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    2023年 第32卷 第1期    刊出日期:2023-01-20
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    2023年1期目录
    2023, 32(1):  0. 
    摘要 ( 19 )   PDF (293KB) ( 19 )  
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    研究论文
    基于土地利用/覆盖的甘肃省景观生态风险时空变化特征
    修炀景, 侯蒙京, 田骄阳, 梁天刚, 冯琦胜
    2023, 32(1):  1-15.  DOI: 10.11686/cyxb2021298
    摘要 ( 73 )   HTML ( 11)   PDF (2871KB) ( 63 )  
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    甘肃省景观类型丰富多样,在中国西部地区的生态安全中起关键性作用,也为当地发展提供着重要的物质基础和生态服务。由于气候变化和人类不合理活动的影响,甘肃省部分地区生态环境的安全与稳定遭到严峻挑战。本研究基于欧洲航空局全球土地利用/覆盖数据(CCI-LC),利用动态度、转移矩阵方法分析了2005-2019年甘肃省土地利用/覆盖变化特征;通过构建景观生态风险指数并运用空间自相关分析法分析了景观生态风险的空间分布特征。结果显示:1)2005-2019年间,裸地面积减少最多,变化率1.88%,耕地次之,变化率2.31%;草地面积增加最多,变化率1.83%,建设用地次之,变化率191.08%。2)所有土地利用/覆盖类型中,建设用地的动态度最高且在整个研究时期内变化速率都保持在较高水平,综合动态度最大的时期为2010-2019年。3)土地利用/覆盖转移矩阵主要表现为耕地、林地、草地、裸地之间的转入与转出以及其他土地类型向建设用地的转入。4)2019年整体的生态风险值较2005年明显上升。其中低风险区和较低风险区面积最多,转化最频繁;中等风险区、较高风险区和高风险区面积虽然较少,但都存在不同程度的增长。5)2005-2019年间,Moran’s I维持在较高水平,景观生态风险的空间分布呈正相关,聚集效应强。本研究旨在为西北地区土地利用规划和生态风险管控提供科学依据。

    不同恢复年限草地群落水平植物功能性状及功能多样性分析
    李江文, 何邦印, 李彩, 回虹燕, 刘博, 张晓曦, 樊慧, 苏文钰
    2023, 32(1):  16-25.  DOI: 10.11686/cyxb2022029
    摘要 ( 58 )   HTML ( 5)   PDF (2783KB) ( 55 )  
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    植物功能性状与功能多样性是评价草地生态系统功能的重要工具。本研究以黄土高原丘陵沟壑区不同恢复年限人工刺槐林林下草地和自然撂荒草地作为研究对象,通过对草地植物群落及功能性状进行调查,分析不同恢复年限草地群落水平植物功能性状及功能多样性动态变化,结果显示:1)林下草地和自然撂荒草地植物群落主要以多年生菊科和蔷薇科为主;2)随恢复年限增加,林下草地植物从以双子叶为主逐渐演替到以单子叶为主,从以菊科为主逐渐演替到以禾本科为主;而撂荒草地物种始终以菊科为主,且在恢复过程中逐渐演替为以灌木和半灌木为主的群落;3)林下草地群落水平叶片功能性状值大于撂荒草地,而群落水平盖度、密度和地上生物量性状小于撂荒草地。撂荒草地物种多样性和功能多样性指数高于林下草地,撂荒草地相较林下草地具有更高的生态效益。本研究可为黄土高原丘陵沟壑区草地生态系统功能评估提供理论依据。

