CN107548915A - 基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法 - Google Patents

基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，包括：建立种植区域；牧草品种和新品种单播、组合混播；采集土壤样品，测定其物化性质，跟踪其生物学特性，筛选牧草品种或品种组合；对筛选出来的品种或品种组合进行放牧试验，跟踪其生物学特性，测定土壤物化性质及家畜的消化率及肠道和粪便管理温室气体排放；跟踪整个过程的经济投入与产出，计算整个生产系统的经济效益。本发明从单纯的以产量或营养品质为目标的单一评价标准上升为以整个生态系统为视角的多元评价方法，在追求最大经济效益的同时兼顾生态效益；对牧草新种质资源、新品种进行土地‑牧草‑家畜‑经济四个方面的评价鉴定，提供科学可靠的评价结果。

Description

基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法
技术领域
本发明属于植物品种技术领域，尤其涉及一种基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法。
背景技术
牧草新种质资源、新品种(系)综合评价是对收集的种质资源进行筛选用于育种推广，对新引进或新培育品种(系)的抗逆性、丰产性等综合性状进行适应性鉴定和评价，为新种质资源、新品种(系)在试推广地区提供准确可靠的科学依据。目前对牧草新种质资源、新品种(系)的评价多是针对其农艺性状，主要是产量和营养品质，也有一些是在育种的某个阶段通过家畜采食以选取耐牧性高的新种质。但是，这些评价方法不仅忽视了牧草对家畜营养代谢和生产力的作用，而且也忽略了这一过程中的生态环境效应，因而，现有的牧草新种质资源、新品种(系)的评价方法并不全面，不能反映牧草新种质资源、新品种(系)的综合性状。
草地生态系统是以草地为基础，包含土壤等环境因素、草畜等生物因素、经济收益等社会因素的农业系统，牧草最主要的利用方式是被家畜采食转化为动物性产品，从牧草播种开始，能量和营养元素随着草地生态系统的四个生产层进行流动，直至转化为动物性产品，整个过程复杂而多元，涉及土、草、畜和经济等诸多方面，牧草新种质资源、新品种(系)的优劣应该以其是否提高草地生态系统生态生产力为标准。那么，对牧草种质资源、品种(系)的评价就不能只是简单用产量或营养品质来衡量。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而提供一种基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，该评价方法以整个生态系统为视觉，建立多元评价体系，全方位的对土地-牧草-家畜-经济四个方面进行评价，提供准确可靠的评价牧草新种质资源、新品种的科学依据。
本发明是这样实现的：
基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，该方法包括以下步骤：
步骤一：建立一定面积草地的牧草品种种植区域；
步骤二：选择当地适应性强、家畜喜食、经济效益高的牧草品种，在种植区域将所选择的牧草品种和牧草新品种分别进行单播、组合混播；
步骤三：对单播、混播的牧草品种及牧草品种组合进行刈割处理，刈割在牧草生长至分蘖期之后拔节期之前进行；以牧草的生长点之上留茬，同时设置不刈割处理作对照；
步骤四：分别采集播种前和刈割后的土壤样品，测定土壤样品的水分、温度、C、N、P、温室气体排放月动态、碳氮的淋溶量，计算牧草总产量；
步骤五：跟踪牧草的物候期、株高、分蘖、地上生物量，测定每茬刈割牧草的粗蛋白、粗纤维等指标，用以分析牧草的营养品质，并测定牧草样品的体外产气量和体外消化率，筛选牧草品种或牧草品种组合；
步骤六：对筛选出来的牧草品种或牧草品种组合进行下述两种试验：
(1)放牧试验
建立一定面积的栽培草地，利用家畜进行轮牧利用管理，采集播种前和每轮放牧后的土壤样品，测定土壤样品的水分、温度、C、N、P、温室气体排放量、碳氮的淋溶量，计算牧草总产量；
(2)放牧+收获干草的组合试验
建立一定面积的栽培草地，根据建立的草地面积将其分为两部分，一部分进行轮牧，另一部分进行收获干草，干草在牧草营养品质最高时进行收获；
步骤七：跟踪牧草的物候期、株高、分蘖、地上生物量、家畜采食量，并测定每轮放牧扣笼中牧草的粗蛋白、粗纤维等指标，用以分析每轮牧草的营养品质；
步骤八：进行家畜消化代谢试验以及呼吸测试，具体为：将家畜放在代谢笼或者呼吸测室中，进行一定时间内的消化代谢，测定家畜的消化率及肠道和粪便管理温室气体排放；
