紫花苜蓿是全世界广泛栽培的优质牧草。木质素与紫花苜蓿抗性密切相关,但木质素难以被牲畜消化,严重影响了紫花苜蓿的营养价值,所以培育低木质素的紫花苜蓿具有重要意义。咖啡酰辅酶A氧甲基转移酶(CCoAOMT)是木质素合成途径中的关键酶,本研究利用生物信息学方法对紫花苜蓿基因组中的CCoAOMT基因家族成员进行鉴定,并对其基因结构、染色体定位、系统发育、基因表达等方面进行了研究。结果表明,在紫花苜蓿基因组中共鉴定到44个MsCCoAOMT基因,其中36个(82%)MsCCoAOMT基因都含有5个外显子,分布于16条染色体上,存在明显的串联重复现象;通过系统发育树分析,MsCCoAOMT基因家族可分为5类;通过MEME软件对MsCCoAOMT蛋白motif进行预测发现了10个比较保守的motif。qRT-PCR表达分析表明部分MsCCoAOMT基因的表达具有组织特异性。研究结果对紫花苜蓿低木质素遗传改良具有潜在的理论指导意义和实际参考价值。
香豆素是来源于苯丙烷代谢途径中重要的次级代谢产物,具有多种生物活性,对植物的生长发育及应答逆境胁迫有重要作用。本研究对香豆素生物合成途径以及所涉及的关键酶基因研究进展进行综述,分析了葡萄糖基转移酶基因家族的系统进化,并对香豆素目前研究的问题进行总结以及今后的研究方向进行展望,以期为香豆素生物合成及其后续研究提供借鉴。
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。
燕麦是一种一年生禾本科作物,具有耐瘠薄、耐盐碱、抗旱耐寒、适应性广等特性,可广泛种植于欧洲、北美洲和亚洲的北纬40°以北的温带地区。同时,燕麦产草量高、营养价值高、适口性好、消化率高、适于青贮和调制干草,因此,燕麦是一种粮饲兼用的重要杂粮作物。根据燕麦籽粒是否被麸皮包裹可分为皮燕麦和裸燕麦。目前,我国多种植不带麸皮的裸燕麦,主要用于食用,而国外以种植带麸皮的皮燕麦为主,主要用于饲喂牲畜。在大力发展畜牧业的今天,我国的饲用燕麦品种是严重不足的。因此,我国制定并实施了“草牧业”“粮改饲”“引草入田”等系列政策,促进了饲用燕麦产业的快速发展。在国家政策和产业需求的大力支持和引导下,饲用燕麦的种植面积不断扩大,对新品种的需求也日益迫切,对饲用燕麦的育种工作也提出更高的要求。本研究综述了国内外饲草燕麦的:1)种质资源收集、整理和鉴定评价;2)常规育种的4个发展阶段;3)分子技术在燕麦科研与育种中的利用。基于以上研究的梳理总结,明确当前饲用燕麦的育种需求,分析饲用燕麦育种的重点、难点和热点问题,为我国饲用燕麦育种的现代化发展提供重要参考。
土壤微生物群落特征指示着草地的质量和健康状况。本研究以青海省贵南县的天然草地(NG)、沙化草地(DG)、草本人工恢复草地(AG)和灌木人工恢复草地(AS)4种草地类型为研究对象,采用qPCR和Illumina MiSeq高通量扩增子测序技术研究了土壤细菌群落生物量、多样性及其结构的变化,结合植被和土壤属性剖析了高寒草地土壤细菌群落演变的关键影响因子及其贡献。结果表明:草地沙化显著(P<0.05)降低了土壤细菌群落的生物量和α多样性,人工植被重建则促进了土壤细菌群落生物量和α多样性的恢复,22年后基本达到未退化前的水平。草地沙化显著(P<0.05)增加了芽单胞菌门(Gemmatimonadota)的相对丰度,而变形菌门(Proteobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetota)的相对丰度则显著降低(P<0.05);人工植被重建促进了优势细菌门逐渐向NG方向演变,22年后绝大部分优势细菌的相对丰度基本恢复到未退化之前的状态。然而,DG、AG和AS与NG的土壤细菌群落结构相似性不高,而AG和AS的群落结构则高度相似。土壤细菌群落结构与绝大多数植被和土壤理化指标显著 (P<0.05)正相关,植被属性对其群落结构变化的解释度(10.0%)比土壤物理属性(6.3%)和化学属性(1.9%)更高,植被与土壤所有指标共解释了72.0%的土壤细菌群落结构的变化,表明植被和土壤通过相互作用共同决定了高寒草地土壤细菌群落结构的演变。因此,加强对植被和土壤的保护,防止草地退化,并对沙化草地进行人工植被重建,对于保护和恢复青藏高原高寒草地土壤细菌群落具有重要的生态意义,而选择利用灌木或草本进行人工植被重建对表层土壤细菌群落的影响区别不大。