    小叶锦鸡儿灌丛地植被对沙源供给的响应
    虎雅玲, 哈斯额尔敦, 满良, 杨一, 张萍
    2023, 32(1):  26-35.  DOI: 10.11686/cyxb2022003
    摘要 ( 30 )   HTML ( 5)   PDF (2672KB) ( 26 )  
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    以阴山北麓东段附近的小叶锦鸡儿灌丛地为研究区,在坡积残积地(内源型供给)、洪积扇下风向和农耕地下风向(外源型供给)3个沙源供给有差异的样地,每个样地布设3个样区,每个样区设置3个样方(3个样地共计27个样方),调查样方内小叶锦鸡儿沙堆和堆间地的植被,分析沙源量和沙物质差异供给下的小叶锦鸡儿灌丛地植物群落特征。结果表明:1)三类沙源供给的小叶锦鸡儿灌丛沙堆上群丛类型基本相同,均为小叶锦鸡儿-羊草群丛;2)三类沙源地的灌丛沙堆上物种数均高于堆间地,其中沙源量最大的洪积扇下风向物种数最多;样地间的物种相似度以洪积扇和农耕地下风向间的最高(38%~42%),样地内灌丛沙堆和堆间地上的物种相似度以坡积残积地的最高(80%);3)在三类沙源供给地的灌丛沙堆和堆间地上均出现的植物有6种,即克氏针茅、羊草、糙隐子草、冷蒿、细叶韭、刺沙蓬;4)顺风向随着沙源供给量的增加(坡积残积地)或减少(洪积扇和农耕地下风向),三类样地的堆间地上物种数沿风向均呈现先增加后减少的趋势,灌丛沙丘上则是农耕地和洪积扇下风向靠近沙源区的物种数高于坡积残积地,随沙源量减少其物种数逐渐与坡积残积地的相近。综上,沙源供给量及供给方式对小叶锦鸡儿灌丛地的物种多样性影响较大,而群丛类型几乎不受影响。

    灌丛化草原小叶锦鸡儿灌丛地上生物量测量方法研究
    戎荣, 孙斌, 武志涛, 高志海, 杜自强, 滕思翰
    2023, 32(1):  36-47.  DOI: 10.11686/cyxb2022201
    摘要 ( 28 )   HTML ( 3)   PDF (2614KB) ( 22 )  
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    灌丛化草原已经成为干旱半干旱区的一种重要植被景观类型,在我国以内蒙古草原的小叶锦鸡儿灌丛化现象最为典型。为探索小叶锦鸡儿灌丛地上生物量的最佳测量方法,本研究在锡林郭勒盟镶黄旗和正镶白旗内选取了17个典型样地,对比了“标准枝”和“标准样方”两种直接测量方法获取的地上生物量精度。同时,采用real-time kinematic(RTK)获取到的高度、不规则冠幅面积等4种直接易测因子和衍生的3种复合因子,研究了在无损条件下间接测量地上生物量的可能性,构建了用于研究区小叶锦鸡儿灌丛地上生物量的估测模型。研究结果表明:1)运用“标准枝”法(R=0.95,P<0.01)预测的生物量要比运用“标准样方”法(R=0.84,P<0.01)预测的生物量更精确且对灌丛的损害性更小。2)在易测因子相关性分析中,单因子冠幅、不规则冠幅面积、不规则冠幅周长之间关系紧密,相关性系数均大于0.98(P<0.01),可用于小叶锦鸡儿地上生物量的预测;高度与其他单因子关系一般,相关性系数为0.67~0.72(P<0.05),但是基于高度因子衍生表征体积的冠幅与高度乘积因子、冠幅周长与高度乘积因子、体积因子能够提高预测精度。3)在单因子中冠幅(R=0.92,P<0.01)与生物量表现最好,复合因子中以不规则体积(R=0.92,P<0.01)相关性最高,研究分别以冠幅为自变量建立的线性函数和不规则体积为自变量建立的幂函数构建了小叶锦鸡儿地上生物量预测模型。本研究以期为基于“空-天-地”一体化手段实现大范围灌丛化草原地上生物量遥感估测提供科学参考。

