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2017年 第26卷 第5期    刊出日期：2017-05-20

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研究论文

气候变化与人为活动对三江源草地生产力影响的定量研究

张颖, 章超斌, 王钊齐, 杨悦, 张艳珍, 李建龙, 安如

2017, 26(5):  1-14.  DOI: 10.11686/cyxb2016420

摘要 ( 1076 )   HTML ( 6)   PDF (2054KB) ( 1048 )  

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近数十年来在气候变化和生态工程实施的背景下,作为我国重要的生态屏障的三江源地区的气候条件和人为干扰都发生了明显的变化。本研究借助CASA模型和气候生产力模型,结合对土地利用/覆盖变化(LUCC)的分析,定量评估了气候变化、LUCC和草地管理措施对三江源草地净初级生产力(NPP)变化的影响。结果表明,1)2001-2012年间,三江源草地总面积增加了6749 km²,草地的平均NPP下降了5.47%,总NPP下降了5.00%。 2)由新增加的草地带来的NPP总量为1293.12 Gg C,由转出草地带来的NPP总量损失为215.42 Gg C。 3) 2012年气候总NPP比2001年下降了20.27%,而人为总NPP增加了41.51%。12年间气候变化的趋势不利于草地植被的生长,而人为活动对草地植被的负面影响力有明显减弱。4)由气候因素引起的草地总NPP变化量为-165.28 Tg C,而管理措施引起的总NPP变化量为140.03 Tg C; LUCC导致的草地总NPP变化量为2.22 Tg C。草地管理措施的改进对遏制草地退化起到了决定性作用。

黑河自然保护区沼泽湿地土壤化学性质的空间分布特征研究

白娜, 王立, 孔东升

2017, 26(5):  15-28.  DOI: 10.11686/cyxb2016269

摘要 ( 524 )   HTML ( 3)   PDF (1697KB) ( 719 )  

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通过对张掖黑河湿地国家级自然保护区沼泽湿地野外调查、土样采集、实验室分析,利用空间分布格局代替时间演替序列,应用描述性统计及线性回归和相关性的分析方法,对该湿地的速效养分、有机质和土壤全盐含量及pH进行了研究。结果表明, 土壤有机质(SOM)含量随着土层深度的增加而显著增加;速效氮(AN)含量垂直分异明显且整体趋势先减少后急剧增加;土壤中速效磷(AP)、速效钾(AK)、全盐含量空间分布存在表聚现象,上高下低的分布格局明显;pH值含量空间分布差异不大但该地区土壤呈碱性和强碱性。pH和SOM存在弱负相关性,pH通过抑制植被的生长来间接影响SOM含量;全盐含量和AK含量具有强烈的乘幂和正线性相关性。全盐、SOM、AN、AP、AK含量均属于中等变异,pH为弱变异。黑河保护区湿地生态系统正处于退化阶段,脆弱性和敏感性使该保护区在干旱半干旱区涵养水源、保持水土的重要性减弱,建立当地自然条件特征基础上长期持续的试验研究,保护与恢复措施迫在眉睫。

高原鼠兔干扰对青海湖流域高山嵩草草甸植物多样性及地上生物量的影响

金少红, 刘彤, 庞晓攀, 于成, 郭正刚

2017, 26(5):  29-39.  DOI: 10.11686/cyxb2016391

摘要 ( 597 )   HTML ( 3)   PDF (1409KB) ( 672 )  

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采用堵洞法设置高原鼠兔干扰区和非干扰区,然后在干扰区和非干扰区内利用样方法研究了高原鼠兔干扰对青海湖流域高山嵩草草甸植物多样性和地上生物量的影响。结果表明,植物物种多样性和不同植物功能群多样性对高原鼠兔干扰的响应并不一致,其中干扰增加了杂类草功能群丰富度指数与物种丰富度指数,降低了物种均匀度指数、莎草科功能群丰富度指数和禾草科功能群均匀度指数(P<0.05)。干扰区内物种均匀度指数、物种丰富度指数和杂类草功能群丰富度指数随干扰强度增加而呈增加趋势,但禾草科功能群均匀度指数却呈显著降低趋势。虽然高原鼠兔干扰显著降低了植物群落总生物量,莎草科、禾草科和豆科功能群生物量(P<0.05),但显著增加了杂类草功能群生物量(P<0.05)。干扰区随干扰程度增加,莎草科功能群和豆科功能群生物量逐渐降低,杂类草功能群生物量逐渐增加,而禾草科功能群生物量则先增加后降低。鉴于高山嵩草草甸植物群落物种多样性和功能多样性对高原鼠兔干扰的响应不一致,植物物种多样性和功能群多样性之间不能互相替代。

荒漠草原不同带间距人工柠条林平茬对林间生境的影响

周静静, 马红彬, 周瑶, 蔡育荣, 吴兴旺, 宿婷婷, 贾希洋

2017, 26(5):  40-50.  DOI: 10.11686/cyxb2016387

摘要 ( 575 )   HTML ( 2)   PDF (909KB) ( 493 )  

