草业学报

2018, 27(12): 0-1.

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基于群落结构及土壤理化性质对围封7年青藏高原东南缘高山草地的综合评价

周天阳, 高景, 王金牛, 孙建, 徐波, 薛晶月, 贺俊东, 谢雨, 吴彦

2018, 27(12): 1-11. DOI: 10.11686/cyxb2018084

摘要 ( 354 )

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过度放牧作为青藏高原长期存在的人为干扰方式,严重地破坏了高山草地生态系统的结构及其功能。简便有效的围栏封育方式广泛应用于退化草地的修复过程中,但其修复效果存在两面性,因此系统科学地评估草地围封后的质量状况至关重要。本研究针对围封7年的青藏高原东南缘退化高山草地,基于围栏与放牧处理之间的草地群落生物量、物种多样性及土壤理化性质的差异对比,对草地质量进行了综合评估。结果表明:1)通过围栏修复7年后,围栏内大部分土壤理化指标有所改善,但仅有硝态氮含量差异达到显著水平;2)围栏内地上生物量和凋落物量均显著高于放牧区,分别增加了35.73%和65.75%,而围栏内外的物种多样性无显著性变化;3)采用主成分分析法对土壤质量进行评估,发现围栏内土壤质量有所改善,其综合得分(0.1)高于放牧区(-0.02),同时利用草地各项指标的变化与其权重值之间的关系对草地进行综合质量评估,发现围封7年后草地综合质量得到一定程度的恢复(相对得分为0.209),更多归因于土壤理化性质的改善。研究表明,围栏7年后退化高山草地质量有所提高。针对其修复作用的时效性,需实际应用中定期评估草地的修复状况,以达到围栏的最优实施效果。

甘南州高寒草地土壤氮磷空间分布特征

张瑶瑶, 冷若琳, 崔霞, 宋清洁, 胥刚

2018, 27(12): 12-21. DOI: 10.11686/cyxb2018085

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近年来,由草地资源不合理利用造成的草地退化、草地生态系统结构失调现象屡见不鲜。研究土壤的理化性质,对遏制草地退化、维护草地生态系统平衡、促进草地畜牧业的可持续发展具有重要的意义。土壤氮磷是草地土壤养分的重要组成部分,为揭示甘南州高寒草地全氮、全磷的空间分布状况,基于地面实测数据,采用经典统计与地统计相结合的方法,重点研究该地区全氮、全磷样地间及垂直分布的含量变化,并将其与N/P、C/N、土壤有机质及土壤含水量做相关性分析,最后分析不同海拔梯度、不同土层深度下土壤全氮、全磷的变化特征。结果表明:1)甘南草地表层全氮含量由西南向东北、由西向东逐渐降低。表层全磷的分布格局与全氮相似,呈西南向东北、从西向东南降低的趋势。全氮、全磷在040 cm的土层中均具有中等变异性。土壤全氮在020 cm土层变异程度降低,在2040 cm土层变异程度增加。土壤全磷的变异程度随土层深度的增加而增加。同一土层深度,土壤全氮的水平变异性都较全磷显著。随着土层深度的增加,全氮、全磷含量呈递减趋势,表层全氮、全磷含量显著高于深层土壤,普遍存在表面聚集现象。2)甘南草地土壤全磷在010 cm、1020 cm、2030 cm土层与全氮呈极显著正相关(P<0.01),随深度增加全氮与全磷的相关系数逐渐降低,至3040 cm土层不具有显著的相关性。N/P值与土壤全氮呈极显著正相关关系,与土壤全磷含量相关性不显著;表层土壤有机质含量与全氮、全磷和N/P皆呈显著正相关关系(P<0.05),且相关程度分别为:全氮>N/P>全磷。在各土层深度,有机质含量皆与土壤含水量呈极显著正相关。3)甘南草地土壤全氮、全磷含量均随海拔升高而降低。同一海拔,全氮、全磷含量随土层深度的增加变异系数呈增加的趋势。

