土壤施硒量对杂交狼尾草生长和硒积累的影响

为探讨杂交狼尾草(P.americanum×P.purpureum)产能对富硒强化措施的响应,本研究采用盆栽试验,研究不同土壤施硒量(0,0.50,1.00,2.00,5.00,10.00,20.00,30.00,40.00和50.00 mg·kg^(-1))处理对杂交狼尾草幼苗成活率、产能和硒积累的影响。结果显示,土壤施硒量1.00 mg·kg^(-1)对杂交狼尾草的生长有促进作用;20.00 mg·kg^(-1)显著抑制幼苗的成活率和分蘖期的生长,对拔节期和成熟期植株影响不显著;40.00 mg·kg^(-1)抑制拔节期的生长。土壤施硒量≤5.00 mg·kg^(-1)时,杂交狼尾草地上部和根系对硒有较强的富集能力,富集能力强于紫云英、黑麦草和紫花苜蓿等;通过杂交狼尾草的生物转化,大量无机硒可转化为有机硒,而在≤5.00 mg·kg^(-1)施硒量下有机硒转化率最高,为56.19%~73.91%。研究表明,杂交狼尾草是一种富硒能力强的饲草,在土壤施硒量≤5.00 mg·kg^(-1)(土壤硒本底值为0.07 mg·kg^(-1))时对硒的富集效果最佳,有机硒转化率高,具备作为高硒、高值化饲料添加剂材料的开发潜力。

杂交狼尾草与不同牧草间作对混合饲草产量和品质的影响

为研究杂交狼尾草(Hybrid Pennisetum)与不同牧草进行间作栽培对混合饲草产量和品质的影响,试验选取拉巴豆(Lablab purpureus)、甜高粱(Sorghum bicolor)、籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus)、豇豆(Vigna unguiculata Linn.Walp.)、紫花苜蓿(Medicago sativa)为间作栽培对象,按行距100 cm进行间作;经一个年度饲草生育期观察,并进行生产性能指标、营养成分指标测定,隶属函数综合评价和经济效益分析。结果显示:杂交狼尾草与拉巴豆和甜高粱间作具有较好的生育期匹配性,一年可刈割利用2次;与拉巴豆间作栽培处理的营养品质评价最好,隶属函数均值为0.62,混合饲草粗蛋白质含量达15.91%;与甜高粱间作栽培处理的经济效益最好,年度鲜草产量达103.92 t/hm^(2),年度经济收入达46763.37 CNY/hm^(2)。研究表明,拉巴豆和甜高粱均适合与杂交狼尾草进行间作栽培生产。

刈割时间对杂交狼尾草成分及厌氧发酵性能影响试验

以杂交狼尾草为原料，采用批式中温厌氧发酵工艺，研究生长期为30、60、91、128、175d的杂交狼尾草的成分及厌氧发酵沼气产量。研究结果表明：刈割时间对原料成分有较大的影响，原料中C质量分数、碳氮比，干物质（Ts）、挥发性固体物（Vs）和木质素的质量分数随着刈割时间的延长呈升高的趋势。杂交狼尾草在单位土地面积上的干物质产量随刈割时间的延长先增加而后降低，其中生长128d时刈割干物质产量最高，可达15．01t／hm^2。原料的产气率也随刈割时间的延长先升高而后降低，其中生长60d的杂交狼尾草的产气性能最高，其挥发性固体物的产气率和产甲烷率分别为0．68、0．37L／g。综合干物质产量和原料产气率，杂交狼尾草在不同刈割时间下单位面积土地上的生物质量可产沼气量为848．07～6279．73m。／hm^2，相应的年产能为165．49～292．66GJ，可见杂交狼尾草是一种有潜力的厌氧发酵原料。

不同前作对杂交狼尾草产量和品质的影响

对长江流域农区不同粮草前作下杂交狼尾草的草产量、再生情况和营养品质进行了研究。结果表明,多花黑麦草茬的杂交狼尾草长势好、再生植株高、分蘖多、叶面积指数大、干物质积累多、产量较高。而且茎叶比较小、鲜干比较大、适口性较好。黑麦茬茬口较早,杂交狼尾草产量高,小麦茬表现最差。但是不同前作对杂交狼尾草的营养品质的影响较小。为了达到高产优质,杂交狼尾草应与多花黑麦草或黑麦进行复种。