    行间生草种类对苹果园春季土壤蒸发、空气湿度和土壤贮水的影响
    秦文利
    2023, 32(1):  48-62.  DOI: 10.11686/cyxb2022163
    摘要 ( 28 )   HTML ( 2)   PDF (2230KB) ( 20 )  
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    为明确行间生草种类对华北平原苹果园春季土壤蒸发、果树冠层空气湿度、土壤贮水的影响特征,揭示果园生草对土壤有效水分的影响规律,于2019-2021年在河北省武邑县武罗农业综合示范园区开展苹果树行间生草试验,采用田间定位观测方法研究了苹果树行间套种越年生牧草(二月兰、毛叶苕子、小黑麦)和多年生牧草(鸭茅、白三叶)后牧草群体叶面积指数(LAI)、光合有效辐射(PAR)透射率、土壤温度、水分蒸发、冠层空气相对湿度、土壤含水量、土壤贮水量的变化特征及相互影响。结果表明,2021年4-5月苹果树行间套种越年生牧草时土壤蒸发量大于多年生牧草,平均增加3.14 mm。越年生牧草切碎覆盖还田前后对土壤蒸发的影响不同。还田前,越年生牧草对土壤蒸发的抑制效果大于多年生牧草,抑制率平均增加20.5%,这与越年生牧草生长速度快,群体LAI大、PAR透射率低,0~25 cm土壤温度低和土壤含水量下降相关。还田之后,对土壤蒸发的抑制效果小于多年生牧草,抑制率平均降低29.0%。越年生牧草对果树冠层1 m高度空气相对湿度的改善效果大于多年生牧草,空气相对湿度平均增加15.5%。冠层空气相对湿度变化与1 m土体内土壤贮水减少量呈显著线性正相关关系。越年生牧草对土壤贮水的消耗量大于多年生牧草,平均多消耗土壤贮水39.20 mm。行间生草后土壤蒸发量平均降低27.80 mm,土壤贮水消耗量平均增加52.50 mm。因此,华北平原苹果园行间生草后春季土壤蒸发减少量难以弥补牧草生长对土壤贮水的消耗量,降低了果园土壤有效水分。越年生牧草比多年生牧草更有利于改善春季果园空气湿度,但对土壤水分消耗较大,生产上应根据不同生草种类对土壤水分的影响特征优化果树春季灌溉制度。

    黄土旱塬区苹果园生草覆盖对深层土壤水分和根系分布特征的影响
    李惟婕, 王立, 马景永, 王自奎
    2023, 32(1):  63-74.  DOI: 10.11686/cyxb2022009
    摘要 ( 26 )   HTML ( 0)   PDF (5848KB) ( 19 )  
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    研究苹果园长期生草覆盖后深层土壤水分及果树根系的分布规律,以期阐明旱作条件下果园根水互作关系,为黄土旱塬区果园生草覆盖实践的优化提供依据。试验于甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站苹果园中进行,设置果园生草覆盖(生草为鸭茅草,2014年建植)和清耕处理,以一年生作物田为对照;连续两年夏季测定果树行上和行间距离树干100和200 cm共4个位置0~500 cm土层的土壤水分和果树细根长密度,分析生草覆盖对果园深层水分亏缺及细根长密度的影响。清耕果园0~300 cm土壤水分较对照农田下降了6.7%~8.3%(P<0.01),而300~500 cm土层土壤水分与对照农田差异不显著(P>0.05);生草覆盖果园0~500 cm整个剖面的土壤水分均低于清耕果园,平均下降了11.5%~12.3%。果园生草覆盖6~7年后0~500 cm土层土壤较对照农田水分亏缺量为163.9~172.1 mm,是清耕果园水分亏缺量的3.2~4.2倍。果树根系在0~100 cm土层的细根长密度最高,平均密度为0.187 cm·cm-3,生草覆盖促进了0~100 cm土层果树根系的分布,对深层根系影响不显著。清耕果园和生草覆盖果园0~500 cm土层土壤水分的含量随果树细根长密度的增加而降低,二者呈线性负相关关系,生草覆盖后二者相关性提高,干旱年份二者相关性更高。黄土旱塬区苹果园长期生草可促进果树根系生长,降低深层土壤水分,加剧土壤干燥化,对苹果树的利用年限和农田水分循环具有负面效应。旱作条件下应加强果园生草覆盖管理以保障水分的可持续性。

