草业学报

2017, 26(4): 0.

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基于能值生态足迹模型的青藏高原东部高寒牧区可持续发展研究

李文龙, 余翠, 赵新来, 梁天刚, 张金林, 许静

2017, 26(4): 1-14. DOI: 10.11686/cyxb2016186

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可持续发展已经成为世界各国普遍追求的目标,区域可持续性的评估也逐渐成为制定区域发展政策的重要理论依据。甘南藏族自治州是我国典型的高寒牧区之一,其可持续发展问题已成为当前发展畜牧业的关键。本研究基于能值理论,运用改进的能值生态足迹模型,对2005-2013年甘南藏族自治州(简称甘南州)各县、市可持续发展状态进行了定量研究。改进模型的关键在于采用区域能值密度计算生态承载力和生态足迹,能够更真实地反映研究区生态系统的供给能力和人类对资源的消耗状况。结果表明,1) 研究区生态足迹组成中,畜牧业产品所占比重最大,并保持稳定;电力和燃料煤比重逐年上升,而种植业产品和野柴草比重有所降低。2) 甘南州人均生态足迹不断增大,由2005年的4.77 hm²/人增加到2013年的7.09 hm²/人;人均生态承载力呈波动变化,保持在4.64~5.65 hm²/人之间。3) 甘南州生态足迹指数总体呈下降趋势,9年间整体处于不可持续发展状态。4) 甘南州万元GDP生态足迹由2005年的12.60 hm²/万元下降到2013年的4.86 hm²/万元,资源利用效率不断提高,其中合作市最高,迭部县次之,其他各县无明显区别。5) 甘南州以畜牧业为主的玛曲县、碌曲县、夏河县和合作市人均生态足迹和人均生态承载力总体均大于农牧交错区的临潭县、卓尼县、舟曲县和迭部县。9年间,迭部县、玛曲县和碌曲县处于可持续发展状态;夏河县、卓尼县和舟曲县处于不可持续发展状态;合作市和临潭县处于严重不可持续发展状态。基于以上研究结果,对研究区未来可持续发展进行了有益探讨。

锡林河流域羊草草原植被分异的驱动力

吴仁吉, 康萨如拉, 张庆, 任海娟, 任婧, 周俊梅, 王珍, 李丹, 牛建明

2017, 26(4): 15-23. DOI: 10.11686/cyxb2016184

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植被与环境关系是群落生态学研究重要内容,阐明气候与放牧共同作用下草原植被分异,量化解析自然与人为干扰因子的影响具有理论与实践价值。本研究以锡林河流域羊草草原为例,采用除趋势典范对应分析法(detrended canonical correspondence analysis,DCCA)和结构方程模型(structural equation modeling,SEM),定量研究气候、海拔、土壤及放牧因子对羊草群落分异的作用。结果表明,1)DCCA前两个排序轴集中了67.63%的信息量,第1排序轴反映了放牧和水热因子的作用,第2排序轴为土壤养分的影响;2)结构方程模型分析发现,羊密度对植被分异的总影响最大,其次为气候因子;3)气候、海拔和放牧因子对植被分异也有间接作用,主要途径是影响土壤理化性质。本研究明晰了放牧与气候是主导锡林河流域羊草草原群落分异的关键因子,深入揭示了气候因子在局地尺度所发挥的作用。在草地管理实践中,结合气候特征制定具体措施,有助于促进草地资源的合理利用与保护。

高寒草甸生长盛期CO₂交换特征对欧拉羊短期放牧的响应

李亚婷, 宜树华, 侯扶江, 常生华, 王召锋, 秦彧, 陈建军

2017, 26(4): 24-32. DOI: 10.11686/cyxb2016168

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以甘肃玛曲试验站的高寒草甸为研究区域,2014年8月采用LI-8150土壤碳通量观测系统和LED灯模拟饱和光合潜力,观测对照、轻牧、重牧3个放牧梯度下的生态系统潜在净生产力(potential net ecosystem productivity,NEP_pot)及生态系统呼吸(ecosystem respiration,Re)。结果表明,1)对照、轻牧、重牧3个处理的NEP_pot日变化均呈先升高后降低的变化特征,且不同时间NEP_pot大小均呈现出对照>轻牧>重牧(P>0.05);Re及总初级生产力(potential gross primary productivity,GPP_pot)有相似的变化特征;2) 8月的NEP_pot、Re、GPP_pot出现逐旬降低的变化趋势;3) 8月底,轻牧、重牧组地上生物量分别比对照组低24.88%、47.69%(P<0.05);4)地上生物量对放牧响应的敏感性均大于GPP_pot、NEP_pot及Re(P<0.001),NEP_pot、Re、GPP_pot与日均温呈正相关(P≤0.001),与5 cm土壤湿度呈负相关(P<0.01)。因此,随放牧强度的增加,地上生物量的减少,高寒草甸生态系统NEP_pot、Re、GPP_pot逐渐降低。

