Italian Ryegrass (Lolium perenne ssp. multiflorum) and Corn (Zea mays) Competition

Italian ryegrass is an annual/biennial grass that is typically used as a pasture crop or a cover crop along roadsides, rights-of-way, and industrial areas. Glyphosate-resistant (GR) Italian ryegrass populations have been documented around the world, mostly in orchard and vineyard situations. The first evidence of evolved GR Italian ryegrass in row/agronomic crops was reported from Washington County, Mississippi in 2005. GR Italian ryegrass populations can jeopardize preplant burndown options in reduced-tillage crop production systems, thereby, delaying planting operations. The effects of competition of Italian ryegrass on crop growth and yield are poorly understood. A field study was conducted in the 2012 growing season and repeated in the 2013 growing season. GR and susceptible (GS) Italian ryegrass populations were established in the greenhouse and transplanted in prepared corn row beds in the fall of 2011 and 2012 at 0, 1, 2, 3, and 4 plants·meter> of crop row. Italian ryegrass plants overwintered and developed over the following spring-summer. Glyphosate was applied at 1.26 kg·ae/ha (1.5× of labeled rate) in the spring to burndown the Italian ryegrass plants and corn was planted into the ryegrass residue 2 - 3 wk later. Current corn production practices were followed. Corn density (early and late season), height (early season), and yield and Italian ryegrass biomass (early-mid season) measurements were recorded during both years. Corn height was greater in 2012 than that in 2013 at comparable stages of the growing season, due to a cooler and wetter early season in 2013 than that in 2012. Averaged across weed densities, corn density (both early and late season) and yield were higher in the GS than those in the GR population, but Italian ryegrass biomass was similar for both populations. Averaged across Italian ryegrass populations, corn density (both early and late season), and yield were inversely proportional to Italian ryegrass density. In summary, Italian ryegrass significantly reduced corn density and yield and reduction was greater with the GR than that with the GS population. Studies are underway to study inter population competition in Italian ryegrass and investigate allelopathic effects of Italian ryegrass on selected crops.

基于荧光检测技术的多花黑麦草EST-SSR指纹图谱的构建

【目的】构建基于EST-SSR荧光标记的多花黑麦草(Lolium multiflorumLam.)DNA指纹鉴定体系,为多花黑麦草品种鉴定提供高通量技术手段,为不同品种的合理应用提供参考依据,有效保护农民利益和育种权益。【方法】利用表型性状差异大的3个品种(特高Tetragold、长江2号Changjiang No.2和阿伯德Aubade),通过聚丙烯酰胺凝胶电泳从200对EST-SSR引物中筛选出扩增条带清晰、多态性好、扩增稳定的30对引物。在筛选出的每对引物5′端添加荧光标记FAM后,采用毛细管法通过DNA分析仪检测200个单株不同等位变异的扩增片段,从30对EST-SSR引物中筛选出25对扩增稳定的荧光引物,建立基于高通量荧光SSR标记的多花黑麦草品种鉴定体系。【结果】通过25对EST-SSR引物构建的DNA指纹图谱来进行10个多花黑麦草材料的品种鉴定。25对EST-SSR引物共检测到127个等位基因,等位变异扩增片段长度范围为51—249 bp,每对引物可检测到有效等位基因数为2—11个,特异等位基因最多可检测到11个(N101),平均每对引物4.00个;多态性位点的比率范围为33.33%—100.00%。平均PIC值为0.702,Shannon指数最大为3.322(N101),平均为1.929,基因多样性指数变幅为0.159—0.500,平均0.318,可鉴别的材料数为0—10个;其中14对特征引物在10个品种(系)上可检测出25个特异等位基因。综合来看,引物N101在200对引物中鉴别效率最高,可直接将10个多花黑麦草品种(系)区分开,在长江2号、赣选1号和川农2号上同时检测出特异等位基因。但由于多花黑麦草在品种间与品种内变异均较高,因此为鉴定更多材料,从25对引物中选择了6对扩增和检测效果较好的引物(N54、N101、N146、N151、N154、N156),6对引物可检测到的稳定等位基因数均不小于19个,在达伯瑞和邦德上最多可检测到22个等位基因。通过6对高效引物构建了10个多花黑麦草品种(系)的DNA指纹图谱,包括标准模式图、图谱代码和图谱QR编码。首次利用EST-SSR荧光标记毛细管电泳检测,为10个多花黑麦草材料分别构建了唯一的指纹代码和QR编码。【结论】利用6对高效引物构建了多花黑麦草SSR高通量鉴定体系,其中荧光引物N101多态性最高,可直接鉴别10个多花黑麦草品种(系)。