步骤九：跟踪上述步骤一至步骤八过程的经济投入与产出，并结合区域内农户调查，根据农户生产系统的土地利用结构、畜群结构来分摊人力和机械成本投入，计算出整个生产系统的经济效益。
优选地，步骤三中，所述刈割的高度不超过25cm，留茬高度为6-8cm。
优选地，步骤三中，所述刈割的高度为20cm，留茬高度为6cm。
优选地，步骤四中，所述土壤样品为取自深度0-10cm、11-20cm、21-30cm、 31-40cm的土壤。
优选地，所述土壤样品的温室气体排放量通过静态箱法测定。
优选地，所述土壤样品的碳氮的淋溶量是使用PVC管树脂芯测定。
优选地，步骤六中，所述土壤样品为取自深度0-10cm、11-20cm、21-30cm、 31-40cm的土壤。
优选地，步骤七中，所述家畜采食量采用扣笼法测定。
与现有技术相比，本发明有益的技术效果在于：
1、本发明提供的基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，从单纯的以产量或营养品质为目标的单一评价标准上升为以整个生态系统为视角的多元评价方法，在追求最大经济效益的同时兼顾生态效益。
2、土地-牧草-家畜-经济四个方面互作综合管理，采用单播、混播、轮作等多种种植模式，对土壤状况、牧草营养品质、家畜消化代谢和温室气体排放多个方面进行评价鉴定，根据不同的效益目标选择最优的种植模式，提供准确可靠的评价体系。
附图说明
图1是本发明的操作流程示意图。
图2是本发明实施例提供的牧草品种的干草产量对比图。
图3是本发明实施例提供的牧草品种的氮利用效率对比图。
图4是本发明实施例提供的牧草品种的表观消化率对比图。
图5是本发明实施例提供的牧草品种的室温气体排放量对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法的应用原理作进一步描述。
图1所示为本发明基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法的操作流程示意图。
选取的牧草新品种为箭筈豌豆新品种，对箭筈豌豆新品种的评价方法如下：
步骤一：建立一定面积草地的牧草品种种植区域；
步骤二：选择当地的牧草品种燕麦、小麦、毛苕子，在种植区域进行如下播种方式：箭筈豌豆、燕麦、小麦、毛苕子单播，箭筈豌豆与燕麦6:4混播，箭筈豌豆与小麦6:4混播，毛苕子与燕麦6:4混播；
步骤三：对步骤二中单播、混播的牧草品种及牧草品种组合进行刈割处理，刈割在牧草生长至分蘖期之后拔节期之前进行，刈割时间根据草地高度确定，刈割高度为20cm，以牧草的生长点之上，再生性能最优处留茬，留茬高度为6cm，刈割频率为4次，同时设置不刈割处理作对照；
步骤四：分别采集播种前和刈割后的土壤样品，壤样品为取自深度0-10cm、 11-20cm、21-30cm、31-40cm、41-50cm、51-60cm、61-70cm、71-80cm、81-90cm、 91-100cm的土壤，然后测定土壤样品的水分、温度、盐度、C、N、P、NH4+、NO3-，利用静态箱法测定土壤样品的温室气体排放量，并使用PVC管树脂芯测定碳氮的淋溶量，计算牧草总产量；
步骤五：跟踪牧草的物候期、株高、分蘖、地上生物量，并测定每茬刈割牧草的粗蛋白、粗纤维、可溶性糖等指标，用以分析牧草的营养品质，利用体外产气法测定牧草样品的体外产气量和体外消化率，筛选牧草品种或牧草品种组合；
步骤六：对筛选出来的牧草品种或牧草品种组合进行大田放牧试验，具体为：建立一定面积的栽培草地，利用牛、羊等家畜进行轮牧利用管理，采集播种前和每轮放牧后的土壤样品，土壤样品为取自深度0-10cm、11-20cm、21-30cm、 31-40cm、41-50cm、51-60cm、61-70cm、71-80cm、81-90cm、91-100cm的土壤，测定土壤样品的水分、温度、盐度、C、N、P、NH4+、NO3-、利用静态箱法测定土壤样品的温室气体排放量，并使用PVC管树脂芯测定碳氮的淋溶量，计算牧草总产量；
步骤七：跟踪牧草的物候期、株高、分蘖、地上生物量，使用扣笼法测定家畜采食量，并测定每轮放牧扣笼中牧草的粗蛋白、粗纤维、可溶性糖等指标，用以分析每轮牧草的营养品质；
步骤八：进行家畜消化代谢试验以及呼吸测试，具体为：将家畜放在代谢笼或者呼吸测室中，进行一定时间内的消化代谢，测定家畜的消化率及肠道和粪便管理温室气体排放；
步骤九：跟踪上述步骤一至步骤八过程的经济投入与产出，并结合区域内农户调查，根据农户生产系统的土地利用结构、畜群结构来分摊人力和机械成本投入，计算出整个生产系统的经济效益
