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    1. 基于Sentinel-2数据的青海门源县天然草地生物量遥感反演研究
    郭芮, 伏帅, 侯蒙京, 刘洁, 苗春丽, 孟新月, 冯琦胜, 贺金生, 钱大文, 梁天刚
    草业学报    2023, 32 (4): 15-29.   DOI: 10.11686/cyxb2022147
    摘要401)   HTML20)    PDF (3464KB)(282)    收藏

    草地地上物生物量(AGB)是评价草地生产力的重要指标,精准反演天然草地的AGB,对草地长势监测和草畜平衡评估具有重要的意义。由于常用的遥感数据(如Landsat和MODIS等)受较低时间或空间分辨率引发的诸多问题的影响,因此探索具有更高时空分辨率及更多光谱波段的Sentinel-2卫星数据在县域尺度的草地植被监测状况具有极其重要的作用。利用Sentinel-2卫星遥感影像和青海门源县实测草地AGB数据,构建了基于随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和人工神经网络(ANN)3种机器学习方法的草地生物量估算模型,研究了2019-2021年门源县天然草地生物量时空分布特征。结果表明:1) Sentinel-2卫星影像的3个原始波段(B2、B6、B11)和2种植被指数[反红边叶绿素指数(IRECI)和特定色素简单比值植被指数(PSSRa)],是草地AGB敏感的特征变量。其中,红边波段(B5、B6、B7)对天然草地AGB遥感反演具有重要作用。2)基于RF算法的草地AGB估测模型是门源县天然草地生物量估测的最优模型(验证集R2 为0.72,RMSE为622.616 kg·hm-2),优于SVM模型(验证集R2 为0.66,RMSE为698.271 kg·hm-2)和ANN模型(验证集R2 为0.63,RMSE为730.676 kg·hm-2)。3)2019-2021年门源县天然草地AGB平均值为3360.26~3544.00 kg·hm-2。总体来说, 2019-2021年门源县草地AGB呈先上升后下降的趋势,具有从四周向中部逐渐减少的空间分布特点。

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    2. 39个我国不同生态区培育的青贮玉米品种在青海高原适应性研究
    朱丽丽, 张业猛, 李万才, 赵亚利, 李想, 陈志国
    草业学报    2023, 32 (4): 68-78.   DOI: 10.11686/cyxb2022148
    摘要388)   HTML15)    PDF (1332KB)(143)    收藏

    对39个来自我国不同生态区的青贮玉米品种进行田间种植,采用主成分分析及灰色关联度分析对不同品种的农艺性状、生物学产量和营养品质进行综合评价和排序,筛选出在青海高原环境下适应性较好的品种。结果表明:依据国家玉米品种区划,东华北中晚熟春玉米类型区的晋单73号、京九青贮16和科大101,东华北中熟春玉米类型区的豫青贮23,热带亚热带玉米类型区的勤玉58和青青300,西北春玉米类型区的屯玉168,以及西南春玉米类型区的中玉335,8个青贮玉米品种在两种分析方法中的排名均在前10,说明这些品种性状综合表现较好,适宜在青海作为青贮玉米品种引种。

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    3. tRNA-sgRNA/Cas9系统介导多年生黑麦草原生质体的基因编辑
    姚佳明, 郝欢欢, 张敬, 徐彬
    草业学报    2023, 32 (4): 129-141.   DOI: 10.11686/cyxb2022180
    摘要384)   HTML21)    PDF (3944KB)(277)    收藏

    tRNA可以将多个sgRNAs连接起来合并成一个多顺反子基因,再与CRISPR/Cas9表达载体结合形成多顺反子tRNA-sgRNA/Cas9(PTG/Cas9)系统来对多靶点进行基因编辑。该系统已经在水稻中验证其可促进sgRNAs的转录和提高多靶点的编辑效率。因此,为了在多年生黑麦草中实现高效的基因编辑,本研究中,构建了2个带有tRNA的CRISPR中间载体,并提供了一种快速、灵活的PTG/Cas9载体构建方法。为了快速验证PTG/Cas9系统是否可以在多年生黑麦草基因组中发挥功能,用聚乙二醇4000(PEG 4000)介导PTG/Cas9质粒转化多年生黑麦草原生质体,后提取原生质体DNA扩增目的序列检测是否有目标基因被编辑的细胞。试验结果显示,PTG/Cas9系统可用于多年生黑麦草基因编辑,且基因编辑效率约为6.7%。试验结果为多年生黑麦草遗传研究和育种提供了重要的基础。

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    4. HKT在植物离子稳态和响应非生物逆境胁迫中的作用
    杨小涵, 伍国强, 魏明, 王北辰
    草业学报    2023, 32 (5): 190-202.   DOI: 10.11686/cyxb2022207
    摘要375)   HTML17)    PDF (1917KB)(200)    收藏

    K+在植物生长发育及抵御非生物胁迫中扮演着重要角色。高亲和性K+转运蛋白(high-affinity K+ transporter, HKT)是最重要的阳离子转运蛋白家族之一,广泛参与植物K+和Na+吸收与转运。大量研究表明,HKT家族基因表达受Ca2+、腐植酸和胞嘧啶甲基化等调控;其介导植物体内Na+长距离运输以及维持K+和Mg2+稳态平衡,在植物抗逆性中发挥着关键作用。本研究对HKT家族的发现、结构与分类、生物学功能、表达与调控机制及其响应非生物胁迫等方面的研究成果加以综述,并对其未来研究方向进行展望,以期为农作物抗逆性遗传改良提供理论依据和基因资源。

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    5. 基于无人机遥感的天然草原鼠害发生面积调查方法研究
    花蕊, 包达尔罕, 董瑞, 唐庄生, 楚彬, 郝媛媛, 花立民
    草业学报    2023, 32 (5): 71-82.   DOI: 10.11686/cyxb2022234
    摘要351)   HTML20)    PDF (3311KB)(226)    收藏

    草原鼠害是目前我国为害面积最大、影响最为广泛的草原生物灾害。掌握草原鼠害发生面积是评估其为害程度和制定防治策略的重中之重。当前草原鼠害发生面积调查采用填图法或勾绘法,这两种方法均存在效率低、准确性差的问题,难以满足草原鼠害精准管理的要求。本研究以生态学和统计学理论为基础,采用无人机低空遥感技术,以青藏高原优势害鼠高原鼠兔为测试对象,以甘肃玛曲县4个乡镇为测试区域展开天然草地鼠害发生面积调查。1)首先确定被调查鼠种的一级调查区,即害鼠适生区;2)在一级调查区依据不同栖息地类型作为二级调查样地并划分为网格;3)在二级样地中随机抽样一定数量的样方,作为三级样方用于无人机调查;4)依据多个样方平均鼠害发生面积统计出二级样地的草原鼠害发生面积,汇总各二级样地发生面积获得调查区的鼠害发生总面积。结果显示,测试区域草原总面积4.6×105 hm2,其中高原鼠兔适生区面积2.5×105 hm2,经抽样调查得到研究区高原鼠兔为害发生面积为1.05×104 hm2。本测试区域共有50个1 hm2样地,以调查1个样地为例,1人需 20 min左右完成内外业工作。相比填图法或勾绘法,本方法高效便捷、结果精度高,可为大尺度草原鼠害发生面积调查提供技术支持。

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    6. 基于优化三角形植被指数(TVI)的灌丛化草原植被地上生物量遥感估测方法研究
    许政勇, 孙斌, 张王菲, 李毅夫, 闫紫钰, 岳巍, 滕思翰
    草业学报    2023, 32 (10): 1-14.   DOI: 10.11686/cyxb2022488
    摘要351)   HTML50)    PDF (2836KB)(501)    收藏