香豆素对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长化感作用的机理研究

为探明化感物质香豆素的化感抑草作用机理,采用实验室培养皿生物监测法研究香豆素对多花黑麦草种子萌发及幼苗生长过程中主要生长和生理生化指标的影响,观察了种子和幼苗茎秆的超微组织结构变化。结果表明,与对照相比,香豆素显著降低了多花黑麦草种子的发芽势、根长、根干重、茎长和茎叶干重等生长指标(P<0.05);香豆素处理显著降低了吲哚乙酸氧化酶(IAAO)活性和叶绿素含量(P<0.05),同时显著提高了可溶性糖含量(P<0.05),以及4和6d种子的蛋白质浓度(P<0.05);且在前期促进了多花黑麦草幼苗的过氧化氢酶(CAT)活性、抑制了过氧化物酶(POD)活性,而后CAT降低,POD先升高后降低(P<0.05),淀粉含量升高。100μg/mL的香豆素水溶液只能在多花黑麦草种子发芽和幼苗生长初期可以很大限度的起到抑制作用,但不足以使其致死。香豆素抑制种子胚乳养分的分解与供应,破坏胚乳细胞的细胞膜、细胞壁,同时可能使细胞失水而导致质壁分离。

多花黑麦草在生长肉兔上的营养价值评定

本试验旨在评定初花期多花黑麦草在生长肉兔上的营养价值。试验选取60日龄平均体重(2.20±0.32)kg的健康新西兰兔24只,随机分为2组,每组12个重复,每个重复1只。试验饲粮采用套算法进行配制,多花黑麦草的替代比例为20%;试验采用全收粪法进行消化试验,预试期和正试期各7d。结果表明:1)多花黑麦草中总能、干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗灰分、钙、总磷和无氮浸出物含量分别为16.78MJ/kg、92.24%、10.20%、1.64%、26.09%、51.80%、31.35%、7.72%、0.66%、0.28%和46.59%;2)多花黑麦草在生长肉兔中的表观消化能为7.21MJ/kg,生长肉兔对多花黑麦草中总能、干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗灰分、钙、总磷和无氮浸出物的表观消化率分别为33.45%、48.36%、44.18%、84.45%、25.91%、22.73%、22.25%、26.10%、62.87%、13.94%和61.42%。由结果可知:初花期多花黑麦草中粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量相对较高,总磷含量相对较低;生长肉兔对初花期多花黑麦草中不同营养成分的消化率存在一定差异,其中以粗脂肪、粗纤维、钙、无氮浸出物的表观消化率较高,总磷的表观消化率较低。

“黑麦草-水稻”草田轮作系统根际效应研究 Ⅳ.黑麦草根际土壤性状及其对水稻幼苗生长的影响

探讨了黑麦草Lolium multiflorum根际非根际土壤性状差异以及对水稻幼苗生长的影响,土壤分析表明:根际比非根际土壤的pH值低1.6％,而土壤电导率高19.3％,根际土壤多糖、酒石酸、苹果酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸含量分别比非根际土壤高9％、12.5％、8.3％、24.4％、12.5％、7.7％;土壤微生物的差异更为明显,细菌、放线菌和真菌分别高12倍、3.1倍和9倍,同时,根际土壤中的酶活性也比非根际土壤强,其中土壤脱氢酶、蛋白酶、磷酸酶、脲酶活性分别高37.1％、36.5％、70.6％、35.7％。水稻幼苗盆栽试验表明,在不同施肥条件下,根际土壤栽培的水稻幼苗的株高、单株叶面积、地上部地下部干物质积累量、根长、根数、叶片叶绿素质量分数和根系活力均不同程度地高于非根际土壤。可见,黑麦草的根际效应对于改良稻田土壤理化和生物性状有重要的作用,并有利于后作水稻幼苗的生长。

