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2018年 第27卷 第5期    刊出日期：2018-05-20

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2018, 27(5):  0-00. 

摘要 ( 165 )   PDF (260KB) ( 195 )  

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研究论文

京津风沙源治理工程不同恢复措施对草地恢复过程的差异性影响

李愈哲, 樊江文, 于海玲

2018, 27(5):  1-14.  DOI: 10.11686/cyxb2017471

摘要 ( 360 )   HTML ( 6)   PDF (28346KB) ( 304 )  

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中国北方草原区域作为我国北方重要的防沙治沙生态屏障,长期以来大规模投入实施了系列生态恢复工程。为了解不同恢复措施对草地恢复的影响异同,以京津风沙源治理工程的草原治理区域为研究对象,采用工程区内外对比法探索4种典型工程恢复措施及措施组合(围封禁牧、补播草种、小流域治理和基本草牧场建设)对草地群落物种组成、生产力构成和物种多样性的差异性影响。结果显示:1)各工程恢复措施均趋向增加群落的高度和盖度,其中围封禁牧草地的恢复最为明显;群落中禾本科、莎草科物种重要值增加,杂类草下降,群落建群种由克氏针茅、糙隐子草、百里香等较低矮物种转变为大针茅、羊草、羽茅等较高大的多年生禾草;2)各恢复措施均显著增加群落的地上生物量(P<0.05),但种植人工饲草的基本草牧场地下生物量显著下降,使得群落总生物量也显著减少(49%);只有围封禁牧措施使群落总生物量、地下生物量和地上生物量均显著增加;群落内C₃植物、多年生植物生物量比例趋向增加; 3)各工程恢复措施均未显著增加群落内物种丰富度,却均趋向减少群落物种均匀度,补播草种和基本草牧场建设区域Shannon-Wiener多样性指数下降达到显著水平。以上结果表明长期的恢复措施实施能明显恢复草地的植被覆盖和地上生产力水平,提高草地的饲草品质,有助于区域沙源固定、碳汇增加和饲草供应恢复,但长期的工程干预有可能对区域的植物群落物种多样性水平存在负面影响。

塔克拉玛干沙漠南缘荒漠绿洲过渡带不同土地利用影响下优势植物化学计量特征

周晓兵, 陶冶, 张元明

2018, 27(5):  15-26.  DOI: 10.11686/cyxb2017242

摘要 ( 312 )   HTML ( 3)   PDF (18354KB) ( 250 )  

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荒漠绿洲过渡带天然植被对于绿洲生态环境的维护具有非常重要的意义。土地利用等绿洲化的人类活动如何影响天然植被对于评估过渡带的植被结构和功能非常重要。生态化学计量学在限制性营养判断和评估生态系统稳定性上得到了广泛利用。以塔克拉玛干沙漠南缘典型植物多枝柽柳、疏叶骆驼刺和花花柴为研究对象,研究不同土地利用方式和强度对植物碳(C)、氮(N)、磷(P)、C∶N、C∶P和N∶P的影响。研究表明,3种植物的C、N、P、C∶N、C∶P和N∶P平均值分别为385.94 mg·g^-1、13.62 mg·g^-1、1.49 mg·g^-1、30.33、294.01和9.69。与干旱区以及全球其他群落类型相比,植物C和P处于中间水平,而N则普遍低于其他区域。土壤的利用方式、强度以及二者的交互作用能够显著影响大部分指标。过渡带不同利用方式外围荒漠样点C、N、P及其比值差异较大,土地利用后也具有较大的差异。土地利用后,3种植物的总C呈下降趋势,而N和P整体呈增加趋势,利用程度越高,增加越明显,但也受物种差异的影响。土壤与植物元素含量的相关关系在物种间具差异性,土壤与柽柳和花花柴两种植物营养之间相关性非常低。3种植物的N和P之间具有显著相关性。塔克拉玛干沙漠南缘区域植物普遍缺少N素,土地利用在一定程度上缓解这种N素缺乏。随着荒漠绿洲过渡带利用强度的变化,预计过渡带植被的化学计量将发生不同的改变。

不同降水格局下填闲种植对旱作冬小麦农田夏闲期土壤温室气体排放的影响

戈小荣, 王俊, 张祺, 付鑫, 李志鹏

2018, 27(5):  27-38.  DOI: 10.11686/cyxb2017263

摘要 ( 264 )   HTML ( 4)   PDF (26562KB) ( 408 )  

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田间盆栽试验研究了不同降水格局下填闲种植对冬小麦农田夏闲期土壤温室气体排放的影响。试验采用控制降水格局(自然降水和减半降水)和填闲作物(黑麦草单播、长武怀豆单播、黑麦草和怀豆混播、裸地对照)双因素处理设计, 利用静态箱-气相色谱法对土壤CO₂、N₂O和CH₄排放通量进行观测。结果表明:1)各处理土壤是CO₂、N₂O的排放源, 是CH₄的弱吸收汇。2)降水格局和填闲种植对土壤温室气体排放均具有显著影响。与自然降水相比, 减半降水的土壤CO₂日均排放通量降低了33%, N₂O日均排放通量降低了17.9%, 但对CH₄通量影响不大。3)与裸地对照相比, 单播黑麦草、长武怀豆和二者混播日均CO₂排放通量提高了140.8%、135.6%和137.7%, 不同填闲处理间差异不显著。而日均N₂O排放通量分别降低了8.0%、21.8%和27.4%, 其中单播长武怀豆和混播处理与单播黑麦草处理差异显著。单播长武怀豆处理土壤日均CH₄吸收通量较裸地对照、单播黑麦草和混播处理分别降低了65.8%、63.7%和68.9%。4)与自然降水相比, 减半降水农田综合增温潜势平均下降了26.1%, 温室气体排放强度平均提高了47.2%。而与裸地对照相比, 单播黑麦草、单播长武怀豆和二者混播处理综合增温潜势平均分别提高了67.9%、65.5%和67.8%, 且各填闲作物处理间差异不显著。与单播黑麦草和混播处理相比, 在冬小麦夏闲期单播长武怀豆具有更高的地上生物量和更低的温室气体排放强度, 在自然降水条件下能够兼顾经济效益与生态效益, 适宜在本地区加以推广种植。

