物能充分满足生物液体燃料的生产对原料均一性、品质
稳定性、供应持续性、纤维含量及结构的严格要求，而且草本植物在种植、管理、收获、运输、贮藏、预处理及加工等
方面可实现机械化操作，生产成本低，因此开发利用地球上最丰富、最廉价的多年生高产草本纤维能源植物资源，
无疑是人类的首选［７１０］。目前，欧美推出的草本能源植物主要有天然杂交三倍体芒草奇岗（犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊×犵犻犵犪狀
狋犲狌狊）［８］和美国本土植物柳枝稷（犘犪狀犻犮狌犿狏犻狉犵犪狋狌犿）［１０］，而国内则新推出了几种芒属植物，如五节芒（犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊
犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊）［９］、荻（犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉犪）［１０１１］、湘杂芒（犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻犪×狊犻狀犲狀狊犻狊）［１２］和狼尾草属
（犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿）的代表种狼尾草（犘．狆狌狉狆狌狉犲狌犿）［１３１４］以及甘蔗属（犛犪犮犮犺犪狉狌犿）的斑茅（犛．犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲狌犿）［１５］等。
但有关这些草本能源植物的对比性研究却鲜有报道。因此，本研究特选取７种代表性的能源草，开展其对南方酸
性红壤的适应性综合分析，旨在筛选出适应性强、生物量高、木质纤维素含量高的能源草种类，为我国南方酸性红
壤边际土地的开发与利用提供理论依据。
１ 材料与方法
１．１ 试验材料
供试的７种能源草均取自湖南农业大学芒属能源植物种质资源圃，具体信息见表１。
表１ 供试材料名称及其来源
犜犪犫犾犲１ 犞犪狉犻犲狋狔狀犪犿犲犪狀犱狊狅狌狉犮犲狅犳狋狉犻犪犾犿犪狋犲狉犻犪犾
品种 Ｖａｒｉｅｔｙ 倍性Ｐｌｏｉｄｙ 来源信息Ｓｏｕｒｃｅ
荻 犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉犪 ３ｘ 野生种，采自陕西省城固县 Ｗｉｌｄｓｐｅｃｉｅｓ，ＧｕｃｈｅｎｇＣｏｕｎｔｙ，ＳｈａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ
五节芒 犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊 ２ｘ 野生种，采自湖南省长沙市 Ｗｉｌｄｓｐｅｃｉｅｓ，Ｃｈａｎｇｓｈａｃｉｔｙ，ＨｕｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ
湘杂芒 犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻犪×狊犻狀犲狀狊犻狊 ２ｘ 湖南农业大学培育 ＨｕｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
奇岗 犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊×犵犻犵犪狀狋犲狌狊 ３ｘ 引自北京市农林科学院ＢｅｉｊｉｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＳｃｉｅｎｃｅｓ
柳枝稷犘犪狀犻犮狌犿狏犻狉犵犪狋狌犿 ４ｘ 引种自美国，品种名ＡｌａｍｏＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｒｏｍＵＳＡ，Ａｌａｍｏ