意大利黑麦草对新西兰兔增重及肉品质的影响

构建合理的意大利黑麦草饲喂畜禽模式是推广"意大利黑麦草—水稻"草田轮作这一典型生态农业系统的重要基础。试验对意大利黑麦草(Lolium multiflorum)代替部分精饲料饲养新西兰兔(Oryctolagus cuniculus)的效果进行研究。经过60天的分组饲喂试验发现,采用意大利黑麦草代替50%精饲料饲喂的新西兰兔其去皮重和胴体重分别提高6%和8%。意大利黑麦草饲喂新西兰兔的兔肉中脂肪含量显著低于精饲料组(P<0.05),且16种人体必需氨基酸含量明显高于精饲料组和杂草组,表明利用意大利黑麦草作为青饲料代替部分精饲料能够明显改善新西兰兔的兔肉品质。

水田冬种多花黑麦草对土壤氮磷环境释放的影响

研究以"黑麦草-水稻"草田轮作系统为基础,水田冬种多花黑麦草为研究对象,利用实验生态学的方法,通过对土壤地下渗漏水中N、P含量变化的分析,研究稻田冬种黑麦草的N、P动态,把握在种植过程中N、P向环境原位释放的数量、规律和影响因素,有利于更加客观地评价"黑麦草-水稻"草田轮作系统的环境效应。结果表明,在不施肥的冬闲田,仍可发生N素和P素的损失,一个生长周期中随土壤下渗水的损失量平均为NO3--N 115.98kg/hm2,NH4+-N 0.828 0kg/hm2,P 0.028 5kg/hm2。而冬种黑麦草降低了这种损失,其中施复合肥375kg/hm2处理与冬闲处理相比,NO3--N、NH4+-N和P的淋失量分别降低了49.43%,48.59%,24.11%。施肥量750kg/hm2处理的NO3--N和NH4+-N淋失量比冬闲处理分别降低了38.20%和15.57%,但P的淋失量比冬闲处理略高。

意大利黑麦草饲喂奶牛效果

试验对采用冬闲水田生产的意大利黑麦草Lolium multiflorum饲养奶牛效果进行研究。通过23 d(5 d预试期+18 d正试期)的奶牛饲喂试验,发现采用部分或者全部黑麦草代替野生杂草作为奶牛的青饲料均能够不同程度地提高奶牛的日产奶量,延长奶牛的泌乳高峰期,并提高牛奶中蛋白质的含量,试验还证明了黑麦草提高牛奶乳蛋白率的作用在奶牛泌乳高峰期与下降阶段同样成立。通过经济效益估算,全部以黑麦草代替野生杂草作为奶牛青饲料,增收达到每天6.0元/头,经济效益显著。