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研究不同带间距柠条林平茬后林间生境的变化对人工柠条中间锦鸡儿的种植和平茬饲用具有重要意义。以荒漠草原分布的4, 6和8 m带间距中间锦鸡儿林间草原为对象,于2015年4月对3种带间距柠条林进行齐地平茬,研究不同带间距中间锦鸡儿平茬后林间植被、土壤理化性质、气温、风速、风蚀量等变化。结果表明,1)8 m带间距的林间多年生草本物种比例、植被盖度和密度最高(P<0.05),6和4 m间距植被盖度密度接近;3种间距的林间地上生物量、物种多样性无显著差异(P>0.05)。2)随着带间距增加,土壤粉粒含量以及土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量总体呈现上升趋势。但土壤水分以6 m带间距最高,4 m带间距最低。3)林间平均气温以4 m带间距最高,8 m带间距最低,风速大小正好相反;土壤风蚀量呈现6 m带间距最高(P<0.05),4和8 m带间距最低。4)相关性分析表明,植物多样性与土壤有机质、全氮、粉粒含量正相关,土壤有机质含量与土壤粉粒含量、植被盖度呈正相关。研究认为,8 m人工中间锦鸡儿林种植间距对林间植被多样性增加、土壤质量改善和土壤风蚀减少更为有利。

不同氮添加对入侵植物瘤突苍耳和本地近缘植物苍耳及两者杂交种的生长影响

荀挚峰, 白龙, 曲波, 许玉凤, 李光海, 詹忠浪, 石九曜

2017, 26(5):  51-61.  DOI: 10.11686/cyxb2016217

摘要 ( 447 )   HTML ( 3)   PDF (1483KB) ( 713 )  

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土壤养分对外来植物入侵过程的影响是入侵生物学研究的一个热点,但土壤养分对入侵植物和本地植物杂交后代植株特性的影响鲜有报道。本研究采用盆栽实验,通过添加不同浓度的N,改变土壤养分,比较入侵植物瘤突苍耳和本地近缘植物苍耳及两者的杂交种(杂交瘤突苍耳和杂交苍耳)在植物形态、生物量及分配、植株生长和叶片光合特性等方面的差异,探讨这些差异与入侵性的关系。结果表明,氮添加显著提高了瘤突苍耳、苍耳和杂交种的茎粗、总叶面积、总生物量、根生物量、茎生物量、根生物量比和根冠比,显著降低了4种植株的叶根比;瘤突苍耳各指标随氮含量增加而变化明显,苍耳和杂交苍耳的茎生物量比和叶生物量比下降显著;瘤突苍耳的净同化速率在不同氮处理下均显著高于苍耳,但叶面积比均显著低于苍耳;杂交后代植株的相对生长速率、净同化速率和平均叶面积比在各氮处理间均高于各母本的后代植株,同时杂交瘤突苍耳植株的各生物量指标和生长指标均显著高于杂交苍耳植株。由此可见,1)当养分是限制条件时,入侵植物瘤突苍耳相对于本地植物苍耳将较多生物量分配到根系,这种分配策略反映入侵植物对低养分环境有较高的适应性;2)以瘤突苍耳为母本的杂交后代植株较以苍耳为母本的杂交后代植株具有较强生长能力和繁殖能力,可以进一步加强其入侵。

青蒿素对牧草的化感作用

魏立本, 夏志林, 殷洁, 袁玲

2017, 26(5):  62-69.  DOI: 10.11686/cyxb2016252

摘要 ( 511 )   HTML ( 2)   PDF (496KB) ( 1753 )  

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试验以黑麦草、白三叶和光叶紫花苕为材料,采用盆栽试验,研究不同浓度(0,6,12,24,36 mg/kg)青蒿素处理对3种牧草生长、生理、抗氧化酶和养分指标的影响,为重庆市黄花蒿产区选择宜栽牧草提供科学参考。结果表明,青蒿素显著影响3种牧草生长,影响效应与青蒿素浓度和牧草种类显著相关。其中,6 mg/kg 青蒿素对3种牧草生长指标均有显著抑制作用,并随浓度的增加而增强。当浓度为36 mg/kg时,黑麦草、白三叶和光叶紫花苕的生物量分别减少76.83%,90.10%和65.09%;株高分别降低47.82%,38.76%和44.49%。青蒿素对3种牧草的化感综合效应均表现为负值,且绝对平均值光叶紫花苕最小,黑麦草次之,白三叶最大,说明光叶紫花苕对青蒿素相对不敏感。此外,青蒿素显著降低牧草叶绿素含量、根系活力和硝酸还原酶活性,不益于光合作用、养分吸收和氮素同化,故牧草氮、磷、钾吸收量显著降低,最大降幅均超过70%。青蒿素对抗氧化酶活性的影响各异,超氧化物歧化酶活性提高,过氧化物酶活性降低,过氧化氢酶活性无显著变化。但是,青蒿素大幅度提高丙二醛含量,表明在青蒿素胁迫下,牧草体内产生了较多的氧自由基或清除率降低,细胞膜受到损伤。因此,在重庆黄花蒿产区,比较适合种植对青蒿素相对不敏感的光叶紫花苕。

光敏型高丹草复种穴播高效栽培模式研究

贺春贵, 何振富, 王斐

2017, 26(5):  70-80.  DOI: 10.11686/cyxb2016247

摘要 ( 475 )   HTML ( 1)   PDF (588KB) ( 569 )  