内蒙古典型草原生物量碳分配格局

胡飞龙, 闫妍, 刘立, 曹云, 马月, 陈萌萌, 刘志民

2017, 26(4): 33-42. DOI: 10.11686/cyxb2016214

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以内蒙古呼伦贝尔草原、科尔沁草原、锡林郭勒草原等为研究区域,借助群落分层取样方法,科学估测内蒙古典型草原的生物量碳分配情况,主要结论如下:1)我国内蒙古典型草原的平均生物量碳密度为400.56 g C/m²,其中羊草-杂类草(585.18 g C/m²)、冷蒿-其他小禾草(505.68 g C/m²)以及克氏针茅群落(501.45 g C/m²)具有较高的地下生物量碳密度。2)内蒙古典型草原拥有32.26×10⁶ hm²的面积,贡献了112.76 Tg的生物量碳,其中地上生物量碳20.42 Tg,地下生物量碳92.34 Tg。3)根冠比(R∶S)分布上,内蒙古典型草原的平均根冠比数值为4.52,要大于一般草地类型。4)地下生物量碳(BGB)沿土壤深度的分布情况,糙隐子草、克氏针茅、羊草-杂类草、羊草-丛生禾草、大针茅、冰草等草本群落均属于“指数型”,即BGB沿深度分布符合指数函数,主要分布在0~10 cm土壤层;冷蒿-糙隐子草、冷蒿-其他小禾草、差巴嘎蒿群落等灌丛群落的BGB分布曲线为“抛物线形”,其地下生物量碳主要分布于20~40 cm土壤层,不符合指数函数但符合二次函数。

宁夏典型草原不同退耕年限草地植物-土壤生态化学计量特征

饶丽仙, 沈艳, 聂明鹤

2017, 26(4): 43-52. DOI: 10.11686/cyxb2016317

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为了研究宁夏典型草原不同退耕年限草地优势植物及土壤 C、N、P化学计量特征,本研究以宁夏南部典型草原区退耕草地为对象,分别对退耕0、1、3、5、6、8、11、15、20年草地优势植物及土壤碳、氮、磷等生态化学计量特征进行研究。结果表明,各植物全氮含量均表现为地上部分大于地下部分,且猪毛蒿整体全氮含量较其他植物高。全磷含量除赖草外也表现为地上部分大于地下部分。退耕1年狗尾草和退耕3年赖草有机碳含量表现为地下部分大于地上部分,其余各退耕年限地上部分大于地下部分。优势植物C∶N、C∶P、N∶P整体表现为退耕20年长芒草最大。赖草和猪毛蒿最小。退耕6年以上20年以内土壤有机碳含量由表层向深层逐层递减;全氮含量退耕0~6年呈波动式变化,退耕8年后全氮含量由表层向深层逐层递减;全磷含量变化趋势与全氮相同。研究区土壤C∶N变化范围为7.08~19.62,C∶P变化范围为6.60~35.25,N∶P变化范围为0.82~2.17。各层土壤C∶N平均值变化范围为11.18~15.03,C∶P平均值变化范围为14.09~24.55,N∶P平均值变化范围为1.06~1.98;除C∶N接近我国土壤C∶N均值外,研究区土壤C∶P和N∶P均低于我国土壤C∶P和N∶P均值。并且相应地表优势植物C∶N、C∶P、N∶P明显高于表层土壤。本研究中土壤C∶N与土壤有机碳之间相关性不显著,与全N呈负相关,意味着C∶N主要受N控制,而C∶P与有机碳呈显著正相关,与全P相关性不显著。土壤N∶P与土壤全N含量呈显著正相关,与土壤全P含量相关性不显著,说明主要受N控制,而土壤全N含量随退耕年限的增加呈波动式上升趋势。植物与土壤碳、氮、磷相关性显示:植物全N与土壤N之间相关性不显著(P>0.05),植物全P与土壤全N、全P呈极显著的相关关系(P<0.01),与土壤有机碳和N∶P呈显著的相关关系(P<0.05)。

