草業(yè)科學(xué)論文摘要(2)
草業(yè)科學(xué)論文篇二
草業(yè)科學(xué)專業(yè)開設(shè)草資源學(xué)課程的必要性及教學(xué)體會
摘要 根據(jù)草資源學(xué)在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)專業(yè)開設(shè)以來的經(jīng)驗(yàn)與體會，概括總結(jié)了草資源及草資源學(xué)的概念及含義。指出了草資源分類目前所面臨的困境及在植物名稱使用方面的不規(guī)范和混亂現(xiàn)象。同時，就草資源學(xué)教學(xué)體系的建立、教學(xué)方法改革、有關(guān)花序新概念的提煉總結(jié)，及在教學(xué)中需要重視和強(qiáng)調(diào)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了探討，強(qiáng)調(diào)了實(shí)踐教學(xué)在草資源學(xué)教學(xué)中的重要性。
關(guān)鍵詞 草業(yè)科學(xué);草資源學(xué);必要性;教學(xué)體會
中圖分類號 G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739(2012)03-0042-03
Necessity and Teaching Experience of Offering Grass Resource Science Course for Grassland Science Specialty
XIE Xin-ming ZHANG Xiang-qian JIANG Yuan DONG Zhao-xia *
(Department of Grassland Science，College of Agriculture，South China Agriculture University， Guangzhou Guangdong 510642)
Abstract According to the teaching experiences from Grass Resources Science in grassland science major of South China Agricultural University，the concepts and implications of ′grass resources′ and ′grass resource science′ were summarized. It was pointed out that there were some difficulties in grass resource classification and the confusions in the use of plant name. Meanwhile，the analysis and discussions，involving the establishment of teaching system，the teaching method reformation，the new inflorescence concept，and the important teaching content were conducted.Finally，the importance of practical teaching was emphasized in the process of teaching this course.
Key words grassland science;grass resource science;necessity;teaching experience
草資源是草地生態(tài)系統(tǒng)中植物群落的主體，是初級生產(chǎn)者，可不斷地生長、繁殖和更新，具有再利用的特點(diǎn)。其可通過家畜、家禽轉(zhuǎn)化成畜禽產(chǎn)品，來滿足人類物質(zhì)生活的需要，是發(fā)展畜牧業(yè)的基礎(chǔ)。草資源中蘊(yùn)藏著豐富的優(yōu)良抗逆性基因，是人類引種馴化和培育優(yōu)良品種的天然基因庫，可為一些作物提供有用的抗逆基因。在實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略中，草資源也具有不可替代的作用，如水土保持、污水治理、路坡邊坡綠化、采石礦及金屬礦尾礦的植被恢復(fù)，都離不開草資源的參與。隨著物質(zhì)文明的提高，人類的精神需求也日益提高。草地度假旅游，居所環(huán)境綠化、美化，高爾夫球場、滑草場、足球場、跑馬場等運(yùn)動場所都離不開優(yōu)質(zhì)美觀的草種資源?？梢姡葙Y源對人類的生產(chǎn)和生活具有重要影響。
