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禾本科牧草营养器官解析构造与种子休眠原理的比较探究

1引言1.1禾本科牧草

在草地生态系统中的重要性禾本科(Gramineae)植物广泛分布于世界各地,共有660属,10000余种。我国有230属,1500

余种。禾本科植物是人类粮食和牲畜饲料的主要来源,是种子植物中最有经济价值的一个大科。我国有饲用禾本科牧草(禾草)1135

种,在栽培牧草当中的比例达

75%[1]。禾草耐盐碱、耐贫瘠、耐践踏,抗逆性强,营养价值丰富,适口性好,再生能力强,可以固着土壤,防止水土流失,具有较高的经济价值和生态

功能[2]。内蒙古有禾本科植物76属,232

种,种质资源丰富,其中多数已有栽培种[3]。因此,加大对各种野生和栽培禾本科牧草的研究力度,开发和利用丰富的种质资源势在必行。内蒙古是中国重要的草原区之一,草地面积7880万公顷,是全区土地总面积的

67.49%[4],禾本科牧草在草地群落建植和构成上有其他科牧草无法比拟的优越性,其品质和数量均为首屈一指。但是随着近年来对草地资源不合理的利用,导致了草地严重沙化、退化,草产量下降,生态环境恶化,使畜牧业持续发展面临极大的挑战。除此之外,我区人工草地建设相对滞后,草品种单一等问题也突出影响着草业的发展[5]。因此,深入对牧草,尤其是草地群落主要构成种群—

禾本科牧草的研究,挖掘其利用潜力、加大推广和应用的程度,对草地建植和恢复、畜牧业发展有重要作用。

1.2虉草的研究概况虉草(Phalarisarundinacea

L.)是禾本科早熟禾亚科(Pooideae)虉草属(PhalarisL.)多年生冷季型牧草。虉草原产于欧亚大陆和北美等温带地区[6],在北美、北欧和亚洲等温带地区有分布。在我国主要分布于东北、华北、西北、华东、华中等地[7]。虉草在内蒙古天然分布于呼伦贝尔市陈巴尔虎旗、鄂温克自治旗、兴安盟扎赉特旗、科尔沁右翼前旗、乌兰察布市和大青山等地[8]。虉草的栽培历史悠久,国外对虉草的研究和栽培利用起步较早[9~11],现已培育出多个栽培品种。瑞典在1794年开始对其进行栽培驯化,之后到1850

年北欧及其他地区相继开始栽培利用。1960

年虉草作为饲草和固着土壤的植物被引种到美国和加拿大[12,13]。我国目前的虉草品种有:“通选7号”草芦(P.arundinaceaL.cv.TongxuanNo.7,1993)、威宁草芦(P.tuberoseL.cv.

weiningcaolu,2007)和引进品种“川草3号”虉草(P.arundinaceaL.cv.Chuancao

No.3,2007)[7]。近几十年来美国、加拿大、芬兰、中国等对虉草进行了一系列品种的试验和评价[14~18],普遍认为虉草具有较高的经济价值和生态价值。随着人们对虉草的日益关注,对它的研究也从引种培育转向基础及技术应用研究,并且取得了一定成绩。据数据统计分析,对虉草近10

年的研究文献量呈逐年递增趋势(图

1)。主要对其进行研究的国家有美国、芬兰、瑞典等(图

2)。研究方向主要集中在农业生产、能源燃料和环境生态学等方面(图3)。研究的主要基金资助机构有芬兰科学院、芬兰TEKES

科技和创新资助机构和瑞典能源署等(图4)。(数据均来源于Webof

Science数据库)。

1.2.1虉草的生物及生态学特性

虉草植株灰绿色,丛生(图版Ⅰ-

1),属于根茎型禾草,茎杆直立,根状茎色白、横向生长,每0.5~1.0cm

有一分蘖节(图版Ⅰ-2),每个分蘖节都可长出2~4个须根,分布于3~20cm的土壤中,这样不定根和须根纵横交错分布于土壤中,构成了根系土壤层(图版Ⅰ-

3)[19]。叶鞘无毛,叶舌薄膜质;叶扁平,灰绿色,正面贴生微毛,背面光滑

。花序为圆锥花序(图版Ⅰ-4),穗长5~20cm,宽3~12mm(图版Ⅰ-5)。小穗丛密,分支向上斜升,开花时展开,花后收紧。每小穗具3个花,其中2个不育(图版Ⅰ-

6)。种子具内外稃,外稃条形,具柔毛;内稃披针形,质薄,短于外稃。种子黄色或褐色,成熟后容易脱落,存在休眠现象。

虉草在内蒙古通辽地区5月初返青,6月初抽穗,7月上旬种子成熟,从返青到种子成熟生育天数为120d

左右。在呼和浩特地区虉草3月末返青,5

月底抽穗,