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为了探讨光敏型高丹草夏播复种的高效栽培模式,在陇东旱塬麦茬后用免耕露地、翻耕露地和翻耕覆膜3种穴播方式复种了海牛、BJM和大卡(褐色中脉、BMR)3个光敏型高丹草品种,观察比较了各品种的物候期和农艺性状,测定分析了不同品种和穴播方式下刈割1茬和2茬的草产量。结果表明,在刈割1茬(早霜前1周刈割)条件下,各品种间在株高、茎粗、节间数、叶片数、单株鲜重、单株叶重、单株茎重和分蘖数性状上差异极显著(P<0.01),穴播方式对各品种株高和节间数影响显著(P<0.05),对叶片数、单株鲜重、单株叶重、单株茎重和分蘖数影响极显著(P<0.01),品种和穴播方式互作仅对单株叶重影响显著(P<0.05)。以65%含水量标准鲜草产量为指标,3个品种刈割1茬的产量均高于刈割2茬之和的产量,前者平均产草量是后者的3.21倍;品种在刈割2茬第1次、第2次和两次之和的产量之间均差异极显著(P<0.01),而在刈割1茬的产量间差异显著(P<0.05);穴播方式间刈割1茬、刈割2茬第1次和两次之和的产量均差异极显著(P<0.01);品种和穴播互作对刈割1茬、刈割2茬第1次和2次之和的产量影响极显著(P<0.01)。在刈割1茬时,3个品种的标准鲜草产量表现为翻耕覆膜比免耕露地平均增产62.21%、比翻耕露地增产36.45%、翻耕露地比免耕露地增产21.08%。在本试验条件下,在陇东旱塬地区麦茬后夏播复种高丹草以翻耕覆膜穴播、刈割1茬(早霜前1周刈割)和BJM 品种相组合的生产模式为最优;但种植者如选择多次刈割,则以海牛品种结合翻耕覆膜穴播的种植模式为佳。

养分添加对贝加尔针茅草原6种植物叶片性状的影响

刘红梅, 李洁, 于丽, 皇甫超河, 杨殿林

2017, 26(5):  81-91.  DOI: 10.11686/cyxb2016242

摘要 ( 600 )   HTML ( 3)   PDF (1654KB) ( 549 )  

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养分添加是促进退化草地恢复常用的管理措施。以贝加尔针茅草原为研究对象,设置CK(对照,不施肥),N(单施氮肥,100 kg/hm²),P(单施磷肥,100 kg/hm²),K(单施钾肥,100 kg/hm²),NP(氮、磷肥混施,均为100 kg/hm²),NK(氮、钾肥混施,均为100 kg/hm²),PK(磷、钾肥混施,均为100 kg/hm²),NPK(氮、磷、钾肥混施,均为100 kg/hm²),研究贝加尔针茅草原包括建群种和优势种在内的6种植物的比叶面积、叶绿素含量和养分含量等叶片性状对养分添加的响应,旨在探讨草原生态系统中,不同物种叶片特性随养分供给条件发生的变异及其与土壤理化特性之间的关系。结果表明,6种植物的比叶面积(specific leaf area, SLA)、叶绿素含量、叶片养分在不同养分添加下都发生了变化,但变化的范围和方向都不尽相同。综合6种植物进行分析,SLA与叶绿素含量、叶片含N量呈极显著正相关(P<0.01),与叶片含P量呈显著正相关(P<0.05);叶绿素含量与叶片含N量、土壤铵态氮含量呈极显著正相关(P<0.01);叶片含N量与土壤pH呈显著正相关(P<0.05);叶片含P量与土壤P、土壤速效P含量和土壤pH值呈极显著正相关(P<0.01)。综合研究表明,贝加尔针茅草原植物叶片含N量较低,植物叶片性状受N素影响显著,但不同物种对N素添加的反应不同,土壤养分供给的差异是叶片结构特性和叶片养分组成发生变化的重要原因。

紫花苜蓿苗期根系生长的水分胁迫损伤及氮磷的修复生长作用

丁晓青, 樊子菡, 沈益新

2017, 26(5):  92-99.  DOI: 10.11686/cyxb2016409

摘要 ( 557 )   HTML ( 2)   PDF (870KB) ( 659 )  

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土壤水分胁迫对牧草根系生长有重要影响。为明确土壤水分胁迫对紫花苜蓿根系生长的损伤以及胁迫解除后根系修复生长过程中土壤养分的作用和利用率,以赛迪-7(Sadie-7)和标杆(Icon)两个品种进行盆栽试验,分析了土壤渍水和低水分条件下生长的紫花苜蓿小苗的根系形态;并在解除土壤水分胁迫后施氮(尿素:0.336 g/盆)或磷(过磷酸钙:1.51 g/盆),分析了氮、磷对根系生长的影响。结果表明,土壤渍水显著抑制紫花苜蓿小苗主根的伸长生长,主根直径、根表面积以及根体积均小于对照;土壤低水分处理促进主根伸长生长,但显著抑制侧根生长。胁迫解除后,前期渍水处理的植株主根生长加快,但侧根生长则比前低水分处理的植株和对照缓慢;施氮、磷肥可显著促进根系的生长。土壤水分胁迫造成的根系生长伤害及胁迫去除后侧根生长缓慢导致氮、磷吸收利用率显著降低。试验结果说明,保持适宜的土壤水分或在土壤水分胁迫后适当施用氮、磷肥,将是促进紫花苜蓿根系生长,提高饲草产量的重要栽培措施。