秸秆及生物炭还田对土壤有机碳及其活性组分的影响

黎嘉成, 高明, 田冬, 黄容, 徐国鑫

2018, 27(5):  39-50.  DOI: 10.11686/cyxb2017261

摘要 ( 545 )   HTML ( 14)   PDF (19756KB) ( 410 )  

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以油菜/玉米轮作农田生态系统为研究对象,根据“等碳量还田”原则设置了常规施肥(CK)、秸秆还田(CS)、秸秆+速腐剂还田(CSD)、生物炭还田(BC)、秸秆+生物炭1∶1还田(CSBC)处理,采用田间试验方法,研究了秸秆与生物炭还田下土壤有机碳及其活性碳组分的变化,以期为秸秆和生物炭还田及紫色土培肥提供依据。结果表明: 1) 与对照(CK)相比,各处理均能显著增加土壤总有机碳含量,增幅为31.26%~107.82%,其中以BC处理最显著,达到107.82%,且BC、CSBC处理显著高于CS、CSD处理,生物炭更有利于土壤固碳。2)土壤各活性有机碳含量在油菜角果期和玉米灌浆期最高,除玉米季土壤可溶性碳外,各处理微生物量碳(MBC)、可溶性碳(DOC)和易氧化态碳(ROC)含量大小顺序均为:CSD>CS>CSBC>BC>CK处理,秸秆与生物炭还田各处理的MBC、DOC和ROC含量分别为125.53~172.02 mg·kg^-1、102.73~79.07 mg·kg^-1和2.00~6.01 g·kg^-1。3)秸秆和秸秆+速腐剂的微生物熵、DOC/SOC、ROC/SOC显著高于生物炭和秸秆+生物炭。与CK相比,CS和CSD处理显著提高了土壤ROC/SOC,而BC和CSBC处理却显著低于CK处理14.33%~18.38%。秸秆、秸秆+速腐剂还田能促进微生物可直接利用的活性碳转化,提高土壤有机碳活性,改善土壤生物肥力。生物炭还田尽管其微生物活性较低,但土壤有机碳稳定性较高,可以促进土壤固碳。

施氮对藏北垂穗披碱草人工草地叶片功能性状和种群特征的影响

罗文蓉, 栗文瀚, 干珠扎布, 闫玉龙, 李钰, 曹旭娟, 何世丞, 旦久罗布, 高清竹, 胡国铮

2018, 27(5):  51-60.  DOI: 10.11686/cyxb2017266

摘要 ( 271 )   HTML ( 0)   PDF (4860KB) ( 366 )  

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于2015-2016年在藏北地区那曲县那曲镇的农业部农业环境科学观测实验站内进行,采取尿素均匀湿撒,施氮水平为0 g·m^-2(CK)、7 g·m^-2(N₁)、15 g·m^-2(N₂)、30 g·m^-2(N₃)、40 g·m^-2(N₄)、50 g·m^-2(N₅),研究了藏北垂穗披碱草叶片功能性状和种群特征对不同施氮水平的响应。结果表明,1)施氮条件下垂穗披碱草叶面积、比叶面积都有一定提高;施氮显著促进分蘖数增加(P<0.05),但对叶片光合速率影响不显著;2)不同施氮处理下,抽穗密度有不同程度的提高;生殖高度响应不显著,而营养高度显著升高(P<0.05),N₅最高,为32.87 cm,与对照比增幅达111.29%;盖度先迅速增加然后稳定在饱和状态,从43.67%上升到100%;随施氮量增加,生物量显著增加(P<0.05),且施氮量越高生物量越高,最高增幅出现在N₅处理,达到303.18%,从对照组的145.81 g·m^-2增长到了587.89 g·m^-2;3)相关性分析表明,氮肥单因子作用下生物量与营养高度、生殖高度以及盖度之间呈显著相关(P<0.01),表明在施氮条件下,种群特征是影响垂穗披碱草人工草地生产力提高的关键因素,而非叶片功能性状。

氮素水平对沙地燕麦叶片非结构性碳氮代谢的影响

于华荣, 郭园, 朱爱民, 鲁富英, 王乐, 张玉霞

2018, 27(5):  61-72.  DOI: 10.11686/cyxb2017255

摘要 ( 300 )   HTML ( 0)   PDF (3607KB) ( 345 )  

