内蒙古乡土草种研究与利用的制度设计——基于旱生牧草的“源库圃繁”理论探索与生产实践

阿拉塔，孙海莲，2

(1.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；2.中国科学院内蒙古草业研究中心，内蒙古 呼和浩特 010031)



内蒙古乡土草种研究与利用的制度设计
——基于旱生牧草的“源库圃繁”理论探索与生产实践

阿拉塔1，孙海莲1，2

(1.内蒙古自治区农牧业科学院，内蒙古 呼和浩特 010031；2.中国科学院内蒙古草业研究中心，内蒙古 呼和浩特 010031)

通过对我国乡土草种资源与利用的实际和对目前牧草种子生产现状以及育繁体系分析，结合在旱生牧草乡土草种中育繁的实际经验，提出内蒙古乡土草种研究与利用的“源库圃繁”建设体系。“源”是种质资源的采集、整理，“库”包括种子库和基因数据库建设，“圃”是建立种质资源圃，“繁”是对优异的材料进行及时扩繁。通过对乡土草种的种源收集、栽培驯化选育，逐步实现由“源”到“库”、从“圃”到“繁”这一过程的工作，实现优良乡土草种资源的生产推广利用工作，达到为生产推广提供种源的目的，进而实现“繁”和“库”到生产的示范推广和利用。

乡土草种；育繁；“源库圃繁”体系；生产实践

草原是内蒙古生态的主体，全区自西向东8800万公顷的草原上分布有2781种植物，其中饲用植物900余种〔1，2〕。人们常对有一定经济和生态价值的草原植物进行栽培和引种驯化，有的作为家畜采食利用，有的应用于生态恢复，这些牧草都是乡土草种(Native grass)。它源于本地区原有天然分布的植物种群，经过长期的自然选择，具有对当地土壤、气候等自然条件较强的适应性和抗病虫害能力，在植被恢复和退化草地生态治理、维系生态健康中表现出不可替代的作用〔2，6〕，由此成为草原生态保育与可持续发展的重要物质基础。

目前，在生产与生态利用中，人们对乡土牧草并不够重视，种源严重缺乏，推广利用品种单一的问题非常突出。在全区生态建设用种中，从西到东几乎只有苜蓿和冰草两种材料，并且绝大多数是国外进口种子种源，有的地区根本不遵循植物的生态区系分布规律，也不经过引种试验，盲目大面积种植，导致失败。

随着世界范围严重干旱的出现，美国等发达国家的科学家也开始关注旱生、超旱生植物的开发和利用〔3〕，大量收集其种质资源，并将旱生牧草用于草原改良和荒漠化防治，起到了很好的效果。因此，加强对牧草乡土草种的开发、种源培育及合理利用非常重要，也是生态改良与建设必需的科技支撑〔4〕。

1 乡土草种研究基础与存在问题

乡土草种以其耐旱、适应性强、利用年限长的性能与特点，在生态恢复实践中，能够不断地被发现和证实。有的是生态改良先锋植物，有的具有较高营养价值，是牲畜喜食牧草，这些诸多优点和利用价值，非常适宜生产推广利用〔5〕。

在以往的研究中，国内育种专家在冰草属、赖草属、披碱草属等植物中，通过远缘杂交育种，取得卓越成绩。但是，针对大多的旱生牧草种质资源，广大育种家们仍旧选择传统的引种驯化栽培选育手段，培育新品种，在生产中推广利用。据统计，全国牧草品种委员会登记品种475个，其中乡土草种栽培驯化选育的有100种之多，占新品种总数的21%(数据来源：全国草品种审定委员会)。这些品种中高产、优质、抗逆的当家品种少，非当家的品种较多。有原种生产的品种不足十几种，种子繁育生产体系非常不健全，“有种无源”现象普遍存在，没有种子何谈应用与利用？