    灌丛化已经成为草原生态系统中重要的生态问题,而灌丛化草原植被地上生物量(AGB)的精细化估测对于开展区域生态系统碳循环研究有着重要的科学意义。受土壤背景噪声和植被生长结构特征差异的双重影响,现有常见植被指数在灌丛化草原区域构建AGB估算模型时表现极不稳定。针对这一问题,基于Sentinel-2遥感数据,通过优化三角形植被指数(TVI)开展灌丛化草原植被AGB遥感估测方法研究。研究结果表明:1)在以草本植被为主的区域中,基于绿 R 560 、红边 R 705 和近红 R 865 组合形成的TVI与AGB拟合效果最好,R2达到了0.684;而在以灌丛植被为主的区域中,以基于绿 R 560 、红边 R 783 和近红 R 842 组合形成的TVI与AGB拟合效果最好,R2达到了0.368。2)分析现有常用的12种植被指数对土壤的噪声敏感性时,在以草本植被为主的区域中,增强型植被指数(EVI)对土壤噪声表现最为敏感;在以灌丛植被为主的区域中,修正土壤调节植被指数(MSAVI)表现最为敏感。3)在草本植被为主的区域中,相对于TVI,优化后植被指数草地三角形植被指数(GTVI)构建线性估算模型的交叉验证决定系数( R C V 2 )提高了0.153、交叉验证均方根误差( R M S E C V )减小了12.222 g·m-2;在灌丛植被为主的区域中,相对于TVI,优化后植被指数GTVI 构建线性估算模型的 R C V 2 提高了0.029、 R M S E C V 减小了1.684 g·m-2。4)与常用的12种植被指数构建的估测模型相比,无论在草本植被区域还是灌丛植被区域,GTVI构建的估测模型都具有最高的精度。该研究结果以期为采用植被指数法开展灌丛化草原植被地上生物量遥感估算提供科学依据和参考。

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    7. 蒙古国草地农业及对我国的启示
    黄治鹏, 黄毅, 杨全俊, 夏超, 张岩
    草业学报    2023, 32 (6): 1-15.   DOI: 10.11686/cyxb2022265
    摘要322)   HTML46)    PDF (1778KB)(406)    收藏

    蒙古国作为我国北部邻国,拥有丰富的草地资源,是世界上将草地畜牧业作为支柱产业的少数几个国家之一。本研究基于文献资料和统计数据,从制度变革、草地资源、畜牧产业发展等多个角度全面分析蒙古国草地农业发展现状,并对比分析了与中国内蒙古自治区的差异。蒙古国草地农业经历了3次制度改革,自1990年进入了转型后的草地畜牧业时期,至今仍保留草地公有、家畜私有的产权制度。在气候变化、不合理利用、农田和城市扩张以及采矿污染等影响下,草地面积不断减少,草地生态退化日趋严重。蒙古国五畜结构维持着相对稳定的状态,但区域差异较大,且家畜总量的增长率远高于内蒙古。近年来,蒙古国畜牧业从业人口老龄化问题尤为显著,畜牧业在产业结构中的地位逐步下降,产业发展体系也亟待完善。最后本研究提出蒙古国草地农业发展的相关对策,并总结了对我国草地农业发展的启示。

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    8. 干旱胁迫下多胺在植物体内的积累及其作用
    王文娟, 师尚礼, 何龙, 武蓓, 刘旵旵
    草业学报    2023, 32 (6): 186-202.   DOI: 10.11686/cyxb2022303
    摘要317)   HTML7)    PDF (2273KB)(247)    收藏

    干旱胁迫是造成作物减产的主要非生物胁迫之一。多胺是存在于植物体内的一类具有强烈生物活性的低分子量脂肪族含氮碱,参与植物器官发生、胚胎发生、花芽分化、叶片衰老、花粉管生长、果实发育和成熟等生理过程,且在植物遭受干旱胁迫时发挥着重要作用。本研究对多胺的合成和分解代谢、多胺在非生物胁迫下的功能、干旱胁迫下多胺积累的物种差异和品种差异、利用外源添加和转基因方法阐明多胺在生理水平上通过提高植物生长发育、光合能力、渗透调节物质积累和抗氧化能力增强植物抗旱性,以及多胺在分子水平上参与植物干旱胁迫期间信号转导进行了综述。

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    9. 基于生态系统服务簇的内蒙古荒漠草原生态系统服务的空间分布特征
    胡宇霞, 龚吉蕊, 朱趁趁, 矢佳昱, 张子荷, 宋靓苑, 张魏圆
    草业学报    2023, 32 (4): 1-14.   DOI: 10.11686/cyxb2022142
    摘要316)   HTML34)    PDF (3072KB)(263)    收藏

    生态系统服务在维持生态安全、可持续发展和人类福祉方面发挥着重要作用。本研究以内蒙古荒漠草原为研究区,分别对2000、2017年水源涵养、土壤保持、生境质量、游憩潜力进行定量评估,分析其时空分布特征,探讨服务间的权衡/协同关系,并识别不同服务簇的主导服务类型和空间格局。结果表明:从2000-2017年,各项生态系统服务的空间异质性显著,水源涵养服务的高值区域主要集中在东南部和西南部,土壤保持高值位于西南部,生境质量和游憩潜力的分布都较随机。各项生态系统服务主要呈现降低趋势;大部分服务对间表现为协同关系,而土壤保持和生境质量服务对表现为权衡关系,服务对间的相关性程度有所降低;生态系统服务簇分为土壤保持、人居环境、水源涵养三个功能区,具有明显的空间异质性。土壤保持区,主要土地利用类型为未利用地,未来的管理要限制放牧数量,通过改变地表植被覆盖来影响土壤可侵蚀性。人居环境区,草地覆盖度高,为人类活动提供优良场所,促进生态旅游等多产业协同发展。水源涵养区,土地利用类型主要为中覆盖度草地和低覆盖度草地,未来管理以蓄水保水为主,坚持生态优先,实现该区域生态可持续发展。

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    10. 2000-2020年内蒙古草地植被覆盖度时空变化及趋势预测
    张慧龙, 杨秀春, 杨东, 陈昂, 张敏
    草业学报    2023, 32 (8): 1-13.   DOI: 10.11686/cyxb2022370
    摘要294)   HTML142)    PDF (5420KB)(265)    收藏

    草地植被覆盖度(FVC)是反映草地生态状况最直接的指标之一。目前在大区域内构建准确的FVC估算模型,进行长时间序列的动态分析,仍是一个挑战。基于大量地面调查样本,使用2000-2020年MODIS遥感数据、气象数据,通过随机森林模型进行FVC分区建模与结果估算。利用Sen+Mann-Kendall趋势分析法、Hurst指数法等,分析FVC时空变化特征和未来变化情况。研究表明:1)内蒙古草地FVC随机森林模型精度表现为分区优于全区,有效地降低了空间异质性的影响。2)内蒙古草地FVC总体上呈东高西低的分布格局,空间差异明显。3)近21年,内蒙古草地FVC总体呈波动上升趋势,年增长率为0.2%·a-1;增长区域面积占比(79.5%)大于减少区域面积占比(20.5%),并且极显著增长和显著增长占比(28.3%)远大于极显著减少和显著减少(1.6%)。4)未来内蒙古草地FVC总体为正持续性发展。预测增长区域(57.6%)多于减少区域(42.4%),其中极显著增长和显著增长占比较高(25.9%),未来草地FVC整体向好发展。

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    11. MAPK在植物响应逆境胁迫中的作用
    张鑫苗, 伍国强, 魏明
    草业学报    2024, 33 (1): 182-197.   DOI: 10.11686/cyxb2023090
    摘要290)   HTML20)    PDF (1316KB)(305)    收藏

    丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)是一类高度保守的丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶,广泛存在于真核生物中级联反应途径。植物MAPK具有相对保守的11个亚结构域,均为Ser/Thr蛋白激酶发挥其催化作用所必需的元件,其表达受活性氧、一氧化氮、激素等调控。MAPK可磷酸化多种底物,包括转录因子、蛋白激酶和细胞骨架相关蛋白等,在调控植物响应逆境(盐分、干旱、极端温度、重金属等)胁迫中起重要作用。本研究对植物MAPK家族的发现、分类与结构、调控机制及其响应各种非生物胁迫等方面的研究成果加以综述,并对未来研究方向进行展望,以期为农作物抗逆性遗传改良提供理论依据和基因资源。

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    12. 放牧影响草地凋落物分解研究进展
    江奥, 敬路淮, 泽让东科, 田黎明
    草业学报    2023, 32 (4): 208-220.   DOI: 10.11686/cyxb2022160
    摘要278)   HTML23)    PDF (2548KB)(271)    收藏