狼尾草犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿×狆狌狉狆狌狉犲狌犿 ４ｘ 湖南农业大学培育 ＨｕｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
斑茅犛犪犮犮犺犪狉狌犿犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲狌犿 ２ｘ 野生种，采自广西贺州市 Ｗｉｌｄｓｐｅｃｉｅｓ，ＨｅｚｈｏｕＣｏｕｎｔｙ，Ｇｕａｎｇｘｉ
８３２ 草 业 学 报 第２４卷
１．２ 试验地情况
试验地设在湖南农业大学浏阳试验基地，地处东经１１３°１０′、北纬２７°５１′，属中亚热带季风湿润气候，年平均
气温１７．４℃，无霜期２３２ｄ，年平均降雨量１５２９ｍｍ，年平均日照１５３４．７ｈ，土壤类型为红壤，土壤肥力质量为：有
机质５．１９ｇ／ｋｇ，碱解氮３０．６３ｍｇ／ｋｇ，速效磷２．６９ｍｇ／ｋｇ，速效钾９０．７７ｍｇ／ｋｇ，ｐＨ５．１２，呈酸性至微酸性反
应，土壤贫瘠。
１．３ 试验设计
本实验以经典能源植物柳枝稷［１６１７］作为对照，试验方案采用完全随机区组设计，每种材料４个重复，共２８个
小区，每个小区定植３０株参试材料均采用穴植，每穴植入根状茎２～３颗，每颗根状茎带有３～５个芽头，株行距
１ｍ×１ｍ。２０１１年４月初种植，仅在定植初期浇水定根，全生育期不施农药化肥，田间定期进行人工除杂。于种
植后第２年开始对７种供试品种各性状指标进行为期２年的观测。数量性状数据为２０１２和２０１３年连续２年平
均值。
１．４ 观测指标及方法
观测指标包括７个物候期指标、越冬情况统计、７个农艺性状和５个化学成分指标。
１．４．１ 物候期观测及越冬情况统计 物候期和越冬率均采用目测法观测。随机选取各能源草株丛，分别记数
５次，超过２０％的植株进入某一生育期的日期为始期，超过８０％进入某一生育期的日期为盛期。超过５０％的植
株达到某一生育期时记载为该能源草生育期。分别记录返青期、分蘖期、孕穗期、开花期、成熟期、枯黄期、生育
期。计算出苗至种子成熟的天数。在能源草成熟前期，分别观测各品种的存活率，次年返青后计算越冬率，越冬
率＝（次年返青植株数／越冬前植株数）×１００％［１８］。
１．４．２ 农艺性状 １）株高：成熟期每小区随机测定１０株植株的拉直高度，计算平均高度（ｃｍ）。２）分蘖数：成
熟期每个小区每个重复随机抽１０株数其分蘖数，计算平均值（Ｎｏ．）。３）茎粗：成熟期每小区用游标卡尺随机测定
１０株植株基部到顶部中间处直径，计算平均值（ｍｍ）。４）单丛干重：成熟期在各小区内随机选取１０株单株，齐地
面刈割后，６５℃烘干至恒重称量其干质量计算平均值后按照该株分蘖数计算其单丛干重，计算平均值（ｇ）。５）茎
叶比：成熟期在各小区内随机选取１０株，齐地面剪下，迅速分出茎（Ｓｇ）、叶（Ｌｇ）各部，分别称其鲜重计算茎叶比，
茎叶比＝１∶Ｌｇ／Ｓｇ。６）干物质含量：成熟期在各小区内随机选取１０株，齐地面刈割后，迅速称量其鲜质量，然后
６５℃烘干至恒重称量其干质量，干物质含量＝（干质量／鲜质量）×１００％。７）株幅：成熟期在各小区内随机选取
１０株，把分蘖全部用绳子绑紧测量其周长（ｃｍ）。
１．４．３ 化学成分 采用范氏（ＶａｎＳｏｅｓｔ）洗涤纤维分析法［１９］测定纤维素、半纤维素、木质素含量，采用干灰化
法［２０］测定灰分含量和结合水含量。
１．４．４ 主成分分析 对７种能源草的生物质化学成分指标及不同表型性状进行主成分分析：选取反映其综合
特性的１２个指标：含水量、纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、灰分、株高、分蘖数、株幅、茎粗、干重、茎叶
比、干物质成分［２１］。
１．５ 数据处理与分析
采用Ｅｘｃｅｌ２００７软件进行原始数据的整理和统计，采用ＳＰＳＳ１８．０软件进行表型性状的主成分分析。以每