不同管理模式对干旱区草地土壤有机碳氮库的影响及其影响因素探究

蒋腊梅, 杨晓东, 杨建军, 何学敏, 吕光辉

2018, 27(12): 22-33. DOI: 10.11686/cyxb2018062

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土壤有机碳和全氮含量及其动态平衡过程是反映土壤质量和草地健康状况的重要指标,直接影响到草地土壤肥力和草地生产力。本研究对新疆阿勒泰地区禁牧草场、弃耕草地、天然草地3种管理模式下的土壤有机碳、全氮、土壤水分、团粒结构、pH、土壤容重等的分布特征,以及它们的关系进行分析后发现,3种管理模式下,土壤有机碳含量在010 cm、1030 cm和3050 cm土层间无显著差别(P>0.05),相反,土壤碳氮比、土壤全氮含量、土壤有机碳储量和全氮储量随土层深度增加显著增加(P<0.05);3种管理模式间,在010 cm、1030 cm和3050 cm土层,天然草地和禁牧草地的全氮和有机碳含量均高于弃耕草地,但对土壤碳氮比在3种草地管理模式间的差异不尽相同;不同管理方式下,在010 cm、1030 cm和3050 cm土层,禁牧草地的土壤电导率和pH均显著高于天然草地(P<0.05);在010 cm和3050 cm土层,禁牧草地的土壤含水量显著高于弃耕草地(P<0.05),禁牧草地与弃耕草地中间团聚体含量差异显著(P<0.05);含水量、大团聚体、中间团聚体、微团聚体、pH、电导率可以组成原因组,土壤全氮储量和土壤有机碳储量可以组成结果组,原因组对结果组的解释度高达75.70%;原因组中,土壤水分贡献率最高,土壤含水量对土壤水分-团粒结构起到主要决定作用。综合可知,土壤碳氮含量和储量在管理模式不同的草地间不同,土壤水分和土壤团粒结构是引起草地土壤碳氮库变化的主要原因。在土壤水分和团粒结构组成的原因组中,水分起主要的决定作用。

科尔沁草甸湿地土壤碳氮剖面分布及生长季动态特征

汪雪琴, 刘廷玺, 张俊怡, 王冠丽, 段利民

2018, 27(12): 34-44. DOI: 10.11686/cyxb2018024

摘要 ( 268 )

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采用定位观测的试验方法,于2016年5-10月及2017年8月对科尔沁草甸湿地0~100 cm土层土壤有机碳、全氮剖面分布及生长季动态特征进行了实验分析,旨在为科尔沁草甸湿地保护提供科学指导并为干旱半干旱地区湿地土壤碳氮储量估算提供借鉴。结果表明:1)科尔沁草甸湿地土壤有机碳、全氮含量整体随土层深度下降,0~20 cm土层间下降显著,20 cm以下趋于相对稳定,范围分别为11.9~23.5 g·kg^-1和0.66~1.50 g·kg^-1。2)各土层土壤碳氮含量月间差异显著(全氮40~60 cm土层除外),变化幅度随土层深度先减小后增大;土壤碳氮密度(100 cm)生长季变化大于年际变化,有机碳密度全生长季呈上升趋势,范围为15.44~20.82 kg·m^-2,全氮密度生长初期明显下降,之后趋于相对稳定,范围为1.01~1.16 kg·m^-2。3)土壤有机碳含量与全氮含量呈极显著正相关;植被和水文是影响其分布、变化的关键因子。科尔沁草甸湿地生长季土壤有机碳、全氮密度变化较大,且表现为潜在的碳汇和氮源,但年际间碳汇潜力未充分发挥,本研究建议禁牧力度应加大并增加氮肥投入以提高科尔沁草甸湿地生态系统功能。

不同轮作序列对旱地胡麻土壤有机碳稳定性的影响

刘栋, 崔政军, 高玉红, 剡斌, 张中凯, 吴兵, 谢亚萍, 牛俊义

2018, 27(12): 45-57. DOI: 10.11686/cyxb2018097

摘要 ( 301 )

