南荻(Miscanthuslutarioriparius L.)属于禾本科(Poceae)芒属(Miscanthus),是我国特有的芒属植物。它既是一种生态友好型植物,也是一种生产节约型的植物,被认为是优秀的生态改良植物和第二代生物质能源中的佼佼者。但目前,这一宝贵的种质资源基本处于半野生状态,仅被用于造纸。为了今后有效地开发利用南荻,本研究采用表型性状和27条目标起始密码子多态性标记(SCoT)对9个南荻居群的遗传多样及群体遗传结构进行深入研究。对南荻种质资源进行了农艺性状的综合评价,筛选获得了一批优良种质,并研究种植密度、施肥和收获时期等栽培措施对其生物质产量和品质的影响。主要研究结果如下:1、南荻表型多样性。(1)南荻种质资源表型变异丰富,南荻的22个表型性状在居群间和居群内存在显著差异,变异系数为3.17%～70.47%。性状变异在居群间占36.91%,居群内占63.09%,居群内的多样性大于居群间的多样性,居群表型变异顺序为:Pop4>Pop9>Pop8>Pop2>Pop3>Pop1>Pop5>Pop7>Pop6,说明洞庭湖区是南荻表型变异的中心。(2)根据表型聚类分析,9个居群基本以长江为界线,被划分为两大类。(3)初步确定南荻表型变异的丰集区位于长江中游的洞庭湖地区,以Pop3和Pop4两个居群为代表。2、南荻SCoT标记遗传多样性及遗传结构研究。(1)利用27条SCoT引物对9个居群的南荻进行遗传多样性与遗传结构研究,共扩增出了 429条清晰的条带,其中多态性条带为419,多态性比率范围为88.89～100%,平均为97.67%,多态性信息含量(PIC)值范围为0.219～0.293,平均为0.26,其中有17条引物为中度多态引物(PIC>0.25),10条引物为低度多态引物(PIC<0.25),平均等位基因数为1.88。说明SCoT引物可用于南荻遗传多样性研究。(2)DNA扩增结果显示,多态性位点比例(PPL)为97.2%,Nei’s遗传多样性指数(H)为0.36,Shannon’s信息指数(I)为0.54,期望杂合度(He)0.56,说明南荻拥有高水平的遗传多样性。Mantel检测结果表明南荻遗传距离与居群的地理空间距离之间没有显著相关性。(3)通过AMOVA分析,84.91%的遗传变异存在于居群内,15.09%的变异存在居群间,居群的Fst值为0.15,说明南荻具有中等的遗传分化水平。基因流分析表明长江以北和以南地区的居群之间的基因流小,而地区内居群之间的基因流大,说明长江是阻隔两岸南荻基因交流的天然屏障。(4)STRUCTURE,主成份分析和UPGMA分析的结果一致,9个居群均分为2类群,与表型聚类结果相一致,说明长江是南荻分类的天然界线。3、优良种质资源筛选。对经过初步筛选的30份不同来源南荻种质资源的9个产量性状和6个品质性状进行综合评价,结果表明:(1)产量性状和品质性状的变异系数变化范围为4.15%～75.02%;(2)通过主成分分析方法对这些性状分析,前5个主成分因子解释了 88.68%的变异源,第1主成分因子载荷最高的性状是株高、茎秆密度、茎粗,说明产量及其构成因子是南荻的主要变异来源;(3)通过主成分的综合线性模型对30份南荻种质资源进行综合评价,结果显示来自湖南澧县(编号HUN202)种质综合评分最高。4、南荻高产栽培技术研究。(1)通过对不同种植密度的南荻连续4年的观测发现,在第一和第二生长季,南荻的茎秆密度、产量与种植密度有显著相关性,种植密度对株高、茎径没有影响,在第三生长季,南荻的生产潜力都能达到最高。南荻的最佳种植的株行距为0.87m×0.87m。(2)施肥可以提高南荻的茎径和产量,N0P3K3处理的产量最高的,为21747.13kg/hm2,与对照相比提高了 33.95%。在肥料因素效应中,对产量影响的大小为磷>钾>氮,在肥料两两交互作用中,影响大小为氮钾>氮磷>磷钾。(3)施肥可以提高南荻的纤维素含量,各处理下的纤维素含量在40.91%～48.56%,各处理间的差异显著性不尽相同。不同施肥处理对南荻半纤维素含量影响不同,各处理下的半纤维素含量在25.01%～28.81%,N3P3K0处理能显著提高半纤维素含量,N4P2K4、N4P4K2和N4P0K0处理能显著降低南荻半纤维素的含量。单独施用钾肥可以显著提高南荻木质素的含量,其他施肥处理的南荻木质素含量与对照差异没有显著性。(4)以产量在20000～22000kg/hm2之间,纤维素含量在47%～50%之间为目标,最佳施肥方案:氮肥 55.08-193.89kg/hm2,过磷酸钙 69.39-117.29kg/hm2,硫酸钾 149.46-211.86 kg/hm2。通过施肥研究表明,不同施肥措施对南荻产量与木质纤维素的含量影响不同,可以根据不同原料使用需求而采用不同肥料配方。5、收获时间对南荻生产特性的影响。随着收获时间的推迟,南荻的生产特性都发生变化。(1)产量逐渐降低,到次年2月产量降低了 38.93%,叶片比例逐渐降低,产量损失的主要原因是叶片脱落。(2)南荻生物质含水量、灰分和半纤维素随着收获时间的推迟显著降低,热值、纤维素和木质素随着收获时间推迟逐渐提高。热值与纤维素和木质素含量呈显著性正相关,与半纤维素呈极显著负相关。(3)大部分矿质元素随着收获时间推迟而显著降低,K和Ca呈先升高后降低的过程,灰分含量与K和Si含量呈极显著性正相关。延迟收获虽然降低了南荻生物质产量,但燃料品质明显提高,综合考虑,11月末至次年1月底之间收获南荻,其燃料品质较好。本研究表明:南荻种质资源具有丰富的遗传多样性与中度的遗传分化,能够筛选出应用于不同方向的优良种质,并可通过栽培技术手段提高南荻的生物产量与品质,为南荻种质资源的综合利用与开发提供有价值的指导。