1 草資源和草資源學(xué)的概念
廣義地講，草資源包括牧草(飼用植物，包括飼用作物)、草坪草、藥草(草本藥用植物)和觀賞草等草本植物，以及具有相應(yīng)應(yīng)用價(jià)值的小灌木、灌木、藤本和小喬木[1]。狹義地講，主要指牧草、草坪草和用于植被恢復(fù)、公路邊坡防護(hù)、污水治理和重金屬污染治理的草本植物以及具有相應(yīng)價(jià)值和功能的灌木、藤本和小喬木等。其共同特點(diǎn)是以利用營養(yǎng)體為主體，而不考慮或不強(qiáng)調(diào)其生殖器官的利用價(jià)值[2]。就中國的飼用植物而言，涉及的植物種類多達(dá)5門、246科、1 545屬、6 704種[3]。但對人類影響最大、經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高且具有重要生態(tài)學(xué)和遺傳學(xué)價(jià)值的草資源則主要集中在禾本科和豆科，其次為莎草科、菊科、藜科、百合科、薔薇科、十字花科、蓼科、傘形科、唇形科和石竹科等的一些植物。
“草資源”如同“植物資源”，是一種傳統(tǒng)的稱謂方式，隨著現(xiàn)代生物學(xué)和遺傳學(xué)的發(fā)展，人們認(rèn)識到任何一種生物都存在廣泛的遺傳多樣性，這種多樣性不僅存在于種內(nèi)居群間，也存在于居群內(nèi)個體間;不僅存在于品種間，也存在于品系或株系間?？梢哉f任何一個植株都是一個獨(dú)特的基因庫(gene pool)。因此，目前國際上大都將“植物資源”改稱為“植物種質(zhì)資源”，同樣也可將“草資源”改稱“草種質(zhì)資源”。
種質(zhì)資源(germplasm)又稱遺傳資源(genetic resources)，所謂種質(zhì)是指親代傳給子代的遺傳物質(zhì)，因而種質(zhì)資源就是指具有不同種質(zhì)(遺傳物質(zhì))的可供研究利用的各種植物、植物類型和任何有遺傳差異的突變體[4]。其中，植物類型包括自然變異類型，如亞種、變種、變型等，也包括人工創(chuàng)造的植物類型，如組培植物、細(xì)胞融合植物、轉(zhuǎn)基因植物、種間雜交植物、輻射誘變植物、染色體加倍植物等品種(系);突變體包括器官突變體、組織水平突變體和細(xì)胞突變體等。因此，草資源和草種質(zhì)資源的概念既聯(lián)系密切，又有所區(qū)別。
草資源學(xué)是研究草資源的種類、生境、分布、數(shù)量、品質(zhì)特性及經(jīng)濟(jì)用途的科學(xué)[2]。種類是指植物物種乃至品種的分類地位、隸屬的分類群及相互間的親緣關(guān)系，也包括其形態(tài)特征描述和正確的生物發(fā)生學(xué)命名系統(tǒng)，也就是林奈的生物命名的雙名法。生境是指植物生活地域的環(huán)境，包括必需的生存條件和其他對植物本身起作用的生態(tài)因素，例如平原、山坡、溝谷、水邊、路旁、草地、林間、林緣等。數(shù)量通常是指草資源的種類數(shù)量，也包括各草種資源所隸屬的科和屬的數(shù)量。品質(zhì)特性所包含的內(nèi)容比較廣泛，如蛋白質(zhì)、纖維素、脂肪、糖類、維生素、礦物質(zhì)、木質(zhì)素等化學(xué)成分的含量，以及生育期特性、遺傳特性、生理生化特性、抗逆性等內(nèi)容。經(jīng)濟(jì)用途包括農(nóng)業(yè)用、工業(yè)用、畜牧業(yè)用、藥用、運(yùn)動產(chǎn)業(yè)用、民間利用等，其內(nèi)容也十分廣泛。
2 草業(yè)科學(xué)專業(yè)開設(shè)草資源學(xué)的必要性
許多人對這些資源知之甚少，甚至草業(yè)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生也不甚了解，或者僅知道為數(shù)不多的一些常用的草種。在中國的傳統(tǒng)文化中對草類植物也往往存在一些錯誤的認(rèn)識，在許多文學(xué)詞匯中賦予“草”以貶義，用來形容那些粗糙、低俗甚至被鄙視、踐踏的人、事和行為，如“草稿”、“草圖”、“草民”、“草鄙”、“草菅人命”、“草臺班子”等。因此，作為草業(yè)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)該也必須了解草資源對人類的重要性，了解主要草資源的種類、分布、品質(zhì)特性和經(jīng)濟(jì)用途。中國工程院院士任繼周教授曾在《草業(yè)科學(xué)》(2006年)撰文指出：“我們熱切盼望飼用植物的新人茁壯成長。