    多元胡麻轮作模式对土壤团聚体特征及氮素含量的影响
    张勇, 王海娣, 高玉红, 吴兵, 剡斌, 王一帆, 崔政军, 文泽东
    2023, 32(1):  75-88.  DOI: 10.11686/cyxb2022020
    摘要 ( 23 )   HTML ( 0)   PDF (2610KB) ( 15 )  
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    为探索西北旱区利于维护农田土壤良好的理化性质的种植制度,采用大田试验,以休闲处理为对照,研究了100% Flax、50% Flax(Ⅰ)、50% Flax(Ⅱ)和25% Flax 4个胡麻种植频率,100% Flax(Cont F),50% Flax(Ⅰ):WFPF、FPFW、PFWF、FWFP,50% Flax(Ⅱ):FWPF、WPFF、PFFW、FFWP,25% Flax:WPWF、PWFW、WFWP、FWPW,其中F为胡麻,P为马铃薯,W为小麦,共13个种植模式下农田土壤团聚体稳定性及其氮素含量的分布状况。结果表明:土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)与分形维数(D)、团聚体破坏率(PAD)之间呈极显著负相关关系,与0.5~1.0 mm粒径中NH4+-N含量和>2 mm粒径中NO3--N含量呈显著正相关关系,团聚体稳定性的增大显著提高了土壤中硝铵态氮含量。50% Flax(Ⅰ)胡麻种植频率以及马铃薯茬口显著增加了>0.25 mm粒径大团聚体含量、MWD和GMD,显著降低了土壤的D、PAD和土壤可蚀性(K);不同轮作模式下FWFP处理显著提高0.25~2.00 mm粒径水稳性大团聚体含量,显著增加土壤团聚体MWD和GMD和抗侵蚀能力,降低分形维数和团聚体破坏率,使其土壤团聚体结构越稳定。由此表明,FWFP轮作模式可显著提高土壤水稳性大团聚体含量,促进土壤大团聚体的形成,增加土壤团聚体稳定性,对我国北方胡麻轮作可持续发展具有重要指导意义。

    长期单作对枸杞园不同土层土壤微生物代谢活性和多样性的影响
    彭彤, 马少兰, 马彩霞, 宋燕芳, 高娜, 李凯乐, 张传继, 李静雯, 纳小凡, 王立光
    2023, 32(1):  89-98.  DOI: 10.11686/cyxb2021494
    摘要 ( 20 )   HTML ( 1)   PDF (2012KB) ( 16 )  
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    土壤微生物群落多样性及其活性对维持农田土壤生态系统稳定和功能至关重要。前期研究表明,长期单作可导致枸杞园土壤微生物多样性降低和群落结构变异,但对其如何影响土壤微生物代谢活性尚不明确。为研究微生物代谢活性对长期单作的响应,利用Biolog Eco平板分析了枸杞园表层(0~20 cm)和亚表层(20~40 cm)土壤微生物底物利用谱(CLPP)的年代变化规律。结合土壤酶活性和理化性质测定和分析,探索了土壤微生物底物利用谱变化的驱动因子。结果表明,长期单作促进了枸杞园表层土壤微生物群落的代谢活性(P<0.05),但不影响亚表层土壤微生物的代谢活性和Shannon指数。随种植年限增加,表层土壤微生物对吐温80和衣康酸的代谢活性增加,而亚表层土壤微生物对D-葡萄氨酸和苯乙基胺的利用显著降低(P<0.05)。对不同碳源类型的分析发现,长期单作抑制了枸杞园表层和亚表层土壤微生物对多聚物的利用能力(P<0.05),说明土壤微生物对复杂有机物的降解能力可能受到干扰。变差分解分析表明,土壤理化性质和真菌丰度是驱动枸杞园土壤微生物代谢多样性变异的主要因子。这些结果表明长期单作干扰了枸杞园,尤其是亚表层土壤微生物的代谢活性,影响了其对复杂有机物的分解过程。在长期单作下,枸杞园亚表层土壤的植物-土壤负反馈作用可能更加严重,应受到更多关注。