多花黑麦草DUS测定中SSR标记品种鉴定比较分析

【目的】多花黑麦草是具世界栽培意义的牧草,但因异花授粉特性,育种材料的频繁交流导致品种间的遗传差异越来越小,传统农艺性状进行品种鉴定变得越来越困难。高效、快速有效地鉴定品种对实现育种目标具有重要作用,可为辅助多花黑麦草品种DUS测试和品种鉴定、知识产权保护等提供科学依据。【方法】基于SSR标记具有稳定性强、多态性高和共显性特点,对6个国审骨干多花黑麦草品种采用30株混合取样策略,每个品种以不同单株构成的30株混合样本量进行3次重复试验,以重复试验中至少出现2次的频率高的强带进行统计,从165对多花黑麦草SSR引物中,筛选出20对引物用于多花黑麦草品种鉴定。并采用30株单株样本扩增与30株混合样本扩增相结合的方法,加之扩增结果的比对,进行品种的鉴定分析。【结果】利用13-07A、01-06D和15-08C引物对6个多花黑麦草品种进行30株单株和30株混合取样对比性分析表明,混合株的某些条带相对于单株条带更为明显,且条带数更多,但也易出现一些弥散带,单株扩增中出现频率在40%及以上的条带则会在混合样本中出现;3组混合取样结果表明,20对SSR引物共扩增出143条清晰可辨条带,其中多态性条带127条,多态性条带的比率为88.81%,每对引物扩增的条带数为5—11,平均为7.15条,平均多态性条带为6.35条,平均多态性信息含量(PIC)为0.571,有的引物虽多态性信息含量较低,但稳定性好,3组混合样本扩增结果几乎一致;6个多花黑麦草品种的遗传相似系数范围为0.4755—0.7552,遗传相似系数最大的为邦德和阿德纳,遗传相似系数最小的为长江2号和特高。在平均遗传相似系数为0.615时可以将6个多花黑麦草品种划分为三大类:第Ⅰ类包括安格斯1号、邦德、阿德纳、达伯瑞;第Ⅱ类是长江2号;第Ⅲ类是特高。20对引物中有9对引物可以直接进行6个品种的鉴定,而其余的引物只能鉴别其中的3个或4个,则可通过不同引物的组合提高鉴别能力。【结论】对于异花授粉植物,多态性并非衡量引物有效性的唯一标准,引物稳定性也是衡量引物有效性的重要指标;相对于单株取样法,采用混合取样法进行品种鉴定更为有效;筛选出的20对SSR引物可以明确区分供试材料,采用SSR分子标记对多花黑麦草进行品种鉴定分析具有可行性。

不同刈割处理对稻草轮作黑麦草干物质产量和体外消化量的影响

[目的]探讨不同刈割处理对稻草轮作黑麦草干物质产量和体外消化量的影响。[方法]以黑麦草为材料，采用二因素四水平研究稻草轮作模式下不同刈割处理对黑麦草干物质产量和体外消化量的影响。[结果]在4个水平留茬高度下，40cm高度刈割黑麦草千物质产量最高，达5357．50kg／hm^2；在40cm高度刈割下，留萑高度为6cm的刈割处理黑麦草的千物质产量最大，达1562．50kg／hm^2；40cm高度下刈割并留茬6cm处理下的黑麦草干物质体外消化量最大，为1064．68kg/hm^2。[结论]在黑麦草高度为30～40cm且留茬高度为6cm左右时刈割，能取得最高的干物质产量和体外干物质消化量。

蓝天堂黑麦草的NaN_3诱变及其RAPD分析

本研究利用叠氮化钠(NaN3)对黑麦草品种蓝天堂进行诱变处理。经过M2筛选和M3鉴定,得到农艺性状发生明显变异的突变体60株,并从中选择了2个穗部突变体进行分子鉴定。结果表明,在M2代株系中,共有60株具有稳定的变异性状,其中穗部性状发生变异的植株最多,共21株。在M3代株系中,比较2个穗部突变体与对照的表型发现:对照只有1个顶端穗,但经诱变剂处理后,有2个突变体出现多个顶端穗,其中1个突变体有5个二级分枝。对照和2个突变体在100个引物中有45个引物能扩增出带,其中3个引物能够区分对照与突变体1和2。因此,对照蓝天堂黑麦草和2个M3突变体之间在DNA水平上存在差异。