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为了探索陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区胡麻轮作序列对土壤碳库的影响,2012-2016年通过4年定位试验,以连作为对照,研究了不同胡麻频率下的轮作序列(F:休闲;PWFW:25%Flax、马铃薯-小麦-胡麻-小麦;WFWP:25%Flax、小麦-胡麻-小麦-马铃薯;FWPF:50%Flax、胡麻-小麦-马铃薯-胡麻;WPFF:50%Flax、小麦-马铃薯-胡麻-胡麻;FFFF:100%Flax、胡麻-胡麻-胡麻-胡麻)对土壤团聚体、总有机碳(TOC)、土壤颗粒有机碳(POC)、土壤微生物碳(MBC)和氮(MBN)的影响。结果表明,休闲、不同轮作序列和低胡麻频率显著增加了030 cm土层<0.25 mm粒级的土壤团聚体含量、TOC和POC含量,而随胡麻频率的增加三者的含量呈下降趋势。其中,25%Flax处理下土壤团聚体含量较播前和休闲处理分别显著增加了2.02%4.04%和9.56%11.73%;土壤有机碳(SOC)较连作显著增加5.95%7.48%。50%Flax处理下胡麻位置对土壤SOC影响显著,且轮作(FWPF)显著高于连作(WPFF)。060 cm土层土壤SOC含量表现为休闲>播前≈25%Flax>50%Flax>100%Flax。与连作相比,轮作显著提高了010 cm土层土壤TOC和POC含量,呈现表层富集现象。土壤POC含量表现为25%Flax≈休闲>50%Flax>100%Flax。此外,轮作换茬显著增加了土壤MBC含量,且随着胡麻频率的增加,030 cm土层土壤MBC含量逐渐降低。与播前、休闲、轮作相比,连作显著降低土壤微生物碳氮比,50%Flax(WPFF)轮作序列和土层深度对土壤有机碳和微生物量的互作效应显著。综合来看,休闲可以显著改善土壤理化性状,25%胡麻频率的轮作序列利于保持土壤团聚体稳定性,增加土壤TOC、SOC和POC含量,而50%Flax轮作序列(WPFF)能够提高土壤微生物量和微生物碳氮比。表明25%胡麻频率的轮作序列均可维持土壤有机碳的稳定性,是旱地胡麻比较理想的轮作序列。

稻麦轮作区连续秸秆还田和施肥条件下砂姜黑土无机磷分布特征

赵庆雷, 信彩云, 王瑜, 王佳, 刘奇华, 李景岭, 马加清

2018, 27(12): 58-68. DOI: 10.11686/cyxb2018280

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为了揭示秸秆还田与化肥施用对砂姜黑土无机磷的影响,基于实施多年的秸秆还田与施肥定位试验,设置了常规施肥+秸秆全量还田(HN₁)、常规施肥量50%+秸秆全量还田(HN₄)、不施肥+秸秆全量还田(HN₀)、常规施肥+秸秆移除(N₁)、常规施肥量50%+秸秆移除(N₄)、不施肥+秸秆移除(N₀)处理,采用田间取样与室内化验分析相结合的方法研究了土壤不同形态无机磷的剖面分布及累积特点。结果表明,同等化肥施用水平下,秸秆还田较秸秆移除显著提高了土壤Ca₂-P和Fe-P的含量,提高幅度最高达219.05%和51.35%,两种形态无机磷占无机磷总量的百分比也显著提高;Ca₈-P和Al-P含量整体上有所降低,Ca₁₀-P含量显著降低,无机磷总量有所提高。秸秆还田配施化肥对土壤无机磷的活化效果随化肥施用量的减少和土层深度的增加而降低。秸秆还田不施化肥使土壤Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P和Fe-P含量显著降低。与秸秆移除相比,秸秆还田配施化肥促进了Ca₁₀-P等潜在磷源的转化和分解。Ca-P(Ca₂-P、Ca₈-P、Ca₁₀-P)和Fe-P所占比例最高,为供试土壤无机磷的主要构成形态。常规施肥条件下秸秆还田促进了土壤速效磷(Olsen-P)含量的快速提升,常规施肥量50%条件下秸秆还田促进了表层土壤Olsen-P的提升,而无肥条件下秸秆还田对土壤Olsen-P含量的提升无明显效果。土壤Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P和Fe-P与土壤Olsen-P的相关性均达到显著或极显著水平,表明4种无机磷与土壤Olsen-P关系密切,可能为土壤有效磷的重要来源。因而,秸秆还田不施化肥会加速土壤无机磷的耗竭,秸秆还田与化肥合理配施,可通过将缓效态无机磷转化为Ca₂-P和Fe-P等高活性无机磷,提高土壤供磷能力。