三种牧草对三峡库区旱坡地氮磷养分流失的影响

苟桃吉, 高明, 王子芳, 刘彬彬, 黄容

2017, 26(4): 53-62. DOI: 10.11686/cyxb2016350

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本研究以三峡库区王家沟小流域为对象,通过田间试验和室内分析相结合的方法,以种植常规玉米为对照(T₁),利用2015年5-8月自然降雨采集的地表径流样品,研究了黑麦草(T₂)、墨西哥玉米草(T₃)、大力士甜高粱(T₄)三种牧草对三峡库区旱坡地氮磷流失的影响,为三峡库区种植结构调整及面源污染防治提供科学依据。结果表明,3种牧草均能显著减少径流及泥沙中的氮磷养分流失量,以墨西哥玉米草效果最佳;降雨造成的氮磷养分流失以泥沙为载体为主要流失途径,占总氮、总磷流失量的76.34%~79.97%和81.69%~83.90%;黑麦草、墨西哥玉米草的生物量及干物质积累量最高,分别为玉米处理的4.45、1.52倍和4.89、1.53倍,种植4种植被的养分截存效果表现为T₂、T₃>T₄>T₁。考虑到养分截存效果及饲用经济效益,三峡库区旱坡地应优先选择种植墨西哥玉米草,其次选择黑麦草,代替传统的玉米种植模式。

施用生物炭对西南地区紫色土和黄壤的作用效果

张旭辉, 李治玲, 李勇, 王洋清

2017, 26(4): 63-72. DOI: 10.11686/cyxb2016367

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探究施用生物炭对紫色土和黄壤的养分含量、酶活性、微生物数量、pH和作物生长状况的影响,为西南地区紫色土和黄壤的改良提供理论依据和现实指导。以紫色土和黄壤为研究对象,分别添加质量分数0(CK)、0.8%(CT₁)、2.0%(CT₂)和4.0%(CT₃)的稻壳生物炭,通过180 d温室油菜盆栽试验,测定土壤性质、土壤微生物数量、酶活性及植株生物量。结果表明,生物炭显著改善了两种土壤的性状,且CT₃效果最佳。添加生物炭后CT₃黄壤中有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾含量分别是CK的1.3、1.2、4.0、1.1、0.9、33.1和18.0倍,而紫色土中则分别是CK的1.4、1.0、1.5、1.1、0.9、3.8和6.0倍;CT₃显著提高了土壤pH值,黄壤和紫色土分别提高了1.5和0.9个单位。生物炭显著增加了两种土壤细菌、放线菌的数量,促进了紫色土真菌数量增长,CT₃黄壤的细菌、放线菌数量分别较CK增加了677%、395%;CT₃紫色土的细菌、放线菌、真菌数量较CK分别提高了20%、88%、82%。CT₃紫色土的蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别较CK提高了106%和30%,对脲酶活性无显著影响;黄壤脲酶活性和过氧化氢酶活性较CK平均分别提高约150%和130%,但蔗糖酶活性平均降低了约40%。CT₁对油菜的株高和生物量均有促进作用,黄壤中分别增加了4.6和11.4倍,紫色土中分别增加了17%和8%,而其他处理均表现为抑制作用。施用适宜比例的稻壳生物炭可以改良紫色土和黄壤的酸度,提高土壤养分含量,改变微生物数量并改善作物生长状况,可作为紫色土和黄壤的改良剂。

西南地区pH影响紫色土硝化作用机制研究

孟瑶, 王智慧, 罗红燕, 蒋先军

2017, 26(4): 73-79. DOI: 10.11686/cyxb2016164

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硝化作用是一个对pH高度敏感的典型过程,但pH影响土壤硝化作用的机制尚不完全明了。本研究以西南地区3种发育于同一母质的不同pH的紫色土(酸性紫色土 pH=5.7,中性紫色土 pH=7.3,石灰性紫色土 pH=8.0)作为供试材料,研究pH对紫色土硝化强度及氨氧化微生物的长期效应;通过人为添加酸(H₂SO₄)或碱(NaOH)短期改变土壤pH的方法,研究pH对紫色土硝化作用强度、氨氧化微生物活性及丰度的短期效应。结果表明,pH的短期改变对酸性与石灰性紫色土的硝化作用无显著影响(P>0.05),但对中性紫色土的硝化速率影响显著(P<0.05);氨氧化古菌(AOA)的amoA基因在酸性土壤环境中的表达更高(3.04×10⁸/g干土,AOA/AOB=31.8),而氨氧化细菌(AOB)则更适应于石灰性紫色土环境(2.35×10⁸/g干土,AOA/AOB=0.07)。研究表明,紫色土的硝化作用强度受pH的影响显著,且在不同pH土壤中其作用机制各不相同。硝化微生物群落和活性主导了酸性和石灰性紫色土中的硝化作用,而中性紫色土中的硝化作用则是由底物浓度所主导。研究推测长期稳定的pH是影响硝化微生物群落和活性的关键因素,而pH的短期改变则主要影响硝化反应的底物有效性。