象草和杂交狼尾草细胞壁组分及乙醇理论产量动态分析

本试验系统研究了南京地区苏牧2号象草和杂交狼尾草细胞壁各组分含量、总量和木质纤维素乙醇理论产量（CEY）随生长天数的变化规律。结果表明,随着生长时间的延长,两品种茎和叶中纤维素（CEL）含量逐渐降低,茎中半纤维素（HMC）和酸性木质素（ADL）含量逐渐上升。不同生长阶段,两品种叶中CEL含量显著（P〈0.01）高于茎,HMC含量显著（P〈0.01）低于茎,象草叶中HMC含量显著（P〈0.01）高于杂交狼尾草。移苗后114-173d,象草茎中CEL含量显著（P〈0.05）低于杂交狼尾草,而HMC（P〈0.01）和ADL（P〈0.05）含量显著高于后者。移苗后83-114d,两品种细胞壁各组分总量和总CEY均稳步增加;茎和叶组织之间,两品种之间的CEL和ADL总量均无显著差异（P〉0.05）;HMC主要集中在茎组织中;两品种间总CEY以及来源于叶的CEY无显著差异,但两品种来源于茎的CEY显著（P〈0.01）高于叶。移苗后114-173d,细胞壁各组分总量和总CEY急剧增加,增加的产量更多来源于茎组织;两品种之间,HMC和ADL总量以及来源于叶的CEY均无显著差异,但杂交狼尾草纤维素总量和总CEY显著高于苏牧2号象草（P〈0.01）。

苎麻与杂交狼尾草不同混合比例的青贮效果

以苎麻和杂交狼尾草为青贮原料,进行单独和混合青贮效果研究,为生产提供优质青贮杂交狼尾草、苎麻单独和混合青贮奠定基础。试验设计7个杂交狼尾草和苎麻混合比例,按鲜重计分别为100∶0(P100)、70∶30(PR73)、60∶40(PR64)、50∶50(PR55)、40∶60(PR46)、30∶70(PR37)和0∶100(R100)。结果表明:苎麻单独青贮的青贮料品质最差,表现为青贮料的pH值、乙酸、丁酸和氨态氮含量最高,干物质、乳酸和半纤维含量最低;杂交狼尾草单独青贮的青贮品质最好,表现为青贮料的干物质、可溶性碳水化合物、中性洗涤纤维、半纤维素、粗蛋白和乳酸含量最高,pH值、乙酸、丁酸和氨态氮最低;随着杂交狼尾草混合比例升高,青贮料品质明显提高。

糖蜜对不同比例苎麻杂交狼尾草混合青贮发酵品质的影响

为探讨糖蜜对不同比例苎麻杂交狼尾草混合青贮发酵品质的影响,本试验设计7个苎麻(Boehmeria nivea L.)和杂交狼尾草(Pennisetum americanum×P.purpureum)混合比例,按原料鲜重计,各比例分别为100:0(R100),70:30(RP73),60:40(RP64),50:50(RP55),40:60(RP46),30:70(RP37)和0:100(P100)。每个混合比例设计对照组(CK)和糖蜜处理组(M)。结果表明:添加糖蜜显著(P<0.05)降低青贮料的pH值、氨态氮含量、乙酸含量和丁酸含量,显著(P<0.05)提高青贮料的干物质含量和乳酸含量。杂交狼尾草比例的提高,也能够一定程度上提高青贮的发酵品质。生产中,使用糖蜜时,推荐调制RP73苎麻和杂交狼尾草混合青贮;无糖蜜时,推荐调制RP55苎麻和杂交狼尾草混合青贮。