    盐胁迫对5份无芒雀麦苗期生长和生理生化的影响及综合性评价
    李瑞强, 王玉祥, 孙玉兰, 张磊, 陈爱萍
    2023, 32(1):  99-111.  DOI: 10.11686/cyxb2022027
    摘要 ( 30 )   HTML ( 6)   PDF (1285KB) ( 34 )  
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    为了明确不同无芒雀麦苗期耐盐能力的强弱,本研究选择5份不同株型的无芒雀麦作为供试材料。根据新疆土壤盐碱成分设置中性盐(M盐):NaCl∶Na2SO4∶Na2CO3=1∶4∶0和碱性盐(A盐):NaCl∶Na2SO4∶Na2CO3=1∶1∶8两种处理,于三叶期每盆一次性浇灌2 L电导率(EC)为20 ms·cm-1的盐处理液,CK浇灌等量自来水。处理30 d后测定生长指标、叶绿素荧光特性参数、丙二醛(MDA)和渗透调节物质含量,并通过相关性分析、主成分分析、隶属函数分析对13个指标进行分析评价。结果表明:除Fv/FmFv/Fo外,盐胁迫显著影响其余11个指标,且5份材料间差异显著(P<0.05);5份无芒雀麦的株高、茎粗、分蘖数、地上生物量、根冠比、MDA和脯氨酸含量在不同盐胁迫下表现出不同的适应变化;L2和L4的株高均表现出A盐处理显著高于M盐处理;A盐处理显著增加L3的地上生物量,而M盐处理与CK相比无显著差异;L1、L2和L5的MDA含量在A盐处理下的增幅明显大于M盐处理,A盐处理下L2的MDA含量明显高于其他材料;盐胁迫严重抑制了无芒雀麦的根系发育以及可溶性糖含量的积累,5份材料的地下生物量和可溶性糖含量较CK相比均出现不同程度的降低。主成分分析结果表明,渗透调节物质和生长指标可作为评价无芒雀麦耐盐能力强弱的综合指标。由耐盐评价D值得出L4耐盐能力较强,L5耐盐能力较弱。

    生境对无芒雀麦幼穗分化进程及生殖格局的影响
    陈映霞, 杜雨, 王玉祥, 张博, 阿迪莱·阿布都热合曼
    2023, 32(1):  112-121.  DOI: 10.11686/cyxb2022014
    摘要 ( 21 )   HTML ( 0)   PDF (839KB) ( 15 )  
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    以乌苏1号无芒雀麦为材料,设置2个生长环境(荒漠绿洲区、高海拔地带),通过观测幼穗分化进程及开花习性,探究生境对无芒雀麦幼穗分化及生殖格局的影响。结果表明,无芒雀麦幼穗分化从分蘖期开始至抽穗期结束,分为初生期、伸长期、结节期、小穗原基分化期、小花原基分化期、雌雄蕊原基分化期、雌雄蕊形成期和完穗期8个时期。幼穗分化是从生长锥顶端第1枝梗原基与小花原基开始分化,相同小枝梗上原基与小花原基均是自下逐渐向上发育;整穗是从顶部向下逐渐开花,下部枝梗开花时间小于上部枝梗;小穗上的小花由下向上逐步开花。与荒漠绿洲区相比,高海拔地带的无芒雀麦幼穗分化时间晚,周期缩短,穗部赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)及叶片可溶性蛋白含量相对较高,细胞分裂素(CTK)含量和种子千粒重较低,但高海拔地带单穗成熟种子粒数与单位面积内种子产量高,更适合无芒雀麦种子生产。

    不同混合盐碱下藜麦幼苗的抗性研究
    许浩宇, 赵颖, 阮倩, 朱晓林, 王宝强, 魏小红
    2023, 32(1):  122-130.  DOI: 10.11686/cyxb2021500
    摘要 ( 29 )   HTML ( 1)   PDF (3187KB) ( 15 )  
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    探究不同混合盐碱下藜麦幼苗的抗性机制,为藜麦品种选育和引种栽培提供参考依据,以期解决西北地区土地盐碱化对藜麦的种植限制。以白藜麦为试验材料,用中性盐NaCl、Na2SO4和碱性盐NaHCO3、Na2CO3按不同比例混合成浓度为200 mmol·L-1 的A(NaCl∶Na2SO4=1∶1)、B(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3=1∶2∶1)、C(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=1∶9∶9∶1)、D(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=1∶1∶1∶1)、E(NaCl∶Na2SO4∶NaHCO3∶Na2CO3=9∶1∶1∶9)5种pH逐渐递增的盐碱溶液进行胁迫处理,分析不同盐碱胁迫对白藜麦幼苗生长、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性及Na+区隔化相关基因NHX1aNHX1b表达量的影响。结果表明,随着胁迫时间的增加,藜麦株高受到抑制,根长和根冠比得到促进;与CK相比,E处理下的株高最大降低15.39%,C处理下的根长最高增长35.97%和根冠比最高增加53.10%;叶片中丙二醛(MDA)含量先升高后降低且E处理下保持较低水平,可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸(Pro)含量在A、B、C处理下先升后降,D和E处理下不断上升;叶片中超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性先升后降,过氧化物酶(POD)活性不断下降,过氧化氢酶(CAT)活性先升后保持不变;叶片中Na+区隔化相关基因NHX1aNHX1b表达量先降后升,且基因表达量按大小排序均为E>D>B>C>A。说明随着盐碱溶液中碱性盐比例的增加,对藜麦幼苗的损害不断加深,但藜麦仍可通过渗透调节、抗氧化系统和抗盐相关基因表达等耐盐途径提高自身的耐受性。