不幸的是在我國出現(xiàn)了橫掃一切的‘高新’之風(fēng)，屬于‘非高新技術(shù)’的植物分類學(xué)于是難得立錐之地。分類學(xué)家中的年長者在萎縮中不斷謝世，中年者在無奈中一一退休，青年者則另尋門路，紛紛轉(zhuǎn)向、改行。現(xiàn)在植物分類和飼用植物分類不是青黃不接，而是完全斷檔了。一旦我們失去了從植物外形來認(rèn)識植物的本領(lǐng)，以后我們來到草原上怎么工作?失去了植物分類，無異斬?cái)嗔孙曈弥参锏拿}。我們呼吁，我國各級有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，各個草業(yè)科學(xué)院所，力所能及地分出一點(diǎn)滋養(yǎng)，救救植物分類學(xué)的教學(xué)和研究，千萬別再回到“本草”時代去了。”[5]因此，在草業(yè)科學(xué)專業(yè)開設(shè)這樣的以植物分類為基礎(chǔ)的草資源學(xué)課程是相當(dāng)必要的。
草資源學(xué)是華南農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)專業(yè)的特色課程，既是本科生的專業(yè)必修課也是研究生的專業(yè)學(xué)位課，已有6年的開設(shè)歷史。從目前來看，我國設(shè)有草業(yè)科學(xué)本、專科專業(yè)的院校有30所[6]，除華南農(nóng)業(yè)大學(xué)外尚無其他院校開設(shè)該課程。從植物分類與識別的角度來說，一些學(xué)校開設(shè)有植物分類學(xué)，一些學(xué)校僅在植物學(xué)這門課程內(nèi)介紹一些植物分類學(xué)的知識，真正有關(guān)草資源分類學(xué)的知識卻很少涉及。因此，導(dǎo)致草業(yè)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生，乃至研究生甚至某些教師和研究人員，在草種識別、學(xué)名使用、材料交換等方面出現(xiàn)了許多問題。
在漢語植物名稱間存在許多同名異物、異名同物現(xiàn)象，例如叫“蜈蚣草”的植物多達(dá)9種之多，但它們分屬9個不同的科屬，分別為禾本科假儉草屬(蜈蚣草Eremochloa cili-aris(L.)Merr.)、菊科蓍草屬(蓍草Achillea alpina L.)、千屈菜科的千屈菜屬(千屈菜Lythrum salicaria L.)、玄參科婆婆納屬(水蔓青Veronica linariifolia Pall. ex Link)、茜草科耳草屬(金毛耳草Hedyotis chrysotricha(Palib.)Merr.)、蘭科毛蘭屬(指葉毛蘭Eria pannea Lindl.)、鳳尾蕨科鳳尾蕨屬(蜈蚣草Pteris vittata L.)、腎蕨科腎蕨屬(腎蕨Nephrolepis cordifolia (L.)Presl.)、鱗毛蕨科耳蕨屬(對生耳蕨Polystichum deltodon(Bak.)Diels.)，這屬于同名異物[7]。再如，狗牙根(Cynodon dactylon(L.)Pers.)，又名鐵線草、絆根草、爬根草、爬草、錢絲草、地板根、百慕大草、行儀芝、蟋蟀草，這屬于異名同物[8]。因此，在科學(xué)交流中，如果僅使用漢語名稱往往會造成理解的混亂。拉丁學(xué)名是由屬名和種加詞2個字所構(gòu)成，可以反映該物種的隸屬和親緣關(guān)系，而許多漢語名稱，特別是俗名和地方名往往不具備這樣的特點(diǎn)。例如，在南方農(nóng)田及草坪有1種極常見的雜草，民間俗稱水花生，筆者首次聽到此名時誤認(rèn)為是豆科花生屬(Arachis)植物，其實(shí)是莧科蓮子草屬(Al-ternanthera)的空心蓮子草(A. philoxeroides(Mart.) Griseb.)?？梢姡瑴?zhǔn)確使用拉丁學(xué)名在草業(yè)科學(xué)研究中相當(dāng)重要。
不僅民間如此，在許多學(xué)術(shù)論文中也經(jīng)常看到植物名稱使用不規(guī)范現(xiàn)象，以及錯誤拼寫的拉丁學(xué)名，這在草業(yè)科學(xué)類學(xué)報(bào)及專著中屢見不鮮[8]， 因?yàn)闊o論是論文作者還是學(xué)報(bào)編輯都不習(xí)慣使用拉丁學(xué)名或?qū)ζ涓揪筒皇煜?。這就需要通過草資源的學(xué)習(xí)來強(qiáng)化對拉丁學(xué)名的認(rèn)識。
3 草資源學(xué)教學(xué)體會
3.1 教學(xué)體系構(gòu)建