松嫩平原盐碱草地土壤酶活性与植物群落特征的关系初探

苏鑫,卢嫚,冯程程,郭迎岚,岳中辉

2018, 27(12): 69-78. DOI: 10.11686/cyxb2018049

摘要 ( 272 )

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为探究退化盐碱草地土壤酶活性和植物群落特征间的关系,以松嫩平原盐碱草地为研究对象,对不同生长季土壤酶活性与植物群落特征之间的关系进行了研究。结果表明:在植物生长季内,土壤酶活性与植物群落特征指数的关系不同,表现为多酚氧化酶活性与Shannon 指数显著负相关(P<0.05);过氧化物酶活性与Simpson指数、丰富度指数和Shannon 指数显著负相关(P<0.05、P<0.01);转化酶与碱性磷酸酶活性和Pielou指数显著正相关(P<0.05)。进一步对不同月份土壤酶活性和植物群落特征指数进行逐步回归分析,结果表明,5月过氧化物酶活性与Shannon指数、转化酶与均匀度指数有量化关系,7月碱性磷酸酶活性与Simpson指数和Pielou指数有量化关系,8月多酚氧化酶活性与Simpson指数有量化关系。CCA分析结果表明,在整个生长季内只有多酚氧化酶活性与植物群落特征指数存在相关关系。综合认为,尽管土壤酶活性和植物群落特征在不同生长季内表现出一定的相关或量化关系,但也只有多酚氧化酶活性和各群落特征指数间有对应关系,可以利用其指示退化盐碱草地植物群落特征的变化。

荒漠草原不同土壤生境猪毛蒿个体大小依赖的繁殖分配

陈林,李月飞,苏莹,宋乃平,杨新国,王磊,卞莹莹,杨丽娜

2018, 27(12): 79-93. DOI: 10.11686/cyxb2018203

摘要 ( 365 )

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植物繁殖分配是生活史理论的核心问题,一直受到生态学家们的关注。为了研究荒漠草原异质生境下植物的繁殖分配策略,本研究以生长在风沙土、灰钙土和基岩风化残积土生境下的猪毛蒿为研究对象,调查了不同个体大小的猪毛蒿生物量特征,分析了生物量间的相关关系和位置效应,讨论了繁殖器官的绝对投入量及其繁殖分配特点。结果表明:基岩风化残积土生境下猪毛蒿的地上生物量和地下生物量、营养器官生物量和生殖器官生物量、繁殖体数量和繁殖体重量等均小于风沙土和灰钙土生境。单株猪毛蒿上、中、下部的地上生物量、繁殖体数量、繁殖体重量和单个头状花序重量均未表现出资源投入的差异性(P>0.05)。繁殖器官生物量的绝对投入(lg R)随着个体大小(lg V)的增大而增加,表现出极显著正相关关系(P<0.001),说明猪毛蒿对营养生长和繁殖的资源投入是同时增加的。基岩风化残积土、风沙土和灰钙土生境下猪毛蒿的繁殖阈值分别为2.07、1.96和1.99 g,其繁殖分配和个体大小均呈现出负相关关系(P<0.05)。不同土壤生境下猪毛蒿单个头状花序重量和个体大小、每株头状花序数量间均呈负相关关系,这种差异性一定程度上反映了种群资源配置的表型可塑性,但这些权衡间没有显著的相关关系(P>0.05)。

放牧对荒漠草原土壤和优势植物生态化学计量特征的影响

安钰, 安慧, 李生兵

2018, 27(12): 94-102. DOI: 10.11686/cyxb2018039

摘要 ( 319 )