生草配合施用有机肥对省力高效梨园土壤的培肥效应研究

孙计平, 张玉星, 吴照辉, 李英丽, 王国英, 张江红

2017, 26(4): 80-88. DOI: 10.11686/cyxb2016362

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为了推动果园生草在我国的推广应用,研究生草配合施用有机肥土壤管理方式对省力高效现代梨园土壤养分的作用效应,在冀中平原的“雪青”梨园,以常规清耕梨园为对照,研究省力高效梨园生草4年和生草8年的培肥效应,于2014年梨树萌芽期,在80 cm土层内分10 cm一层取样,分别测定不同土层的有机质、大量元素和微量元素含量,比较不同处理土壤营养元素的变化特征。结果表明,生草梨园0~50 cm土层有效养分含量均达到较高水平;与常规梨园相比较,这种管理模式短期(4年)增加了0~10 cm土层碱解氮、速效磷、有效锌含量和0~20 cm土层速效钾、有效铁含量,长期(8年)显著增加了0~10 cm土层有机质和碱解氮含量、0~20 cm有效铁和有效锰含量、0~30 cm速效磷和有效铜含量、0~40 cm有效锌含量和0~50 cm速效钾含量。显著降低了0~30 cm土层pH值,明显提高了河北省石灰性梨园土壤磷、铁、锌的有效性。长期生草配合施用有机肥能够增加上层土壤有效养分含量,生草8年后,0~50 cm土层速效磷、速效钾和有效锌占0~80 cm土层比重分别达到92%、82%和88%,为梨园提供充足营养的同时降低了环境污染的风险,有利于梨园土壤培肥和果园的可持续发展。

六种粘液种子性状多样性及其对绵羊瘤胃消化的反应

王树林, 娜丽克斯·外里, 鲁为华, 王伟强, 汪传建

2017, 26(4): 89-98. DOI: 10.11686/cyxb2016185

摘要 ( 262 )

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以条叶车前、伊犁绢蒿、涩芥、播娘蒿、异果芥和群心菜这6种粘液种子为研究材料,首先对其进行种子性状观测,然后将其置入永久性绵羊瘤胃瘘管内进行不同时间段的消化处理,并对处理前后的种子进行吸水率、粘沙率、粘液含量、萌发率等指标的测定,以期揭示这6种粘液种子对绵羊瘤胃消化的反应,并丰富有关植物种子消化道传播的内容。结果表明,这6种种子表层粘液物质都能被绵羊瘤胃液消化,且消化后的种子颜色变深。异果芥种子粘液构成其种翅附属结构,不同处理时间其宽度差异显著(P<0.05),长和高差异均不显著(P>0.05),而其他5种种子长、宽、高(厚)差异均不显著(P>0.05)。粘液量随消化时间的增加而减少,且二者之间符合形如y=-1.98+48.26e^-^x^/8.40(R²=0.95441, P=0<0.01)的指数函数关系,随粘液量的减少,种子吸水率和粘沙率也减少,且二者随消化时间的变化分别符合形如y=90.04+428.03e^-^x^/4.43(R²=0.75934, P=0<0.01)和y=-0.71+342.76e^-^x^/5.05(R²=0.81124, P=0<0.01)的指数函数关系。消化后的粘液种子萌发率显著降低(P<0.05),可萌发种子集中在0~12 h处理时间段内,但仍有部分种子经消化道作用后成功“逃逸”,这为草食动物对其进行消化道传播提供了可能。

饲喂高精料日粮对泌乳期山羊泌乳性能及抗氧化能力的影响

田平, 孙利利, 董海波, 田靖, 端木永前, 陶诗煜, 倪迎冬

2017, 26(4): 99-105. DOI: 10.11686/cyxb2016283

摘要 ( 232 )

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为了研究长期饲喂高精料日粮对泌乳期山羊泌乳性能和乳腺组织抗氧化能力的影响,实验选用12只健康经产泌乳中期关中奶山羊,随机分为两组,分别饲喂精粗比为35∶65(低精料组, LC, n=6)和65∶35(高精料组, HC, n=6)的日粮。实验期共10周,实验期间采集羊奶与血液;实验结束后采用静脉注射的方法对山羊进行安乐死,随后采集乳腺组织并迅速置于液氮中速冻后保存于-70 ℃待测。结果显示,HC组山羊乳产量显著高于LC组(P<0.01),同时乳中乳糖,乳蛋白的比例随着泌乳时间的增加而显著升高。与LC组山羊比较,HC组山羊乳腺组织中SREBP1和GLUT1 mRNA表达显著下降(P<0.05);磷酸化AKT1蛋白表达呈下降趋势(P=0.08);除此之外,HC组山羊乳腺组织的总抗氧化能力T-AOC(P=0.06)和GSH酶活均呈下降趋势(P=0.08)。这些结果表明,长期饲喂高精料日粮可降低乳腺组织的抗氧化能力,同时可降低乳中乳脂率以及乳腺组织中SREBP-1和P-AKT的表达。