外源无机盐与硫胺素对枝叶去除后紫花苜蓿的再生性影响

赵威, 李亚鸽, 王馨, 李涛

2017, 26(5):  100-108.  DOI: 10.11686/cyxb2016429

摘要 ( 425 )   HTML ( 2)   PDF (1249KB) ( 532 )  

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放牧活动是包含牧食折损、枝叶去除、唾液沉积等多个过程的融合,而觅食者分泌的唾液对牧草具有潜在影响。本试验选择外源无机盐与硫胺素处理作为试验组,以去离子水与羊唾液处理为参考对照,并将4种溶液涂抹作用于不同枝叶去除水平的紫花苜蓿截面处,探究植食性动物(羊)唾液中的无机盐与硫胺素是否对紫花苜蓿的再生性产生影响,分析枝叶去除与羊唾液是如何诱导植物的补偿再生,同时探寻紫花苜蓿从形态与生理上对无机盐和硫胺素的差异响应。试验结果表明,1)与单一的枝叶去除处理相比,在羊唾液的催化作用下,枝叶去除后的紫花苜蓿再生能力明显提高,其中硫胺素是羊唾液中的有效成分;2)相对于外源无机盐,硫胺素对枝叶去除紫花苜蓿牧草有更为显著的正效应,紫花苜蓿地上累积生物量显著增加,茎叶比差异也达到了4.3~7.9倍;在80%枝叶去除水平下,总分蘖数大约是无机盐组的1.56倍;3)不同处理下紫花苜蓿的生理指标差异性不均一。在各项处理中,紫花苜蓿的叶绿素含量值都接近49.3 mg/g;在20%枝叶去除水平下,清水与羊唾液处理均促进根系可溶性糖含量大幅度增加;对于无机盐组,POD活性随着枝叶去除水平呈递增变化,而硫胺素处理没有引起POD活性的改变。通过本研究,期望进一步了解紫花苜蓿响应放牧的内在机制,为改善人工草地现状和提高牧草的农业效益提供参考,同时也为放牧生态学的发展提供理论支持。

刈割次数对紫花苜蓿镉吸收影响及生理响应

李娜, 孙宁骁, 宋桂龙, 濮阳雪华, 周述琼, 赵克奇, 蒋凯

2017, 26(5):  109-117.  DOI: 10.11686/cyxb2016419

摘要 ( 539 )   HTML ( 0)   PDF (1040KB) ( 476 )  

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采用盆栽试验研究了4种镉(Cd)浓度(0,10,25,50 mg/kg)下,刈割次数(1次,2次,3次)对紫花苜蓿生长和Cd累积量的影响及其生理响应。结果发现,多次刈割提高了紫花苜蓿地上部分的生长速率,促进了地上部分生物量的累积,3次刈割下地上部平均生长速率可达61.6 mg/(株·d),但3次刈割显著抑制了根系的生长(P<0.05)。生长季内2次和3次刈割可以促进根系Cd吸收,增加地上部分Cd累积量,进而提高紫花苜蓿Cd富集量,单株最大镉积累量出现在25 mg/kg Cd浓度的2次刈割处理中,达到75.98 μg/株。同时,2次或3次刈割会降低紫花苜蓿相对电导率、MDA含量,增加脯氨酸含量,改善紫花苜蓿在Cd胁迫下的生理状况。综合分析表明,当土壤Cd浓度不高于25 mg/kg时,紫花苜蓿生长季内2次刈割可以提高Cd污染土壤修复效率。

无机盐对甘草愈伤组织生长及总黄酮含量的影响

柳福智, 杨秀艳

2017, 26(5):  118-126.  DOI: 10.11686/cyxb2016239

摘要 ( 357 )   HTML ( 7)   PDF (470KB) ( 512 )  

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本研究以甘草无菌苗的下胚轴为供试材料,以MS+6-BA 0.5 mg/L+2,4-D 0.5 mg/L+NAA 0.5 mg/L+KT 0.4 mg/L+agar 8 g/L+sugar 30 g/L为基本培养基,利用组织培养技术并结合紫外分光光度法探究了MS培养基中5种不同无机盐浓度及各种成分之间的交互作用对甘草愈伤组织增长量、生理指标及次生代谢产物的影响。结果表明,适量增加KNO₃和MnSO₄·4H₂O的含量有利于甘草愈伤组织生物量的积累;随着MS培养基中CaCl₂·2H₂O浓度的增加,有利于可溶性糖和总黄酮含量的积累;浓度为2533 mg/L KNO₃最有利于提高POD活性;KH₂PO₄浓度在170~226 mg/L范围内,愈伤组织生长量和总黄酮含量显著提高;MS培养基中MgSO₄·7H₂O有利于甘草愈伤组织的生长及总黄酮的合成。而愈伤组织的生长状况与总黄酮的合成是多种无机盐离子之间交互作用的结果,通过正交试验及极差分析得出最优营养元素组合为MgSO₄·7H₂O 493 mg/L+MnSO₄·4H₂O 7 mg/L+KNO₃ 2533 mg/L+KH₂PO₄ 170 mg/L+CaCl₂·2H₂O 733 mg/L。