在上述箭筈豌豆新品种评价过程中，测定了箭筈豌豆新品种、多年生豆科牧草、一年生作物的干草产量，如图2所示，箭筈豌豆新品种的干草产量小于多年生豆科牧草，但大于一年生作物；测定了箭筈豌豆新品种、多年生豆科牧草、一年生作物的氮利用效率，如图3所示，箭筈豌豆新品种的氮利用效率略低于多年生豆科牧草，却明显高于一年生作物。测定了箭筈豌豆新品种对绵羊的表观消化率的影响，如图4所示，随着绵羊饲草中箭筈豌豆比例的增加，绵羊对饲草的消化率也相应的增加，说明箭筈豌豆能够提高绵羊对饲草的消化率。对单位公斤的箭筈豌豆新品种、多年生豆科牧草、一年生作物的干草进行了温室气体排放量的测定，测定结果如图5所示，生产单位公斤的箭筈豌豆新品种干草排放的CO2当量约为多年生豆科牧草的一倍，但显著低于一年生作物，生产同等数量的干物质能够尽可能减少温室气体排放，在生态效益方面具有明显优势。
通过对整个生态系统的全方位评价，计算利用效率，在追求最大经济效益的同时兼顾生态效益，对土地-牧草-家畜-经济四个方面互作综合管理，对土壤状况、牧草营养品质、家畜消化代谢和温室气体排放多个方面进行评价鉴定，根据不同的效益目标选择牧草新种质资源、新品种的最优的种植模式，获得准确可靠的牧草新种质资源、新品种评价结果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：建立牧草品种种植区域；
步骤二：选择当地适应性强、家畜喜食、经济效益高的牧草品种，在种植区域将所选择的牧草品种和牧草新品种分别进行单播、组合混播；
步骤三：对单播、混播的牧草品种及牧草品种组合进行刈割处理，刈割在牧草生长至分蘖期之后拔节期之前进行；以牧草的生长点之上留茬，同时设置不刈割处理作对照；
步骤四：分别采集播种前和刈割后的土壤样品，测定土壤样品的水分、温度、C、N、P、温室气体排放月动态、碳氮的淋溶量，计算牧草总产量；
步骤五：跟踪牧草的物候期、株高、分蘖、地上生物量，测定每茬刈割牧草的粗蛋白、粗纤维等指标，并测定牧草样品的体外产气量和体外消化率，筛选牧草品种或牧草品种组合；
步骤六：对筛选出来的牧草品种或牧草品种组合进行下述两种试验：
(1)放牧试验
建立一定面积的栽培草地，利用家畜进行轮牧利用管理，采集播种前和每轮放牧后的土壤样品，测定土壤样品的水分、温度、C、N、P、温室气体排放量、碳氮的淋溶量，计算牧草总产量；
(2)放牧+收获干草的组合试验
建立一定面积的栽培草地，根据建立的草地面积将其分为两部分，一部分进行轮牧，另一部分进行收获干草，干草在牧草营养品质最高时进行收获；
步骤七：跟踪牧草的物候期、株高、分蘖、地上生物量、家畜采食量，并测定每轮放牧扣笼中牧草的粗蛋白、粗纤维等指标，用以分析每轮牧草的营养品质；
步骤八：进行家畜消化代谢试验以及呼吸测试，具体为：将家畜放在代谢笼或者呼吸测室中，进行一定时间内的消化代谢，测定家畜的消化率及肠道和粪便管理温室气体排放；
步骤九：跟踪上述步骤一至步骤八过程的经济投入与产出，并结合区域内农户调查，根据农户生产系统的土地利用结构、畜群结构来分摊人力和机械成本投入，计算出整个生产系统的经济效益。
2.根据权利要求1所述基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，其特征在于，步骤三中，所述刈割的高度不超过25cm，留茬高度为6-8cm。
3.根据权利要求2所述基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，其特征在于，所述刈割的高度为20cm，留茬高度为6cm。
4.根据权利要求1所述基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，其特征在于，步骤四中，所述土壤样品为取自深度0-10cm、11-20cm、21-30cm、31-40cm的土壤。
5.根据权利要求1所述基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，其特征在于，步骤六中，所述土壤样品的温室气体排放量通过静态箱法测定。
6.根据权利要求1所述基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，其特征在于，步骤六中，所述土壤样品的碳氮的淋溶量是使用PVC管树脂芯测定。
7.根据权利要求5或6所述基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，其特征在于，步骤六中，所述土壤样品为取自深度0-10cm、11-20cm、21-30cm、31-40cm的土壤。
8.根据权利要求1所述基于草地生态系统的牧草新种质资源、新品种评价方法，其特征在于，步骤七中，所述家畜采食量采用扣笼法测定。
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