为获得优良的解钾菌(KSB)并明确其对植物产量和品质的影响,采用硅酸盐细菌培养基从紫花苜蓿根际土壤分离、筛选到2株具有高效解钾能力的菌株。通过细菌形态学、16S rDNA序列分析和生理生化鉴定,确定2株解钾菌分别为巨大芽孢杆菌和耐寒短杆菌,命名为XLT-4和XLT-7。2株菌株均具有产吲哚-3-乙酸(IAA)、铁载体和溶磷能力。接种XLT-4和XLT-7显著提高了紫花苜蓿的株高、根长、地上和地下干鲜重,以及根系活力、叶片的磷、钾和粗蛋白含量,降低了中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量。此外,接种2株解钾菌还提高了紫花苜蓿根际土壤酶活性和速效钾含量。本研究获得的2株解钾菌在提高紫花苜蓿产量和品质方面发挥了重要作用,是开发微生物制剂的优质菌株资源。
为筛选出适宜在呼伦贝尔地区种植的优质燕麦品种,测定10个引进燕麦品种(青燕1号、青海444、加燕2号、青引1号、林纳、青海甜燕麦、青引2号、莫妮卡、青莜3号、骏马)的田间农艺性状、饲草产量、营养成分及籽粒产量,使用相对饲喂价值(RFV)和粗饲料分级指数(GI)对饲草品质进行评价,使用灰色关联度分析法综合评价各品种的生产性能。结果表明,供试燕麦品种在呼伦贝尔地区早熟,生育周期73~88 d。青海444株高最高,达到113.22 cm(P<0.05);且其开花期的鲜草产量和干草产量均最高,分别为36623.3和9990.5 kg·hm-2(P<0.05)。各品种燕麦的鲜、干草产量与生育周期、株高、旗叶长、旗叶宽、茎粗、穗长呈极显著正相关(P<0.01),与叶茎比和干鲜比呈极显著负相关(P<0.01)。籽粒产量最高的是青引1号,达到5348.85 kg·hm-2,与加燕2号无显著差异(P>0.05),但显著高于其他品种(P<0.05)。籽粒产量与生育周期、株高、茎粗、穗长、轮层数和千粒重呈极显著正相关(P<0.01),与小穗数呈极显著负相关(P<0.01)。粗脂肪含量最高的是乳熟期青燕1号(P<0.05),粗蛋白含量最高的是抽穗期青引1号(P<0.05),粗灰分含量最高的是抽穗期青燕1号(P<0.05),干物质最高的是抽穗期青引2号(P<0.05)。GI与RFV饲草等级划分总体趋势相同。综合分析得出,青引1号、加燕2号和青海444的生产性能、营养品质及饲喂价值表现较好,综合排名靠前,具有作为优质燕麦品种在呼伦贝尔地区推广种植的潜力。
近年来全球气候变化异常,极端天气和农业气象灾害频发,突发性低温胁迫已经成为农业生产中最常见的非生物胁迫之一。低温胁迫影响植物生长发育,对植物的生理机能、细胞膜组分及结构可产生直接或间接影响,降低作物产量和品质,严重制约农业生产。合理施用外源脱落酸(ABA)能够缓解低温胁迫对植物理化进程的影响。本综述系统阐述了低温胁迫对植物理化过程的影响,分别从光合生理、逆境生理、细胞膜组分及细胞结构、激素水平及基因表达等方面阐明了植物对低温胁迫的应激反应,分析了外源ABA缓解低温胁迫的积极效应。本课题论述了外源ABA缓解低温胁迫的研究现状和发展趋势,对农业稳产保产具有重要意义,也为今后植物抗冷研究提供理论依据。
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。