个主成分对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权重，计算得到主成分的综合线性模型。
２ 结果与分析
２．１ ７种能源草物候期及越冬率比较
通过对７种能源草为期２年的物候期观察，发现７种能源草在供试基地的生育期不完全一致，从３月上旬到
４月中旬各种能源草相继返青。参试７种能源草的开花期、成熟期和枯黄期相差较大，其中，五节芒开花最早在６
月上旬，７月中旬已经成熟，枯黄期则晚到１２月中旬。柳枝稷于７月中旬开花，９月上中旬成熟，１０月中下旬枯
黄。湘杂芒的开花期相对较晚，１０月中旬开花，１１月初成熟，１２月上旬才枯黄。供试的７种能源草中，斑茅全生
育期最长，２０１２年为２３５ｄ，２０１３年为２３９ｄ，五节芒和奇岗生育期相对较短，２０１２年分别为１２８和１５２ｄ，２０１３年
９３２第１２期 侯维 等：７种能源草在酸性红壤中的性状比较及适应性评价
分别为１２７和１４９ｄ。
７种能源草中，狼尾草从返青到枯黄的过程中不开花，且在供试基地上越冬率仅为３５％，说明狼尾草的越冬
能力差，不适合在湖南及以北的地区种植（表２）。
表２ ７种能源草的物候期比较
犜犪犫犾犲２ 犌狉狅狑狋犺狆犲狉犻狅犱狅犳狊犲狏犲狀犽犻狀犱狊狅犳犲狀犲狉犵狔犵狉犪狊狊犲狊
品种
Ｖａｒｉｅｔｙ
年份
Ｙｅａｒ
返青期
Ｔｕｒｎｉｎｇｇｒｅｅｎ
ｄａｔｅ（月日
Ｍｏｎｔｈｄａｙ）
分蘖期
Ｔｉｌｅｒｓｔａｇｅ
（月日
Ｍｏｎｔｈｄａｙ）
孕穗期
Ｐａｎｉｃｌｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｓｔａｇｅ（月日
Ｍｏｎｔｈｄａｙ）
开花期
Ａｎｔｈｅｓｉｓ
ｓｔａｇｅ（月日
Ｍｏｎｔｈｄａｙ）
成熟期
Ｍａｔｕｒｅｓｔａｇｅ
（月日
Ｍｏｎｔｈｄａｙ）
枯黄期
Ｗｉｔｈｅｒｅｄｓｔａｇｅ
（月日
Ｍｏｎｔｈｄａｙ）
生育期
Ｗｈｏｌｅ
ｇｒｏｗｔｈ
ｐｅｒｉｏｄ（ｄ）
越冬率
Ｗｉｎｔｅｒ
ｓｕｒｖｉｖａｌ
ｒａｔｅ（％）
荻犕．狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉犪 ２０１２ ０４０８ ０５２９ ０８０４ ０８３１ １００１ １１０５ １７５ １００
２０１３ ０３２１ ０５１３ ０７１７ ０８１２ ０９１１ １０２５ １７４ １００
柳枝稷犘犪狀犻犮狌犿
狏犻狉犵犪狋狌犿
２０１２ ０４１９ ０５２１ ０６２１ ０７２７ ０９２１ １０２２ １５９ １００
２０１３ ０４０５ ０５１１ ０６１５ ０７２１ ０９０３ １０１５ １６２ １００
奇岗犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊×
犵犻犵犪狀狋犲狌狊
２０１２ ０４１９ ０５２０ ０６２３ ０７２９ ０９１８ １１１５ １５２ １００
２０１３ ０４０２ ０５０５ ０６０５ ０７０９ ０８３１ １０２８ １４９ １００
狼尾草犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿×
狆狌狉狆狌狉犲狌犿
２０１２ ０５０９ ０６１１ － － － １２１９ － ３５
２０１３ ０４２１ ０５２５ － － － １２／２３ － ３５
湘杂芒犕．犾狌狋犪狉犻狅狉
犻狆犪狉犻犪×狊犻狀犲狀狊犻狊
２０１２ ０４０１ ０６０５ １００１ １０２３ １１１７ １２１８ ２３１ １００
２０１３ ０３１９ ０５１９ ０９１５ １０１１ １１０２ １２０１ ２２４ １００
五节芒犕．犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊 ２０１２ ０３２６ ０５２４ ０６０６ ０６２５ ０８０１ １２２０ １２８ １００
２０１３ ０３／０８ ０４１５ ０５２３ ０６０９ ０７１２ １２１３ １２７ １００
斑茅犛犪犮犮犺犪狉狌犿
犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲狌犿