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为分析追施氮肥对沙地燕麦叶片非结构性碳氮代谢的影响,在内蒙古通辽市科左中旗珠日河牧场的沙化草地,于苗期、分蘖期、拔节期、抽穗期4个生育时期,按照15%、40%、25%、20%比例,对燕麦追施70、140、210、280 kg·hm^-2氮肥(纯N),分别用N₇₀、N₁₄₀、N₂₁₀、N₂₈₀表示,以不施氮肥为对照,用N₀表示;检测孕穗期、抽穗期、灌浆期沙地燕麦不同部位叶片的可溶性糖、淀粉、氨基酸、可溶性蛋白含量及硝酸还原酶活性(nitrate reductase,以下简称NR),检测灌浆期沙地燕麦不同部位叶片的蔗糖含量及蔗糖合成酶活性(sucrose synthase,以下简称SS)。结果表明:追施氮肥极显著(P<0.01)降低沙地燕麦叶片的可溶性糖、淀粉、蔗糖等糖类物质含量,且随着氮肥施用水平的增加,沙地燕麦叶片的蔗糖、可溶性糖、淀粉含量呈逐渐降低趋势;追施氮肥沙地燕麦叶片的游离氨基酸含量均较对照增加,在孕穗期和抽穗期N₂₈₀ 氮素处理的沙地燕麦叶片游离氨基酸含量最高,在灌浆期N₂₁₀氮素处理的游离氨基酸含量最高;可溶性蛋白含量在不同生育时期均极显著高于对照(P<0.01),在孕穗期N₂₁₀ 氮素处理的可溶性蛋白含量最高,在抽穗期则以N₂₈₀ 氮素处理含量最高,在灌浆期上部叶以N₂₁₀ 氮素处理含量最高,中部叶和下部叶以N₂₈₀ 氮素处理含量最高;沙地燕麦叶片在灌浆期上、中、下部叶片的蔗糖合成酶活性(3.61、6.50、13.44 μg·g^-1FW·h^-1)和硝酸还原酶活性(81.6、84.8、76.2 μg·g^-1FW·h^-1)均在N₇₀氮素处理最强,极显著(P<0.01)高于对照和其他氮素水平处理,且随着氮肥施用水平的增加蔗糖合成酶和硝酸还原酶活性降低极显著(P<0.01)或显著(P<0.05);追施氮肥对沙地燕麦叶片的硝态氮含量没有明显的影响;孕穗期对照(N₀)燕麦上、中、下部叶片的C/N均最大,分别是9.00、5.70、1.48,进入抽穗期和灌浆期,则以N₂₁₀氮肥处理的上部叶和N₂₈₀氮肥处理的中部叶及下部叶C/N最大。综合考虑沙地燕麦叶片碳氮含量、碳氮代谢关键酶活性及产量特性,本试验条件下,追施N₂₁₀氮素处理,有利于碳氮代谢的协调进行。

模拟CO₂升高及降水变化对红砂碳氮特征的影响

刘晟彤, 种培芳, 姬江莉, 曾继娟

2018, 27(5):  73-84.  DOI: 10.11686/cyxb2017256

摘要 ( 386 )   HTML ( 0)   PDF (22182KB) ( 448 )  

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为探讨荒漠植物红砂根、茎、叶在CO₂升高与降水变化条件下的碳氮含量及分配特征,以当年生民勤红砂为试验材料,利用开顶式CO₂控制气室,研究了350、550及700 μmol·mol^-13种CO₂浓度和降水减少30%(-W₂)、减少15%(-W₁)、自然降水(W₀)、增加15%(+W₁)和增加30%(+W₂)5个降水变化下红砂根、茎、叶的有机碳、全氮含量、C/N及有机碳和全氮积累(吸收)量。结果表明:1)相同降水条件下,CO₂浓度升高使根、茎、叶有机碳含量显著增加,全氮含量显著减少;在-W₂降水量和700 μmol·mol^-1CO₂浓度时根有机碳含量增幅最大(13.33%),在+W₁降水量和700 μmol·mol^-1CO₂浓度时叶全氮含量降幅最大(56.31%);CO₂浓度升高使红砂根、茎、叶C/N显著升高,对有机碳、全氮积累(吸收)量影响显著。2)相同CO₂浓度条件下,降水增加对根、茎、叶有机碳含量及全氮含量影响显著;550 μmol·mol^-1CO₂浓度和+W₂降水量时叶有机碳含量增幅最大(11.56%),700 μmol·mol^-1CO₂浓度和+W₂降水量时叶全氮含量降幅最大(35.31%);降水量对红砂根、茎、叶的C/N及有机碳、全氮积累量影响显著。3)在CO₂浓度升高与降水变化下,红砂有机碳含量在根中最高,全氮含量在叶中最高,C/N在根中最大,红砂有机碳、全氮积累(吸收)量在叶中最高。综上所述,未来CO₂浓度升高及降水改变的情况下,红砂生长情况取决于CO₂浓度与降水量的协同作用对有机碳、全氮含量的影响,CO₂浓度升高会在一定程度上减缓干旱对红砂碳氮吸收及利用的抑制作用,在湿润条件下能有效地增强红砂对碳氮的吸收及利用能力。

基于隶属函数法和GGE双标图的饲草型小黑麦种质适应性评价

刘晶, 宋谦, 田新会, 杜文华, 刘汉成

2018, 27(5):  85-96.  DOI: 10.11686/cyxb2017241

摘要 ( 341 )   HTML ( 6)   PDF (14735KB) ( 358 )  

