熊军波,余文畅,沈洪学,朱德江,彭炳翔,熊 雄,毛玉南,李 勇,刘 洋,陈明新
(1.湖北省农业科学院畜牧兽医研究所,武汉 430064;2.宜昌市农业环境保护站,湖北 宜昌 443099;3.宜昌市畜牧兽医中心,湖北 宜昌 443099;4.宜昌市畜牧技术推广站,湖北 宜昌 443199;5.长阳土家族自治县畜牧兽医服务中心,湖北 长阳 443517)
鸭茅(Dactylis glomerataL.)又名果园草(Orchard⁃grass)、鸡脚草(Cocksfoot),属禾本科鸭茅属(Dactylis),是一种优良的丛生型冷季禾本科鸭茅属牧草,原产于欧洲、北非和亚洲温带地区,现在北美、欧洲、大洋洲和亚洲广泛种植[1-3]。鸭茅叶量丰富、草质柔嫩,牛、羊、马、兔等均喜食,可用作放牧或制作干草,也可收割青饲或制作青贮饲料,具有较高的利用价值[4]。目前,鸭茅在中国青海、甘肃、陕西、山西、河南、吉林、江苏、湖北、四川及新疆等地均有栽培,尤其在三峡库区中高海拔地区草地改良和草食牲畜养殖基地被大量利用,是人工草地建植、天然草地改良的首选草种,刈牧兼用,取得了良好的经济效益和生态效益,有着广阔的利用前景。
中国是鸭茅起源地之一,野生鸭茅资源丰富,在云南、贵州、四川、重庆、湖北等地均有野生分布,常生长于森林、灌木边缘和草地,有二倍体和四倍体两类,生境条件多样,蕴藏丰富遗传基因,具有极大研究价值和前景[4-6]。中国虽然野生鸭茅资源丰富,但相关研究和育种工作与国外还有较大差距,目前生产用种主要依赖国外进口[7]。在湖北省鸭茅主要分布在鄂西山区地带,针对本地野生鸭茅种质资源的研究与利用已有相关报道[8,9]。湖北省农业科学院于2006—2007 年对采自宜昌市长阳县的鸭茅资源进行评价,结果表明,该野生资源具有抗逆性强,耐贫瘠,生物量高,生育期长和生长年限长等优点,具有培育鸭茅优异新种质的潜力。为此,湖北省农业科学院联合宜昌市畜牧兽医服务中心于2008—2017 年,采用集团选择法进行3 轮驯化选择形成了新品系,并以野生群体为参照,进行了对比观测,以期驯化选育出适应长江流域中下游地区种植的鸭茅新品系,缓解国内鸭茅种质依赖进口的现状。
原始野生鸭茅资源于2006—2007 年采集于宜昌市长阳土家族自治县榔坪镇(77 株)、火烧坪(87株)、贺家坪镇(80 株)、龙舟坪镇(120 株)等地的草场、沟壑和农田道路边等地,采集地属于亚热带气候区,海拔800~2 000 m,夏季温暖湿润,冬季干燥寒冷。
以植株直立高大、分蘖数多、叶片宽大、生物量高、种子成熟整齐为驯化目标。采用集团混合选择法进行驯化选育,流程见图1。
图1 宜昌鸭茅新品系选育流程
2006—2007 年,在长阳县收集野生鸭茅,选择分蘖数多,叶片丰富的单株,根据来源地不同挂牌,按照1 m×1 m 株行距进行移栽,共计采集资源364 个单株(野生群体)。
2008 年3 月,选取株型直立、叶片宽大、分蘖数多、抽穗期一致的单株89 株进行挂牌标记(第一次集团选择)。9 月对挂牌的89 个单株进一步筛选淘汰,保留单株67 株,移栽到单独隔离的资源圃。
2009 年对保留的67 株单株根据株高、分蘖、物候期进一步筛选,保留单株50 株,于6 月混合收种。9 月采用穴播的方式,在隔离资源圃播种1 000 穴。苗期间苗,每穴保留1 株健壮幼苗。
2010—2012 年,测量株高、分蘖、物候期等,对隔离资源圃内单株进行筛选淘汰,保留农艺性状、物候期基本一致的单株512 株,6 月混合收种。9 月精选种子3 000 粒,小区50 cm×50 cm,点播,共计1 000穴,苗期进行间苗,每穴留1~2 株,分蘖期第二次间苗,每小区留苗1 株,生长较差或弱苗直接拔除,通过3 年连续选择,最终保留优秀单株412 株,混合收种,命名为宜昌鸭茅。
2013—2017 年,选择野生群体作为对照,开展品比试验。
1.3.1 植物形态学性状 每个供试种质材料随机选择20 株,对首次分蘖株高、开花期株高、分蘖数、基生叶长宽等进行观测,求平均值。
1.3.2 生殖器官形态性状 每个供试种质材料随机选择20 株,对花序、小穗和种子形态等进行观测,求平均值。花序长度为花序分枝基部至顶端的距离。1.3.3 牧草产量测定 小区试验:种植当年的干草产量在生长季结束时刈割测定,生长第2 年至种植第4年,每年刈割3 次,均在抽穗期(5 月测定)进行第1次刈割,之后每次间隔2 个月刈割测定,产量为总产量。
1.3.4 饲用品质测定 对生长第2年首次刈割(抽穗期)的牧草进行品质测定,采用常规养分测定方法进行粗蛋白、粗脂肪、酸性洗涤纤维等营养成分测定。
对照野生群体,新品系宜昌鸭茅较野生群体出苗早,分蘖快,抽穗晚和生育期长。这些将有利于延长鸭茅的使用时限(表1)。
表1 鸭茅品种(系)物候期观测(2013—2014 年)
对主要的农艺性状观测结果(表2)表明,新品系宜昌鸭茅较野生群体有整体的提升,在株高、叶宽、分蘖数、千粒重等性状上得到提升。
表2 鸭茅品种(系)主要植物学特征(2013—2017 年)
经过4 年的对比试验,结果(表3)表明,新品系较野生群体在鲜草产量上平均提高了11.8%,干草平均提高了11.1%。
表3 宜昌鸭茅新品系与野生群体产量对比
分别取分蘖期、拔节期样本进行营养品质测定,结果见表4。从表4 可以看出,通过驯化选育,新品系在粗蛋白、粗脂肪和无氮浸出物含量上得到提升,饲用品质得到提高。
表4 不同生育期各营养指标占比 (单位:%)
国内外的研究均指出,乡土植物具有较强的适应性和较低的遗传风险,积极挖掘利用乡土种质是保障中国食品安全和生态安全的重要举措,同时也是保护地方物种多样性和降低外来物种潜在生态风险的有效途径[10]。牧草的营养成分和生物量是衡量牧草价值的重要指标。农艺指标与生物量和营养指标密切相关[11]。通过选育,在株高、叶宽、分蘖数等农艺性状指标得到提升,粗蛋白和粗脂肪含量得到提高,粗纤维含量降低。粗蛋白和粗脂肪是家畜所必需的营养物质,而粗纤维能帮助家畜胃肠道的蠕动,对反刍家畜尤为重要,但过高的粗纤维含量会降低牧草的适口性[12,13]。同时鸭茅的生物量、鲜草产量和干草产量均较野生群体提高了10% 以上。这表明,通过对野生鸭茅资源的选育形成的新品系——宜昌鸭茅具备了开发成优质饲草的潜力。