２０１２ ０４０１ ０５０３ １００９ １０１８ １１１９ １２２９ ２３５ １００
２０１３ ０３１６ ０４１９ ０９１９ ０９２９ １０３１ １２１５ ２３９ １００
２．２ 不同能源草农艺性状比较
供试７种能源草中，柳枝稷是最早被欧美认可的第一代能源草［２２］。本次供试的能源草各种农艺性状与柳枝
稷相比均有显著差异（犘＜０．０５）。在株高方面，湘杂芒、狼尾草及荻与柳枝稷相比，存在显著差异（犘＜０．０５），其
中狼尾草植株最高，为３９１．６７ｃｍ，比柳枝稷高７８．３４ｃｍ，荻最低，为１８５．３３ｃｍ。而奇岗、五节芒和斑茅在株高
上与柳枝稷无显著差异（犘＞０．０５）；在干物质产量方面，狼尾草及奇岗与柳枝稷存在显著差异（犘＜０．０５），湘杂
芒、五节芒及斑茅与柳枝稷无显著差异（犘＞０．０５），狼尾草产量最高，达到７９８４．５５ｇ／ｍ２，荻产量最低，为９９２．６４
ｇ／ｍ２；在茎粗方面，狼尾草茎秆最粗，为２７．２８ｍｍ，其次是斑茅、五节芒、湘杂芒，均比柳枝稷粗；在茎叶比方面，
五节芒、斑茅与柳枝稷存在显著差异（犘＜０．０５），荻、奇岗、狼尾草及湘杂芒与柳枝稷均无显著差异（犘＞０．０５），其
中狼尾草比值最高，为５．５３，五节芒最小，为０．９２；在干物质含量方面，湘杂芒、狼尾草、荻与柳枝稷存在显著差异
（犘＜０．０５），荻干物质含量最高，为５７．９３％，狼尾草由于自身含水量较高，所以干物质含量相对最低，仅２１．９９％
（表３）。
２．３ ７种不同能源草化学成分比较
用范氏（ＶａｎＳｏｅｓｔ）洗涤纤维分析法、干燥法、灰化法测定了７种能源草的茎秆化学成分含量（表４）。结果显
示，７种能源草各项化学成分指标均存在明显的差异。在植物细胞结合水含水量方面，斑茅含量最高，为７．２４％，
狼尾草、荻及五节芒均显著高于对照柳枝稷（犘＜０．０５）；在纤维素方面，斑茅含量最高，为４６．１３％，狼尾草含量最
低，为３７．０４％，奇岗、狼尾草、湘杂芒、五节芒及斑茅与柳枝稷存在显著差异（犘＜０．０５）；半纤维素方面，荻、奇岗、
湘杂芒及五节芒与柳枝稷存在显著差异（犘＜０．０５），五节芒含量最高，为３０．５０％，奇岗最低，为２１．７１％；木质素
方面，供试能源草与柳枝稷均存在显著差异（犘＜０．０５），木质素含量从高到低分别是：湘杂芒＞柳枝稷 ＞奇岗 ＞
０４２ 草 业 学 报 第２４卷
斑茅 ＞五节芒 ＞荻 ＞狼尾草；灰分方面，五节芒、斑茅、荻的灰分含量均高于柳枝稷且存在显著差异（犘＜
０．０５）。五节芒灰分含量最高，为８．６９％，狼尾草灰分含量最低，仅４．２９％。
２．４ ７种能源草性状主成分分析
将选取反映其综合特性的１２个指标，依次定义为自变量犡１～犡１２，对其作主成分分析（表５）。结果显示，前
４个主成分累积贡献率达到９２．６２６％，基本代表了原始因子的绝大部分遗传信息。其中，主成分１的累积贡献率
为４０．０９４％，纤维素、木质素、灰分、分蘖数和干物质成分对其影响很大，反映了各能源草的化学成分特征，因此
称主成分１为化学成分因子。主成分２的贡献率为２６．９０８％，载荷较大的因子是含水量、灰分和株幅，分别为
０．８２６，０．８０２和０．６５３。主成分３的贡献率为１５．１０４％，株幅、纤维素和木质素载荷数较大，能源草木质素、纤维
素的含量以及株幅通常与植株株型相关，因此可称其为株型因子。主成分４的贡献率为１０．５２０％，半纤维素、株
高和干重载荷数较大，反映了能源草化学成分与产量之间的关系，可称其为产量因子。
表３ ７种能源草农艺性状比较
犜犪犫犾犲３ 犜犺犲狆犺犲狀狅狋狔狆犻犮狋狉犪犻狋狊狅犳狊犲狏犲狀犲狀犲狉犵狔犵狉犪狊狊犲狊
品种
Ｖａｒｉｅｔｙ
株高
Ｈｅｉｇｈｔ
（ｃｍ）
分蘖数
Ｓｔｅｍｎｕｍｂｅｒ
（Ｎｏ．）
株幅
Ｐｌａｎｔｗｉｄｔｈ
（ｃｍ）
茎粗
Ｓｔｅｍｄｉａｍｅｔｅｒ
（ｍｍ）
干重
Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔ