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为筛选甘肃省不同地区适宜种植的小黑麦品种(系)和甘肃省最适宜种植小黑麦的试验点,以4个小黑麦种质(新品系P₂,新品系P₄,石大1号,中饲1048)为材料,于2014-2015年研究了上述种质在甘肃省不同试验点(临洮,玛曲,夏河,合作,肃南县马蹄乡和肃南县康乐乡)开花期的干草产量、营养价值(粗蛋白含量,中性洗涤纤维含量,酸性洗涤纤维含量)以及干物质消化率,其中临洮点有灌溉条件,其他试点无灌溉条件,为雨养区。利用方差分析、隶属函数法和GGE(基因型和基因与环境互作效应)双标图法,对测定数据进行了分析,得到以下结果: 1)参试的4个小黑麦种质中,品系P₂的干草产量最高(12.94 t·hm^-2),营养评价值最高(0.67),在临洮点和玛曲点具有广阔推广利用前景;品系P₄的干草产量较高(10.90 t·hm^-2),营养评价值较高(0.5);石大1号和中饲1048由于营养评价值低或干草产量低,在甘肃省6个试验点表现均不理想,不适合种植。2)6个试点中,临洮点小黑麦的干草产量(14.13 t·hm^-2)较高(位居第2),营养评价值(0.51)最高;玛曲点小黑麦的干草产量(14.07 t·hm^-2)较高(位居第3),营养评价值(0.50)较高(位居第2),其他4个试点小黑麦的干草产量和营养品质均较差;综合6个试验点小黑麦的干草产量和营养评价值,临洮和玛曲为种植小黑麦最理想的区域。研究将为评价小黑麦种质草产量和营养品质表现及适宜种植区域提供了简便有效的分析手段,可以为小黑麦种质鉴定与推广提供理论依据。

不同苜蓿品种在雁门关地区的生产性能和营养价值研究

郑敏娜, 梁秀芝, 韩志顺, 康佳惠, 陈燕妮

2018, 27(5):  97-108.  DOI: 10.11686/cyxb2017408

摘要 ( 251 )   HTML ( 7)   PDF (503KB) ( 432 )  

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在雁门关地区,以28个紫花苜蓿不同品种作为研究对象,连续两年观测其再生速度、叶茎比、株高和干草产量,并利用近红外光谱(NIRS)技术对8个营养性状指标进行测定分析,并采用灰色关联度分析方法进行综合评价。结果表明:1)“阿迪娜”生长速度在2015和2016年均表现为最高,分别为2.78和3.19 cm·d^-1;“WL363HQ”叶茎比在2015和2016年均表现为最高,分别为0.84和0.97;2) “WL298HQ” 在2015年的株高表现为最高(54.90 cm),“巨能7号”在2016年的株高表现为最高(84.27 cm);“鲁苜2号” 在2015年的干草产量表现最高,为6961.81 kg·hm^-2,“巨能7号” 在2016年的干草产量表现最高,为8587.63 kg·hm^-2;3)各品种的营养成分分析结果显示,“维多利亚”的粗蛋白含量最高,占干物质的26.80%;“维多利亚”的粗灰分和粗脂肪含量均表现为最高(分别为10.20%和 2.34%);“肇东”的干物质含量最高,达到94.55%;“康赛”的中性洗涤纤维含量和酸性洗涤纤维含量均最低,分别为27.18%和33.31%;“雷达克之星”的瘤胃非降解蛋白含量最高(22.27%);“康赛”的干物质体外消化率最高(79.93%)。通过灰色关联度综合分析显示,“维多利亚”、“康赛”、“WL298HQ”、“SK3010”、“巨能7号”5个品种的综合表现最优异,在雁门关地区具有较高的推广利用价值。

污泥和吲哚丁酸对草地早熟禾的生长和耐旱性的影响研究

曹允馨, 于芳芳, 白梅, 常智慧

2018, 27(5):  109-119.  DOI: 10.11686/cyxb2017246

摘要 ( 291 )   HTML ( 1)   PDF (2075KB) ( 344 )  

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污泥中含有丰富的矿质营养和生物活性物质,经无害化处理后可以作为良好的土壤改良剂和植物肥料。试验旨在研究并对比污泥和外源吲哚丁酸(IBA)对草地早熟禾生长及耐旱性的影响。污泥取自北京市酒仙桥污水处理厂。试验采用裂区设计,主处理包括:充分浇水和干旱处理,副处理包括污泥处理、外源IBA(2 μmol·L^-1)处理和对照。草地早熟禾播种生长3个月后干旱处理组不再浇水,至土壤水分含量降到25%田间持水量时复水,一个月后再次不浇水干至25%田间持水量,再复水一个月。在每次干旱开始和结束时,测定草地早熟禾坪观质量、叶片相对含水量、叶绿素和类胡萝卜素含量、脯氨酸、脱落酸、吲哚乙酸及丙二醛含量。结果表明:在充分浇水条件下,污泥和IBA能改善草地早熟禾的坪观质量,提高叶片叶绿素含量和IAA含量(P<0.05),且污泥的作用比IBA更持久;干旱胁迫下,污泥和外源IBA处理均能显著提高草地早熟禾的坪观质量,降低萎蔫度,提高叶片相对含水量和叶绿素含量(P<0.05)。2次干旱处理结束后,对照、污泥和IBA处理的脯氨酸含量分别为433,385和254 μg·g^-1,脱落酸含量分别为1.74,0.68和0.70 μg·g^-1,丙二醛含量分别为62.39,40.08和25.38 nmol·g^-1,污泥和IBA处理的草地早熟禾叶片中脯氨酸、脱落酸和丙二醛含量均显著低于对照(P<0.05)。试验结果说明污泥和外源IBA能促进草地早熟禾的生长,污泥能提高草地早熟禾的抗旱性,IBA能提高其对干旱胁迫的耐受性。