甜高粱青贮有氧暴露的稳定性及微生物变化的研究

周斐然, 张苏江, 王明, 肖丹, 郭雪峰

2017, 26(4): 106-112. DOI: 10.11686/cyxb2016304

摘要 ( 368 )

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为了更好地开发利用甜高粱青贮饲料,本研究以高糖甜高粱青贮(HSS)、低糖甜高粱青贮(LSS)和玉米青贮(MZS)为材料,研究了在有氧暴露0、5、10、15、20和25 d时干物质、水溶性碳水化合物(WSC)、pH、温度和微生物数量的变化。结果表明,在有氧暴露前期(0~5 d),与LSS和MZS比较,HSS具有较低的pH值,较高的乳酸菌含量和较高的温度;在有氧暴露的后期(15~25 d),HSS酵母菌、霉菌和好氧菌数量均显著大于LSS和MZS (P<0.05),LSS的温度和pH值显著低于HSS和MZS(P<0.05);在整个有氧过程中,WSC含量在HSS中最高,干物质含量在LSS中最高(P<0.05)。可见,在有氧暴露环境下,LSS有氧稳定性最好,酵母菌、霉菌和好氧细菌数量增加最少;HSS有氧稳定性最差,酵母菌、霉菌和好氧细菌数量增加最多;MZS有氧稳定性和好氧性微生物数量居中。本研究结果提示,HSS在有氧暴露环境下更容易发生二次发酵,因此,有必要在青贮中使用添加剂,以保证HSS在使用过程的营养品质。

净、套作下大豆茎秆和籽粒糖氮动态规律研究

刘沁林, 李佳凤, 范元芳, 邓传蓉, 雍太文, 刘卫国, 杨文钰, 杨峰

2017, 26(4): 113-119. DOI: 10.11686/cyxb2016174

摘要 ( 265 )

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碳氮代谢是影响作物产量和品质的主要因素之一,在糖氮运输和储存过程中茎秆起着重要作用。以南豆12和南豆20为供试材料,在净、套作下分析不同生育时期大豆茎秆及籽粒中可溶性糖、氮含量变化规律,明确种植模式对大豆茎秆和籽粒碳氮的影响。结果表明,随着生育时期的推进,南豆12和南豆20茎秆可溶性糖和氮含量在净、套作条件下均呈现“低-高-低”的趋势,糖氮比呈现“低-高”的趋势。大豆从苗期至盛花期,茎秆可溶性糖、氮及糖氮比在净套作条件下差异显著(P<0.05),但从盛荚期至完熟期差异不显著(P>0.05)。净、套作模式下大豆籽粒可溶性糖、氮含量及糖氮比差异极显著(P<0.01),但品种间差异不显著。通过相关性分析,大豆盛花期到鼓粒期茎秆可溶性糖、氮含量及糖氮比与籽粒可溶性糖、氮含量及糖氮比相关性达到显著水平(P<0.05),特别是氮和糖氮比,相关系数最大值达到0.85。这些结果为明确糖氮由茎秆到籽粒的运输规律和套作大豆合理种植栽培参数提供理论支撑。

硼对根瘤菌在紫花苜蓿体内运移和定殖及对幼苗生长的影响

苗阳阳, 周彤, 师尚礼, 康文娟, 张运婷

2017, 26(4): 120-133. DOI: 10.11686/cyxb2016340

摘要 ( 505 )

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通过向青色荧光蛋白(CFP)标记的两种根瘤菌菌液Ensifer meliloti LZgn5f (gn5f) 和Ensifer meliloti 12531f (12531f)内添加不同浓度硼并接种于苜蓿幼苗根部,研究硼对荧光标记根瘤菌在甘农5号紫花苜蓿幼苗体内运移和定殖的动态变化及接种对苜蓿幼苗生长的影响。结果表明,添加1 mg/L硼较利于12531f生长, 100 mg/L硼较利于gn5f生长。添加适宜浓度硼对苜蓿幼苗体内荧光标记根瘤菌运移和定殖具有促进作用,两种荧光标记根瘤菌在根部定殖数量较多,其中添加100 mg/L硼15 d时根部12531f数量最高,达2184.99 cfu/g,添加0.5 mg/L硼60 d时gn5f数量最高,达58307.11 cfu/g;同时可向地上运移,主要运移并定殖于下部茎叶内,1 mg/L硼利于12531f在下部茎叶内定殖,100 mg/L硼利于gn5f在下部茎内定殖。对照各部位未检测到两种荧光标记根瘤菌。添加硼处理的单株结瘤数、单株根瘤重、单株叶片数、株高、根长、地上鲜重、地上干重、根鲜重和根干重均高出对照和单独接菌处理,1 mg/L硼+12531f处理高出对照和单独接菌处理,范围在21.31%~909.28%之间;100 mg/L硼+gn5f处理高出对照和单独接菌处理,范围在15.07%~1424.24%之间;虽然单独接种12531f抑制了叶绿素的形成,但添加1 mg/L硼后其含量则升高,分别显著高出对照和单独接菌处理18.31%和36.86%(P<0.05),而接种gn5f则促进了叶绿素的合成,添加100 mg/L硼后含量分别显著高出对照和单独接种处理24.41%和12.92%(P<0.05)。因此,1 mg/L硼与12531f混合接种,100 mg/L硼与gn5f混合接种对根瘤菌在苜蓿幼苗体内运移和定殖及对幼苗的生长具有促进作用,为苜蓿种植提供了依据。