    放牧是草地生态系统的主要土地利用方式之一,能够通过改变土壤环境、土壤生物与非生物因素、凋落物质量与产量调控草地凋落物分解,进而影响草地生态系统养分循环和能量流动,但放牧如何影响草地凋落物分解过程及其微生物机制仍缺乏统一认识。本研究利用文献计量分析,回顾了放牧影响草地凋落物分解的历史发展并剖析了各阶段热点研究内容,从土壤环境(水分、温度、容重、光照、pH等)、微生物活动(群落结构、养分、主场效应)、凋落物质量(植物群落结构、植物多样性、凋落物质量)等多个方面阐释了放牧影响草地凋落物分解的研究进展与不足,并进一步总结放牧导致的草地凋落物分解变化对养分循环的影响。基于上述分析,提出未来重点研究方向:1) 加强长期放牧强度控制试验联网建设;2) 亟须查明放牧条件下不同径级根系凋落物分解机制;3) 探明放牧对混合凋落物分解的影响机理;4) 以植物-凋落物-土壤环境-微生物为整体,系统阐释放牧影响凋落物分解的关键过程及机制;5) 综合考虑放牧与全球变化要素对凋落物分解过程的协同影响。以期为深入探讨全球变化对草地凋落物分解的影响,以及草地生态系统服务功能的维持机制与可持续发展提供科学依据。

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    13. 不同品质凋落物分解对黄土高原草地土壤有机碳及其稳定性的影响
    郭鑫, 罗欢, 许雪梅, 马爱霞, 尚振艳, 韩天虎, 牛得草, 文海燕, 李旭东
    草业学报    2023, 32 (5): 83-93.   DOI: 10.11686/cyxb2022349
    摘要272)   HTML22)    PDF (1062KB)(150)    收藏

    植物凋落物是土壤有机碳(SOC)最重要的来源,凋落物的品质决定新碳(C)进入到土壤中形成SOC的数量和稳定性。本研究选取陇中黄土高原典型草原不同品质的凋落物(AS:铁杆蒿茎秆、SR:长芒草根、SL:长芒草叶片和SAL:苦豆子叶片),将凋落物与土壤共同培养,研究不同品质凋落物分解过程及其对SOC含量和稳定性的影响。结果表明:与低品质凋落物(AS和SR)相比,高品质凋落物(SL和SAL)因其较高的易分解可溶物含量和较低的碳氮比而具有相对较高的分解速率。分解2年后,各处理SOC含量均显著增加,高品质凋落物处理下SOC的增幅和新C形成效率均显著高于低品质凋落物,说明高品质凋落物分解后对SOC固存有较高的贡献。各处理对不同粒径土壤团聚体质量无显著影响。分解2年后,<0.053 mm土壤团聚体SOC含量在各处理下均显著升高,高品质凋落物处理较低品质凋落物处理下<0.053 mm土壤团聚体具有更高的SOC含量和新C形成效率;说明与低品质凋落物相比,高品质凋落物分解后更容易形成稳定的矿质结合态SOC。

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    14. 基于供给—消耗关系的青海省高寒草地承载力时空变化分析
    高婕, 赵新全, 刘文亭, 杨晓霞, 张春平, 俞旸, 曹铨, 刘玉祯, 张雪, 董全民
    草业学报    2023, 32 (5): 1-12.   DOI: 10.11686/cyxb2022192
    摘要264)   HTML30)    PDF (5579KB)(263)    收藏

    青海省是青藏高原的重要组成部分,因此,探究当地的草畜平衡状况,揭示其草地生态系统承载能力的时空变化趋势,对实现草地资源的可持续利用具有重要意义。本研究以青海省放牧家畜养殖为切入点,结合遥感影像数据与青海省畜牧业统计数据,对青海省草地生态系统的承载状态进行分析。结果显示:1)2005-2020年青海省放牧家畜数量共增长了25.35%;从家畜结构来看,玉树藏族自治州与果洛藏族自治州以牦牛饲养为主,海北藏族自治州、海南藏族自治州及海东市以绵羊饲养为主。2)青海省草地资源消耗量在这16年间增加了13.21%,总体表现为上升趋势,且各地级行政区间有所差异。3)青海省严重超载的地级行政区数量在2010年首次降至3个以下,整体草畜平衡状况于2013年表现最佳,草地承载压力总体有减缓趋势;分地区而言,压力增幅最明显的为海南藏族自治州,降幅最明显的为果洛藏族自治州。结果表明,2005-2020年青海省放牧家畜数量有所增加,但载畜压力有缓解趋势,省内各地级行政区在牲畜结构和压力变化方面都表现出了一定的差异性,明确了因地制宜的重要性。该结果可为青海省高寒草地生态管理及畜牧产业发展等方面提供科学依据。

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    15. 红三叶响应淹水胁迫的相关通路及差异表达基因分析
    尚盼盼, 曾兵, 屈明好, 李明阳, 杨兴云, 郑玉倩, 沈秉娜, 毕磊, 杨成, 曾兵
    草业学报    2023, 32 (4): 112-128.   DOI: 10.11686/cyxb2022139
    摘要254)   HTML17)    PDF (3715KB)(180)    收藏

    淹水胁迫是影响植物生长发育和分布的重要非生物胁迫,对植物淹水胁迫的研究是解决近年来极端强降水天气下植物生产管理的关键。红三叶作为优质豆科牧草,耐淹性较差,长期水淹会导致烂根死亡。为研究红三叶淹水胁迫下的分子响应机理,本研究通过Illumina高通量测序平台,以耐涝型品种“红龙”淹水胁迫下0、8 和24 h 三个时间点的幼苗叶片为材料进行转录组测序,将测序数据与参考基因组比对后进行差异表达基因(DEGs)分析和功能注释。结果显示,与对照0 h相比,“红龙”在淹水胁迫8 h后,有5065个DEGs,其中,上调表达基因2442个,下调表达基因2623个;在淹水胁迫24 h后,有9022个DEGs,其中,上调表达基因4279个,下调表达基因4743个。基因本体数据库富集结果显示,DEGs 主要富集于代谢过程、细胞过程、生物调节、细胞、催化活性等条目;东京基因与基因组数据库富集结果显示, DEGs显著富集于植物激素信号调节、植物-病原互作、碳代谢和乙醛酸及二羧酸代谢等通路中,其中乙醛酸及二羧酸代谢通路中过氧化氢酶和甲酸脱氢酶等抗氧化酶相关基因高表达;并且发现差异表达的AP2/ERF、WRKY、bHLH、NAC、bZIP等重要转录因子在红三叶响应淹水胁迫中也发挥重要作用。最后利用qRT-PCR对DEGs进行表达模式的分析验证,发现其与RNA-Seq结果一致,证实了测序结果的准确性。本研究根据转录组信息对DEGs展开功能注释、代谢通路、转录因子等方面的分析研究,初步了解红三叶对淹水胁迫的分子响应机理,为后续候选基因功能挖掘提供了基础数据和理论支撑。

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    16. 草地草种遥感判别技术研究进展
    黄梦鸽, 王新鸿, 马灵玲, 叶学华, 朱小华, 孔维平, 王宁, 汪琪, 欧阳光洲, 郑青川, 侯晓鑫, 唐伶俐
    草业学报    2023, 32 (6): 167-185.   DOI: 10.11686/cyxb2022278
    摘要254)   HTML20)    PDF (1661KB)(282)    收藏

    草地是促进区域经济发展的重要资源载体,也是中国陆地生态环境安全的重要生态屏障。遥感技术快速、高效、成本较低,是大范围草原监测的主流技术手段。利用遥感技术对草地草种进行判别是监测草地种群动态和群落更替的重要途径,有利于及时准确地发现草地生态环境的变化,为草地生态系统科学管理和生态文明建设提供重要参考。本研究围绕草地草种遥感判别问题,厘清草种判别技术流程,从草种判别主要遥感数据源的特点及其获取技术、重要的草种判别特征及其挖掘技术,以及目前常用的草种判别方法与模型等3个方面介绍了最新研究进展及技术难点。本研究认为,高光谱、激光雷达遥感及其融合技术在草种遥感判别中具有一定的应用前景,多维特征深度挖掘及互补特征有效结合可提升草种判别准确率。本研究指出了当前草种遥感判别技术存在的主要问题,对未来通过遥感技术实现草地草种的精确判别提出了展望,为全面了解草地草种遥感识别领域和深入开展草种判别研究提供了理论借鉴。

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    17. 内蒙古植被春季返青期和秋季枯黄期的气候敏感性研究
    王凯锋, 包刚, 元志辉, 佟斯琴, 叶志刚, 黄晓君, 包玉海
    草业学报    2023, 32 (4): 30-41.   DOI: 10.11686/cyxb2022274
    摘要243)   HTML6)    PDF (6026KB)(151)    收藏