“黑麦草—水稻”草田轮作系统研究 Ⅶ黑麦草残留物的田间分解及营养元素的释放动态

采用尼龙网袋分解法,将一定量的黑麦草根系和地上留茬(统称黑麦草残留物)置于田间耕作层令其自然分解,分别于埋设后11,39,70,109,161和244d收集尼龙网袋内的样品,洗净,烘干,称重后用于分析全量N、P、K、Ca、Mg、Mn和Fe的含量。结果表明,黑麦草残留物在大田中通过生物降解,将养分释放到土壤中,在后作水稻的生长发育过程中,分解初期的释放量较高,埋设10d后黑麦草残留物样品中近90%的Ca和37%～50%的C、N、P、K和Fe被释放,Mn和Mg则只有0.4%～13.4%被释放。在早稻生长过程中黑麦草残留物有74.9%被分解,C、N、Mn和Mg的矿化率均在80%以下,表现出一定的缓释效应。晚稻收获时各养分的释放率达到92%～99%。理论上黑麦草根系可以为0～20cm土层贡献有机质、N、P、K、Fe、Mn、Mg和Ca分别达到865.42g/kg,26.92g/kg,1.75g/kg,23.83g/kg,2741mg/kg,75mg/kg,162mg/kg和46mg/kg。

江汉平原苏丹草-黑麦草轮作中氮磷钾肥效果及养分利用率

本试验研究了江汉平原苏丹草-黑麦草轮作制中氮磷钾肥配合施用效果及养分利用率。结果表明:氮磷钾配施(NPK)的饲草鲜草产量分别比不施氮(PK)、不施磷(NK)和不施钾(NP)增产123.3t/hm2、34.5t/hm2和24.7t/hm2;氮、磷和钾肥显著增加鲜草、干草产量,鲜草增产率分别为313.1%、26.9%和17.9%,干草增产率分别为196.3%、22.2%和9.7%;氮磷钾配施显著促进饲草对氮、磷和钾的吸收,3种养分两季吸收总量分别达到500kgN/hm2、208kgP2O5/hm2和1196kgK2O/hm2;氮磷钾配合施用条件下苏丹草和黑麦草的养分吸收比例(N:P2O5:K2O)分别为1∶0.37∶1.96和1∶0.50∶3.19;轮作体系中,N、P、K肥利用率分别为60.0%、21.7%和61.6%;氮、磷和钾肥对饲草吸收相应养分的贡献率分别为81.0%、32.7%和23.2%。

施氮水平对多花黑麦草植株氮含量及反射光谱特征的影响

植株氮含量是评价牧草群体长势、估测产量和确定最佳施肥量的重要指标。对不同施氮水平下多花黑麦草植株氮含量及冠层反射光谱特征进行了测试,分析了冠层反射光谱与植株氮含量之间的相关性。结果表明,施氮水平对多花黑麦草植株氮含量具有显著影响,植株氮含量随着施氮水平的增加有所升高。在可见光区域,冠层光谱反射率随施氮水平的增加而降低。植株氮含量与单波段反射率呈负相关关系,在波段487～718 nm范围内,相关系数绝对值都大于0.5(P<0.01)。利用敏感波段估测植株氮含量最优模型为y=4.362-0.754x579+0.351x700。以植被指数估测植株氮含量最佳模型为y=3.026-0.670DVI(610,487)+4.997NDVI(700,579)。植株氮含量估测值与实测值之间存在显著相关关系。

高温高湿条件下意大利黑麦草青贮技术研究

研究以水田冬闲期栽培的意大利黑麦草(Lolium multiflorum)为材料,结合常规的青贮方法进行了小规模控制实验,试验设计了隔水(将青贮过程中产生的渗出液排出)和不隔水,以及不同添加物的青贮处理。青贮结束后,对青贮黑麦草的品质和营养价值进行评定,探讨不同处理对黑麦草青贮的作用效果,以及南方高温高湿条件下青贮黑麦草的合理方法和最佳条件。结果发现,对黑麦草进行隔水添加乳酸的青贮处理从感观评定、pH值和营养成分的分析结果来看,都在一定程度上优于其他处理,由此可以认为隔水添加乳酸的处理相对实现了较稳定和较优质的青贮。