盐胁迫对菊芋糖组分含量和分配的影响

詹文悦, 李辉, 康健, 尹晓明, 梁明祥

2017, 26(5):  127-134.  DOI: 10.11686/cyxb2016227

摘要 ( 413 )   HTML ( 0)   PDF (1074KB) ( 588 )  

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本研究以菊芋品种南芋一号(NY-1)为试材,在温室进行全生育期土培盆栽试验,研究了盐胁迫对糖分积累与分配的影响。通过HPLC-ELSD(高效液相色谱-蒸发光检测仪)检测发现,盐胁迫对NY-1块茎、茎和叶中各种糖的含量有不同影响。对于单糖和二糖来说,与对照相比,盐处理140 DAP (days after planting)时茎中的果糖、葡萄糖和蔗糖含量分别降低了72.67%,78.31%和39.40%;块茎中果糖、葡萄糖和蔗糖含量分别降低了67.08%,60.91%和30.07%;叶中果糖、葡萄糖和蔗糖含量与对照相比无显著性变化。盐处理220 DAP时,块茎中这些糖的含量无明显降低,茎中的葡萄糖含量与对照相比降低了139.22%;而叶中这些糖已检测不出。低聚合度果聚糖主要集中分布在菊芋块茎和茎中。与对照相比,盐处理140 DAP 时茎与块茎中蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖的含量没有显著差异,叶中这些糖分布很少,与对照相比变化很小。盐处理220 DAP,块茎中这些糖含量与对照相比无显著性差异,而茎与对照相比,蔗果三糖、蔗果四糖和蔗果五糖含量几乎为0,表明随块茎的形成,茎和叶中的果聚糖逐步向块茎转运,盐胁迫产生渗透机制,增加了果聚糖在块茎中的积累。以上结果表明盐胁迫影响了糖分的积累转运,微调了植物体内的果聚糖组成,但极其严重地减少了果聚糖在地上部分(尤其是茎)的积累。

外源NO对镧胁迫下燕麦幼苗活性氧代谢和矿质元素含量的影响

刘建新, 王金成, 刘秀丽

2017, 26(5):  135-143.  DOI: 10.11686/cyxb2016241

摘要 ( 488 )   HTML ( 2)   PDF (1229KB) ( 612 )  

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为探讨外源NO对稀土元素镧(La)胁迫下燕麦幼苗生理响应的调节作用,采用水培方法,研究了NO供体硝普钠(SNP)对20 mmol/L La³⁺胁迫下幼苗生长、活性氧代谢和矿质元素吸收的影响。结果表明,La³⁺胁迫下燕麦幼苗根长、株高和植株干重明显下降,根系和叶片活性氧(O2·-和H₂O₂)水平及丙二醛(MDA)含量显著提高,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性降低,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性及抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量提高;施加100 μmol/L SNP能显著缓解La³⁺胁迫对燕麦幼苗生长的抑制作用,降低La³⁺胁迫下燕麦幼苗根系和叶片O2·-、H₂O₂、MDA、AsA和GSH含量,提高SOD、CAT、POD和APX活性。La³⁺胁迫提高了燕麦幼苗根系和叶片La和铜(Cu)的富集量,抑制了钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锌(Zn)、锰(Mn)的吸收;施加100 μmol/L SNP可显著抑制燕麦从根系向叶片La的转运,缓解La³⁺胁迫对K、Ca、Mg、Fe吸收的抑制及对Cu吸收的促进效应,使根系中Zn、Mn含量下降,叶片Zn、Mn含量增加。由此表明,外源NO能够通过提高抗氧化酶活性及影响La的转运和矿质元素吸收,缓解La³⁺胁迫对燕麦幼苗的氧化伤害和生长抑制。

花椰菜2种雄性不育系花器特征及花药发育的细胞学研究

陶兴林, 谢志军, 朱惠霞, 刘明霞, 张金文, 胡立敏

2017, 26(5):  144-154.  DOI: 10.11686/cyxb2016439

摘要 ( 378 )   HTML ( 0)   PDF (2342KB) ( 663 )  

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本试验以花椰菜细胞质雄性不育系09-R9、保持系09-24和温敏细胞核雄性不育系GS-19为试验材料,采用形态学和细胞学方法研究2种雄性不育系的形态特征和花药发育的细胞学特点。结果表明,2种雄性不育系在育性转换、花器形态特征及花药发育的细胞学特征都存在着差异。不同温度处理的09-R9、09-24和GS-19之间的育性转换存在差异。09-R9和09-24的育性不受温度影响,09-R9表现为不育,09-24完全可育;GS-19的育性受温度影响,高温(20 ℃)不育,低温(15 ℃)育性恢复。GS-19和09-R9花蕾和花药大小差异显著,GS-19花蕾和花药显著小于09-R9;不育株与其可育株花的差异达到显著水平,不育株花显著小于可育株。显微结构观察发现2种雄性不育系之间的花药败育时期和方式不同,09-R9花药早期可以形成外形正常的花粉囊,但囊内物质随着花蕾的发育逐渐解体,最终这种不正常的花粉囊全部解体消失,花药发育受阻于花粉母细胞形成之前,属于无花粉囊败育类型。GS-19的花药发育过程有花粉母细胞的分化,能形成正常花粉囊,不产生花粉粒或者产生微量的无生活力的花粉粒,花药发育受阻于花粉母细胞到四分体时期,属于花粉母细胞败育类型。超微结构观察发现,不育系09-R9和高温条件下不育系GS-19花药败育相似,发生在花粉母细胞减数分裂时期,没有四分体的形成,形成了花粉粒外壁发育异常的“拟小孢子”,最后“拟小孢子”逐渐降解,只剩下花粉空壳。说明2种雄性不育系的败育方式有差异,但是败育时期一致,花药发育均受阻于四分体形成之前。