    春季返青期和秋季枯黄期是植被生长过程中两个重要的物候指标,其变化对气候,尤其对温度敏感性的大小及其差异十分不清楚。利用2001-2019年MODIS NDVI和气象数据,在气象台站和像元尺度上分别计算内蒙古植被春季返青期和秋季枯黄期,并以生长度日(GDD)和冷却度日(CDD)为影响返青期和枯黄期的温度指标,研究两个物候指标对气候敏感性的空间格局及其大小。结果表明,2001-2019年内蒙古植被返青期主要集中在第110~135 d,整体呈提前趋势(2.6 d·10 a-1);枯黄期主要集中在第260~280 d,整体呈微弱的推迟趋势(0.7 d·10 a-1)。返青期对GDD和枯黄期对CDD的敏感性主要以负敏感性为主,分别占研究区总面积的68.1%和56%。从两个物候指标对降水的敏感性看,植被物候对降水敏感性主要以正敏感为主。气象台站尺度的研究结果总体与像元尺度的研究结果基本一致。在气象台站尺度上对比显示有65%的站点枯黄期对温度的敏感性大于返青期,94%的站点返青期对降水的敏感性大于枯黄期,在气候不断变化的条件下,敏感性的研究可促进生态系统可持续管理的能力,对物候模拟以及生态系统气候的评估具有重要参考价值。

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    18. 基于机载激光雷达与高景一号数据的草原地上生物量反演研究
    许开宏, 施招, 马磊超, 王平, 陈昂, 王兴, 成明, 肖粤新, 王荣谭
    草业学报    2023, 32 (5): 40-49.   DOI: 10.11686/cyxb2022199
    摘要241)   HTML20)    PDF (5196KB)(188)    收藏

    草原地上生物量(AGB)是草原调查监测中的重要指标,是草原生态保护和资源合理利用的依据,对草原可持续发展与科学管理具有重要意义。本研究以广西兴安县热性灌草丛为研究对象,结合机载激光雷达数据与高分辨率多光谱卫星影像,利用2021年采集的89个实地样方调查数据,对草原AGB进行了遥感反演研究。结果表明,草层高度信息是草原AGB建模的重要指标。增强型植被指数(EVI)、比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)中EVI与AGB的相关系数最高(0.666),高度指标中平均草层高度(CHMmean)与AGB的相关系数最高(0.686),二者结合的指标中RVI×CHMmean与AGB的相关系数最高(0.735)。模型精度验证结果显示,EVI模型中均方根误差(RMSE)最低,为292.047 g·m-2,CHMmean模型中RMSE最低,为245.084 g·m-2,RVI×CHMmean模型中RMSE最低为225.872 g·m-2。结果说明机载激光雷达数据可以有效提取草层高度信息,尽管存在明显的低估现象,但在草原AGB研究中仍具有较大的应用潜力。

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    19. 全基因组水平白花草木樨 TCP基因家族的鉴定及在干旱胁迫下表达模式分析
    李艳鹏, 魏娜, 翟庆妍, 李杭, 张吉宇, 刘文献
    草业学报    2023, 32 (4): 101-111.   DOI: 10.11686/cyxb2022167
    摘要239)   HTML23)    PDF (4082KB)(174)    收藏

    草木樨是我国北方地区重要的饲料与绿肥豆科作物,在我国草牧业发展和生态经济建设中具有重要作用。干旱胁迫是影响草木樨分布和产量的重要因素,筛选和鉴定调控草木樨响应干旱胁迫的基因对解析草木樨抗旱生物学研究具有重要意义。TCP(teosinte branches1/cycloidea/pro-liferating cell factory)是一类植物特有的转录因子,在调控植物响应干旱胁迫过程中具有重要作用,但目前该基因家族在草木樨中的分布以及响应干旱胁迫的生物学功能未见报道。本研究以白花草木樨为对象,利用生物信息学方法在全基因组水平对TCP基因家族进行系统鉴定,并对其基因结构、系统进化、染色体定位以及干旱胁迫下表达模式进行了分析。结果表明,白花草木樨含有18个MaTCP基因,不均匀地分布在6条染色体上。系统进化表明,18个MaTCP基因可以分为TCP-P和TCP-C两大亚家族,其中TCP-P仅包含PCF分支,而TCP-C包含CYC/TB1与CIN两个分支。这些基因都含有高度保守的bHLH结构域,同亚家族中的成员具有相似的保守基序与基因结构,但在bHLH结构域中TCP-P亚家族相较于TCP-C亚家族少4个氨基酸。通过分析白花草木樨响应干旱胁迫的转录组数据,共鉴定出2个可能与干旱胁迫有关的MaTCP基因(MaTCP2MaTCP15)。qRT-PCR结果进一步表明,PEG模拟干旱胁迫处理后,在白花草木樨根部,MaTCP2基因表达量显著上升;在叶片部分,两基因的表达量在第3 h时均出现峰值,进一步确定了两基因在白花草木樨中具有响应干旱胁迫的表达模式。该研究可为后期深入解析草木樨响应干旱胁迫理论以及通过基因工程技术创制高抗旱草木樨新种质奠定基础。

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    20. 半灌木扩张驱动的草地植物多样性与地上生产力特征及其关系研究
    李美慧, 李玉华, 晏昕辉, 拓行行, 杨梦茹, 王子临, 李伟
    草业学报    2023, 32 (5): 27-39.   DOI: 10.11686/cyxb2022367
    摘要236)   HTML27)    PDF (4008KB)(184)    收藏

    灌木/半灌木扩张能够显著改变原有植被景观及其生态学过程,但目前仍缺乏对半灌木扩张驱动下草地植物多样性、地上生产力变化特征及其二者关系的系统研究。本研究以黄土高原宁夏云雾山典型草原为研究对象,通过选择3个半灌木扩张强度草地(轻度、中度和重度),并以未扩张的天然草地作为对照, 分析物种多样性、群落水平植物功能性状、功能多样性和地上生产力的变化特征及其内在关系。结果表明:1)半灌木扩张驱动下草地群落组成、结构发生了明显改变,半灌木物种白莲蒿已取代了原有的草本植物成为新的草地优势种,且导致物种多样性显著降低;2)与对照相比,半灌木扩张显著降低了群落水平叶干物质含量,但增加了群落水平比叶面积、叶碳、叶氮和叶磷含量;功能丰富度无显著性差异,而功能离散度和功能均匀度在不同扩张强度下差异显著;3)半灌木扩张显著增加了群落地上生产力和凋落物生物量,具体表现为杂草生物量显著增加,豆科生物量显著降低,而禾类草生物量在重度扩张下显著增加;4)半灌木扩张驱动下草地群落地上生产力与物种多样性、群落水平叶干物质含量及功能离散度呈负相关关系,而与群落水平叶碳、叶氮和叶磷含量呈正相关关系。随机森林模型和方差分析结果进一步显示,群落水平功能性状对地上生产力变异解释度为68.28%,其中群落水平叶氮含量和叶干物质含量为最主要的解释因子,物种多样性指数解释度为64.38%,功能多样性指数解释度为11.16%。研究表明半灌木扩张驱动下,物种向快速生长、资源获取型策略转变,且物种生态位分化程度更高;植物功能性状和物种多样性比功能多样性更能解释群落地上生产力的变异。本研究结果可为黄土高原天然草地的稳态转变理论研究和新时期灌丛化草地的适应性和可持续管理提供数据支撑。

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    21. 低温和低pH胁迫下青贮乳酸菌OL77的内参基因筛选及 CspP基因的表达模式分析
    柴继宽, 琚泽亮, 赵桂琴
    草业学报    2023, 32 (5): 147-158.   DOI: 10.11686/cyxb2022183
    摘要233)   HTML19)    PDF (2946KB)(92)    收藏

    为了明确低温青贮中筛选出的优异耐低温乳酸菌菌株戊糖片球菌OL77在低温和低pH胁迫下的基因表达情况,探讨其耐低温机理,本研究通过同源克隆获得了OL77的CspP基因,运用GeNorm,NormFinder,BestKeeper和RefFinder程序,基于SYBR-Green的实时荧光定量PCR(RT-qPCR)筛选OL77在低温和低pH胁迫条件下表达稳定的内参基因,并利用其研究了CspP基因的低温表达模式。 结果表明:OL77在受到外界低温和低pH胁迫时表达较稳定的内参基因为LdhtufA6PGDH,而GAPDHGyrA是表达较不稳定的内参基因。采用同源克隆获得OL77的CspP基因片段,以Ldh6PGDH为内参基因,对25、15和5 ℃下培养0、1、3、6、12、24 h的OL77中CspP基因的相对表达量进行分析,发现低温条件下CspP基因瞬时表达量激增,在5 ℃下上调86倍,这可能是OL77耐低温的主要原因,OL77对低温的适应性部分来自其较强的冷休克蛋白表达能力。CspP基因可用作OL77低温适应性的指示基因。