纤维素降解菌的筛选及在狼尾草青贮中使用效果评价

纤维素降解菌对改善牧草品质和提高动物对饲草的利用率具有重要作用。引进多种纤维素降解菌并从中筛选出酶活力较高的11,21和36号菌株。利用筛选出的3株菌株的发酵液,开展在青贮杂交狼尾草中的使用效果评价[设4个处理,处理1为未添加菌液的对照组(CK),处理2,3,4分别添加11,21,36号菌株菌液]。结果表明,添加纤维素降解菌能提高青贮牧草乳酸含量,处理2,3,4的乳酸含量比CK提高了19.42%(P<0.05),38.35%(P<0.05)和4.85%(P>0.05);添加纤维素菌液进行青贮的3个处理的中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和半纤维素(HC)的含量均低于CK和青贮前,其中处理3的NDF、ADF和HC含量最低,表明筛选出的3种纤维素降解菌菌株均能改善青贮品质,不同程度地降解了牧草纤维素的含量,其中处理3(21号菌株)降解纤维素的效果最为明显,青贮料营养品质最好。

拟南芥转录因子CBF1基因杂交狼尾草的转化

CBF1转录激活因子是一类存在于拟南芥中受低温诱导的反式作用因子,能有效提高植物抗低温、抗干旱的能力。因此以拟南芥叶片为材料,通过PCR方法成功地克隆CBF1转录因子基因,并将其连接到植物表达载体pBI121上,通过农杆菌介导法转化杂交狼尾草叶片,成功获得转基因再生植株。

杂交狼尾草作为能源植物的产量和品质特性

于2006～2009年在北京地区进行田间试验,研究杂交狼尾草作为草本能源植物的适应性、生物质产量和品质特性。结果表明:在北京地区杂交狼尾草不能越冬,其干物质产量可达40.14～48.54t/hm2,热值为17.02MJ/kg,纤维素、半纤维素、木质素含量分别为36.15%、21.01%和8.92%,碳、氢、氮元素含量分别为41.86%、5.62%和1.52%,C/N为27.54∶1,灰分含量为9.26%,灰熔点的变形温度、软化温度、半球温度和流动温度分别为942.0℃、980.8℃、1010.3℃和1054.8℃。杂交狼尾草适宜作为草本能源植物在北京及周边地区推广应用,但存在不能越冬和生物质含水量下降速率慢的缺点。

草本能源植物修复重金属污染土壤的潜力

在北京郊区重金属轻度污染土地开展了柳枝稷、荻、芦竹、杂交狼尾草四种草本能源植物的规模化种植,分析其对砷、汞、铜、铬、铅、镉等六种重金属的富集能力与修复潜力。结果表明,四种草本能源植物均属于非超积累植物,但柳枝稷、荻、芦竹、杂交狼尾草的生物质产量较高,分别为23.23t.hm-2、28.22t.hm-2、47.08t.hm-2、59.22t.hm-2,且不受重金属轻度污染的明显负面影响,因此其重金属绝对富集量可观。杂交狼尾草对砷、汞、铜、铅、镉的绝对富集量分别为23.12g.hm-2、0.35g.hm-2、1132.62g.hm-2、95.18g.hm-2、6.07g.hm-2,芦竹对铬的绝对富集量达到1333.37g.hm-2。草本能源植物对重金属污染土壤具有一定的修复潜力,并以杂交狼尾草最大,芦竹、荻、柳枝稷次之。