日本结缕草滞绿基因 ZjSGR 对烟草的转化及功能分析

檀鹏辉, 袁丽丽, 樊波, 于安东, 董笛, 滕珂, 晁跃辉

2017, 26(5):  155-162.  DOI: 10.11686/cyxb2016492

摘要 ( 452 )   HTML ( 1)   PDF (1173KB) ( 561 )  

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SGR 基因是植物体内调控叶绿素降解的关键基因之一,在调控植物衰老以及响应非生物胁迫等方面也发挥着重要的作用。 本研究利用 DNA 重组技术,构建 35S::ZjSGR:YFP 植物表达载体,并通过农杆菌介导的方法成功转化烟草。PCR 和 qRT-PCR 结果显示日本结缕草滞绿基因ZjSGR已整合到烟草基因组中,并能够在转基因烟草中高效表达。在正常生长环境下,转基因烟草表现出黄化的表型。与对照相比叶绿素含量较低,光合速率下降。亚细胞定位实验证明ZjSGR定位在叶绿体,透射电镜观察结果表明过表达ZjSGR基因使叶绿体发育异常,且有加速降解的趋势。qRT-PCR结果发现转ZjSGR基因的烟草中SAG113,SAG12,NCED和AAO3的表达量明显高于野生型,衰老进程明显加快。本研究证明ZjSGR可在调控叶绿素降解和衰老的进程中发挥重要作用。

铜尾矿库白羊草内生真菌的分布及rDNA-ITS系统发育

曹苗文, 贾彤, 景炬辉, 柴宝峰

2017, 26(5):  163-172.  DOI: 10.11686/cyxb2016271

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对北方铜业铜矿峪矿十八河尾矿库的优势植被白羊草内生真菌染菌率进行调查,采集活体植株进行叶鞘内生真菌分离,并对白羊草内生真菌的形态特征及孢子形态进行描述,同时,选取其中16株进行5.8S-ITS扩增、测序和系统发育分析。结果表明,从生长在4个不同恢复年限子坝的白羊草中分离出形态不同的内生真菌,其中以白色菌落居多,生长速度位于5.515~12.548 mm/d之间。孢子形态以球型和椭圆型为主,大小介于2.085~7.072 μm之间。分子鉴定结果显示16种内生真菌属于3个属,为赤霉属(Gibberella)、镰刀菌属(Fusarium)、青霉属(Penicillium),恢复30年与5年的子坝白羊草内生真菌遗传距离最小,亲缘关系最近,恢复45年与15年的子坝白羊草内生真菌亲缘关系最远。铜矿库不同恢复年限的土壤环境可能导致白羊草感染内生真菌的多样性,这为进一步丰富铜尾矿库内生真菌资源,揭示生活在铜尾矿的白羊草内生真菌的生态功能提供理论依据。

无机磷溶解菌的分离筛选及其对扁穗雀麦生长的影响

舒健虹, 王普昶, 李显刚, 王小利, 李小冬

2017, 26(5):  173-180.  DOI: 10.11686/cyxb2016215

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对扁穗雀麦根际溶磷微生物进行分离筛选,测定其溶磷、分泌IAA能力及对扁穗雀麦的促生效果。结果表明,不同菌株对不同无机磷底物具有选择性,以磷酸钙为磷源时,筛选的溶磷菌株都有溶磷活性,其中Br17的溶磷活性最高;以磷酸铝为磷源时,只有Br1、Br7与Br8具有溶磷活性,其中Br7溶磷活性最高。IAA测定结果显示Br4、Br8、Br17与Br24具有较强IAA分泌能力,添加生长素前体物质色氨酸时菌株分泌IAA能力增强。对培养基pH分析发现,筛选的8株溶磷菌株都为产酸型微生物。将纯化后的溶磷菌接种到扁穗雀麦无菌苗,对根长、根数、株高以及生物产量等性状考察发现接种Br8、Br13、Br17与Br24菌株对扁穗雀麦的根系影响较大,主要表现为主根变短,根数变多。接种Br7、Br8、Br13与Br24菌株促进扁穗雀麦株高增高、产量增加。综合分析,Br24在贵州地区的应用潜力最大。

无机磷溶解菌RW8的筛选、鉴定及对白三叶促生效果研究

蔡璐, 王小利, 陈莹, 王子苑, 李小冬

2017, 26(5):  181-188.  DOI: 10.11686/cyxb2016282

摘要 ( 386 )   HTML ( 2)   PDF (847KB) ( 536 )  