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以宁夏荒漠草原土壤和优势植物为研究对象,分析放牧对荒漠草原生态系统土壤和植物C、N、P化学计量学特征的影响机制。结果表明,土壤C、C∶N、C∶P随着放牧强度的增加呈下降趋势,P呈增加趋势,而N及N∶P呈先增加后下降趋势。不同优势植物N含量对放牧强度的响应存在一定的差异,中度和重度放牧区甘草、砂珍棘豆、山苦荬、牛心朴子N含量明显低于轻度和围封禁牧N含量,牛枝子、短花针茅、中亚白草、刺叶柄棘豆、虫实、猪毛菜、乳浆大戟、骆驼蓬N含量明显高于轻度和围封禁牧N含量,表明适度放牧会显著增加某些物种的N含量;13种优势植物C∶N和C∶P在不同放牧强度下均表现为与N、P的规律相反,且不同优势植物N∶P对放牧强度的响应也存在一定的分异性。优势植物P、C∶P与土壤P、C∶P呈显著正相关,而C、N、C∶N和N∶P与土壤C、N、C∶N和N∶P无显著相关性,说明植物叶片的化学计量特征并非是由土壤养分含量特征直接决定的,而更多是受植物自身遗传特性的影响,体现了荒漠草原优势植物对极端环境具有相对稳定的适应能力。

丛枝菌根真菌强化高粱幼苗修复锶污染土壤的研究

亓琳, 杨莹博, 张博, 赵威, 王晓凌, 刘玉华

2018, 27(12): 103-112. DOI: 10.11686/cyxb2018333

摘要 ( 350 )

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研究选用高粱为修复植物开展锶污染土壤治理,通过添加不同丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF),包括地球囊霉、地表球囊霉、摩西球囊霉、透光球囊霉,比较不同AMF对幼苗期高粱修复锶污染土壤的调控作用。结果表明,与对照组(non-AMF)相比,AMF处理组的菌根侵染率均高于50%。与未接种AMF相比,接种AMF的高粱的生物量、株高和根长都显著增加(P<0.05),地球囊霉侵染高粱的地上和根生物量分别增加54.72%和53.26%,摩西球囊霉分别增加49.82%和37.92%。接种AMF的高粱都表现出显著的菌根依赖性(P<0.05),说明丛枝菌根真菌促进高粱生长。其中最显著的是地球囊霉和摩西球囊霉,菌根依赖性分别为154.44%和147.61%。AMF处理的高粱,其叶片和根中的锶含量与对照相比显著增加(P<0.05),转运系数都高于1。地球囊霉侵染后高粱的地上部分和根中的锶含量分别增加了86.05%和30.18%。接种地球囊霉、摩西球囊霉和地表球囊霉后,土壤中的全磷含量和速效磷含量显著降低(P<0.05)。全磷减少了15.89%20.32%,速效磷减少了12.98%18.49%。接种AMF显著增加了土壤磷酸酶活性(P<0.05),与对照相比,增加了21.43%30.36%。地球囊霉、摩西球囊霉和地表球囊霉接种处理显著增加了土壤转化酶活性,增加了25.77%28.87%。综上所述,AMF能够促进高粱幼苗对锶的富集能力和耐受性,其中,接种地球囊霉的效果最好。

红三叶根际溶磷菌株分泌有机酸与溶磷能力的相关性研究

李海云,姚拓,张榕,张洁,李智燕,荣良燕,路晓雯,杨晓蕾,夏东慧,罗慧琴

2018, 27(12): 113-121. DOI: 10.11686/cyxb2018066

摘要 ( 268 )

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为初步探究红三叶根际溶磷菌株分泌有机酸与溶磷能力的相关性。利用改良PKOC2液体培养基对筛选自红三叶根际的4株优良溶磷菌进行液体培养,采用钼蓝比色法和高效液相色谱法动态监测溶磷菌培养期间发酵液pH、溶磷量及分泌有机酸的种类和数量。结果表明:菌株MHS7、MHS27、MHS30和MHS49均能分泌乳酸、草酸、苹果酸、富马酸和丁二酸,其中菌株MHS30还能够分泌酒石酸;菌株MHS7溶磷量与pH呈负相关(P>0.05);菌株MHS27溶磷量与pH呈正相关(P>0.05),与分泌乳酸量呈显著正相关(P<0.05);菌株MHS30溶磷量与pH呈显著负相关(P<0.05),与分泌有机酸总量呈极显著正相关(P<0.01),与分泌酒石酸呈显著正相关(P<0.05);菌株MHS49溶磷量与分泌丁二酸呈显著正相关(P<0.05);各菌株分泌有机酸的种类和数量差异较大,溶磷菌的溶磷量与总有机酸量存在一定相关性,但有效磷增量并不完全由总有机酸量来决定,有机酸的种类和数量对溶磷量也有一定的影响。不同菌株溶磷能力与其分泌的有机酸种类和含量之间的关系存在多样性,不同溶磷菌株存在不同的溶磷途径。