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    22. 微塑料对紫花苜蓿生长及生理特性的影响
    李超男, 王磊, 周继强, 赵长兴, 谢晓蓉, 刘金荣
    草业学报    2023, 32 (5): 138-146.   DOI: 10.11686/cyxb2022237
    摘要220)   HTML17)    PDF (2550KB)(105)    收藏

    为全面认识微塑料对草地农业生态系统的毒性效应和生态风险,以低密度聚乙烯(mLDPE)和聚乳酸(mPLA)2种不同类型的微塑料为试验对象进行盆栽试验,探究不同浓度下(0.1%、0.5%、1%、5%、10%,w/w,质量分数)两种类型的微塑料对紫花苜蓿生长和生理特性的影响。研究结果发现:相较于对照组,高浓度(10%)处理下,mPLA处理组紫花苜蓿生物量、总叶绿素含量和净光合速率显著降低,mLDPE处理组则是地上生物量与净光合速率显著降低;超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量随微塑料添加浓度升高而增加,mPLA处理组中SOD、CAT活性和MDA含量在10%浓度时分别显著提高了56.68%、85.63%和67.30%,mLDPE处理组中仅有SOD和POD的活性在10%浓度时影响显著。结果表明,微塑料添加对紫花苜蓿的毒害作用与微塑料的类型和浓度有关。高浓度mPLA能够损伤植物光合系统,影响植物的光合作用,对植物造成氧化损伤,从而抑制紫花苜蓿植株生长,其影响强于mLDPE。

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    23. 内蒙古温性草原草地类型近20年时空动态变化研究
    杨志贵, 张建国, 李锦荣, 于红妍, 常丽, 宜树华, 吕燕燕, 张玉琢, 孟宝平
    草业学报    2023, 32 (9): 1-16.   DOI: 10.11686/cyxb2022405
    摘要220)   HTML20)    PDF (4734KB)(172)    收藏

    草地类型是人类科学开发、合理利用和有效保护草地资源的重要依据,同时还是维持草地生态系统可持续发展的重要依据。目前,国内外有关土地利用类型时空变化的研究已有丰硕成果,但区域尺度草地类型时空动态变化的研究鲜有报道。因此,以内蒙古温性草原为研究对象,基于遥感植被指数、气象、土壤、地形和无人机航拍资料,结合机器学习算法构建了内蒙古草地类型分类算法,并以此为依据,分析草地类型时空动态变化特征。结果表明:1)所有遥感分类特征指标中,降水、归一化植被指数(NDVI)对研究区草地类型分类的重要性值高于其他指标,前18个分类指标(按重要性值排)的累计贡献率达85%以上;2)随机森林(RF)模型对内蒙古温性草原草地类型的分类精度最高,总体分类精度(OA)为82.16%,卡帕系数(Kappa)为0.76;3)过去20年来内蒙古地区草地类型之间的转换比较剧烈,多发生在典型草原、荒漠化草原和荒漠之间。相较于20世纪80年代草地类型,2000-2009年草地类型多由湿润类型向干旱类型转变,然而2010-2019年的草地类型则由干旱类型向湿润类型转变。本研究结果可为全球气候变化和人类活动下内蒙古草地类型的变化研究提供科学依据,同时也可为内蒙古地区草地可持续发展提供理论依据和技术支撑。

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    24. 土壤有机磷矿化特征对高寒草甸退化及温度的响应
    钱虹宇, 蒲玉琳, 郎山鑫, 李怡燃, 周南丁
    草业学报    2023, 32 (10): 15-27.   DOI: 10.11686/cyxb2022469
    摘要216)   HTML37)    PDF (4008KB)(327)    收藏

    明晰退化草地土壤有机磷在不同温度下的矿化特征,可为退化草地生态恢复中的土壤磷养分科学调控提供基础数据与理论依据。采用恒温控湿好气培养法研究若尔盖高原未退化草甸(ND)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)、重度退化(HD)草甸土壤有机磷矿化特征及温度效应。结果表明,4类草甸土壤5~15 ℃培养下,有机磷矿化速率在前期(0~30 d)无明显变化,中期(30~60 d)快速增加,后期(60~120 d)逐渐趋于稳定。低温(5~10 ℃)时,草甸退化对土壤有机磷矿化无显著影响,但在高温(≥15 ℃)时,草甸自中度退化开始显著降低了土壤有机磷矿化作用。与ND相比,15 ℃时MD和HD土壤有机磷净矿化速率分别显著降低52.8%、56.8%,表征土壤有机磷矿化快慢常数的B0 值分别显著降低29.5%、40.4%。土壤有机磷矿化的温度敏感性随草甸退化程度加剧而逐渐降低,ND土壤有机磷矿化的温度敏感系数y″值分别比MD、HD显著升高221.1%、306.7%。由此可见,高寒草甸退化减小了土壤有机磷的矿化作用和温度敏感性,进而降低了土壤磷素有效性,还可能因全球继续变暖而诱发退化草地生态系统的磷限制问题。

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    25. 中国草原生态价值及时空动态格局
    李佳慧, 黄麟, 樊江文
    草业学报    2023, 32 (12): 1-13.   DOI: 10.11686/cyxb2023058
    摘要214)   HTML35)    PDF (5832KB)(333)    收藏

    草原是我国最大的陆地生态系统、重要的自然资源、人-草-畜社会生态系统的载体,然而仍有大面积草原存在不同程度的退化,亟待保护修复以提升质量、功能和稳定性。本研究利用生态价值核算作为一种监测和评估草原多重生态功能变化的有效途径,更新并分析了2000-2020年中国草原生态系统功能及其价值的地域分异特征,评价了草原核心生态价值的时空演变态势,并基于核心生态功能及价值变化方向和程度提出了分区分类的草原保护修复优化提升策略。结果表明:1)2020年,中国草原潜在生态价值约24.7万亿元,每km2约760万元,以防风固沙(27.3%)和物种保育(25.8%)为主。2)近20年,超过90%草原的生态价值呈增长趋势,特别是青藏高原东部、黄土高原北部和内蒙古中部东部等。3)省域比较而言,蒙、藏、青、川、新的草原生态价值之和约占全国的67.4%,近20年增长较多的省域为陕西、北京、宁夏、天津与山西,增幅均超过65%。4)按照主导功能及价值动态趋势,可将中国草原区分为3种类别12种类型,应采取差异化的保护、修复或保护修复并重的措施,以实现草原可持续发展目标。

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    26. 活性氧及染色体端粒调控种子老化研究
    孙守江, 毛培胜, 豆丽茹, 贾志程, 孙铭, 马馼, 欧成明, 王娟
    草业学报    2023, 32 (8): 202-213.   DOI: 10.11686/cyxb2022417
    摘要207)   HTML9)    PDF (1955KB)(143)    收藏

    种子使植物能够在恶劣的环境条件下生存,将遗传信息从亲代传递给下一代。种子活力是农业中的一个重要性状,直接影响田间出苗率和作物产量。然而,由于种子老化,种子活力在贮藏过程中下降。为了有效地保护基因资源,减少由于种子老化给农业生产带来的巨大经济损失,有必要探究种子老化的机制,以便了解种子老化的起因以及老化过程中发生的一系列重要事件。在种子贮藏过程中,高温高湿是加速种子老化的两个主要因素。活性氧(ROS)引起的氧化损伤是主要原因。ROS可导致蛋白质损伤、脂质过氧化、染色体端粒结构异常和DNA损伤引起的各种细胞成分损伤。此外,ROS还诱导细胞程序性死亡,导致种子老化。种子在吸胀初期会对一些损伤进行修复,但是,如果对关键结构造成巨大损伤,就会导致修复失败,种子永久失去活力,无法在相对较短的时间内正常发芽。种子老化的确切机制尚未得到全面研究。基于此,本研究主要综述了种子老化过程中ROS的产生以及清除途径、ROS对生物大分子的影响、染色体端粒系统对种子老化的响应以及种子耐老化相关基因的研究进展,并提出了展望。这对了解种子老化的原因以及种子老化机制的解析具有重要意义。