（ｇ／ｍ２）
茎叶比
Ｓｔｅｍ／ｌｅａｆ
干物质含量
Ｄｒｙｍａｔｔｅｒ
ｃｏｎｔｅｎｔ（％）
荻犕．狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉犪 １８５．３３±１０．５０ｃ ６５．００±２．６５ｂ １９０．１０±２１．９４ａ ６．１５±０．３５ｆ ９９２．６４±６６．５７ｄｅ ３．４５±０．４７ｂｃ ５７．９３±０．０２ａ
柳枝稷犘犪狀犻犮狌犿狏犻狉犵犪狋狌犿 ３１３．３３±１７．５６ｂ １３２．００±１３．１１ａ １７５．６０±２１．６３ａｂ ７．３２±０．４５ｅｆ ４５６６．８３±１６９．８５ｂｃ ４．４３±０．８０ｂｃ ５２．８８±０．０２ｂ
奇岗犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊×犵犻犵犪狀狋犲狌狊 ２７８．３３±２１．５５ｂ ６２．３３±８．０８ｂ ７６．７３±１７．８６ｃ ８．１２±０．３６ｄｅ １９５９．９６±３３０．２８ｄ ３．０２±０．３９ｃｄ ４８．９４±０．０１ｃｄ
狼尾草犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿×狆狌狉狆狌狉犲狌犿 ３９１．６７±１１．５３ａ ２３．６７±６．４３ｃ １６７．５３±１０．１１ａｂ ２７．２８±４．６２ａ ７９８４．５５±８６１．１７ａ ５．５３±０．４７ａｂ ２１．９９±０．０１ｆ
湘杂芒犕．犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻犪×狊犻狀犲狀狊犻狊 ３７０．００±２．５２ａ ５８．６７±４．０４ｂ １６９．５０±３３．０８ａｂ ９．６７±１．４４ｄ ４８４６．０９±９６３．５８ｂｃ ２．５７±０．３０ｃｄ ５１．８５±０．０１ｂ
五节芒犕．犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊 ３００．３３±７．６４ｂ ５８．３３±１１．９３ｂ １６７．６３±１３．４４ａｂ １１．６４±０．３９ｃ ５３８５．２４±４３６．２８ｂ ０．９２±０．０３ｄ ４６．９３±０．０３ｄ
斑茅犛犪犮犮犺犪狉狌犿犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲狌犿 ２７１．６７±１６．０７ｂ ５３．００±９．００ｂ １４９．５０±３．４１ａｂ １２．３０±０．２６ｂｃ ３７７２．７２±９４４．９１ｃ ０．９６±０．４９ｄ ３３．８９±０．０１ｅ
注：同列不同小写字母表示差异显著（犘＜０．０５），下同。
Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｗｅｒｃａｓｅｌｅｔｔｅｒｓｉｎｔｈｅｓａｍｅｃｏｌｕｍｎｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ，ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
表４ ７种能源草生物质化学成分测定值统计结果
犜犪犫犾犲４ 犛狋犪狋犻狊狋犻犮犪犾犱犪狋犪狅犳犫犻狅犿犪狊狊犮犺犲犿犻犮犪犾犮狅犿狆狅狊犻狋犻狅狀狊狅犳狊犲狏犲狀犽犻狀犱狊狅犳犲狀犲狉犵狔犵狉犪狊狊犲狊 ％
品种
Ｖａｒｉｅｔｙ
含水量
Ｔｏｔａｌｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔ
纤维素
Ｃｅｌｕｌｏｓｅ
半纤维素
Ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅ
木质素
Ａｃｉｄｄｅｔｅｒｇｅｎｔｌｉｇｎｉｎ
灰分
Ｔｏｔａｌａｓｈｃｏｎｔｅｎｔ
荻犕．狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉犪 ６．９２±０．１２ｂ ４１．７６±０．２２ｃ ２９．３０±０．３３ｂ １０．４１±０．１５ｅ ７．７７±０．１８ｂ