    草地早熟禾叶片表皮特征、解剖结构及光合特性对不同施氮量的响应
    钱文武, 郭鹏, 朱慧森, 张士敏, 李德颖
    2023, 32(1):  131-143.  DOI: 10.11686/cyxb2021498
    摘要 ( 30 )   HTML ( 3)   PDF (5539KB) ( 21 )  
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    为探究草地早熟禾叶片表皮特征、解剖结构及光合特性对施氮量的响应特性,本试验以6份草地早熟禾为材料,分别为3份美国引进品种:Merit、Jackrabbit和Park,2份山西本土野生居群:应县和浑源,1份由山西野生居群选育的‘太行草地早熟禾’品系,按照两个施氮水平N1:10 g·m-2(低氮)和N2:40 g·m-2(正常)进行处理,采用徒手切片法和石蜡切片法制片,光学显微镜下拍照并测定叶片上下表皮厚度、细胞长宽比、细胞密度、气孔指数、气孔长宽比、气孔密度,叶片厚度、厚壁组织厚度、维管束面积以及气孔导度和净光合速率等指标。结果表明:N1处理下,草地早熟禾叶片的上下表皮厚度、叶片厚度、厚壁组织厚度、维管束面积、气孔导度和净光合速率显著低于N2处理,而气孔大小与N2处理无显著差异;N2处理下,Jackrabbit和Park的叶片厚度显著高于浑源和应县,其中Park的叶片厚度最大,为173.39 μm,Jackrabbit的叶片维管束面积显著高于浑源和Park,Merit的净光合速率最大,为17.23 μmol CO2·m-2·s-1,较最小的Park高出45.16%。相关性分析表明:净光合速率与上下表皮厚度、厚壁组织厚度、维管束面积和气孔导度显著正相关;低氮处理促使草地早熟禾叶片变薄,维管束面积减小,叶片气孔导度和净光合速率降低。‘太行草地早熟禾’叶片气孔导度和净光合速率在低氮处理下均高于其他各材料,对低氮有较低的敏感性。

    不同秋眠等级苜蓿根系性状对越冬的影响
    王晓龙, 杨曌, 来永才, 李红, 钟鹏, 徐艳霞, 柴华, 李莎莎, 吴玥, 宋敏超, 周景明
    2023, 32(1):  144-153.  DOI: 10.11686/cyxb2022016
    摘要 ( 27 )   HTML ( 1)   PDF (756KB) ( 17 )  
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    筛选适宜黑龙江省西部地区种植的苜蓿品种,探究苜蓿越冬率与根系性状及产量之间的相关性,为建立苜蓿人工草地提供优良品种。以国内外8个不同秋眠等级苜蓿品种为材料,采用随机区组设计,测定苜蓿产量、越冬率和根系性状(根颈直径、体积、入土深度、根长、主根直径、根尖数量、侧根直径、侧根位置、侧根数量、根系生物量)指标,通过主成分分析和隶属函数评价筛选出最佳品种。公农2号、草原3号和肇东苜蓿的越冬率均大于95%,越冬率与根系生物量呈显著负相关(P<0.05),相关系数为0.762;越冬率与根颈直径、入土深度呈显著正相关(P<0.05),相关系数分别为0.797和0.756,与侧根位置呈显著负相关(0.712;P<0.05)。越冬率与产量呈极显著正相关(0.956;P<0.01),其中肇东苜蓿、草原3号和公农2号产量较高,分别为12746.73、11921.24、11416.77 kg·hm-2,显著高于其他品种(P<0.05)。经主成分分析选出根颈直径、体积、入土深度、根长、主根直径、侧根直径、侧根数量和越冬率作为鉴定苜蓿耐寒性的重要指标,应用隶属函数评价得出品种抗寒强弱顺序依次是:肇东>公农2号>草原3号>金皇后>驯鹿>420>三得利>赛迪。公农2号、草原3号和肇东苜蓿的产量和越冬性均表现较好,较适宜黑龙江省西部地区种植。

