在高寒缺氧的青藏高原，如何種出耐寒耐旱抗鹽堿的牧草，實現(xiàn)高原上的生態(tài)平衡?蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院南志標(biāo)院士帶領(lǐng)課題組20多年“精耕”高山草原，探索出了答案——通過選育優(yōu)良牧草品種，為改變高寒、旱區(qū)草地現(xiàn)狀并實現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)收益帶來了新希望。

如今，該課題組選育的“蘭箭1號”春箭筈豌豆和“甘青”歪頭菜順利通過農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家林業(yè)和草原局2021年度草品種審定，同時還有6個新品種通過甘肅省草品種審定。目前，“蘭箭系列”已在甘肅、青海、西藏、四川、云南等省區(qū)大面積推廣，累計種植25萬余畝，為牧民累計增收1.2億元。

選育希望的種子

在我國，高山草原相對缺少豆科牧草，比如披堿草、老芒麥、中華羊茅等禾草雖然能夠增加能量，但蛋白含量只有12%左右，而豆科牧草的蛋白含量達(dá)20%左右，對家畜十分重要。

春箭筈豌豆是一年生的綠肥及豆科牧草，每年4—9月是它的生長季。實際上，蘭州大學(xué)課題組選育的最早“蘭箭系列”品種是“舶來品”。1997年，南志標(biāo)從敘利亞的國際干旱農(nóng)業(yè)研究中心(ICARDA)帶回了原產(chǎn)于葡萄牙等地的100多份春箭筈豌豆種質(zhì)，在甘肅省甘南藏族自治州的高山草原進(jìn)行優(yōu)良豆科牧草品種的選育。

牧草品種的選育是一個漫長的過程。經(jīng)過悉心培育，篩選出來的優(yōu)良品系的種子不能馬上種植，接下來要經(jīng)過品種比較試驗、區(qū)域試驗以及生產(chǎn)試驗等一系列檢測。這個過程中，課題組還要解決適宜區(qū)域、種植密度、灌溉施肥除草和覆蓋地膜等一系列生產(chǎn)技術(shù)問題，把它的產(chǎn)量發(fā)揮到最大。

如今，經(jīng)過23年的一代代輪回選育，“蘭箭系列”1、2、3號牧草新品種已在多省大面積推廣種植，牧民增收的同時也緩解了因過量施肥造成的環(huán)境污染，加速了退化草地的修復(fù)，改善了生態(tài)環(huán)境。

“這三個品種的主要區(qū)別在于對海拔高度的適應(yīng)性越來越高，從海拔3000米到3700米左右，解決了青藏高原氣溫低、普通箭筈豌豆品種在這一地區(qū)無法生產(chǎn)種子的問題，牧民再也不用從外地調(diào)種了。”該課題組成員王彥榮教授介紹，近年來，通過培訓(xùn)農(nóng)牧民，建立了一支掌握新品種栽培要點技術(shù)的隊伍，推動和保證了“蘭箭系列”在當(dāng)?shù)爻掷m(xù)推廣、利用。

越過寒冬擁抱春天

由于青藏高原的嚴(yán)酷環(huán)境，目前，現(xiàn)有的豆科牧草多數(shù)難以越冬，收獲種子“希望渺茫”。和“蘭箭系列”同屬豆科但又不同的是，“甘青”歪頭菜為多年生草本植物，每年4月，只要把“甘青”歪頭菜種入土中，就能在高山草原扎根7—8年，甚至10年以上。

建植當(dāng)年的越冬率是判定牧草適應(yīng)性的重要指標(biāo)之一。從1997年開始，課題組每年都要進(jìn)行試驗，把從甘肅、青海等地采集的“甘青”歪頭菜野生種子進(jìn)行馴化選育，選擇更強(qiáng)抗寒性和適應(yīng)性，越冬率高的，生產(chǎn)性能優(yōu)良的植株，并進(jìn)行種子生產(chǎn)。

種子生產(chǎn)過程中，課題組還要解決種子硬實、裂莢等一系列障礙。“堅硬的表皮使種子沒辦法獲得水分，不能萌發(fā)，我們研究發(fā)現(xiàn)，播種前用98%的硫酸浸種25分鐘，發(fā)芽率可達(dá)92%以上。”王彥榮說。

目前，經(jīng)過馴化選育的“甘青”歪頭菜產(chǎn)草量比野生的歪頭菜提高不少，越冬率從70%左右提高到了85%以上。

南志標(biāo)說，通過對收種子后的干草的粗蛋白含量比較和對湖羊的喂養(yǎng)試驗發(fā)現(xiàn)，“甘青”歪頭菜和“蘭箭1號”營養(yǎng)成分接近，高于紫花苜蓿，可作為牧草或天然草地補(bǔ)播，適宜整個青藏高原地區(qū)。

生態(tài)修復(fù)的福音

1997年以來，該課題組先后承擔(dān)了“高山草原豆科牧草選育”“中國西部牧草、鄉(xiāng)土草遺傳及選育的基礎(chǔ)研究”等一系列項目，培育的新品種也為當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境修復(fù)帶來了福音。

“草原是生態(tài)系統(tǒng)，草原的問題出在草原之外。”早在改革開放初期，任繼周院士就將草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)分為前植物生產(chǎn)層、植物生產(chǎn)層、動物生產(chǎn)層、后生物生產(chǎn)層。

“實際上，哪個環(huán)節(jié)都少不了優(yōu)良品種的培育，可以說是一個物質(zhì)基礎(chǔ)。在前植物生產(chǎn)層，景觀、生態(tài)建設(shè)需要種子的助推;在植物生產(chǎn)層，牧草新品種發(fā)揮著舉足輕重的作用;在動物生產(chǎn)層，牧草新品種可以促進(jìn)天然草原的構(gòu)建，解決家畜的進(jìn)食問題，讓人吃人糧，畜吃畜糧，保障了食物安全;在后生物生產(chǎn)層，種子也有重要的商品價值。”王彥榮說。

20多年來，課題組通過多種手段和技術(shù)面向西部開展植物逆境育種，攻破了耐干旱、耐高寒、耐鹽堿等多個難題。

“希望能為解決我國西部天然草地退化、改土肥田、生態(tài)安全提供幫助。”南志標(biāo)院士信心滿滿?，F(xiàn)如今，課題組逐漸從傳統(tǒng)的育種方式為主向與現(xiàn)代分子技術(shù)相結(jié)合轉(zhuǎn)變;從傳統(tǒng)的關(guān)注產(chǎn)量向兼顧品質(zhì)和抗性轉(zhuǎn)變，在西部的逆境為草類新品種培育開創(chuàng)了新的道路。目前，全國獲批轉(zhuǎn)基因中間試驗的牧草新品系一共16個，蘭州大學(xué)就占了8個。

標(biāo)簽： 蘭州大學(xué) 高原牧草研究 選育新草種 耐高寒可修復(fù)生態(tài)