草資源學(xué)是一門全新的課程，在過去幾年的教學(xué)中缺乏可選用的教材。在起初的教學(xué)中，主要依據(jù)作者讀研究生期間的油印課本《禾本科植物學(xué)》為基礎(chǔ)來開展教學(xué)，同時也參考其他一些涉及牧草及草坪草的書志。在6年的教學(xué)過程中幾乎年年都在對講義進(jìn)行修改和完善，最終于2009年編著出版了《草資源學(xué)》教材[2]，此時的教學(xué)及教材體系才趨于完善。該教材共分7章，內(nèi)容涉及草資源的概念，中國草資源的研究歷史、類型劃分及區(qū)系組成，牧草及草坪草資源的評價(jià)與保護(hù)，禾本科、豆科、莎草科及其他科雜類草資源的識別要點(diǎn)、分布、品質(zhì)特性和經(jīng)濟(jì)用途等。課堂教學(xué)也主要圍繞這些內(nèi)容展開，其中以禾本科、豆科、莎草科及其他科雜類草資源的識別要點(diǎn)、分布、品質(zhì)特性和經(jīng)濟(jì)用途等為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。本科生教學(xué)為40學(xué)時，其中實(shí)驗(yàn)課12學(xué)時;研究生教學(xué)為60學(xué)時，實(shí)驗(yàn)課15學(xué)時;另有1周的野外實(shí)習(xí)。
3.2 強(qiáng)調(diào)拉丁學(xué)名的識別與記憶
植物拉丁學(xué)名是全世界唯一通用的名稱體系，因此在教學(xué)中特別強(qiáng)調(diào)拉丁屬名及種名的識別與記憶，每當(dāng)介紹到植物屬時，總要先剖析拉丁名的來源、構(gòu)成、含義，以便學(xué)生記憶。例如，冰草屬Agropyron，來源于希臘文，其中“agros”表示“野生”，“pyros”表示“小麥”，因此Agropyron的原意為“野生小麥”，同時也向?qū)W生講解“agro-”的英文前綴表示“土壤、農(nóng)業(yè)、田野”之意，這樣剖析后，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和英文單詞識別能力，又指出了冰草屬與小麥屬(Triticum)之間的親緣關(guān)系。當(dāng)然也有資料將Agropyron解釋為生于麥田之野草[9]。同樣，剪股穎屬Agrostis，來源于希臘文，意為“禾草”，并將這個詞與英文單詞agrostology(草本學(xué)，禾草學(xué))及agrostologist(禾草學(xué)家)相聯(lián)系，這樣可不斷擴(kuò)充學(xué)生的詞匯量。有些植物的拉丁學(xué)名與其漢語名稱也是相對應(yīng)的，如三葉草屬Trifolium，“tri-”的拉丁文含義為“三”，“folium”的拉丁文含義為“葉片”，同時告訴學(xué)生“tri-”也是許多英文單詞的前綴，如triacid(三(酸)價(jià)的)、triangular(三角形的)、triaxial(三軸的，三維的)、tricar(三輪汽車)、trichloride(三氯化物)、trichord(三弦樂器，三弦琴)、tricolor(三基色，三原色)、tricycle(三輪車)等。通過多年的嘗試，取得了很好的教學(xué)效果，也得到了學(xué)生的一致好評。
3.3 突出花序及小穗在禾本科及莎草科植物識別中的重要性
禾本科與莎草科植物不像豆科等其他被子植物那樣具有大而鮮艷的花朵。在具有大型花朵的植物中，首先映入人們眼簾的是美麗的花朵，因此在對這些植物分類時，首先采用的是花部特征。對于禾本科及莎草科植物來說，首先被人們所看到的是其花序，因此加強(qiáng)花序特征的識別就顯得尤為重要。在目前所有的書著中，對禾草花序描述都比較模糊或不準(zhǔn)確，缺乏統(tǒng)一的花序分類標(biāo)準(zhǔn)和可明確掌握的定義，因此給學(xué)生講授時就變得十分困難。例如，對于金茅屬(Eulalia)花序的描述通常為：總狀花序數(shù)枚呈指狀排列于稈頂。而此處的“總狀花序”其穗軸的每節(jié)上著生有2枚小穗，其中1枚無柄，1枚有柄，這不符合總狀花序的定義(穗軸的每1節(jié)上只著生1枚具柄小穗為總狀花序)，同時也不屬于穗狀花序(穗軸的每1節(jié)上著生1至數(shù)枚無柄小穗所形成的花序?yàn)樗霠罨ㄐ?，為此筆者將其定義為“穗總狀花序”。為了簡單明了，也將金茅屬的花序創(chuàng)造性地稱為“穗總狀分枝式的指狀排列花序”?；谶@一思路，筆者將禾草的花序總結(jié)為11類，即總狀花序;穗狀花序;圓錐花序;穗總狀花序;總狀分枝式的總狀排列花序，如千金子屬(Leptochloa);穗狀分枝式的總狀排列花序，如野牛草(Buchloe dacty-loides);總狀分枝式的指狀排列花序，如馬唐屬(Digitaria);穗狀分枝式的指狀排列花序，如狗牙根屬;穗總狀分枝式的總狀排列花序，如孔穎草屬(Bothriochloa);穗總狀分枝式的圓錐狀排列花序，如高粱屬(Sorghum);穗總狀分枝式的指狀排列花序，如金茅屬;其中第5～11類屬于復(fù)合型花序，是筆者在研究他人書著的基礎(chǔ)上總結(jié)出的新類型。這樣歸類的結(jié)果，十分有利于學(xué)生的理解和記憶。但需要說明的是，禾本科植物的花序構(gòu)成十分復(fù)雜，這樣的總結(jié)還遠(yuǎn)不能概括所有的花序類型，需要在今后的教學(xué)中不斷進(jìn)行補(bǔ)充。