在全球气候变化的背景下,干旱半干旱区草地作为陆地生态系统中重要且非常脆弱的组分之一,显现出一系列生态问题。探究气候变化及人类活动对于该区草地生态系统净初级生产力(NPP)的影响,对于合理利用自然资源,保持农牧业可持续发展具有重要的意义。施肥作为促进作物生长的一种方式,合理施肥也可以提高退化草地的NPP。基于此,本研究拟以天山北坡沿海拔梯度分布的4种草地类型:高山草甸(AM)、中山森林草甸(MMFM)、低山干草原(LMDG)和平原荒漠草原(PDG)为研究对象,基于反硝化-分解模型(DNDC)分析该区典型草地生态系统净初级生产力对施加不同氮肥的响应,并揭示施肥阈值及最优施肥方式。结果表明:1)适度氮肥添加促进了各个类型草地生态系统NPP的增长,但草地NPP对施肥量的响应存在阈值,且不存在适用于4种草地类型的统一最优施肥方式。LMDG草地生态系统对施氮肥的响应最敏感。2)PDG草地NPP达到最大的施肥方式为一年分两次施加100 kg·hm-2硝酸盐,NPP的最大值为68.72 g C·m-2·a-1。LMDG草地NPP最大的施肥方式为一年分两次施加尿素260 kg·hm-2,NPP的最大值为263.28 g C·m-2·a-1。MMFM草地生态系统达到NPP最大的施肥方式为一年一次施尿素80 kg·hm-2,NPP的最大值为171.22 g C·m-2·a-1。无水氨作为在AM草地中反应最好的氮肥,以最小的施肥量(60 kg·hm-2)达到了NPP的最大值(114.62 g C·m-2·a-1)。3)通过蒙特卡洛不确定分析的结果显示,施肥时间对PDG和LMDG的影响更为明显,施肥量波动对LMDG和MMFM的影响较其他两种草地更为明显。
基于1982-2015年间GIMMS NDVI3g数据、气象数据和植被类型数据,采用趋势分析、偏相关性分析和残差分析等方法,从不同时空尺度上分析蒙古国植被NDVI空间格局、变化趋势及其主要原因。结果表明,过去34年间蒙古国生长季平均NDVI在空间上由南向北逐渐增加,具有显著的纬度地带性分布特征,并随着海拔的升高而降低。生长季NDVI阶段性变化特征明显,1982-1994年和2007-2015年间呈显著增加趋势,而1994-2007年间呈显著下降。从34年的观测尺度看,NDVI以每年0.0005的速率呈显著增加趋势,其变化趋势与降水量的关系较密切,两者之间的偏相关系数为0.74。在空间分布上,植被显著增加的区域主要分布在西部大湖盆地、杭爱山脉、戈壁阿尔泰山脉和北部森林区,其对气候的响应因季节和地区而异。从季节上看,总体上3个季节NDVI均呈增加趋势,其中夏季NDVI波动与生长季的波动一致,主要受降水量的控制,其主要原因为夏季生产力占全年生产力的比重较高有关。春季和秋季NDVI对温度的响应明显。残差分析表明,人类活动是蒙古国植被NDVI变化的另一重要影响因素,特别是在人口密度较大的地区(蒙古国西部高山地区和中部草原地区),植被NDVI的变化受人类活动影响明显。
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。
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。
植物的光合作用是最重要的化学反应之一,是生产人类和动物所需食物和氧气以及净化水源的重要过程。从光合作用着手提高植物产量一直是研究热点。挖掘植物非叶绿色器官光合潜力是提高植物整体光合能力的一个重要途径,一些植物非叶绿色器官在逆境条件下具有蒸腾速率较低、水分利用效率较高、渗透调节能力更强等特点,表现出优于叶片的光合抗逆性且具有可观的产量贡献。简要综述了非叶绿色器官光合作用的相关研究,主要包括植物繁殖器官及茎的光合表现、研究植物器官相对贡献率的方法、非生物胁迫对植物非叶绿色器官的影响、非叶绿色器官光合途径的鉴定及非叶绿色器官再固定CO2等方面,分析了非叶绿色器官光合贡献率评价方法上存在的优缺点,并对未来在非叶绿色器官光合研究方向上作以展望。
为了更好地了解青海省国家重点保护野生植物种类、科属组成、特有性、濒危状况及地理分布等特征,依据2021年9月发布的新版《国家重点保护野生植物名录》,通过查阅对比文献和馆藏标本,梳理总结了青海省国家重点保护野生植物的多样性。结果表明:1)相比1999年发布的《国家重点保护野生植物名录》,青海省新增44种国家重点保护野生植物。2)青海省国家重点保护野生植物有3大类22科30属53种1变种,其中一级保护植物1种(发菜),二级保护植物52种1变种。3)物种数量最多的科、属分别为兰科(10种)、杓兰属(8种)。4)中国特有属1个,中国特有属+青藏高原特有属3个,中国特有物种9种,青藏高原特有物种9种,中国特有+青藏高原特有物种13种,另有青海省特有种1种(久治绿绒蒿)。