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    27. 生态恢复领域草种丸粒化研究进展
    马源, 王晓丽, 王彦龙, 马玉寿, 崔海鹏
    草业学报    2023, 32 (4): 197-207.   DOI: 10.11686/cyxb2022152
    摘要205)   HTML10)    PDF (1249KB)(207)    收藏

    生态环境治理,是我国提出的旨在保护和建设好生态环境,实现可持续发展的战略决策。退化草地修复和矿山生态恢复是我国生态环境治理重要的任务之一。而当前草地退化严重区的治理难点主要集中在种子萌发和幼苗生长两个阶段。种子丸粒化作为一种种子管理技术,在促进种子萌发、增强出苗率和提高播种能力等方面具有重要作用。通过丸粒化机将种子与丸粒化配方粉剂相结合,制成不同倍数的丸粒化种子,以改善土壤与种子的接触面和生存环境,为生态恢复提供充分的基础保障。前期通过查阅大量有关种子丸粒化相关文献和专利等资料,本研究综述了可被使用在退化高寒草地治理、高寒矿区修复,以及退牧还草等生态恢复领域的种子丸粒化材料,包括填料、黏合剂和活性成分等。以期为我国生态修复工程提供科学理论依据,进而为种子和草种业的高质量发展提供一种新路径。

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    28. 三江源高寒草甸水源涵养功能及土壤理化性质对退化程度的响应
    孙玉, 杨永胜, 何琦, 王军邦, 张秀娟, 李慧婷, 徐兴良, 周华坤, 张宇恒
    草业学报    2023, 32 (6): 16-29.   DOI: 10.11686/cyxb2022291
    摘要205)   HTML17)    PDF (3137KB)(233)    收藏

    土壤持水能力和土壤理化性质是衡量水源涵养功能的重要指标,掌握其变化特征对高寒草甸的生态保护和修复具有重要意义。本研究选择三江源区的果洛藏族自治州玛沁县作为实验区,通过野外调查和室内实验相结合的方法,分析了不同退化程度对高寒草甸土壤持水能力、理化性质影响及两者的相关性。研究结果表明:1) 高寒草甸0~10 cm土层内随退化程度的加剧饱和持水量、毛管持水量、田间持水量呈下降趋势,退化程度对表层0~5 cm土壤的持水能力的影响最为显著,与原生植被相比,重度退化样地0~5 cm土层的饱和持水量、毛管持水量和田间持水量分别显著降低51.99%、56.28%、59.93%(P<0.05)。2)随退化程度的加剧,高寒草甸0~5 cm土壤全氮、全磷、全碳逐渐下降,全钾无显著变化,与原生植被相比,重度退化样地0~5 cm土层的全碳、全氮、全磷分别显著降低41.95%、65.88%、21.82%(P<0.05) ;在0~10 cm的土层内土壤有机碳、总孔隙度呈下降趋势,土壤pH、容重呈显著增加的趋势。3)通过冗余分析得出,饱和持水量、毛管持水量、田间持水量与土壤全氮、毛管孔隙度呈显著相关关系(P<0.05),其中,与毛管孔隙度呈极显著正相关关系(P<0.01);饱和持水量、毛管持水量、田间持水量与土壤容重、pH呈极显著负相关关系(P<0.01);毛管孔隙度、土壤全钾与田间持水量无相关关系,两者是决定饱和导水率的因素。说明高寒草甸退化对表层土壤的影响最为显著,加强表层土壤的保护是维持水源涵养功能的关键所在。

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    29. 内蒙古荒漠草原地表风沙活动对放牧强度的响应
    刘欣雷, 杜鹤强, 刘秀帆, 范亚伟
    草业学报    2023, 32 (7): 1-11.   DOI: 10.11686/cyxb2022310
    摘要202)   HTML26)    PDF (3816KB)(174)    收藏

    研究放牧强度对草地风沙活动的影响对深入理解风沙动力过程、准确评估和防治风沙灾害具有重要意义。本研究依托中国科学院乌拉特荒漠草原研究站,以内蒙古荒漠草原为研究区,设置两种草地类型(以草本为主的针茅草地和以灌木为主的灌丛草地)和3种放牧强度(禁牧为对照、中度和重度放牧强度),开展了近地表风速廓线、粒径分布、风沙流结构等相关参数的测量和研究。结果表明:1)放牧强度对不同草地类型地表的空气动力学粗糙度有显著影响,且对草本区的影响大于对灌木区的影响。2)草地类型和放牧强度对地表土壤可蚀性颗粒含量的影响均达到显著水平(P<0.05),且随着放牧强度的增加,草本区地表可蚀性颗粒含量逐渐减少,土壤质地逐渐粗化。3)放牧区的风沙流拟合函数均为幂函数,R2为0.78~0.97。草本中度(6.468 g·m-1·d-1)和重度放牧区(9.294 g·m-1·d-1)的水平通量分别是草本对照区(0.907 g·m-1·d-1)的7.13和10.25倍。灌木区的输沙高度和放牧强度对输沙率的影响均小于草本区。以上研究结果表明:草本区风沙活动受放牧扰动的影响远大于灌木区,即使是中度放牧强度的水平输沙通量也远远大于禁牧区。因此,仅仅依据载畜量制定的放牧策略尚存在严重不足,为了防止草地退化,促进牧业的持续发展,在制定放牧策略时应将地表风沙活动强度作为重要指标进行综合考虑。

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    30. 基于LUCC的甘肃省农牧交错带生态系统服务价值评估及时空演变特征研究
    梁赟亮, 李杰, 陆燕花, 李广
    草业学报    2023, 32 (5): 13-26.   DOI: 10.11686/cyxb2022232
    摘要201)   HTML11)    PDF (4645KB)(250)    收藏

    为理清土地利用变化对生态系统服务价值的影响效应,基于甘肃省农牧交错带2000、2010、2020年3个时期的土地利用/覆盖变化(LUCC)数据,运用改进的当量因子定量评估甘肃省农牧交错带生态系统服务价值,结合空间自相关分析法探究各乡镇级单位生态系统服务价值变化的时空格局演变特征。结果显示:1)2000-2020年甘肃省农牧交错带土地利用类型主要以草地、耕地、林地为主,其中,草地、林地和建设用地面积增加,而耕地和湿地面积减少。2)2000-2020年甘肃省农牧交错带生态系统服务总价值增加了11.2358×108元,调节服务在各时期占主导地位,水文调节和气候调节生态系统服务价值较大,草地和林地在维持水文调节和气候调节服务价值方面作用重大,是维持甘肃省农牧交错带生态系统服务总价值的关键土地利用类型。3)地均生态系统服务价值(ESV)呈较强的空间正相关性,在空间上整体表现为显著的集聚分布格局,高值集聚区和低值集聚区的空间演变保持平稳。研究结果可为甘肃省农牧交错带制定科学合理的生态保护政策、建立生态保护修复的长效机制提供科学依据。

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    31. 混播比例对两种苜蓿混播草地产量和种群密度稳定性的影响
    叶婷, 吴晓娟, 芦奕晓, 刘生娟, 姜卓慧, 杨惠敏
    草业学报    2023, 32 (5): 127-137.   DOI: 10.11686/cyxb2022205
    摘要199)   HTML20)    PDF (882KB)(121)    收藏

    混播比例是混播草地适应性和稳定性的主要调节因素,因气候和土壤条件的不同而表现区域特异性。在陇东黄土高原雨养条件下,亟需构建混播组合和比例适当的苜蓿混播草地。选用苜蓿-无芒雀麦(MB)和苜蓿-猫尾草(MP)组合,建立了3个混播比例(苜蓿∶禾草=7∶3、5∶5、3∶7)的混播草地,以3种牧草单播为对照,对牧草产量、种群密度动态进行了分析,探究不同混播组合和比例下混播草地的稳定性。结果表明,混播比例对MP和MB混播草地牧草产量和种群密度稳定性均有显著影响,群落结构稳定性随草地年龄增大逐年降低。MB的苜蓿和禾草单产量及草地总产量显著高于MP,但2和5龄时二者间差异不显著。随2种混播下苜蓿比例增大,2、4和5龄草地总产量先升高后降低,3龄草地总产量升高;草地中苜蓿相对产量相异度系数呈先降低后升高趋势(3龄MB例外),禾草相对产量相异度系数的变化趋势不一致。MP下苜蓿和禾草相对种群密度相异度系数随苜蓿比例增大而呈先降低后升高趋势,5∶5混播下群落结构稳定性最弱;MB模式下,仅5龄草地苜蓿和禾草相对种群密度相异度系数随苜蓿比例增大而呈升高趋势。综上,MB能显著提高产量,较好地维持群落稳定性。在陇东黄土高原地区,建议可优先实行7∶3苜蓿-无芒雀麦混播,并在第5年换茬或施肥。