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从白三叶根际分离筛选9株溶磷微生物,并对挑选菌株进行形态、细胞以及种属鉴定,并分析其对白三叶的促生效果。通过分析溶磷圈与溶磷菌落直径的大小与比值获得溶磷量与持续溶磷能力较强的RW8菌株。通过形态与扫描电镜观察发现RW8是具有鞭毛的短杆菌,其菌落形态表面光滑,不透明;将RW8 16S rDNA序列比对NCBI数据库发现其与阴沟肠杆菌属(Enterobacter sp.)的同源性高达99.5%,Biolog鉴定其与阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae ss dissolvens)的相似性为0.610。RW8溶磷量达424.85 μg/mL,溶磷能力可能与RW8的产酸性能(12.30 μg/mL)密切相关。RW8对白三叶根系与幼苗的生物产量的分配有显著影响,接种RW8后能抑制白三叶根系伸长,根系鲜重与干重有下降趋势,但差异不显著;而幼苗的生物产量(干重与鲜重)均显著高于对照(P<0.05),并且该现象与植物生长激素IAA无关,其具体的作用机制还有待于进一步研究。

多粘类芽孢杆菌β-葡萄糖苷酶bglA、bglB和bgl基因在大肠杆菌中的表达

王艳, 马亚茹, 万学瑞, 王川, 吴润, 刘桂林, 刘原子, 吴自祥

2017, 26(5):  189-196.  DOI: 10.11686/cyxb2016220

摘要 ( 483 )   HTML ( 11)   PDF (837KB) ( 522 )  

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为了有效地提高β-葡萄糖苷酶的活性,本实验将多粘类芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)β-葡萄糖苷酶bglA、bglB和bgl(bglA和bglB基因)基因分别连接在pET-28a上并在大肠杆菌C41中表达。将这3株重组菌分别命名为EA、EB及共表达菌株EAB,并将构建好的工程菌EA和EB按1∶1,1∶2,2∶1进行混合培养,分别比较单一酶组分、共表达及混合表达菌株的酶活。SDS-PAGE电泳图显示BglA和BglB的大小都为50 ku,EA和EB混合培养的蛋白大小也为50 ku,Bgl大小为100 ku,表明BglA和BglB在体外不能形成蛋白复合物,只有在生物体内才能形成Bgl复合蛋白。酶活测定结果表明共表达Bgl与多粘类芽孢杆菌的酶活差异不显著,但显著高于其他组分酶活(P<0.05)。刚果红染色结果也表明Bgl酶活比单一酶组分的酶活明显提高。本实验为纤维素酶多组分人工组装及集成生物工艺菌种的构建奠定实验基础。

苎麻营养成分分析及瘤胃降解特性研究

魏金涛, 杨雪海, 严念东, 熊常财, 汪红武, 陈芳, 张乃锋, 刁其玉

2017, 26(5):  197-204.  DOI: 10.11686/cyxb2016223

摘要 ( 506 )   HTML ( 1)   PDF (429KB) ( 687 )  

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为系统的研究苎麻的营养价值及其在山羊瘤胃中的降解特性,利用化学分析等方法检测了7个茬次苎麻的粗蛋白(CP)、氨基酸(AA)组成、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)等营养成分、单宁等抗营养成分的含量,并采用3只装有永久瘤胃瘘管的波尔山羊为试验动物,对苎麻的部分营养成分的降解率和降解参数进行测定。结果表明,7个茬次苎麻的CP含量均较高且品质较好,CP平均值达到了19.57%,而且呈现出随着茬次的增加,CP含量有所下降的趋势,但是第7茬和第6茬相比CP含量略有升高。AA总和平均值达到了16.40%,占CP平均值含量的83.80%,赖氨酸(Lys)的平均含量达到了0.84%,苏氨酸(Thr)的平均含量达到了0.82%。抗营养因子方面,单宁可能是苎麻最主要的抗营养因子,平均值达到了0.67%。苎麻的干物质(DM)、CP、有机物(OM)、NDF和ADF的降解率均随着瘤胃消化时间的延长而不断提高,有效降解率分别达到了47.00%,35.53%,44.29%,57.68%和38.59%。由此得出,苎麻的营养价值较高,主要体现在CP含量高且品质较好,主要营养成分的瘤胃降解率均较高,可以作为反刍动物优良的粗饲料资源加以开发利用。

日粮中添加不同水平紫苏籽对湖羊生长性能、瘤胃发酵及养分表观消化率的影响

邓凯平, 王锋, 马铁伟, 王震, 于晓青, 丁立人, 陶晓强, 樊懿萱

2017, 26(5):  205-212.  DOI: 10.11686/cyxb2016254

摘要 ( 513 )   HTML ( 5)   PDF (425KB) ( 631 )  