柳枝稷犘犪狀犻犮狌犿狏犻狉犵犪狋狌犿 ５．６６±０．１７ｄ ４１．８５±０．１５ｃ ２２．６５±０．３０ｅｆ １３．８７±０．１９ｂ ５．５４±０．１６ｄ
奇岗犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊×犵犻犵犪狀狋犲狌狊 ４．８５±０．１１ｆ ４５．３８±０．４７ｂ ２１．７１±０．４９ｇ １３．４６±０．０１ｃ ５．５４±０．３８ｄ
狼尾草犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿×狆狌狉狆狌狉犲狌犿 ６．７５±０．０９ｂ ３７．０４±０．０６ｆ ２２．３４±０．０２ｆ ９．２０±０．０３ｆ ４．２９±０．０５ｅ
湘杂芒犕．犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻犪×狊犻狀犲狀狊犻狊 ４．５７±０．０５ｇ ４５．１６±０．０４ｂ ２７．４５±０．０２ｃ １４．２８±０．０２ａ ５．５６±０．０３ｄ
五节芒犕．犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊 ６．０９±０．１８ｃ ４０．１２±０．１４ｄ ３０．５０±０．１２ａ １０．６４±０．３０ｅ ８．６９±０．２８ａ
斑茅犛犪犮犮犺犪狉狌犿犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲狌犿 ７．２４±０．０８ａ ４６．１３±０．１４ａ ２２．７９±０．０６ｅ １１．１７±０．０１ｄ ８．４６±０．０３ａ
２．５ ７种能源草的适应性评价
利用主成分分析可以消除各类不同指标的权重差别，以达到合理评价不同能源草适应性的目的［２３］。采用
ＳＰＳＳ１８．０软件计算前４个主成分的表达式，分别获得各主成分与１２个指标的线性组合，其中主成分１的表达
式为：犉１＝－０．１３６８狕犡１＋０．３２１０狕犡２＋０．１５８７狕犡３＋０．２５６７狕犡４＋０．２３４８狕犡５－０．３１５９狕犡６＋０．２４８０狕犡７＋
０．０２７８狕犡８－０．４５００狕犡９－０．３８６２狕犡１０－０．２４３０狕犡１１＋０．３９９４狕犡１２（狕犡犻为各性状犡犻标准化后的数据），其余３
个主成分的线性组合公式以此类推。以每个主成分对应的特征值占所提取主成分总的特征值之和的比例作为权
重，计算得到主成分的综合线性模型为：犉′＝４．８１１３犉１＋３．２２９０犉２＋１．８１２５犉３＋１．２６２３犉４。
１４２第１２期 侯维 等：７种能源草在酸性红壤中的性状比较及适应性评价
参考４个主成分的线性组合公式及综合得分模型，计算得出７种能源草各主成分得分和综合排名（表６），７
种能源草按综合得分高低的排名顺序依次为：湘杂芒＞五节芒＞狼尾草＞斑茅＞奇岗＞柳枝稷＞荻。
表５ ７种能源草不同性状的主成分分析
犜犪犫犾犲５ 犘狉犻狀犮犻狆犪犾犮狅犿狆狅狀犲狀狋狊犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋犺犲犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋狉犪犻狋狊狅犳狊犲狏犲狀犲狀犲狉犵狔犵狉犪狊狊犲狊
性状指标
Ｔｒａｉｔｉｎｄｅｘ
主成分序号Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｎｕｍｂｅｒ
１ ２ ３ ４
特征值
Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅ
方差贡献率
Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ（％）
累积贡献率
Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ（％）