5)青海省54种(含变种)国家重点保护野生植物中有18种处于易危(VU)等级,12种处于濒危(EN)等级,总计受威胁等级物种数30种,占所有物种的55.55%。6)青海省国家重点保护野生植物绝大多数分布在青海东南部,主要在玉树州、果洛州和海东市草原及森林生境中,与青海省植物多样性的分布规律基本一致。青海省国家重点保护野生植物有54种(含变种),绝大多数为二级保护植物;特有种类有32个,占所有物种的59.25%;受威胁物种30种;重点保护野生植物大多数分布于青海省东南部地区。
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。
草地是地球上最重要的陆地生态系统之一,给人类带来诸如食物生产、调节气候、净化空气、涵养水源、防风、固沙等一系列的生态系统服务。受气候变化和人为因素的影响,全球接近一半的草地出现不同程度的退化,成为世界性生态环境问题之一。世界各地开展了大量的有关退化草地恢复的研究和实践工作,并且取得了巨大的进步。然而,在联合国生态系统恢复10年(2021-2030)启动之际,需要新一代的恢复研究和实践项目来应对全球的环境挑战。本研究对世界各地有关退化草地恢复研究和实践进行了总结,希望从已有的草地恢复工作中学习经验,在此基础上,找出未来退化草地恢复研究的主要方向,制定合理的退化草地恢复计划,进而为全球变化背景下的新的草地恢复研究和实践提供参考依据。
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。
放牧家畜养分消化率反映牧草供给量和营养品质、家畜的健康状况以及生产性能等,是草原管理的关键指标之一。放牧家畜养分消化率的测定方法主要有直接测定和间接估测两种,直接法包括全收粪法、指示剂法、近红外光谱法(NIRS)等,间接法主要有体内或体外发酵法、牧草品质和气候等预测法。全收粪法是较精确的测定方法,然而耗时、费力,对家畜放牧行为有较大影响,难以体现牧场饲草供给的空间异质性;指示剂法根据不溶物的回收比例估测养分消化率,对家畜放牧行为干扰较小,指示剂不易收集,也不适于野性较高的放牧动物;NIRS法效率高、劳动强度低、成本小、不影响家畜,能够大尺度地估测放牧家畜的养分消化率,需要大量的实测数据完善预测模型;气候估测法快捷、省时,精确性较差,适于大时空尺度。放牧家畜的养分消化率与家畜、草地、放牧方法、温度、降水等生物因子,环境因子和社会因子密切相关,与遥感、无人机(UAV)和人工智能等结合,可以准确、快速地测定放牧家畜养分消化率,为草地生态修复与健康管理提供支撑。
为探索施肥和刈割对呼伦贝尔草甸草原牧草营养品质的影响及其与植物多样性的关系,于2019年8月在中国科学院沈阳应用生态研究所额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站刈割实验平台(建立于2016年)进行取样,对2个施肥梯度和6个刈割留茬高度处理下的植物样品进行品质测定,并分析牧草品质与物种丰富度的关系。结果表明,施肥处理下牧草粗蛋白含量和相对饲喂价值显著高于不施肥处理,而不施肥处理的酸性洗涤纤维含量显著高于施肥处理。刈割留茬高度3 cm时牧草粗蛋白、粗脂肪、可溶性碳水化合物、相对牧草品质和产奶量最高,而不刈割处理的牧草的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量最高。施肥和刈割无显著交互作用。牧草中的相对牧草质量、相对饲用价值、产奶量、非纤维性碳水化合物、钙含量与牧草物种丰富度呈显著正相关关系,牧草中性洗涤纤维与牧草物种丰富度呈显著负相关关系,表明增加物种多样性有助于提高牧草的营养品质。因此,维持草地植物群落中植物物种丰富度可能是对呼伦贝尔草原家畜生产的有效管理方式。
从遗传控制、环境影响、倍性影响、激素水平和矿物质调控以及无孢子起始细胞出现的时间和位置5个方面综述了影响植物无融合生殖胚发生发育的主要因素,旨在系统了解植物无融合生殖的发生机理。同时分析了草地早熟禾无融合生殖研究的现状和制约瓶颈,阐释和展望了无融合生殖方式在草地早熟禾育种中的优势所在、理论与应用价值和种质创制前景,使之为后续草地早熟禾优良新品种的选育和应用实践提供理论依据。