稻秸、象草和杂交狼尾草青贮的研究

为探讨乳酸菌(Lactobacillus plantarum)添加剂对不同原料青贮发酵品质的影响,对水稻(OryzasativaL.)的2个中粳稻品系(9015,9019)稻秸和2个热带牧草(象草(Pennisetum purpureum),杂交狼尾草(Pennisetumamericanum×P.purpureum))进行了青贮研究。将新鲜稻秸或牧草切碎后添加乳酸菌(0.02 g.kg-1),同时设对照组(无添加物),袋装青贮45 d后取样检测。结果表明:添加乳酸菌的青贮饲料其可溶性碳水化合物(WSC)含量、有机物消化率(IVOMD)、干物质回收率(DMR)、乳酸(LA)含量、乳酸/乙酸(LA/AA)比对照提高;中性洗涤纤维(NDF)含量、酸性洗涤纤维(ADF)含量、pH、氨态氮/总氮(AN/TN)、挥发性脂肪酸(VFAs)含量下降;乳酸菌(LAB)对WSC含量、NDF含量、DMR、IVOMD、LA含量、AN/TN、乙酸(AA)含量、丙酸(PA)含量、LA/AA、VFAs含量影响差异极显著(P<0.01)。不同的青贮原料对青贮饲料的营养特性指标、pH、LA含量、AN/TN、LA/AA、AA含量和VFAs含量影响极显著(P<0.01),杂交狼尾草的青贮品质最佳。添加乳酸菌可以改善青贮饲料的品质,但不同原料间的青贮品质差异较大。

杂交狼尾草茎叶解剖结构及其与主要生物学特性的联系

对杂交狼尾草茎叶的解剖表明,杂交狼尾草为C4植物,具有显著的旱生结构特征;叶片为等面叶,由表皮、叶肉和叶脉等组成,具刚毛,叶脉无主侧脉之分,叶片的维管束鞘薄壁细胞较大,含有许多较大的叶绿体,叶肉中含有大量的泡状细胞,但体积较小;上下表皮均有气孔,但气孔密度不一样;输导组织发达,导管有环纹和孔纹两种类型,这种结构有利于杂交狼尾草在高温高湿环境下生长。

杂交狼尾草亲本的开花特性

杂交父本象草Ｎ５１是对光照最为敏感的短日照作物，每日９ｈ，光照处理２～３周，能有效地诱导抽穗开花。象草的穗由分蘖穗和分枝穗组成，由于单株分蘖穗和分枝穗发育程度的差异和群体中个体间的差异致使Ｎ５１群体散粉期可达３０ｄ，散粉高峰期２周。母本Ｔｉｆｔ２３Ａ在南京能完成生育过程，开花期与播期有关，相关系数为０．８８６，群体散粉期与Ｎ５１同样有３０ｄ。由于亲本花期长，因此花期能很好地相遇、杂交。

SPAD值与杂交狼尾草施氮水平和农艺性状的关系

采用盆栽试验探讨利用叶绿素计(Chlorophyll MeterSPAD—502)预测杂交狼尾草粗蛋白含量和牧草的施氮水平。试验设5个氮肥水平(纯氮量0,100,200,300,400kg/hm2)和3次重复,利用叶绿素计读取不同氮水平不同时期杂交狼尾草倒数第3片叶子的SPAD值,同时测定部分农艺性状和茎叶粗蛋白含量。结果表明,杂交狼尾草的SPAD值和粗蛋白含量是随着牧草的生长而逐渐降低,分蘖数、株高和生物产量随着牧草的生长而提高;杂交狼尾草的SPAD值与其施氮水平、分蘖数、株高、产量和茎叶粗蛋白含量都成正相关,与牧草的株高相关性最小且都不显著;与牧草的分蘖数和产量相关性大,接近或达显著水平;与牧草的茎叶粗蛋白含量相关性最大,均达显著或极显著水平。因此,利用SPAD值可用来预测杂交狼尾草茎叶粗蛋白含量,进而诊断杂交狼尾草的氮素营养水平,为牧草的合理施肥提供依据。

施肥对杂交狼尾草植株硝酸盐含量的影响

采用裂区试验设计 ,以 4个有机肥施用水平为主区、3个无机氮施用水平为副区 ,研究了 4个刈次杂交狼尾草Pennisetumamericanum×P purpureum植株硝酸盐含量的变化规律 ,结果表明 :有机肥、无机氮对植株硝酸盐含量的影响均显著 ,互作效应亦显著。施用有机肥羊粪 4 5 0 0 0kg/hm2 +无机氮 5 2 9 5kg/hm2和施用有机肥 2 2 5 0 0kg/hm2 +无机氮 2 5 9 5kg/hm2 时 ,8- 10月 3个刈次植株硝酸盐含量均低于 0 2 5 % ,饲喂家畜无硝酸盐中毒的风险 ,为试验中最佳的施肥方案。杂交狼尾草生长后期 ,低温和霜冻后刈割的植株硝酸盐含量均较高 ,无机氮总施用水平较高时 (0 5 %～ 1 5 %的危险限 ) 。