    藏北高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性对增氮的响应
    沙玉宝, 干珠扎布, 胡国铮, 王学霞, 严俊, 何世丞, 高清竹
    2023, 32(1):  154-164.  DOI: 10.11686/cyxb2022165
    摘要 ( 20 )   HTML ( 0)   PDF (1192KB) ( 15 )  
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    土壤线虫在高寒草甸生态系统物质循环和能量传递过程中起重要作用。高寒草甸植物对氮沉降极为敏感,但增氮对土壤线虫群落结构和多样性的影响仍不明确。本研究在西藏那曲高寒草甸开展模拟氮沉降试验,设置0、7、20、40 kg N·hm-2·a-1 4个增氮水平(硝酸铵),研究增氮对高寒草甸土壤线虫群落结构和多样性的影响。结果表明:1)增氮显著改变了高寒草甸土壤线虫的群落组成,并且降低了线虫多样性和均匀度;2)N20、N40显著提高了食细菌线虫(Ba)类群的相对丰度,较对照组分别提高了30.4%和31.7%;3)线虫多样性指数(H′)和均匀度指数(J)均表现为Nck>N40>N20>N7,不同处理间植物寄生线虫指数(plant parasite index, PPI)、自由线虫成熟度指数(maturity index, MI)、瓦斯乐思卡指数(wasilewska index, WI)无显著差异。在不同增氮条件下,线虫通道指数(nematode channel ratio, NCR)均大于0.5,瓦斯乐思卡指数(WI)均大于1,说明研究区土壤线虫类群整体以食细菌线虫为主,矿化途径主要由食细菌真菌线虫参与;4)土壤中氨态氮含量和线虫总量及食细菌线虫数量显著正相关。本研究明确了施氮条件下食细菌线虫数量的增加是藏北高寒草甸土壤线虫总量增加的主要来源,为探究藏北高寒草甸生态系统对氮沉降的响应机制提供了参考。

    海滨雀稗以hptbar基因为筛选标记的转化体系比较研究
    姜凯, 吴雪莉, 刘奕君, 马越, 宋洋, 卢文杰, 王增裕
    2023, 32(1):  165-177.  DOI: 10.11686/cyxb2022189
    摘要 ( 18 )   HTML ( 0)   PDF (5968KB) ( 10 )  
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    海滨雀稗作为耐盐性较强的暖季型草坪草,具有极大的应用潜力。为建立高效稳定的海滨雀稗遗传转化体系,本研究以海滨雀稗成熟种子为外植体,确定了筛选剂潮霉素和草丁膦在海滨雀稗的愈伤组织继代培养和再生阶段的最佳筛选压。在进一步优化遗传转化条件的基础上,比较了以hptbar基因作为转基因筛选标记对海滨雀稗农杆菌介导的遗传转化效率的影响。结果表明:愈伤组织的再生率在继代36周后显著下降,继代48周的最高再生率为67.9%。潮霉素的最佳筛选压在继代培养阶段为120 mg·L-1,再生阶段为80 mg·L-1。草丁膦的最佳筛选压均为1.2 mg·L-1。选取继代24周的愈伤组织用于农杆菌介导的遗传转化,最佳的转化条件为菌液浓度OD600=0.6,添加100 μmol·L-1乙酰丁香酮和0.01%的Silwet L-77,并辅以超声波处理20 min或真空处理10 min,浸染30 min后共培养2 d。通过多次抗性愈伤组织和抗性再生苗的筛选,2种载体均获得了转基因再生植株。通过PCR检测证明hptbar基因分别成功在海滨雀稗基因组中表达。以潮霉素作为筛选剂,β-葡萄糖醛酸糖苷酶(GUS)基因稳定表达及PCR检测的转基因的平均效率为18.9%,最高转化效率为20.3%,均高于以草丁膦为筛选剂的转化效率。由此可见,hpt基因更适合作为海滨雀稗遗传转化中的筛选标记,能够获得更高的转基因效率。