草原是我国重要的生态安全屏障、畜牧业基地以及碳库载体,构建以草原保险为核心的风险保障体系对于保护草原生态环境、促进牧区乡村振兴以及实现“双碳”目标具有重要价值。通过文献梳理以及定性比较分析,发现:美国、加拿大、法国等均建立了不同形式的草原保险产品体系,以指数保险为核心转移牧草风险,然而我国草原保险目前正处于探索和试点阶段,尚未建立比较符合我国国情的产品体系,在试点过程中,仍面临着保费筹集困难、推广模式缺乏统一性、产品供给动力不足、费率厘定缺乏理论依据以及定损理赔成本过高等诸多制约因素。因此,我国需要尽快完善草原保险政策制度与产品体系,构建央地保费补贴联动机制;健全多层次灾害风险保障体系,创新“综合保险+指数保险”发展模式;开发多样化草原保险产品,满足投保主体多元风险管理需求;推进草原风险区划与费率厘定,建立差异化动态定价机制;制定统一的查勘定损技术标准,优化完善核保理赔机制;提高草原保险科技水平,提升保险产品创新与服务能力。
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。
瘤胃是反刍动物消化的第一个腔室,各种微生物(细菌、真菌和原生动物)相互作用将木质纤维素植物生物降解为易于代谢的化合物。瘤胃也是目前自然界公认的木质纤维素高效降解和利用的天然反应器,其真菌和细菌可分泌多种木质纤维素降解酶,在木质纤维素生产生物燃料和化学用品方面具有潜在的价值。因此,本研究在瘤胃内木质纤维降解的微生物及其降解木质纤维素相关酶的基础上,重点综述了瘤胃微生物在木质纤维素生物转化为乙醇、生物化学(有机酸)及沼气等方面的研究进展,旨在为瘤胃微生物和瘤胃酶在木质纤维素价值化利用方面的研究和应用提供新的方法和思路。
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。
荒漠草地是干旱半干旱区陆地生态系统的关键类型,具有重要的生态作用,对气候变化和人类活动敏感。通过确定新疆荒漠草地NDVI阈值,提取荒漠草地范围,结合归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)、植被净初级生产力(net primary productivity, NPP)、气象因子等数据,利用一元线性回归模型、相关性分析等方法,从不同的时间和空间尺度对1999-2018年新疆荒漠草地的动态变化及其对不同驱动因子的响应进行研究。结果表明:1)新疆南北疆荒漠草地分布存在差异,研究期间总体面积减少明显,平均NDVI稳定,NPP呈上升趋势。2)全年及7-8月气象因子变化趋势不同,南北疆存在显著差异,全疆大部分区域呈现气温升高、降水增多趋势。3)从时间变化看,降水量、大型蒸发量和平均风速是新疆荒漠草地年际NDVI的重要影响因子,水分条件对生长季NDVI的影响更为明显;年蒸发量与荒漠草地NPP呈显著负相关关系,平均风速、降水量与荒漠草地NPP存在一定相关性。4)从空间相关性来看,气温、降水在空间上与荒漠草地NDVI、NPP呈正相关的面积较大,且降水影响面积更大。研究表明,新疆荒漠草地植被动态变化是多种气象因子综合作用的结果,气温、降水是主要的影响因子,其中降水影响更为明显,水分条件是荒漠草地动态变化的决定因素。
本试验旨在研究不同青贮添加剂对构树青贮营养价值、发酵品质以及氮组分和蛋白酶的动态影响。晾晒1.5 h后将糖蜜添加到构树原料中作为对照组(CK),再在CK的基础上分别添加甲酸(FA)、纤维素酶(CE)和乳酸菌(LB)。分别在青贮0、3、7、15、30和45 d测定氮组分和酶活性动态变化,45 d后测其营养品质和发酵品质。结果表明:相对于CK,FA、LB和CE组的干物质、粗蛋白、乳酸和乙酸含量增加,粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、丙酸含量、pH和氨态氮/总氮降低(P<0.05);pH值、总氮含量、酸性蛋白酶、羧基肽酶和氨基肽酶活性随时间延长呈下降趋势,非蛋白氮、氨态氮、游离氨基酸随青贮时间延长呈逐渐上升趋势,且FA、LB和CE组在不同时间段较CK组均降低(P<0.05);肽氮含量随时间延长呈先增加后下降趋势,且FA、LB和CE组在不同时间段较CK组有所增加。结合隶属函数分析得出不同添加剂处理的构树青贮饲料综合营养价值从高到低为:LB组>CE组>FA组>CK。