在品种的生产推广中，上世纪60年代的育种科学家们提出繁育体系建设，建立原种、原原种繁育生产基地，2000年-2004年国家农业部在全国8个省区广泛开展了牧草种子基地建设项目，乡土草种的保种和生产工作得到了很大的促进。但是，由于种子生产的市场机制和牧草种植的不规范，国外种子的冲击，这些基地大多无力支撑种子生产经营，好多基地名存实亡。

随着气候变化和草原生态结构与组成变化，乡土草种资源情况人们掌握的并不清晰。在当年植物志记载的分布区域，有些已经很难找到其实有分布，摸清乡土草种实际分布情况，了解其生态适应的区域，才能指导人工推广种植。有些乡土草种固有野生种性是对自己的保护，是优点，但是在人类利用时就会成为一种制约，需要人工改良〔6〕。缺乏适宜栽培技术，缺乏饲料利用研究等都是乡土草种存在的问题。

另外，随着基因交流和生物技术的发展，农作物、蔬菜、水果等很多植物的基因已经进行了广泛的交流，牧草的基因还比较纯合，并且随着全球气候变化和人为干扰，部分地区草原生物多样性在减少，而且植物多样性基底不清。由此，针对乡土草种的保护和利用是当前重要的课题。

2 旱生牧草研究与利用的“源库圃繁”体系的提出与应用实例

在旱生牧草引种驯化和资源的收集研究方面，内蒙古农牧业科学院积奠有雄厚的研究基础。从上世纪60年代开始，温都苏、赵书元等老一辈的草原专家就做了大量的工作，在自治区乃至全国占据着重要的实力。先后育成蒙古冰草、科尔沁型华北驼绒藜、内蒙古木地肤、乌拉特肋脉野豌豆、大青山草地早熟禾等优良牧草和草坪植物新品种。但是，这些优秀的牧草品种在后期的“育繁推”体系方面跟进的力量薄弱，只有个别品种得到较大面积的推广应用〔7〕。从实践情况看这些品种依旧是干旱的草原和荒漠地区适宜种植的优良首选草种。

2006年，在内蒙古农牧科学院综合试验示范中心四子王基地建设了50亩旱生牧草资源圃，立意在旱生牧草的种质资源收集保存、栽培驯化、筛选利用以及研究展示方面建设一个良好的平台。迄今，我们以种子直播(每一份材料都采用穴播和条播两种方式)和采挖移栽实生苗等方式，成功引种了14个科27个属175个种313份旱生牧草材料〔7〕。通过观测、培育建立了种质更新、繁殖与种子材料累积的方法和田间资源圃，为发展旱生牧草研究与生产利用，打下了良好的基础。目前，从这些引种的材料中，已经筛选出23种适宜在内蒙古干旱、半干旱地区栽培种植和推广优良旱生材料，在研究积累和生产实践的过程中，我们也逐渐梳理清晰和凝练了旱生牧草研究与生产的发展思路和生产设计。

2.1 旱生牧草“源库圃繁”体系

“源库圃繁”研究生产体系是针对旱生牧草育繁推的科研与生产利用而提出设计，是生产利用的前提与基础。其中：“源”是旱生牧草种质资源的采集、整理。对内蒙古自治区以及分布在蒙古高原优异乡土种材料种子或实生苗进行采集保存。解决科学研究种源和保种问题，主要通过种质来源分布、生境与适应性以及利用价值分析，实现对旱生牧草乡土草种的收集和整理。

“库”包括种子库和基因数据库。种子库是实物贮存，用于种植资源的室内保藏，建立半地上半地下方式的种子贮存库，好处是温度比较低，建设成本低，适宜于中长期的种子保存；基因库是对旱生牧草种质资源进行叶片转录组，基因组的分析，获得不同草种的基因序列，建立基因库，用于品种的优异基因发掘与利用。在基因库建设方面，我们已经完成藜科华北驼绒藜和禾本科冰草、披碱草、新麦草等10个牧草材料的基因组测序和数据库建设工作，为深入的分子生物学研究和改良技术奠定了良好的基础数据库资源。