氮肥水平和刈割间隔对杂交狼尾草根系活力和粗蛋白含量的影响

为探明氮肥和刈割间隔对杂交狼尾草根系活力和粗蛋白含量的影响,在杂交狼尾草第1次刈割后,采用裂区设计(主区为4个N肥水平0,33.75,67.50和101.25kg/hm2,副区为4个刈割间隔21,28,35和42d)进行试验,结果表明,1)根系伤流液强度、伤流液中氨基酸总量平均值均以施肥水平33.75kg/hm2显著高于其他处理,硝态氮总量平均值随施肥水平提高而增加,不同处理间差异均显著。根系伤流液强度、伤流液中氨基酸总量平均值刈割间隔为28d时显著高于刈割间隔21,35和42d,硝态氮总量平均值刈割间隔35d时显著高于刈割间隔21,28和42d;2)植株粗蛋白含量N肥水平间差异显著,N肥水平101.25kg/hm2时平均粗蛋白含量达到13.34%,显著高于氮肥水平33.75kg/hm2和不施N处理,而与N肥水平67.50kg/hm2的平均粗蛋白含量12.59%无显著差异,刈割间隔28d时平均粗蛋白含量为13.83%,显著高于刈割间隔21,35和42d的粗蛋白含量11.86%,11.83%和11.05%;3)植株粗蛋白含量与根系伤流液中的氨基酸总量呈二次曲线关系;4)根系伤流液强度及其氮素形态变化规律为杂交狼尾草适宜施肥技术和刈割间隔的确定提供了依据。

施肥和刈割日期对杂交狼尾草钙、磷、镁含量的影响及其与家畜需要的关系

研究了不同施肥处理和刈割日期对杂交狼尾草Ca、P和Mg含量的影响及其与家畜营养的关系,结果表明,有机肥的施用显著降低了植株Ca含量,对植株P和Mg含量无显著影响;随无机氮施用水平的提高,杂交狼尾草植株Ca和Mg含量显著提高,P含量显著降低;植株Ca、Mg含量均随刈割日期的推迟而显著提高,植株磷含量随刈割日期的推迟呈先降后升的规律;根据NRC推荐的饲养标准(奶牛、肉牛和绵羊),所有处理杂交狼尾草植株Mg含量均能满足家畜的需要,Ca:P为(0.95～2.67):1;利用杂交狼尾草饲喂高产奶牛时,应注意日粮中Ca、P的添加.

RAPD分子标记在鉴定狼尾草属杂交后代上的应用

报道了狼尾草属植物基因组DNA的提取纯化方法、RAPD -PCR反应程序、用RAPD分子标记技术对狼尾草属两个杂交组合的亲本及其正反交的 4组杂交后代进行的分子鉴定。珍珠黍 (Pennisetumglaucum)×象草 (PennisetumpurpureunSchum)杂交组合从 19个引物中就筛选出 6个引物 ,在双亲间扩增出 16条特征带。P5 4 10×P 3组合从 39个引物中才筛选出 5个引物 ,在双亲间扩增出 6条特征带。

高温液态水处理杂交狼尾草提高总糖收率

以杂交狼尾草为原料,采用高温液态水预处理方法研究其对能源草酶解效果的影响。研究结果表明:180℃,40 min,固液比1∶20,饱和蒸汽压的水解条件为最优预处理条件,此时总木糖收率为98.09%。高温液态水可降解87.99%的半纤维素和41.28%的木质素;破坏原本平整的表面,使更多的纤维素裸露,使纤维素结晶指数增大,破坏纤维素、木质素中的化学基团(如分子内与分子间氢键等),这些变化均有利于后续酶解。当加酶量为40 FPU/g,杂交狼尾草72 h时的酶解率由62.50%提高到99.36%,高温液态水和酶解后总糖收率达到90.40%。