意大利黑麦草菌根际效应研究

研究了水田冬种意大利黑麦草AM形成的规律、稻田中AMF密度变化以及土壤因子对意大利黑麦草AM形成的影响,进而探讨AM对意大利黑麦草生长和发育的影响。结果表明:①翻耕不施肥、不翻耕施肥和不翻耕不施肥处理的意大利黑麦草总感染率上升幅度均达到了显著水平(p<0.05);②土壤中AMF孢子密度随着意大利黑麦草生长时间的增加而增加,与感染率的增长趋势基本保持一致,且二者之间相关性达到极显著正相关(p<0.01);③意大利黑麦草根系AM的感染率与土壤pH值极显著正相关(p<0.01),与土壤温度显著正相关(p<0.05),与土壤含水量极显著负相关(p<0.01),与水解N质量分数显著负相关(p<0.05)。土壤中AMF孢子密度与土壤温度极显著正相关(p<0.01),与pH显著正相关(p<0.05),与土壤有机质质量分数、水解N质量分数、全P质量分数和速效P质量分数显著负相关的(p<0.05);④意大利黑麦草产量与AM感染率(p>0.05)和AMF孢子密度(p<0.05)均呈负相关。

冬闲期种植多花黑麦草对稻田土壤性状的影响

"多花黑麦草(Lolium multiflorum L.; Italian Ryegrass)—水稻(Oryza sativa L.; Rice)"草田轮作(IRR)系统是我国南方农区新型的轮作模式之一。利用冬闲田种植多花黑麦草不仅能够生产大量的优质青饲料,缓解冬季畜禽饲草紧缺的问题,而且可以改善土壤物理和化学性质,提高养分循环效率,并对土壤微生物群落产生积极影响。通过讨论种植多花黑麦草对土壤团聚体结构、容重、pH、腐殖酸、有机质、碳氮比、土壤氮、磷、钾含量和土壤微生物群落等的影响,系统总结了黑麦草在土壤培肥方面的作用效应,并进一步探讨了南方农区利用IRR系统发展"草牧业"的困难与挑战,旨在为IRR系统的进一步推广提供更为全面深入的理论指导。

连续混合选择下多花黑麦草杂交群体的SSR多样性变化

本研究利用SSR分子标记对2个多花黑麦草杂交组合5轮改良群体进行遗传变异分析。20对SSR引物在12个育种群体中共扩增出217个条带,多态性条带比率为92.2%。2个杂交群体的不同选择世代中,分别有72.3%和75.2%的遗传变异存在于群体内,27.7%和24.8%的遗传变异存在于各群体间,群体内的遗传变异大于群体间的遗传变异。从带型分析来看,杂交改良群体中双亲共有的条带比例增多,同时缺失双亲特异性条带的比例减少。随着混合选择世代的增加,多态性条带百分率、Shannon遗传多样性指数及Nei’s基因多态性都呈递减趋势,表明群体内的遗传差异随着选择世代的增加呈下降趋势。研究结果将为多花黑麦草杂交选择育种提供基本信息。

四倍体黑麦草在浙江红壤地区引种栽培试验

研究了四倍体黑麦草在红壤地区的物候期、播种量、播种期、营养成分、抗逆性等。结果表明:四倍体黑麦草在红壤地区具有良好的适应性,最佳播种量为2.5kg/667m2,最适播种期为9月下旬,并具有生育期(特别是快速生长期)长、产草量高、抗逆性强、利用价值高等优点,是一种适合在南方农区推广的优良牧草品种。

紫茎泽兰对两种牧草发芽的化感克异作用

研究了紫茎泽兰地上部分、根系及根际土壤不同浓度提取液对白三叶和多花黑麦草发芽的影响。研究结果表明:紫茎泽兰对白三叶和黑麦草种子萌芽存在化感克异现象,并且随浓度的增加,影响越大;相同条件下,对白三叶的影响强于多花黑麦草;低浓度对白三叶败育的影响较大,但对多花黑麦草几乎没有影响;紫茎泽兰根际土壤对两种牧草种子萌芽无明显的化感克异作用。