利用根管法对油菜和冬小麦苗期根系形态的研究

高嵩涓, 曹卫东

2017, 26(4): 134-142. DOI: 10.11686/cyxb2016208

摘要 ( 422 )

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快速、准确的根系原位观测方法是根系研究中的重要技术,本研究介绍了一种根管盆栽方法,该方法在透明PVC管内种植作物,通过遮光膜保持管内黑暗环境,以实现在作物生长过程中对其根系生长的原位动态观测,且根系生长环境更接近田间实际情况,并可通过改变根管长度、半径等将其应用于田间深根作物的研究中。利用此方法、结合根系扫描技术分析了油菜和冬小麦从发芽到出苗后16 d时的根系生长情况。结果表明,出苗后7和16 d冬小麦根系和地上部干物重均大于油菜,出苗后16 d冬小麦和油菜根冠比分别为0.513和0.372。大部分根系分布在0~16 cm表层土壤中,出苗后16 d冬小麦和油菜表层土壤中的根长在总根长中的比例分别为62.60%和67.76%,根系总表面积、总体积和一级侧根数均为表层土壤中占比最多,在出苗后7 d,总根长、总表面积、总体积和一级侧根数均为冬小麦显著高于油菜,而在出苗后16 d,两种作物的总根长和总表面积差别不大,说明油菜根系生长呈先缓后快趋势。表层土壤中根系平均直径小于底层土壤,油菜根系平均直径小于冬小麦,油菜和冬小麦的根系直径均大部分在0~0.50 mm之间,随着根系生长,较细的侧根逐渐增多,根系平均直径变小。出苗后16 d内的冬小麦根系伸长速率为1.83 cm/d,大于油菜的1.51 cm/d。因此,冬小麦苗期根系生长快于油菜,油菜根系呈先缓后快的生长特性。本研究介绍的根管法是一种原位研究根系的有效方法。

水土保持植物类芦对土壤酸胁迫的形态生理响应

陈雪娇, 韩航, 侯晓龙, 刘爱琴, 蔡丽平, 周垂帆, 马祥庆

2017, 26(4): 143-149. DOI: 10.11686/cyxb2016170

摘要 ( 293 )

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土壤酸度低是限制一些金属矿山废弃地植被恢复的主要因素之一,类芦可在酸度极低的稀土矿废弃地正常生长,其中可能存在对酸胁迫特殊的形态生理响应机制。因此,采用室内土培盆栽模拟胁迫试验,设计不同强度酸胁迫处理(pH: 3.5,4.5,5.0和5.6),测定不同酸胁迫条件下,类芦地上部分和根系生长、生物量、抗氧化酶活性及MDA含量等指标,探讨类芦对土壤酸胁迫的适应策略。结果表明,类芦对土壤酸胁迫有一定的耐性,pH 3.5处理仍能较正常生长;随土壤pH的逐渐增大,类芦地上部分和根系各生长指标整体表现为先增大后减小的变化趋势,弱酸胁迫对类芦根系生长有一定促进作用,pH 4.5处理均达最大值,为类芦最适宜生长的土壤酸度;酸胁迫条件下,类芦可通过加快根直径的生长,增大根系的生物量分配,以适应酸胁迫条件,但酸胁迫对类芦体内抗氧化酶活性具有一定抑制作用。

野生麻花秦艽中化感活性物质对牧草萌发及生理特性的影响

丁春发, 魏小红, 王芳琳

2017, 26(4): 150-161. DOI: 10.11686/cyxb2016181

摘要 ( 338 )