施用生物炭和AM真菌对镉胁迫下玉米生长和生理生化指标的影响

李继伟, 悦飞雪, 王艳芳, 张亚梅, 倪瑞景, 王发园, 付国占, 刘领

2018, 27(5):  120-129.  DOI: 10.11686/cyxb2017447

摘要 ( 422 )   HTML ( 5)   PDF (19850KB) ( 544 )  

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为了探究镉(cadimum, Cd)胁迫下生物炭和丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal, AM)对植物生长的协同效应,采用盆栽试验,研究在3个Cd污染(0,3,6 mg Cd·kg^-1)水平下,施用小麦秸秆生物炭和接种AM真菌(Glomus intraradices BEG 141)对玉米生长和生理生化特性的影响。结果表明,施用生物炭和接种AM真菌单独或复合处理均能提高玉米的株高、生物量、光合色素含量、光合特性和抗氧化酶活性,降低胞间CO₂浓度(C_i)、MDA含量。接种AM真菌促进玉米生长效果优于生物炭,而生物炭对提高土壤pH效果较好,施用生物炭和接种AM真菌复合处理对Cd胁迫下玉米生长和改善玉米生理生化特性的促进效应最佳。其中,在6 mg Cd·kg^-1水平下,施用生物炭和接种AM真菌复合处理使株高、生物量分别增加43.87%、79.10%;净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)分别提高33.09%,45.04%,31.27%;叶片的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性、过氧化氢酶(catalase,CAT)活性分别提高51.42%,82.91%,43.96%。综合来看,生物炭和AM真菌单独或复合处理均能够减轻Cd胁迫和促进植物生长,以生物炭和AM真菌复合处理效果最佳,AM真菌处理效果次之,生物炭处理效果较差。

NO介导的Ca²⁺信号对渗透胁迫下紫花苜蓿幼苗光合特征及抗性的影响

赵颖, 弋钦, 魏小红, 辛夏青, 韩厅, 岳凯, 王方琳

2018, 27(5):  130-140.  DOI: 10.11686/cyxb2017235

摘要 ( 325 )   HTML ( 0)   PDF (15730KB) ( 276 )  

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以紫花苜蓿幼苗为材料,用聚乙二醇(PEG-6000)作为渗透介质人工模拟干旱条件,外源喷施NO供体硝普钠(SNP)、钙信号试剂CaCl₂、NO抑制剂亚甲基蓝(MB)和Ca²⁺通道阻断剂LaCl₃,对紫花苜蓿幼苗光合特征、抗氧化酶活性及过氧化物酶(POD)同工酶图谱进行研究,探讨了渗透胁迫下NO介导的Ca²⁺信号对紫花苜蓿幼苗光合作用及抗氧化能力的影响。结果表明:在渗透胁迫条件下,施加SNP、CaCl₂均能够有效缓解叶片叶绿素a、类胡萝卜素及总叶绿素含量降低,提高叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)及气孔限制值(L_s),而对胞间CO₂浓度(C_i)没有缓解作用。SNP、CaCl₂及SNP+CaCl₂处理提高了幼苗叶片中抗氧化酶活性和脯氨酸含量,降低了丙二醛(MDA)含量。其中共处理时效果最为显著,第4天 SOD、POD、CAT活性较PEG处理升高了39.29%、30.41%和56.24%,脯氨酸含量增加了45.59%,MDA含量降低了45.59%。POD同工酶图谱在第4天时酶谱带数最多,POD活性最强,且SNP+CaCl₂共处理下出现新酶带。而添加外源NO的同时添加Ca²⁺通道阻断剂LaCl₃,紫花苜蓿幼苗光合速率、抗氧化酶活性及脯氨酸含量均降低,丙二醛含量增加,添加Ca²⁺信号的同时施加NO抑制剂MB也具有相同的作用,说明Ca²⁺信号参与NO信号转导过程并相互作用共同调节渗透胁迫下紫花苜蓿幼苗的生理应答响应。

盐旱交互对燕麦种子萌发及幼苗生理特性的影响

张宇君, 赵丽丽, 王普昶, 陈超

2018, 27(5):  141-152.  DOI: 10.11686/cyxb2017433

摘要 ( 325 )   HTML ( 3)   PDF (21430KB) ( 471 )  