3.4 充分理清各分類群之間的親緣關(guān)系
理清各分類群之間的親緣關(guān)系對牧草及草坪草的育種及遺傳多樣性研究極為重要。在玉米、谷子、小麥、水稻等作物中，玉米與谷子親緣關(guān)系最近，這由它們的分類地位和隸屬關(guān)系所決定。玉米和谷子同屬黍亞科，小麥隸屬于早熟禾亞科，而水稻屬于最原始的稻亞科。在牧草及草坪草的基因克隆、SSR引物開發(fā)等分子生物學(xué)研究中，搞清楚它們與水稻、玉米或小麥等作物之間的親緣關(guān)系，也可大大提高其研究效率和試驗(yàn)的成功率，因?yàn)樵贕enBank中已有大量水稻、玉米和小麥的DNA信息。這些親緣關(guān)系的知識就需要在草資源學(xué)的教學(xué)中加以闡明，這在一般的植物分類學(xué)課本中未涉及到。
3.5 重視教學(xué)方法改進(jìn)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)
草資源是一門以植物分類為核心內(nèi)容的基礎(chǔ)理論課。由于其內(nèi)容復(fù)雜、知識枯燥、形式單調(diào)，成了一門“教師講授起來無勁、學(xué)生學(xué)起來無趣”的課程。為了提高該門課的教學(xué)效果，通常采用如下教學(xué)方法。一是增加當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土植物的教學(xué)課時數(shù)，利用該地區(qū)人們熟悉的植物作為代表加以描述。注重直觀教學(xué)，直接進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)，把學(xué)習(xí)的課堂由狹小的教室延伸到廣闊的自然空間;在不能進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué)的情況下，會在上課的前一天采集一些第2天講課用的植物。利用多媒體課件把植物的一些特點(diǎn)充分地表達(dá)出來，便于學(xué)習(xí)理解、掌握。由于它具有圖文并茂、動感性強(qiáng)、信息量大等特點(diǎn)，因而大大彌補(bǔ)了語言描述上的不足。二是開展野外實(shí)習(xí)[10-11]。野外實(shí)習(xí)是草資源學(xué)教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)。因此，開設(shè)草資源學(xué)課程時一定要設(shè)置教學(xué)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，在實(shí)習(xí)中不僅讓學(xué)生認(rèn)識植物，同時還要求他們學(xué)會使用檢索表，并能自行編制簡單的檢索表。實(shí)習(xí)時，積極引導(dǎo)學(xué)生抓住植物的主要特征，找出解決問題的主要辦法。例如，在講解牛筋草(Eleusine indica (L.) Gaertn.)時要告訴學(xué)生之所以有這樣的稱謂，是因?yàn)檫@種植物纖維發(fā)達(dá)、莖稈韌性強(qiáng)、不易掘斷。同時，人們喜歡用其纖維挑逗蟋蟀，因此又稱為“蟋蟀草”。另外，該種植物還具有許多其他禾草所不具有的特征，即其葉鞘兩側(cè)壓扁而具脊。這樣，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下和自己親身感受后，會牢牢地記住這種植物。在這一環(huán)節(jié)，要充分利用校園、農(nóng)場、植物園以及附近山地的植物資源，幫助學(xué)生認(rèn)識身邊常見的植物種類，以加深其對課堂知識的理解。鼓勵學(xué)生課余采集和制作標(biāo)本，鑒定植物種類。學(xué)生在野外實(shí)習(xí)和室內(nèi)工作中獲得的實(shí)踐知識，也會對將來從事生產(chǎn)和科學(xué)研究產(chǎn)生積極作用。
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