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    32. 内生真菌和田间管理措施对土壤真菌群落丰度和多样性的影响
    金媛媛, 陈振江, 王添, 李春杰
    草业学报    2023, 32 (4): 142-152.   DOI: 10.11686/cyxb2022154
    摘要197)   HTML12)    PDF (2196KB)(148)    收藏

    禾草内生真菌通过影响植物地上部分分解和根系分泌物来影响宿主植物生境土壤化学性质和微生物群落。然而,很少有详细的数据表明Epichlo?内生真菌对宿主植物生境土壤的影响主要是由内生真菌介导的植物地上部分分解还是根系代谢引起的。本研究通过不同田间管理措施(植物刈割返田、刈割移除和自然生长),在刈割和返田3次后测定内生真菌侵染(E+)和未侵染(E-)样地土壤的化学性质和土壤真菌群落丰度和多样性。结果表明:1)内生真菌增加了植物刈割返田后E+样地土壤中有机碳、铵态氮和硝态氮的含量,显著增加了宿主植物自然生长土壤中铵态氮的含量;2)内生真菌显著增加了植物刈割返田后和植物自然生长土壤中真菌群落的Alpha多样性,而Beta多样性在3种处理下都有显著差异;3)内生真菌和管理措施可以直接影响土壤真菌群落的丰度和多样性,也可以通过影响土壤化学性质(有机碳、碳氮比和硝态氮)间接影响土壤真菌群落的丰度和多样性。综上所述,Epichlo?内生真菌介导的植物地上部分分解和根系代谢均会对土壤化学性质和土壤真菌群落丰度、多样性产生影响,其中内生真菌介导的地上部分分解的作用强于根系代谢。

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    33. 间作模式下作物根际土壤代谢物对微生物群落的影响
    许代香, 杨建峰, 苏杭, 翟建荣, 綦才, 赵龙刚, 郭彦军
    草业学报    2023, 32 (11): 65-80.   DOI: 10.11686/cyxb2023005
    摘要193)   HTML21)    PDF (4788KB)(180)    收藏

    间作可通过根系互作改变土壤微生物群落结构,影响作物产量。本研究结合Eco-Biolog微平板法和液相色谱-串联质谱法(LC-MS),综合分析了玉米和高粱与大豆两种间作系统中不同年限作物产量、根际土壤理化性状、根际土壤微生物群落变化特征及根际土壤代谢物的差异,旨在探究不同种间互作影响复合作物群体产量的原因。结果表明:间作显著提高作物产量,且较第一年,产量上的间作优势在第二年中表现得更明显。与单作相比,间作能够增加速效养分的积累和吸收;间作玉米根际土壤中速效磷和速效钾、间作高粱根际土壤中碱解氮、速效磷和速效钾、玉米间作大豆中的大豆根际土壤中速效磷和速效钾以及高粱间作大豆中的大豆根际土壤中速效磷和速效钾含量均显著增加。与单作相比,间作条件下玉米、高粱和大豆的微生物量碳氮含量显著升高,根际土壤微生物的活性更强,微生物群落组成更加丰富。通过代谢组分析初步鉴定出不同作物根际土壤中可能影响土壤微生物富集的关键差异代谢组分,其中具有促进作用的差异代谢物在玉米、高粱和大豆中分别鉴定出4、2和1种,具有抑制作用的差异代谢物在玉米、高粱和大豆中各鉴定出1种。综合分析认为,玉米间作大豆和高粱间作大豆可通过种间根系互作改变根际土壤微环境,并重塑其中的微生物群落结构,进而加速根际土壤中速效养分的沉积,促进作物养分的吸收,提高作物产量。

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    34. 紫花苜蓿 MsPPR1基因的克隆及抗旱功能分析
    王少鹏, 刘佳, 洪军, 林积圳, 张义, 史昆, 王赞
    草业学报    2023, 32 (7): 49-60.   DOI: 10.11686/cyxb2022425
    摘要189)   HTML15)    PDF (4774KB)(290)    收藏

    干旱是影响植物生长发育及产量的重要环境因素,PPR(pentatricopeptide repeats)家族蛋白在植物生长发育以及胁迫响应等生理过程中都具有重要作用。本研究在中苜1号紫花苜蓿中克隆到MsPPR1,利用病毒介导的基因沉默技术和烟草异源表达,在中苜1号紫花苜蓿和烟草中验证了MsPPR1在抗旱性中的功能。结果显示,MsPPR1开放阅读框包含3213 bp,编码1070个氨基酸,相对分子量为121.65 kDa,具有多个PPR重复结构域,定位于细胞质,是典型的PPR蛋白家族成员。MsPPR1主要表达在叶中,其次是茎和根,花中最少;其表达量受自然干旱、甘露醇和脱落酸处理的诱导。通过病毒诱导基因沉默技术在紫花苜蓿中降低了MsPPR1的表达,干旱胁迫下,沉默植株更加萎蔫,相对含水量显著降低,相对电解质渗透率显著升高,显著降低了紫花苜蓿的抗旱性。在烟草中异源超表达MsPPR1,显著增强了转基因烟草的抗旱性,干旱胁迫下,丙二醛含量显著降低,脯氨酸含量增加。以上结果均表明MsPPR1是紫花苜蓿抗旱性的正调控因子,本研究为紫花苜蓿抗旱分子育种提供了候选基因。

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    35. 陇东黄土高原优势植物不同龄级株丛数量性状及养分特征
    张成霞, 瓦勒塔, 牟晓明, 常生华
    草业学报    2023, 32 (5): 61-70.   DOI: 10.11686/cyxb2022212
    摘要188)   HTML6)    PDF (2486KB)(79)    收藏

    研究草地植物种群数量特征,可揭示其对环境和放牧干扰的适应性机制,以往龄级水平草地植物种群数量性状研究相对缺乏。本研究以2种放牧年限下黄土高原典型草原优势植物(长芒草、达乌里胡枝子和茵陈蒿)为对象,通过对不同龄级下3种植物株丛数量性状及养分特征的定量分析,探究植物种群龄级划分方法,明晰放牧下植物种群数量性状变化规律。结果表明:1)3种植物数量性状在轮牧第6和11年间整体变化小。2)放牧年限对各龄级植物种群株丛特征影响为茵陈蒿<长芒草和达乌里胡枝子,2种轮牧年份下3种植物株丛特征均随龄级增加呈增加趋势;达乌里胡枝子冠幅和基径及长芒草冠幅、基径和分糵数均为幼龄期<其他龄级。3)长芒草磷(P)含量为幼龄期<成年期和老年前期+老年期,达乌里胡枝子和茵陈蒿则与之相反;3种植物粗蛋白(CP)含量为老年前期+老年期<幼龄期和成年期,酸性洗涤纤维(ADF)和中性洗涤纤维(NDF)含量则与之相反;各龄级磷(P)、钙(Ca)、钾(K)和镁(Mg)含量为长芒草<达乌里胡枝子和茵陈蒿。研究表明,依据3种植物株丛分蘖或分枝特征及“空心化”程度,可有效划分其龄级;轮牧下3种植物数量性状具有较高稳定性,放牧年限对植物株丛特性的影响受龄级调控。

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    36. 牧草种子活力评价方法研究进展
    陶奇波, 郄西虎, 张倩, 高宇轩, 张亚锜, 张瑞真, 陈晓菲, 牛天秀, 孙小同, 聂宇婷, 刘雅如, 胡珈齐, 钟尚志, 孙娟
    草业学报    2023, 32 (10): 200-225.   DOI: 10.11686/cyxb2023007
    摘要185)   HTML11)    PDF (827KB)(335)    收藏

    高质量的牧草种子是我国草牧业发展和生态改良的物质基础。种子活力是评价种子质量的重要方面。高效的牧草种子活力评价方法可筛选出高质量种批用于人工草地建植与天然草地改良,对保障国家食物与生态安全具有重要意义。国内外学者已就牧草种子活力评价的不同方法及其与田间出苗生产表现之间的联系开展了众多研究。本研究就牧草种子活力的概念及评价方法进行综述,重点从牧草种子物理性状、萌发特征与幼苗生长、逆境试验、生理生化指标、计算机与光学成像新技术等几个方面,论述其测定原理和在牧草种子活力评价上的应用现状,并提出未来的研究展望。以期为下一阶段牧草种子活力基础研究与测定提供重要理论依据与参考。