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为揭示燕麦对岩溶生境即钙盐、干旱环境的适应机制,采用聚乙二醇(PEG-6000)设置0(CK)、-0.2、-0.4、-0.6、-0.8、-1.2 MPa模拟岩溶山区不同干旱环境,以氯化钙(CaCl₂)设置0(CK)、50、100、150、200 mmol·L^-1为外源钙离子浓度,模拟岩溶地区土壤钙环境,研究单一胁迫及交互胁迫对燕麦种子的萌发特征和幼苗生理特性的影响。结果表明,中低浓度的单一胁迫及交互胁迫均有利于促进燕麦种子萌发和增强幼苗超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶以及谷胱甘肽的活性,尤其在100 mmol·L^-1 CaCl₂+-0.6 MPa PEG交互胁迫下的发芽率较对照(CK)显著提高42.17%;双因素方差分析结果验证了盐旱交互胁迫比单一胁迫对燕麦的影响更为显著(P<0.05),通过隶属函数综合评价可知燕麦耐受性强弱为:交互胁迫>单一PEG胁迫>单一CaCl₂胁迫,且燕麦受CaCl₂胁迫的临界梯度为100 mmol·L^-1,PEG胁迫的临界梯度为-0.6 MPa,交互胁迫的临界梯度为100 mmol·L^-1 CaCl₂+-0.6 MPa PEG。上述结果说明,在岩溶山区的中低浓度盐旱交互区域种植燕麦能够更好地促进种子萌发和幼苗生长。本研究为燕麦在岩溶地区的引种栽培及抗逆育种研究提供了理论参考依据。

苜蓿轮作玉米\小麦土壤浸提液对苜蓿种子萌发和幼苗生理及生长的影响

尹国丽, 吴芳, 陶茸, 师尚礼, 蔡卓山

2018, 27(5):  153-161.  DOI: 10.11686/cyxb2017401

摘要 ( 277 )   HTML ( 1)   PDF (17537KB) ( 294 )  

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探讨苜蓿轮作玉米和小麦田的土壤浸提液对苜蓿种子萌发、幼苗生长及生理参数的影响,为苜蓿-玉米和苜蓿-小麦轮作体系研究提供参考。以5年紫花苜蓿根区土壤浸提液作为对照(CK),4种轮作模式(5年苜蓿-玉米记作AC、5年苜蓿-小麦记作AW;5年苜蓿-玉米-玉米记作ACC、5年苜蓿-小麦-小麦记作AWW)处理下,从玉米、小麦根区采集土壤提取浸提液,均制成10、50、160 g·L^-1浓度的土壤浸提液,分别处理“甘农3号”紫花苜蓿种子及幼苗,研究不同轮作模式下的土壤浸提液对苜蓿其种子萌发和幼苗生理及生长的影响。结果表明:1)不同轮作模式下各土壤浸提液浓度处理的苜蓿种子发芽率均显著高于CK(P<0.05),化感指数(RI)均大于0;每个处理浓度下AWW的种子发芽率均达最高值,较CK分别提高了29.22%,68.09%,54.24%(P<0.05),且显著高于AC、ACC、AW的种子发芽率。除ACC外,各轮作处理的土壤浸提液均对苜蓿幼苗胚芽、胚根的促进作用随土壤浸提液浓度的增加而增加,且各轮作模式的胚芽长和胚根长均显著高于CK(P<0.05);相同土壤浸提液浓度处理下,AWW的胚芽长显著高于AC、ACC、AW,胚根长显著高于AC、AW(P<0.05),而AWW与ACC的胚根长差异不显著(P>0.05)。2)随着土壤浸提液浓度的提高,各轮作模式下苜蓿幼苗的SS含量均显著提高、SOD活性显著增强(P<0.05),但AC和ACC的土壤浸提液使苜蓿幼苗的MDA含量快速提高、CAT活性增强,而AW和AWW的土壤浸提液使苜蓿幼苗中CAT活性显著减弱(P<0.05),MDA含量呈先下降后上升的变化趋势。

高丹草种子半透特性的研究

孙秋瑾, 吕燕燕, 韩云华, 王彦荣

2018, 27(5):  162-169.  DOI: 10.11686/cyxb2017218

摘要 ( 224 )   HTML ( 0)   PDF (14853KB) ( 263 )  

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以3个不同品种的高丹草种子为材料,通过测定吸水率、电导率,四唑盐染色和荧光染色剂示踪等方法,研究了高丹草种子对物质渗漏的半透性差异,探讨了种子半透层的存在对电导率法测定种子活力的影响,为种子质量评价提供科学依据。结果表明,高丹草种皮对水分通透性良好,对四唑盐和电解质的通透性较差,完整高丹草种子的种胚四唑盐重度染色率较低[分别为5%(冀草2号)、0%(冀草8号)和2%(冀草008号)],不同发芽率种子电导率值无显著差异(P>0.05);刺破种皮后,种胚四唑盐重度染色率显著升高(3个品种均达100%),电导率与发芽率呈极显著负相关(P<0.01)。3种高丹草种子对荧光染色剂的通透性不同,其中冀草8号和冀草008号种皮限制荧光素的渗入。采用硝酸镧示踪结合X射线能量色散分析证明高丹草种胚包被物中存在半透层,该组织是引起种皮半透性差异的因素之一,其对电解质渗漏的阻碍,限制了电导率法对高丹草种子活力评价的应用。

PEG引发对老化燕麦种胚细胞与线粒体结构及抗氧化性能的影响

夏方山, 董秋丽, 毛培胜, 王明亚, 陈玲玲, 程航

2018, 27(5):  170-177.  DOI: 10.11686/cyxb2017240

摘要 ( 292 )   HTML ( 1)   PDF (7246KB) ( 324 )  

