野牛草:生态修复与节水绿地建设优势明显

2023年06月28日 09:15中国绿色时报王辰

入夏以来,走在北京街头,你会发现街上多了很多草坪,哪怕是隔离带中,也都生长着一簇簇绿油油的小草。草坪绿化给北京的夏天增添了几分生气。

  说到草坪草,不得不提野牛草。它在20世纪80年代前,一度成为北京建植草坪的“当家草种”,可以说为首都绿化立下了汗马功劳。如今,它在科研人员的手里日益强大,小小草蕴含大能量。

  中国林科院生态保护与修复研究所、国家林草局草原研究中心钱永强从事野牛草研究20年,在他心里野牛草就像是他的孩子。从种质资源创新、新品种培育、产业化技术到产业化开发,他的研究涉及方方面面,每一棵小草他都无微不至、细心呵护。

  近年来,我国草种业仍然面临着依赖进口草种,国产草种短缺的问题。

  “根据2020年调查结果显示,美国生产禾本科种子约30万吨、豆科种子约32万吨。今年已经进口草种超过10万吨、2021年8万吨左右,而我国国产的草种产量仅在3.9万吨左右。由此可以看出,整个国内产量与实际需求还存在很大的差距。”钱永强说。

  因此,国产草种的研究尤为重要。“野牛草是中国引进最早的草种,从20世纪40年代引进国内至今已经有近80年,已成为名副其实的本土草种。在实际应用过程中,野牛草没有形成入侵或生物性的灾害,是一个非常安全的草种。”钱永强说。

  野牛草真的可以称得上是宝藏草。它在应用方面涉及场景非常多,包括一些退化人工草地、矿区、流域和路域边坡、机场绿地以及草坪。尤其是在草坪方面,普通冷季型草坪草普遍存在耗水量大、易感病虫害、养护成本高等问题,而野牛草完全不存在上述问题,在北方260毫米降水及以上条件下,几乎是雨养型草,养护成本极低。遗憾的是,目前野牛草种子几乎完全依赖进口,且价格极高。

  针对目前的种子需求问题,钱永强团队以体系化的形式进行了繁殖育种和制种研究。其中包括种质资源的挖掘、核心种质库的构建、种子产量和品质形成的调控生物学基础、多元杂交育种、高产制种等研究。同时,还在种子生产、收获、加工以及休眠方面做了一些研究。

  钱永强介绍说,我们的野牛草材料最早是来源于美国大草原,总共搜集到2631份种质资源,随着多年的杂交选育,得到性状比较优异的种质已超过万份。除此之外,我们在全国也补建了22个测试点,在每个测试点通过筛选得到一些优良的核心种质材料,包括耐阴、耐盐等不同性状的材料。野牛草本身还是一个最古老的禾本科草种,距今700多万年,其倍性也比较复杂,从二倍体、四倍体到六倍体等都有,它的叶长叶宽变异也比较大,从8厘米一直到近20厘米,节间长度从不到3厘米到16厘米,所以野牛草对环境的适应性、抗逆环境适应性非常强,可应用的场景也非常多。

  为了繁育出更适合我国气候的草种,钱永强团队呕心沥血。收获终将不负汗水,经过20多年的研究,他们储备的草品种(系)已经达到40多个,部分品系已在多个场景不同立地条件应用。

  钱永强说:“我们通过分子标记对野牛草遗传多样性进行了系统性分析,也分析了染色体倍性与环境的相关性,可以看出倍性确实与环境有较强的相关性。这为后期亲本选配和选育突破性新品种奠定了重要基础。”

  杂交最大的问题就是消耗时间。从育种周期上抢时间,才能大大提高育种效率。从2020年开始钱永强团队尝试研究缩短育种周期的快速育种方法,初步发现22小时长光照条件可显著缩短营养生长期并提早开花,目前针对快速育种的环境需求,正在试制控制设备。

  “野牛草种子的休眠性特别强,自然发芽率非常低。我们经过多年解除休眠研究,目前已经解决这个问题,处理后的野牛草种子发芽率达到90%以上。此外,我们通过对去掉颖壳的种子进行丸粒化包衣,显著提高了播种效率和均匀度,用种量也大大减少,降低了综合成本。”钱永强说。

  目前,野牛草已经有3个品种通过了国家审定。今年,团队又申报了2个品种。未来,根据场景用种需求,将定向培育更多适生野牛草新品种。

  亲本选择和品种培育需要走出实验室,在应用场景实地测试才更有效。钱永强介绍说,在内蒙古试验点200毫米以下降水条件下,团队建立了一个包含872份种质材料的选择圃,经过几年跟踪测试,实际存活的仍有172个种,下一步将进一步增加选择强度,获得在当地极端严酷环境仍存活的高逆性优异种质材料和亲本,为获得更有价值亲本群体奠定基础。

  野牛草与机场草坪有着极高的适配度。从安全角度出发,机场要求草种具备草层低矮、结实率低或不结实、养护简单等特点,钱永强团队已育成了植株低矮且不结实的品种,完全符合机场草坪所需。但是这些品种在规模化生产中也存在一些问题,这也给未来指明了研究方向。钱永强表示,对以收获种子为主的品种,低损收获以及种子清选目前仍没有成型的标准设备,不结实的种子如何提高繁殖率以及机械化快速移栽建植,这些将是未来研究的重点之一。只有全面解决种业全产业链存在的关键技术障碍,才能有效推进草种业的高质量可持续发展。


(来源:中国绿色时报)