犡１ －０．３００ ０．８２６ －０．０７９ －０．４２３ ４．８１１ ４０．０９４ ４０．０９４
犡２ ０．７０４ －０．０３９ ０．６６０ ０．１００ ３．２２９ ２６．９０８ ６７．００３
犡３ ０．３４８ ０．３２６ －０．６７９ ０．５１６ １．８１２ １５．１０４ ８２．１０７
犡４ ０．５６３ －０．７２６ ０．３５２ ０．１４３ １．２６２ １０．５２０ ９２．６２６
犡５ ０．５１５ ０．８０２ －０．０７４ ０．１８５ ０．７２８ ６．０６５ ９８．６９１
犡６ －０．６９３ －０．４８４ ０．２３３ ０．４４１ ０．１５７ １．３０９ １００．０００
犡７ ０．５４４ －０．４４４ －０．０４１ －０．３４６ ０．０００ ０．０００ １００．０００
犡８ ０．０６１ ０．６５３ ０．７０８ －０．０９７ ０．０００ ０．０００ １００．０００
犡９ －０．９８７ ０．１２１ ０．０５４ ０．０６２ ０．０００ ０．０００ １００．０００
犡１０ －０．８４７ －０．１２３ ０．０４３ ０．３４７ ０．０００ ０．０００ １００．０００
犡１１ －０．５３３ －０．５４５ －０．２７６ －０．５５２ ０．０００ ０．０００ １００．０００
犡１２ ０．８７６ －０．２８８ －０．３７６ ０．０１１ ０．０００ ０．０００ １００．０００
犡１：含水量 Ｔｏｔａｌｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔ；犡２：纤维素Ｃｅｌｕｌｏｓｅ；犡３：半纤维素Ｈｅｍｉｃｅｌｕｌｏｓｅ；犡４：木质素 Ａｃｉｄｄｅｔｅｒｇｅｎｔｌｉｇｎｉｎ；犡５：灰分Ｔｏｔａｌａｓｈｃｏｎ
ｔｅｎｔ；犡６：株高 Ｈｅｉｇｈｔ；犡７：分蘖数Ｓｔｅｍｎｕｍｂｅｒ；犡８：株幅Ｐｌａｎｔｗｉｄｔｈ；犡９：茎粗Ｄｉａｍｅｔｅｒｏｆｓｔｅｍ；犡１０：干重Ｄｒｙｗｅｉｇｈｔ；犡１１：茎叶比Ｓｔｅｍ／ｌｅａｆ；
犡１２：干物质成分Ｄｒｙｍａｔｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ．
表６ ７种能源草不同性状主成分适应性得分及综合得分
犜犪犫犾犲６ 犘狉犻狀犮犻狆犪犾犮狅犿狆狅狀犲狀狋狊犮狅狉犲犪狀犱犵犲狀犲狉犪犾狊犮狅狉犲狅犳犪犱犪狆狋犪犫犻犾犻狋狔犻狀狋犺犲犱犻犳犳犲狉犲狀狋犮犺犪狉犪犮狋犲狉狊狅犳狊犲狏犲狀犫犻狅犲狀犲狉犵狔犵狉犪狊狊犲狊
品种
Ｖａｒｉｅｔｙ
主成分因子得分Ｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｆａｃｔｏｒｓｃｏｒｅ
犉１ 犉２ 犉３ 犉４
综合得分
Ｇｅｎｅｒａｌｓｃｏｒｅ
排序
Ｇｒａｄｅ
荻犕．狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉犪 －１．４１７ －１．０８８ －０．５４２ ０．６７０ －１０．４６４ ７
柳枝稷犘犪狀犻犮狌犿狏犻狉犵犪狋狌犿 －０．８０３ ０．５４１ －０．７７４ －０．９１８ －４．６７６ ６
奇岗犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊×犵犻犵犪狀狋犲狌狊 －０．４９３ ０．７９１ ０．０７３ －０．６３６ －０．４８８ ５
狼尾草犘犲狀狀犻狊犲狋狌犿×狆狌狉狆狌狉犲狌犿 １．６０６ －０．９０８ －１．０６６ －０．６９６ １．９８４ ３
湘杂芒犕．犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻犪×狊犻狀犲狀狊犻狊 ０．５６１ １．５７５ ０．２００ ０．５３５ ８．８２４ １
五节芒犕．犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊 ０．４４９ －０．１５７ ０．１３４ １．７４４ ４．０９９ ２