分枝/分蘖是植物株型的一个重要特征,也是腋芽起始和芽生长的结果,对经济作物的种子产量以及牧草产量均具有决定性作用。多种激素及其互作效应在植物分枝/分蘖的发生和生长发育过程中起着关键的调控作用,且环境因素也是通过改变植物体内激素含量及其平衡调控分枝的。本研究综述了多种激素对植物分枝/分蘖调控机制的多个方面,包括生长素、细胞分裂素、独脚金内酯、油菜素内酯、脱落酸和赤霉素、乙烯、茉莉酸及不同激素信号相互作用形成的复杂调控网络,旨在为利用激素调控机制培育具有理想株型的高产新作物品种奠定基础。同时分析了激素机制调控植物分枝/分蘖的现存问题,并展望了激素调控植物分枝/分蘖的研究方向,以期为通过激素调控改良作物株型提供理论依据。
为了筛选出适宜黑龙江中南部种植的春播饲用燕麦品种,助力该地区畜牧业可持续发展,本研究对16个国内外燕麦品种的生育期、倒伏情况、产量性状和营养品质进行了监测分析,并应用灰色关联法对不同品种燕麦在黑龙江中南部的生产性能进行了综合评价。结果表明,16个燕麦品种从播种至刈割(乳熟期)需83~97 d,期间猛士1号、青引1号、青引2号、魅力、太阳神以及科纳未倒伏;各品种株高、干草产量、鲜草产量、粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗脂肪(EE)、可溶性碳水化合物(WSC)以及相对饲草质量(RFQ)的变化范围分别为96.40~131.13 cm、7287.73~14635.76 kg·hm-2、19366.97~36905.00 kg·hm-2、8.61%~11.39%干物质(DM)、42.86%~57.84%DM、23.52%~34.99%DM、1.19%~1.88%DM、3.52%~10.18%DM和128.28~208.78;所有评价指标在不同品种间均存在显著差异(P<0.05),其中青引1号、青海甜燕麦和黑贝的株高显著大于其他品种,猛士1号、科纳、白燕7号和大汉的干草产量显著高于其他品种,蓝鸟1号的CP含量显著大于其他品种,白燕7号、猛士1号和蓝鸟1号的NDF含量显著低于魅力和爱沃,猛士1号、白燕7号、领袖和蓝鸟1号的ADF含量显著低于爱沃,白燕7号的RFQ显著大于其他品种。灰色关联分析结果表明,各指标中株高、CP和NDF的权重系数位列前三,为该地区燕麦生产力评价的重要指标;白燕7号、猛士1号、科纳、青引2号和青海甜燕麦评分较高,综合生产性能较好,适宜在试验区及相同类型区域推广种植。
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。
基于对中国古籍库与中国方志库中的苜蓿记载的考察,发现苜蓿名实的流变呈现出两种迥然不同的面貌。即古籍记载中苜蓿名实相对单一明了,对苜蓿花色的指向比较明晰;方志中则比较复杂,出现了大量苜蓿异名,常与其他植物相混淆。其名实的流变实际上是苜蓿在中国传播历史进程中的一个缩影。对各地方志中的苜蓿记载次数进行计量分析,可以直观地看到,明清时期的苜蓿主要分布于西北、华北、江淮等地,在长江中下游、东南沿海、西南边疆等地也有一定分布。结合明清时期的社会经济因素分析分布格局的成因:首先,明清卫所的设置与变迁使得苜蓿作为军马草料成为卫所屯田中不可或缺的经营项目,在边疆地区、漕运沿线深入传播;其次,明清灾区社会的形成促发了苜蓿的广植与利用,苜蓿成为贫苦农家的“救荒奇菜”和贫困城邑的“备荒良品”;最后,苜蓿栽培技术的简易与传统蔬类成法的套用,使得苜蓿能够持续、长久、便捷地在中国传播。在清中叶后,采用苜蓿治理盐碱地已经在河北、山东普遍实施,其与其他作物的轮作原理与方法也已经颇为成熟。总之,与苜蓿相关的农艺技术已经形成体系,苜蓿的本土化和农耕化在明清时期进一步加深。