“圃”是指种质资源圃。旱生牧草种质资源圃的作用是进行田间的保种和栽培驯化选育，对广泛收集的材料田间种植，单株种植和条播两种方式建设对比小区种植，对有希望的材料要及时进行品比评价，通过选择优良单株、株系等传统育种选择方法，发挥资源圃的引种选择的功能。同时，也对需要田间保存的材料进行种植保存。目前，四子王基地现有50亩资源圃的旱生植物材料，我们每年进行及时地观测、积累和更新，为栽培驯化选育做了很好的积累。

“繁”是指大田扩繁田，是对优异的材料及时进行扩繁，生产种子或种苗，为区试和大面积推广提供重要的物质材料。良种材料的扩繁是旱生牧草生产利用的重要步骤，需要有一定的面积和资金的投入与支撑。

源库圃繁体系的建设，就是要通过种源收集、栽培驯化选育，通过逐步由“源”到“库”，从“圃”到“繁”这一过程的工作，实现优良种质资源的生产推广利用工作。只有在种质收集的基础上才能建立种子库，再通过田间资源圃进行引种驯化和选育，选育的优异材料在通过大田的扩繁，达到为生产推广提供种源的目的，进而实现“繁”和“库”到生产的示范推广和利用。田间资源圃也是种子库里的种子更新的重要途径。

另外，通过“源库圃繁”的研究示范体系建设,在种源培育的框架下，可以开展各种牧草选育栽培、分子改良等技术研究工作，这是对传统育种技术的拓宽和新种质的创制。

2.2 应用实例

以上体系建设，我们有成功的例证：1972年原内蒙古畜牧科学院巴音哈太草原畜牧业试验站刚建站，老专家们就收集了华北驼绒藜的4个不同生态型，经过多年引种驯化选育，1994年登记了“科尔沁型”品种、2010年登记了“乌兰察布型”新品种，现在我们正在栽培驯化选育“察哈尔型”品种〔8〕。这些都是通过收集种子在资源圃种植、经过长期引种驯化，才培育出的新品种，新的品种再通过大面积扩繁，有了大量的苗木和种子在生产中广泛种植，使其得以推广利用。由此可见，“源库圃繁”的研究示范体系对于牧草生产和科研的重要作用。

华北驼绒藜是一种优良的乡土草种资源，以其旱生半灌木的抗旱特性、生态改良与水土保持能力以及利用年限长等特点，是生态建设中具有很大应用潜力的植物。关于驼绒藜属植物的研究内蒙古农牧业科学院起始于20世纪60-70年代，到现在已有半个多世纪的研究历史。研究内容涉及到该属物种的发现、模式标本的采集、植物志编纂、新物种的发现、引种、驯化与栽培，新的品种的培育及其推广栽培技术和饲料开发利用、野生种质问题的分子生物学解决探讨等，在驼绒藜属植物的研究方面，积累了丰富的理论研究和生产实践经验，取得了一批科研成果。上世纪80年代，原内蒙古畜牧科学院赵书元先生和温都苏先生发现了“内蒙古驼绒藜”新种，并与内蒙古农业大学富象乾教授共同发表了该种。上世纪90年代和2010年，在引种、栽培、驯化、培育新品种方面分别通过国家品种审定委员会登记了华北驼绒藜的“科尔沁型”(1995)和“乌兰察布型”(2010)两个新品种。在老一辈专家研究成果的基础上，步入新世纪后，我们更加关注引种栽培和建植技术、饲料评价利用以及采用分子手段改良基因等方面的研究，提出旱生牧草“源库圃繁”的研发与生产利用思路。