斑茅犛犪犮犮犺犪狉狌犿犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲狌犿 ０．０９５ －０．７５４ １．９７７ －０．７００ ０．７２１ ４
３ 讨论与结论
本试验所采用的对照材料柳枝稷［１６１７］是美国本土最具有前景的能源植物之一，其生物质产量较高，同时耐贫
瘠与多年生的特性减少了管理强度和投入［２４］。近年来，研究者们对其进行了比较系统的研究［１６］。本研究所测
柳枝稷的产量及相关农艺性状指标均与国外的报道相似［１７］。
物候期是评价物种适应性的重要指标之一，相关研究表明，植物的物候期除土壤类型外主要取决于积温［２５］，
且持续时间与活动积温呈显著正相关性［２６］。本研究结果显示，参试的几种能源草的生育期各不相同，最早的五
节芒为１２７ｄ左右，供试品种狼尾草由于品种差异于浏阳试验基地不开花。说明不同的能源草对积温的要求不
同。因此，在今后的推广中要考虑能源草在当地的气候适应性问题；能源植物干物质成分含量越高，其可利用价
值越高，各种能源草在株高、茎粗、干重等表型性状上均有着明显的差异，能源草的茎叶比高则利于机器收割。湘
２４２ 草 业 学 报 第２４卷
杂芒、五节芒、荻、奇岗以及柳枝稷干物质成分含量较高，说明其具有较高的利用价值。湘杂芒和斑茅干物质产量
显著高于对照柳枝稷。湘杂芒株高、茎粗与柳枝稷也存在显著差异，各品种的茎叶比均较高，狼尾草比值最高，所
以供试能源草均适合产业化种植。
生产清洁生物质能利用的主要是纤维素和半纤维素。综纤维素（纤维素＋半纤维素）含量高，木质素、灰分含
量低的能源植物品质最佳［２７］。前人的研究结果表明，能源植物整株的综纤维素含量为５０％～７０％，灰分含量一
般小于１５％，将综纤维素含量划分为高（＞６５％）、中（６０％～６４％）、低（５５％～５９％）、很低（＜５５％）４类。本研究
结果显示，湘杂芒、荻、五节芒、斑茅及奇岗的综纤维含量均高于柳枝稷，其中湘杂芒含量最高，为７２．６１％，荻、奇
岗、湘杂芒、五节芒及斑茅的综纤维素含量均大于６５％，属于高纤维素含量品种。灰分是植物燃烧后形成剩下的
固体残渣，对燃烧过程有一定影响。灰分含量过高，将会降低燃烧温度［２４］。同时灰分对转化过程存在不利影响，
因此，灰分的含量越低，该植物的品质越高［２８］。灰分的划分可以分为高（＞１２％）、中（８％～１２％）、低（４％～
７％）、很低（＜４％）４类 ［２９３０］。本研究结果显示，狼尾草、柳枝稷、奇岗、湘杂芒的灰分含量在４％～７％之间，属于
低灰分植物，而荻、斑茅及五节芒的灰分含量在７％～１２％之间，属中灰分植物。木质素的含量越高，纤维素的聚
合度也随之越高，水解也就越难以进行［２４］。７种能源草除湘杂芒，供试的其他５种能源草的木质素含量均低于柳
枝稷。所以，供试的各能源草均属较好的纤维能源植物。
为了能够较为直观地判断各品种适应性的强弱，本研究对主成分及综合得分进行了分析，通过计算各品种的
主成分分值，来权衡每个性状在某个品种中所处的位置和分量，从而进一步了解各品种在当地的适应性［２３］。各
品种综合得分与其适应性呈正相关，得分越高，其适应性越好。结果表明，湘杂芒综合得分最高，说明其在酸性红
壤上适应性相对最好，荻综合得分最低，说明荻种植于酸性红壤适应性相对最差。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊：
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犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊ａｎｄ犕．狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１４，２３（３）：１１８１２６．
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４４２ 草 业 学 报 第２４卷