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选育新草种,能耐高寒可修复生态

选育新草种,能耐高寒可修复生态

分类:社会

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在高寒缺氧的青藏高原,如何种出耐寒耐旱抗盐碱的牧草,实现高原上的生态平衡?兰州大学草地农业科技学院南志标院士带领课题组20多年“精耕”高山草原,探索出了答案——通过选育优良牧草品种,为改变高寒、旱区草地现状并实现良好的经济收益带来了新希望。

如今,该课题组选育的“兰箭1号”春箭筈豌豆和“甘青”歪头菜顺利通过农业农村部、国家林业和草原局2021年度草品种审定,同时还有6个新品种通过甘肃省草品种审定。目前,“兰箭系列”已在甘肃、青海、西藏、四川、云南等省区大面积推广,累计种植25万余亩,为牧民累计增收1.2亿元。

选育希望的种子

在我国,高山草原相对缺少豆科牧草,比如披碱草、老芒麦、中华羊茅等禾草虽然能够增加能量,但蛋白含量只有12%左右,而豆科牧草的蛋白含量达20%左右,对家畜十分重要。

春箭筈豌豆是一年生的绿肥及豆科牧草,每年4—9月是它的生长季。实际上,兰州大学课题组选育的最早“兰箭系列”品种是“舶来品”。1997年,南志标从叙利亚的国际干旱农业研究中心(ICARDA)带回了原产于葡萄牙等地的100多份春箭筈豌豆种质,在甘肃省甘南藏族自治州的高山草原进行优良豆科牧草品种的选育。

牧草品种的选育是一个漫长的过程。经过悉心培育,筛选出来的优良品系的种子不能马上种植,接下来要经过品种比较试验、区域试验以及生产试验等一系列检测。这个过程中,课题组还要解决适宜区域、种植密度、灌溉施肥除草和覆盖地膜等一系列生产技术问题,把它的产量发挥到最大。

如今,经过23年的一代代轮回选育,“兰箭系列”1、2、3号牧草新品种已在多省大面积推广种植,牧民增收的同时也缓解了因过量施肥造成的环境污染,加速了退化草地的修复,改善了生态环境。

“这三个品种的主要区别在于对海拔高度的适应性越来越高,从海拔3000米到3700米左右,解决了青藏高原气温低、普通箭筈豌豆品种在这一地区无法生产种子的问题,牧民再也不用从外地调种了。”该课题组成员王彦荣教授介绍,近年来,通过培训农牧民,建立了一支掌握新品种栽培要点技术的队伍,推动和保证了“兰箭系列”在当地持续推广、利用。

越过寒冬拥抱春天

由于青藏高原的严酷环境,目前,现有的豆科牧草多数难以越冬,收获种子“希望渺茫”。和“兰箭系列”同属豆科但又不同的是,“甘青”歪头菜为多年生草本植物,每年4月,只要把“甘青”歪头菜种入土中,就能在高山草原扎根7—8年,甚至10年以上。

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建植当年的越冬率是判定牧草适应性的重要指标之一。从1997年开始,课题组每年都要进行试验,把从甘肃、青海等地采集的“甘青”歪头菜野生种子进行驯化选育,选择更强抗寒性和适应性,越冬率高的,生产性能优良的植株,并进行种子生产。

种子生产过程中,课题组还要解决种子硬实、裂荚等一系列障碍。“坚硬的表皮使种子没办法获得水分,不能萌发,我们研究发现,播种前用98%的硫酸浸种25分钟,发芽率可达92%以上。”王彦荣说。

目前,经过驯化选育的“甘青”歪头菜产草量比野生的歪头菜提高不少,越冬率从70%左右提高到了85%以上。

南志标说,通过对收种子后的干草的粗蛋白含量比较和对湖羊的喂养试验发现,“甘青”歪头菜和“兰箭1号”营养成分接近,高于紫花苜蓿,可作为牧草或天然草地补播,适宜整个青藏高原地区。

生态修复的福音

1997年以来,该课题组先后承担了“高山草原豆科牧草选育”“中国西部牧草、乡土草遗传及选育的基础研究”等一系列项目,培育的新品种也为当地的环境修复带来了福音。

“草原是生态系统,草原的问题出在草原之外。”早在改革开放初期,任继周院士就将草地农业生态系统分为前植物生产层、植物生产层、动物生产层、后生物生产层。

“实际上,哪个环节都少不了优良品种的培育,可以说是一个物质基础。在前植物生产层,景观、生态建设需要种子的助推;在植物生产层,牧草新品种发挥着举足轻重的作用;在动物生产层,牧草新品种可以促进天然草原的构建,解决家畜的进食问题,让人吃人粮,畜吃畜粮,保障了食物安全;在后生物生产层,种子也有重要的商品价值。”王彦荣说。

20多年来,课题组通过多种手段和技术面向西部开展植物逆境育种,攻破了耐干旱、耐高寒、耐盐碱等多个难题。

“希望能为解决我国西部天然草地退化、改土肥田、生态安全提供帮助。”南志标院士信心满满。现如今,课题组逐渐从传统的育种方式为主向与现代分子技术相结合转变;从传统的关注产量向兼顾品质和抗性转变,在西部的逆境为草类新品种培育开创了新的道路。目前,全国获批转基因中间试验的牧草新品系一共16个,兰州大学就占了8个。

《中国教育报》2022年04月06日第1版 

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