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    37. 硒对不同品种紫花苜蓿发芽阶段物质转化和形态建成的影响
    张士敏, 赵娇阳, 朱慧森, 卫凯, 王永新
    草业学报    2023, 32 (4): 79-90.   DOI: 10.11686/cyxb2022141
    摘要184)   HTML10)    PDF (6753KB)(141)    收藏

    为了探究外源硒对不同品种紫花苜蓿种子萌发阶段糖、氮物质转化,发芽指标和形态建成的影响,以甘农3号、DS310FY及中苜5号紫花苜蓿为对象,设置5个亚硒酸钠浓度(0、0.3、0.6、1.2、2.4 mg·L-1),培养10 d后测定苜蓿种子的发芽率,表型及生理指标和硒含量,并运用综合分析和相关性分析探究各生理指标与表型的关系,以筛选出最适宜的硒浓度和潜在的硒营养强化材料。结果表明:施硒处理4 d,DS310FY和甘农3号苜蓿幼苗的还原糖含量、可溶性糖含量及发芽势均在0.6 mg·L-1硒处理下显著高于对照(P<0.05);施硒处理10 d,0.3、0.6 mg·L-1硒处理下DS310FY和甘农3号苜蓿幼苗的还原糖含量、硝酸还原酶活性、发芽率及发芽指数都显著高于对照(P<0.05);而甘农3号苜蓿幼苗的胚芽长及DS310FY苜蓿幼苗的总氨基酸含量、活力指数、胚芽长、胚根长及单株鲜重,施硒后的最大值相比对照均显著提高(P<0.05);另外,0.3 mg·L-1硒处理下相比对照也显著提高了中苜5号苜蓿幼苗的蔗糖含量、发芽率及胚根直径(P<0.05)。相关性分析和各指标的变化趋势表明,苜蓿幼苗糖的积累和转化主要促进胚根的发育,而氮的积累和转化主要促进胚芽的伸长和单株鲜重的增加。因此,施硒后糖转化效率的提高主要促进苜蓿种子的萌发,而氮转化效率的提高主要促进苜蓿幼苗的形态建成。综上,以0.6 mg·L-1硒处理下DS310FY紫花苜蓿发芽阶段的物质转化和形态建成综合表现最佳,更适宜进行硒的营养强化。

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    38. 入侵种瘤突苍耳细根解剖结构的可塑性与入侵性间的关系
    陈美杉, 陈鲜, 满晓珍, 刘闯, 佟佳林, 曲波
    草业学报    2023, 32 (5): 118-126.   DOI: 10.11686/cyxb2022240
    摘要184)   HTML7)    PDF (4346KB)(116)    收藏

    细根是植物吸收地下水分与养分的重要器官,影响植物生长。细根可通过调整自身的形态或解剖结构支持不同环境条件下的植物生长。入侵植物多为群落内的优势种,其根系解剖结构及资源获取能力是否比本地物种的更强?本研究以外来入侵植物瘤突苍耳和本地同属种苍耳为研究对象,设置4种水分-氮梯度模拟异质环境,利用石蜡切片法比较盆栽两种苍耳的细根直径、皮层厚度、中柱直径和气腔面积等的差异。结果表明:瘤突苍耳细根皮层的气腔结构比苍耳的发达。高资源下,瘤突苍耳的细根直径增长程度小于苍耳。氮含量充足时,高水中瘤突苍耳的皮层厚度、内皮层厚度和导管直径均显著小于苍耳;水分充足时,高氮中瘤突苍耳的总导管面积显著小于苍耳。相比低资源环境处理,高资源下瘤突苍耳的皮层厚度是显著升高的。上述结果表明,气腔与皮层结构的可塑性是影响瘤突苍耳细根解剖结构的驱动因子,且瘤突苍耳根部解剖结构可塑性对异质性环境的响应变化与苍耳比相对稳定。瘤突苍耳自身结构可塑性能在多种环境下获得生长优势。因此,本研究认为相比苍耳,瘤突苍耳细根具有相对进化的解剖结构及塑形变化体系,构成一种高地下资源吸收和低成本消耗的高效入侵策略。

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    39. 围栏封育和长期刈割对松嫩草地羊草和野古草种群营养繁殖特征的影响
    丰吉, 刘志扩, 李海燕, 杨允菲, 郭健
    草业学报    2023, 32 (5): 50-60.   DOI: 10.11686/cyxb2022203
    摘要179)   HTML10)    PDF (1599KB)(134)    收藏

    营养繁殖是无性系禾草维持种群更新的主要方式之一,产生的潜在种群在预测种群空间结构和动态中发挥着重要作用。围栏封育和长期刈割等利用方式可以直接或间接影响植物的生长发育和繁殖策略。本研究以松嫩草地常见优势种羊草和伴生种野古草为研究对象,对围栏封育和长期刈割下两种禾草的分蘖节与根茎产生潜在种群的组成、大小和营养繁殖力进行对比分析。结果表明:两种利用方式下两种禾草的潜在种群均由分蘖节与根茎产生的芽和苗组成。羊草和野古草潜在种群分别由3和2个龄级组成,均为1龄潜在种群所占比例最高。相比围栏封育,长期刈割显著促进两种禾草分蘖节和根茎上的芽输出成苗,并且对羊草的促进作用高于野古草,羊草的分蘖节与根茎产生的总苗数在两种利用方式下均显著高于野古草。长期刈割显著促进羊草潜在种群的形成,不利于野古草潜在种群的形成。长期刈割能促进两种禾草种群的分株和根茎营养繁殖力,但未达到显著水平。羊草在围栏封育中采取产生大量芽和部分苗以增加潜在种群、在长期刈割中采取产生大量苗以顺利越冬成株的营养繁殖对策;野古草在围栏封育中采取只产生芽、而在长期刈割中采取产生相近比例芽和苗的营养繁殖对策。总的来说,两种利用方式下羊草与野古草种群均采取年轻龄级分蘖节与根茎具有更旺盛营养繁殖力以及长期刈割促进苗形成的相同适应策略,同时两种禾草在形成潜在种群比例上又存在着营养繁殖对策的差异,这可能是其分别成为本研究区内优势种和伴生种的主要原因之一。

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    40. 巴音布鲁克高寒草甸物种多样性与系统发育多样性沿海拔梯度分布格局及驱动因子
    吕自立, 刘彬, 常凤, 马紫荆, 曹秋梅
    草业学报    2023, 32 (7): 12-22.   DOI: 10.11686/cyxb2022328
    摘要179)   HTML13)    PDF (1322KB)(120)    收藏

    沿海拔梯度研究植物群落物种多样性和系统发育多样性可以明晰环境条件对群落构建的影响,可为深入了解群落构建机制提供帮助。选取巴音布鲁克高寒草甸为研究区,针对研究区植物群落物种多样性和系统发育多样性随海拔梯度变化趋势及其环境驱动因子开展研究,探究在群落构建中物种共存及多样性维持过程中环境因子的影响程度。结果表明:1) 随海拔升高,群落Shannon-Wiener多样性指数与Simpson丰富度指数均呈单峰变化趋势,峰值分别在2400和2600 m处;群落Pielou均匀度指数呈逐渐下降趋势;系统发育多样性指数(PD)整体呈下降趋势,系统发育结构逐渐由分散状态转变为聚集状态。2) 系统发育结构指数里净最近种间亲缘关系指数(NTI)和净谱系亲缘关系指数(NRI)与物种多样性指数均呈显著负相关关系(P<0.05),PD指数与物种多样性指数均呈显著正相关(P<0.05)。3) 各土壤因子对不同多样性指数的影响程度不同,其中铵态氮含量是影响物种多样性和系统发育指数的主要因子,全钾含量次之;土壤全氮含量对NTI存在显著影响(P<0.05),全钾含量对NRI存在显著影响(P<0.05), 全磷对PD指数存在显著影响(P<0.05),pH对物种多样性指数存在显著影响(P<0.01)。沿海拔梯度群落物种多样性和系统发育多样性、系统发育结构之间相互关联,受环境因子的影响,两者在海拔梯度上呈现不同的响应策略。

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