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采用超声提取法从野生麻花秦艽中提取龙胆苦苷(gentiopicroside)和黄酮(flavonoids),用不同浓度龙胆苦苷和黄酮提取液处理受试植物紫花苜蓿、红三叶和白三叶,通过对受试植物种子萌发和幼苗生理特性[苗高、根长、鲜重以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)3种抗氧化酶活性]的研究,探讨了野生麻花秦艽的化感作用及抗氧化性。研究表明,野生麻花秦艽中龙胆苦苷和黄酮提取液对受体植物的种子萌发和幼苗生长大多表现出化感抑制作用,仅龙胆苦苷浓度为2.52 mg/mL时,对白三叶的苗高表现出促进生长的作用;随龙胆苦苷和黄酮提取液浓度增大,对3种抗氧化酶活性影响程度不同:3种受体植物幼苗体内的POD和CAT的活性分别在6.30和1.95 mg/mL时达到最大值,紫花苜蓿幼苗体内SOD活性在浓度分别为12.60和3.90 mg/mL时活性最大,分别为22.971和25.013 U/g,红三叶和白三叶幼苗体内的SOD活性在6.30和1.95 mg/mL时达到最大值,说明不同植物对化感胁迫的耐受能力不同,紫花苜蓿对化感胁迫的耐受能力强于红三叶和白三叶。

海拔对桃儿七果实特性、活性成分含量及抗氧化能力的影响

栗孟飞, 姚园园, 丁耀录, 葛莉, 曹小路, 黎洁, 杨德龙

2017, 26(4): 162-168. DOI: 10.11686/cyxb2016212

摘要 ( 608 )

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为了探明海拔对桃儿七果实特性以及活性成分积累的影响,更好地保护和利用桃儿七野生资源,本研究以不同海拔(2400~2500 m和2900~3000 m)的野生桃儿七果实为材料,分别对果实特性、活性物质含量以及抗氧化能力进行了测定与分析。结果表明,海拔对桃儿七果实特性、活性成分积累以及组织间的差异性具有显著影响。低海拔果实开花期至成熟期的天数为111 d,较高海拔延长5 d,成熟期较高海拔提前13 d,低海拔果实的纵径、横径、干重、种子数量和千粒干重均高于高海拔,而纵横比则相反;低海拔果皮和果肉中可溶性糖、总黄酮和酚类化合物的含量分别显著高于高海拔;低海拔果皮70%和10%乙醇提取液的抑制率、铁离子还原/氧化能力(FRAP值)以及果肉70%乙醇提取液的FRAP值分别显著大于高海拔。同一海拔不同组织而言,果肉中可溶性糖的含量显著高于果皮,总黄酮和酚类含量则相反;在低海拔地区,果皮70%和10%乙醇提取液的抑制率和FRAP值分别显著大于果肉,而在高海拔地区,仅果皮70%乙醇提取液的FRAP值显著大于果肉。因此,较低海拔有利于桃儿七果实的生长与发育以及果实中可溶性糖、总黄酮和酚类化合物等活性物质的积累。

盐处理对甜菜生长和渗透调节物质积累的影响

伍国强, 冯瑞军, 李善家, 王春梅, 焦琦, 刘海龙

2017, 26(4): 169-177. DOI: 10.11686/cyxb2016192

摘要 ( 340 )

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采用室内盆栽法,探究了不同浓度NaCl (0、50、100和150 mmol/L)对60 d龄甜菜植株生长及渗透调节物质积累的影响。结果表明, 添加50、100和150 mmol/L NaCl明显促进甜菜植株生长,维持良好水分状况。与对照(0 mmol/L)相比,不同浓度NaCl均显著增加甜菜叶片、叶柄和贮藏根的鲜重和干重(P<0.05)。高盐(150 mmol/L)条件下,甜菜叶片和叶柄Na⁺浓度较对照分别增加4.4和4.9倍(P<0.05),贮藏根和侧根Na⁺相对分配比例分别降低44%和53%(P<0.05);叶片和侧根K⁺浓度分别降低39%和55%(P<0.05),叶柄和贮藏根K⁺相对分配比例分别增加35%和80%(P<0.05)。盐处理下贮藏根蔗糖含量降低44%~50%(P<0.05),果糖含量减少31%~36%(P<0.05),而葡萄糖含量维持在稳定水平。另外,高盐使贮藏根的脯氨酸浓度较对照增加93%(P<0.05)。由此可见,甜菜通过叶片和叶柄积累大量Na⁺、根部维持K⁺的稳态平衡以及提高脯氨酸含量,以适应盐渍生境。

一氧化氮参与调节PEG渗透胁迫下白三叶抗氧化酶活性及其基因表达

吴星, 王晓娟, 彭燕

2017, 26(4): 178-187. DOI: 10.11686/cyxb2016190

摘要 ( 416 )