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以45 ℃老化48 d的超干燕麦种子(含水量4%)为材料,通过水势为0(蒸馏水)和-1.2 MPa的 PEG-6000在20 ℃黑暗条件引发12 h后,分析其发芽率、发芽指数、平均发芽时间及幼苗活力指数,种胚细胞及线粒体的超微结构、超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)和丙二醛(MDA)含量的变化,以探讨PEG引发对其萌发及幼苗生长、种胚细胞及线粒体结构和抗氧化性能的影响。结果表明:PEG引发提高了超干燕麦老化种胚细胞及其线粒体的SOD、APX及GR活性,其种胚细胞内SOD、APX和GR活性分别提高了26.7%、20.9%和26.9%,其线粒体内SOD、APX和GR活性分别提高了19.2%、19.4%和17.1%,使种胚细胞及线粒体内MDA含量分别降低了28.3%和13.7%,并维持了其正常的细胞及线粒体结构,从而促进其萌发。然而,蒸馏水引发则相反。种胚细胞与线粒体在超干燕麦老化种子的引发过程中具有协同性,且线粒体发挥着更重要的作用。

苏丹草转录组SSR分子标记开发及遗传多样性评价

朱永群, 彭丹丹, 林超文, 聂刚, 许文志, 黄琳凯, 罗付香, 彭建华, 张新全

2018, 27(5):  178-189.  DOI: 10.11686/cyxb2017420

摘要 ( 396 )   HTML ( 1)   PDF (9275KB) ( 402 )  

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苏丹草是一种高产优质的禾本科牧草,优质分子标记的缺乏成为苏丹草育种工作顺利开展的限制性因素。本研究基于高通量测序结果开发苏丹草EST-SSR标记,并对34份苏丹草和2份高丹草种质资源进行了遗传多样性分析,验证所开发的EST-SSR引物的可应用性。从苏丹草转录组的80686条序列中鉴定出17548个SSR位点分布在13574条序列中,分布频率为16.82%。一、二和三核苷酸重复分别占38.59%、19.18%和39.09%,SSR重复基元的重复次数分布在5~23次;开发的300对引物扩增成功率达73.67%,其中54对多态性引物在36份供试材料中共扩增出275条带,其中多态性条带有205条,多态位点百分率(PPB)为73.05%,多态信息含量(PIC)平均值为0.41,遗传距离的变化范围为0.3922~0.9020;聚类分析结果将36份供试材料分为3大类群,相同品种的材料大致聚为一类,材料间的聚类与地理来源呈一定的相关性。以上结果证明了利用苏丹草转录组数据开发SSR标记的可行性并揭示了供试材料间具有丰富的遗传多样性,为苏丹草及近源物种种质资源的多样性水平和变异分析以及分子标记辅助育种等研究提供依据。

苜蓿干草捆安全贮藏条件的研究

成启明, 格根图, 尹强, 刘丽英, 范文强, 降晓伟, 卢强, 包健, 贾玉山

2018, 27(5):  190-200.  DOI: 10.11686/cyxb2017262

摘要 ( 338 )   HTML ( 1)   PDF (496KB) ( 327 )  

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通过对苜蓿打捆密度(50、100、150、200 kg·m^-3)、打捆含水量(14%~16%、19%~21%、24%~26%、29%~31%)和防霉剂添加量(0%、1%、2%、3%)3个因素开展研究,筛选苜蓿草捆最佳的贮藏方式,为我国优质苜蓿干草生产提供理论基础。对苜蓿打捆的3个因素设计正交试验,不同处理苜蓿草捆在贮藏360 d后,对其营养物质、饲用价值和体外消化特性3个方面综合研究,确定出苜蓿草捆的最适贮藏条件。试验一:通过不同试验处理对苜蓿干草营养影响试验,从营养成分和饲用价值综合考虑,处理A₁₀(打捆密度100 kg·m^-3,打捆含水量24%~26%,CaO添加量3%)、A₁₂(打捆密度200 kg·m^-3,打捆含水量24%~26%,CaO添加量1%)、A₁₄(打捆密度100 kg·m^-3,打捆含水量29%~31%,CaO添加量2%)和A₁₅(打捆密度150 kg·m^-3,打捆含水量29%~31%,CaO添加量1%)在贮藏360 d的苜蓿草捆各项营养指标损失相对较少,其饲用价值也相对较高。试验二:通过试验一筛选出的4个较优处理,以A₁(打捆密度50 kg·m^-3,打捆含水量14%~16%,CaO添加量0)和A₁₆(打捆密度200 kg·m^-3,打捆含水量29%~31%,CaO添加量0)为对照。通过不同试验处理苜蓿干草体外消化试验,在体外培养48 h过程中,处理A₁₄的产气量最高为53.13 mL,显著高于对照(P<0.05);A₁₄的体外培养液在各个时间点的pH都低于其他处理,其pH平均值最低为6.64;A₁₄的总挥发性脂肪酸(TVFA)含量最高为61.05 mol·L^-1,极显著高于其他各个处理(P<0.01);A₁₄的粗蛋白(CP)和干物质(DM)的降解率最高,分别为81.21%和66.84%,极显著高于其他处理(P<0.01)。从营养物质、饲用价值和体外消化特性综合考虑,苜蓿干草在高水分(29%~31%)、中密度(100 kg·m^-3)打捆,并添加2%的氧化钙防霉剂,在贮藏过程中营养保存最完好,饲用价值最高,体外消化特性最好。