    日本百脉根LjbHLH34基因克隆及耐旱功能鉴定
    刘福, 陈诚, 张凯旋, 周美亮, 张新全
    2023, 32(1):  178-191.  DOI: 10.11686/cyxb2022008
    摘要 ( 32 )   HTML ( 6)   PDF (4756KB) ( 15 )  
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    干旱是影响植物生长发育的重要环境因素。本研究分析了日本百脉根抗旱相关基因LjbHLH34的耐旱功能,初步解析其响应干旱胁迫的分子机制,以期为百脉根抗旱分子育种提供理论基础。本研究克隆得到的LjbHLH34基因大小为711 bp、编码236个氨基酸,属bHLH转录因子家族成员。系统进化树分析显示,LjbHLH34蛋白与拟南芥bHLH Ⅳ亚家族中AtbHLH34和AtbHLH104亲缘关系较近。实时荧光定量分析表明LjbHLH34在日本百脉根的根中表达量最高,叶中次之,茎中最少,暗示其在日本百脉根多个组织中发挥作用;同时LjbHLH34基因也受聚乙二醇(PEG)和脱落酸(ABA)诱导表达。在酵母中检测发现LjbHLH34具有转录激活活性;亚细胞定位试验表明LjbHLH34蛋白定位于细胞核中。将LjbHLH34基因转入拟南芥获得过表达株系。在200 mmol·L-1甘露醇胁迫下,LjbHLH34转基因拟南芥的根长明显长于野生型。干旱处理后,野生型拟南芥比转基因拟南芥萎蔫程度更加明显,而转基因株系的相对含水量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于野生型,丙二醛(MDA)积累显著低于野生型。qRT-PCR检测发现在干旱处理之后,与抗逆相关的基因AtCAT1AtCAT3AtRD22在转基因株系中的表达量显著升高。上述结果表明LjbHLH34正调控植物的抗旱性。

    113份饲草型六倍体小黑麦种质饲草产量与品质性状的评价
    王珊珊, 谷海涛, 谢慧芳, 何绍冬, 甘长波, 卫小勇, 孔广超
    2023, 32(1):  192-202.  DOI: 10.11686/cyxb2022011
    摘要 ( 30 )   HTML ( 0)   PDF (806KB) ( 17 )  
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    种质资源是遗传研究与作物改良的基础。饲草产量与品质是决定饲草型小黑麦品种利用价值的重要指标。本研究以113份国内外小黑麦种质为材料,通过2年田间种植,对其饲草产量与品质性状进行了分析与评价。结果表明参试小黑麦种质的饲草产量及其品质性状存在极显著差异,其单株鲜草产量分别为36.000~111.560 g与36.310~159.780 g,单株干草产量分别为12.000~27.000 g与9.150~30.150 g,鲜干比分别为2.380~4.370与2.610~6.210,饲草粗蛋白含量分别为6.894%~13.259%与6.680%~14.304%,饲草中性洗涤纤维含量分别为48.480%~74.850%与53.850%~67.980%,酸性洗涤纤维含量分别为26.600%~42.780%与29.000%~39.280%,饲草的相对饲用价值分别为69.650~128.150与79.840~113.170。饲草产量与品质性状的多样性指数范围为1.974~2.075。主成分分析表明,饲草纤维品质因子、饲草产量因子与综合品质因子为前3个主成分,其累计贡献率为82.198%。依据单株干草产量、粗蛋白含量及相对饲用价值可将这113份种质聚为三类,即高产优质种质17份、产量较低品质较优种质50份以及中间类型种质46份。可见供试小黑麦种质饲草产量与品质性状遗传变异丰富,为饲草型小黑麦育种与遗传改良奠定了基础。

    综合评述
    草类植物抗病机制研究进展
    张彩霞, 方香玲
    2023, 32(1):  203-215.  DOI: 10.11686/cyxb2021508
    摘要 ( 39 )   HTML ( 6)   PDF (588KB) ( 42 )  
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    草类植物病害是限制草牧业生产和发展的主要因素之一。目前抗病品种的开发利用是目前防治病害最经济有效的方法,植物抗病机制的研究对开发抗病品种和构建生态环境友好型病害防治至关重要。植物受病原菌侵染时形成多种复杂的防御机制,本研究主要从植物组织结构抗性、生理生化抗性、抗性基因和抗性数量性状位点(QTLs)定位等分子机制方面综述草类植物抗病机制研究进展,并提出我国草类植物抗病机制研究中面临的主要问题与解决办法,以期为草类植物抗病育种提供理论依据。