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以 ‘拉丁诺’ 白三叶为材料,采用药理学实验,研究15%PEG-6000渗透胁迫下,离体叶片内源NO荧光产生及NO含量动态变化,NO清除剂及合成抑制剂对白三叶叶片抗氧化酶活性及其基因表达量的影响以及外源NO供体(SNP)对渗透胁迫的缓解效应。渗透胁迫可诱导白三叶叶片NO荧光产生,NO含量升高,提高抗氧化酶活性,上调抗氧化酶基因表达水平,而Hb、NR、NaVO₃和L-NAME则显著抑制了胁迫诱导的NO含量、抗氧化酶活性及其基因表达水平的提升;外源根施50 μmol/L SNP促进了胁迫下叶片抗氧化酶活性的提高,并有效减缓了相对含水量的下降,抑制电解质渗透率(EL)和MDA含量的升高。以上结果表明,NO是白三叶响应渗透胁迫的重要信号分子,并可能通过调控氧化酶基因表达和提高抗氧化酶活性,以减轻渗透胁迫对白三叶幼苗的过氧化伤害。

蒺藜苜蓿、天蓝苜蓿、金花菜基因组SNP穿梭标记开发

任海龙, 魏臻武, 陈祥

2017, 26(4): 188-195. DOI: 10.11686/cyxb2016400

摘要 ( 425 )

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蒺藜苜蓿是继拟南芥和水稻之后又一个进行全基因组测序的植物,利用蒺藜苜蓿的基因组序列,开发出可以在其他豆科植物上应用的分子标记,即穿梭标记,已成为缺乏基因组信息或基因组复杂的豆科植物基因组学及分子遗传学研究的有效手段。天蓝苜蓿和金花菜是我国最重要的两种一年生苜蓿,由于缺乏有效的分子标记,这两种苜蓿在基因组水平上的研究很少。SLAF-seq是近年来开发出的一种简化基因组测序技术,具有高通量、准确性、成本低、周期短的优点,已在众多物种的全基因组SNP标记开发上得到应用。本研究通过SLAF-seq技术对12份蒺藜苜蓿、天蓝苜蓿和金花菜材料进行简化基因组测序,共得到28.04×10⁶个读长的测序数据,276432个高质量的SLAF标签,其中58748个SLAF标签为多态性标签,平均测序深度为17.44。在58748个多态性SLAF标签中,共检测出次要基因型频率(MAF)大于0.05的SNP标记189133个。本研究开发出的SNP标记可用于一年生苜蓿的遗传多样性、遗传图谱构建和重要农艺性状的QTL定位等的研究,其种间穿梭的特性可为苜蓿属种间基因组排列顺序、系统进化关系、比较图谱构建等方面的研究提供帮助。

内生真菌与寄主互惠共生的分子机制

田沛, 南志标

2017, 26(4): 196-210. DOI: 10.11686/cyxb2016176

摘要 ( 292 )

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在自然界中广泛存在真菌与植物形成的共生体,这种共生作用可以引起真菌和其寄主植物发生重要的适应性变化。内生真菌与冷季型草坪草高羊茅和黑麦草形成互惠共生体,与病原真菌生长方式的不同,内生真菌仅在寄主细胞间生存,与寄主保持协同生长,这些独特的生长方式使得内生真菌生活在植物特定组织内,从不侵染植物细胞,因而寄主缺乏防御反应,二者通过信号交流和调控建立并维持这种互惠共生关系。内生真菌和寄主信号交流包括了多种已知的途径,其中确定的有活性氧调控途径,有丝分裂原活化蛋白(mitogen-activated protein,MAP) 激酶级联信号途径及cAMP和Ca²⁺作为第二信使的信号途径,本文综述了通过显微镜等各种技术确定的内生真菌在寄主细胞间的生长方式和目前通过基因敲除技术已知的与维持内生真菌与寄主互惠共生相关的基因,期望为深入揭示内生真菌与寄主的信号转导途径提供参考。

施肥对提高秣食豆产量和饲用品质的影响

黄岩, 多田琦, 遇瑶, 姚凤娇, 季婧, 邝肖, 崔国文, 胡国富

2017, 26(4): 211-217. DOI: 10.11686/cyxb2016201

摘要 ( 345 )

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采用“3414”最优回归设计,设氮、磷、钾3个因素,4个施肥水平,研究不同施肥水平对秣食豆产量、饲用品质的影响,结果表明,在鼓粒期和N₂P₂K₂(N 40 kg/hm²,P₂O₅ 70 kg/hm²,K₂O 50 kg/hm²)施肥水平下秣食豆饲用品质表现最佳,秣食豆鲜、干草产量最高,分别是39238.09和16209.12 kg/hm²,较对照分别提高了24.47%、36.17%;粗蛋白、粗脂肪最高,分别为18.40%和2.60%,较对照分别提高了37.02%、73.61%;粗纤维含量最低,较对照降低了18.46%。

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