尼龙袋法评定苜蓿和谷草的组合效应评估

庄二林, 王慧娟, 田秀娥, 万美娇, 张阳, 王永军

2018, 27(5):  201-209.  DOI: 10.11686/cyxb2017247

摘要 ( 269 )   HTML ( 1)   PDF (457KB) ( 249 )  

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为研究苜蓿和谷草以何种比例搭配组合可以较好地发挥它们之间的组合效应,以5只安装永久瘤胃瘘管的小尾寒羊作为试验动物,采用5×5拉丁方试验设计,将谷草和苜蓿分别以不同比例(0∶100、100∶0、25∶75、50∶50、75∶25)组成粗饲料,与精料补充料以精粗比40∶60组成5种日粮(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ),通过尼龙袋法测定日粮主要营养成分的瘤胃降解率。以粗蛋白(CP)和干物质(DM)瘤胃有效降解率ED_CP和ED_DM作为计算组合效应指数的主要观察测定指标,计算组合效应指数;同时将中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)瘤胃有效降解率ED_NDF和ED_ADF作为对ED_DM进行剖分的二级观察指标,揭示组合效应的发生机理。结果表明:1)各组ED_DM、ED_CP、ED_NDF和ED_ADF均随组合中苜蓿比例的增加而显著提高(P<0.05);2)以ED_DM为指标评定各日粮的组合效应时,Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ三组的组合效应指数分别为0.8%、4.0%和3.7%;以ED_CP为指标评定各日粮的组合效应时,Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三组的组合效应指数分别为2.5%、3.5%和3.1%,Ⅳ组基于ED_DM和ED_CP计算的组合效应指数均大于Ⅲ和Ⅴ组,效果最好;3)Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ三种日粮中CF(粗纤维)对DM组合效应指数的贡献率分别为101.55%、68.75%和55.41%。

开食料中不同NDF水平对犊牛生长性能、瘤胃内环境及血清生化指标的影响

任春燕, 毕研亮, 杜汉昌, 于博, 屠焰, 郭艳丽, 刁其玉

2018, 27(5):  210-218.  DOI: 10.11686/cyxb2017526

摘要 ( 338 )   HTML ( 1)   PDF (448KB) ( 357 )  

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为探索开食料中不同NDF水平对犊牛生长、瘤胃发酵参数以及血清生化指标的影响,选用初生重相近(42±2.5) kg、饲喂足量初乳的中国荷斯坦犊牛60头,其中公犊牛36头,母犊牛24头。随机分为A、B、C和D 4个处理组,每个处理15头,其中9头公犊牛+6头母犊牛,试验犊牛于犊牛岛(1.5 m×3.4 m)单独饲养。15日龄开始分别饲喂NDF水平不同的4种开食料,分别为:A处理10%,B处理15%,C处理20%和D处理25%,70日龄断奶,试验期112 d。结果表明:1)0~42日龄和70~112日龄,B组日增重均高于A、C和D组(P<0.05),分别高出45.69、39.79、117.13 g·d^-1和35.33、153.29、 145.93 g·d^-1。70~112日龄,B、C和D组开食料采食量显著高于A组(P<0.05),分别高出255.20、252.48和392.27 g·d^-1。A(0.61)和B(0.60)组犊牛的饲料转化率显著高于C(0.55)和D(0.54)组(P<0.05);2)犊牛瘤胃pH在35和70日龄时,C组显著高于其他3组(P<0.05),112日龄时,A和B组显著高于C和D组(P<0.05);3)瘤胃NH₃-N含量在90日龄前差异不显著(P>0.05),但在112日龄时, B、C和D组较A组显著降低16.72%、44.19%和52.10%(P<0.05);4)C和D组乙酸比例显著高于A和B组(P<0.05);B组丙酸比例较A、C和D组高出4.24%、3.18%和6.43% (P<0.05),乙酸/丙酸显著低于A、C和D组(P<0.05);5)各处理组间血清总蛋白、葡萄糖和尿素氮含量无显著差异(P>0.05)。1~3月龄犊牛开食料中NDF适宜水平为15%有利于提高断奶后日增重,促进饲料利用效率,改善瘤胃内环境,且对犊牛血清生化指标无不利影响。

综合评述

草原灌丛化入侵:过程、机制和效应

王迎新, 陈先江, 娄珊宁, 胡安, 任劲飞, 胡俊奇, 张静, 侯扶江

2018, 27(5):  219-227.  DOI: 10.11686/cyxb2017233

摘要 ( 486 )   HTML ( 13)   PDF (20047KB) ( 665 )  

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草原灌丛化已成为全球性问题,也是生态学、畜牧学研究的热点问题。紧扣草原灌丛化过程、发生机理及其生态学后效等关键问题,介绍了国内外的最新研究进展。灌木入侵途径包括有意识引进入侵和自然入侵2类,入侵过程分为传播到达、定居建群和扩散入侵3个阶段。放牧、火烧、温室气体增加,干旱以及降水格局改变等均可导致草本向木本的转化,且机制复杂,主要有影响草本,木本植物盖度、水分利用效率、化感作用等。木本植物入侵打破了草原生态系统的稳定,表现出沃岛效应,影响动植物的分布以及生态系统的功能和服务。阐明草原“草本-木本”群落演替机制,可为我国研究草原灌丛化和管理提供理论借鉴。