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本试验旨在研究日粮中添加不同水平紫苏籽(Perilla frutescens seed,PFS)对湖羊生长性能、血清生化指标、养分表观消化率及瘤胃发酵的影响。选取2月龄、平均初始体重为(23.02±1.36) kg的湖羊公羔60只,依据日粮中PFS含量随机分成为:对照组(Control)、5%紫苏籽组(5%PFS)、10%紫苏籽组(10%PFS)和15%紫苏籽组(15%PFS)。预试期14 d,正试期70 d。饲喂试验结束前21 d,从各组随机挑选4只羊进行7 d的消化代谢试验。试验结束后称重,计算平均日增重(ADG),并采集瘤胃液和血液分别用气相色谱法、比色法、全自动生化分析仪和酶联免疫分析法测定瘤胃液挥发性脂肪酸(VFA)、氨态氮(NH₃-N)、血清中总蛋白(TP)、尿素氮(UN)、葡萄糖(Glu)和血清中生长激素(GH)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)等。结果表明,日粮中PFS水平对湖羊生长性能(干物质采食量、平均日增重和料重比)、血清生化指标(TP、UN、Glu、GH和IGF-1)、瘤胃pH和瘤胃液乙酸、丙酸及总挥发性脂肪酸(TVFA)等含量的影响不显著(P>0.05),但随着PFS添加水平的升高,乙酸、丁酸和TVFA的含量呈降低趋势,丙酸呈上升趋势;与对照组相比,15% PFS组中NH₃-N和乙酸/丙酸极显著降低(P<0.01);添加PFS不影响日粮中粗脂肪(EE)和酸性洗涤纤维(ADF)的表观消化率(P>0.05),但干物质(DM)、有机物(OM)和中性洗涤纤维(NDF)的表观消化率随着PFS添加水平升高而下降,且15% PFS 组的DM和OM的表观消化率均极显著低于对照组(P<0.01);与对照组相比,10% PFS组的粗蛋白(CP)表观消化率极显著提高(P<0.01),而15% PFS组的极显著降低(P<0.01)。综上所述,湖羊日粮中添加PFS水平为10%时,饲喂效果较好。

体外法评价玉米秸秆、谷草和玉米秸秆青贮饲料组合效应研究

李妍, 韩肖敏, 李建国, 李秋凤, 高艳霞, 曹玉凤, 李运起

2017, 26(5):  213-223.  DOI: 10.11686/cyxb2016276

摘要 ( 347 )   HTML ( 0)   PDF (480KB) ( 566 )  

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本试验旨在利用体外产气法研究玉米秸秆(CS)、谷草(MS)与玉米秸秆青贮饲料(CSS)间的组合效应,筛选出不同饲料间的适宜组合比例。试验采用单因素试验设计,首先将玉米秸秆与谷草进行体外发酵试验,筛选出的最优组合,再与玉米秸秆青贮饲料组合进行试验,以上组合均以100∶0,80∶20,60∶40,50∶50,40∶60,20∶80,0∶100的比例进行,每个组合设3个重复,测定和分析不同粗饲料组合对体外产气量、干物质消失率、pH、微生物蛋白、氨态氮、挥发性脂肪酸的影响,计算出各组合的单项组合效应值和综合组合效应值。试验结果表明,不同饲料组合对产气量和干物质消失率影响显著或极显著(P<0.05或P<0.01);不同饲料组合间pH差异不显著(P>0.05);各饲料组合间微生物蛋白产量差异显著或极显著(P<0.05或P<0.01),玉米秸秆与谷草组合的微生物蛋白产量随玉米秸秆比例的减少而减少,再与玉米秸秆青贮饲料组合随玉米秸秆青贮饲料比例的增加而增加;不同饲料组合的氨态氮浓度差异显著或极显著(P<0.05或P<0.01),含量为17.35~24.63 mg/dL;各饲料组合间的挥发性脂肪酸产量差异显著或极显著(P<0.05或P<0.01)。以多项组合效应指数评定的最优组合为:玉米秸秆和谷草的搭配比例为60∶40,玉米秸秆、谷草、玉米秸秆青贮饲料的搭配比例为12∶8∶80。

基于文献计量的国际草地农业生态学研究发展态势分析

杨景宁, 沈禹颖, 王彦荣

2017, 26(5):  224-234.  DOI: 10.11686/cyxb2016218

摘要 ( 339 )   HTML ( 5)   PDF (1685KB) ( 719 )  

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草地农业生态学研究体现出生物学、农学和地理学交叉的特点。近年来,全球许多国家及相关研究机构对草地农业生态学的研究力度不断加大。本研究以SCIE论文数据库作为数据源,利用Thomson Data Anlyzer(TDA)和UCINET软件对1996-2015年草地农业生态学研究论文进行数据挖掘和定量分析,探究了近20年来国际草地农业生态学研究的变化趋势、研究力量分布、重点领域、研究热点及国际合作。结果表明,近20年来,国际草地农业生态学研究论文以平均8%的速度增长;草地农业生态学研究所涉及的学科较多,主要有农业、环境科学与生态学、植物科学、生物多样性与保护、地质学等;除了对草地、农业关注外,草地农业生态学研究也对物种及生态环境保护较为重视;美国、英国等发达国家的草地农业生态学研究论文的综合影响力较高,美国在国际间合作中表现最为突出,与各主要国家间均具有很强的合作关系;中国科学院在草地农业生态学研究方面非常活跃,其论文量遥遥领先于法国农业科学研究院、加拿大萨斯喀彻温大学等其他机构,但研究水平、影响力以及国际合作能力仍有待提升。