利用旱生牧草的“源库圃繁”研发思路，针对华北驼绒藜植物，我们运用宏观尺度的资源调查、大田引种试验与建植技术研究、饲料营养价值评价和微观手段的叶片转录组的研究工作，通过野外踏查对驼绒藜属植物在内蒙古的分布变化进行新的分析。在建植技术方面，开展了“小面积育苗大面积移栽”“四行一带”技术的研究和探讨；同时，为解决饲草利用问题，开展了以华北驼绒藜、紫花苜蓿为主要饲草，配合谷草、冰草饲喂苏尼特羔羊的研究；通过illumina Hiseq 2000开展华北驼绒藜叶片转录组测序，并对整体基因筛选，对一些优良抗性基因进行比对研究，为内蒙古的优良牧草种质资源的开发利用提供理论依据。解决了华北驼绒藜“资源分布-生态建植-饲用价值-组学研究”中的应用技术问题。目前，该品种的生产示范从典型草原到荒漠草原，从项目区到农牧户，推广地域涉及6个盟市15个旗县，总面积达到4.47万亩，示范作用凸显。从育苗种植的经济效益到改良植被的生态功能以及科技宣传、培训发挥出的支撑效能，使该品种在经济、生态和社会效益方面都取得了良好的效果。

3 建议

3.1 强调生态建设遵循自然规律的理念

因地制宜是生态建设首要遵循的规律。乡土草种源于草原，对它的应用是一种回归。经过长期的自然选择，乡土草种具有对当地土壤、气候等自然条件较强的适应性和抗病虫害能力，在植被恢复和退化草地生态治理、维系生态健康中发挥着不可替代的作用，是草原生态保育与可持续发展的重要物质基础。建议在生态建设与改良中，大力推广使用乡土草种。

3.2 重视乡土草种新品种的选择与培育

目前，国内多年生人工草地建设和生态改良用种，70-80%的种子依赖进口，进口种子虽然产量高、质量好，但抗逆性差，达到高产需要较高水肥条件。特别是“倒春寒”后，第二年返青率低，成活差。乡土草种抗逆性好，适应性强，加强选择培育工作，才能大力推广种植。

3.3 加强乡土草种的生产扩繁工作

当前，全区牧草种籽生产较为粗放，目前全区已有了10个旗县级草籽基地，40多个草籽繁殖场。但是牧草种籽生产水平较低，草籽主要来源于栽培草地，以群众自发零散的原始采集方式为主，规模小，种类少，缺乏当家品种，质量低劣，价格不稳定，无论在数量上还是质量上都难以适应草业产业化发展的需要，加强乡土草种的种子生产工作，只有生产足够的种源数量，才能满足日益加强的生态建设需求。

〔1〕中国饲用植物志编辑委员会.中国饲用植物志.第一卷〔M〕.北京：农业出版社，1987

〔2〕中国科学院内蒙古宁夏综合考察队.内蒙古植被.北京：科学出版社，1985

〔3〕赵书元.华北驼绒藜种子寿命及其采收贮藏〔J〕.内蒙古草业，1986(3)：42-44.

〔4〕张新时.毛乌素沙地的生态背景及其草地建设的原则与优化模式〔J〕.植物生态学报，1994.18(1)：1-16.

〔5〕陈志宏，王志刚等.我国牧草种质资源保护利用现状及发展对策.草业科学技术创新(中国草学会六届二次会议及国际学术研讨会论文集)：442

〔6〕阿拉塔，孙海莲，驼绒藜属植物研究.内蒙古畜牧科学,2012.02:27-28.

〔7〕阿拉塔，孙海莲，赛希雅拉，纳钦，荒漠草原区驼绒藜资源的推广利用.内蒙古草业,2012.04:25-26.

〔8〕孙海莲，阿拉塔.乌兰察布型华北驼绒藜品种栽培驯化试验研究.畜牧与饲料科学,2012.33:48-52.

S813.9

2095—5952(2015)03—0004—04

2015-06-20

阿拉塔(1958-)，男，蒙古族，研究员，内蒙古锡林郭勒盟太仆寺旗人，从事草原专业研究。