水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿生长特征及草地小气候的影响

胡伟, 张亚红, 李鹏, 刘瑞, 蔡伟, 王小菊

2018, 27(12): 122-132. DOI: 10.11686/cyxb2018050

摘要 ( 284 )

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为探讨不同水氮处理条件下紫花苜蓿生长状况与草地小气候特征的关系,以2年生紫花苜蓿“巨能7号”为研究对象,采用田间试验和室内分析相结合的方法,研究了宁夏引黄灌区地下滴灌条件下不同滴灌量和施氮量处理下紫花苜蓿生长特征和草地小气候的变化。结果表明:1)滴灌量和施氮量对紫花苜蓿的株高、叶面积和鲜草产量都有显著的影响,表现为紫花苜蓿的株高、叶面积和鲜草产量均随滴灌量和施氮量的增加而增加,当施氮量增加到一定值时,继续增施氮肥,其鲜草产量增产效果在不同滴灌量处理下表现出不同的趋势。2)与不施氮处理相比,增施氮肥降低了紫花苜蓿株间空气温度、浅层土层温度和株间光照强度,而增加了群体内部空气相对湿度。3)不同滴灌量对紫花苜蓿的生长微环境的调节作用不同,随着滴灌量的增加,紫花苜蓿群体相对湿度逐渐提高,而紫花苜蓿株间气温和浅层土层温度降温效应越明显。4)紫花苜蓿生育期间株高与叶面积、草产量和群体内部相对湿度呈极显著正相关(P<0.01),与群体内光照强度、株间气温、浅层土壤温度呈极显著负相关(P<0.01)。合理减少滴灌量和施氮量不仅能维持紫花苜蓿良好的生长特征,而且能提高鲜草产量和改善草地生态环境条件。本研究旨在为紫花苜蓿群体微环境生态因子的改善及高产优质栽培措施提供科学依据。

翻压紫云英对稻田土壤还原物质变化特征及温室气体排放的影响

常单娜, 刘春增, 李本银, 吕玉虎, 潘兹亮, 高嵩涓, 曹卫东

2018, 27(12): 133-144. DOI: 10.11686/cyxb2018029

摘要 ( 264 )

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采用室内培养试验监测紫云英翻压后土壤还原物质和温室气体的动态变化,旨在为紫云英还田造成水稻僵苗及带来的环境效应提供理论依据。结果表明,翻压紫云英显著增加土壤还原性物质总量、活性还原性物质含量、Fe²⁺和Mn²⁺含量,显著降低土壤氧化还原电位(Eh)。与对照(CK)相比,翻压紫云英15000(M₁)、30000(M₂)、45000 kg·hm^-2(M₃)处理土壤还原性物质总量平均值分别增加0.34、0.80、1.16 cmol·kg^-1,土壤活性还原性物质含量平均值分别增加0.14、0.35、0.52 cmol·kg^-1,Fe²⁺含量平均值分别增加87.91、182.91、280.61 mg·kg^-1,Mn²⁺含量平均值分别增加10.12、12.77、15.73 mg·kg^-1,Eh平均值分别降低32.88、47.98、57.26 mV。还原性物质均在培养近15 d时达到高峰,M₃处理Fe²⁺含量最高超过400 mg·kg^-1,已达到水稻幼苗中毒浓度。翻压紫云英显著增加CO₂、CH₄排放,降低N₂O排放,增加了全球增温潜势(GWP)。与CK相比,M₁、M₂、M₃的CO₂排放速率平均值分别增加7.67、12.48、20.54 mg·kg^-1·d^-1,CO₂累计排放量分别增加171.63、293.42、498.45 mg·kg^-1,CH₄排放速率平均值分别增加0.04、0.09、0.21 mg·kg^-1·d^-1,CH₄累计排放量分别增加0.36、0.69、1.77 mg·kg^-1,N₂O排放速率平均值分别降低0.46、0.64、0.72 μg·kg^-1·d^-1,N₂O累计排放量分别降低10.00、13.02、14.36 μg·kg^-1,M₁、M₂、M₃的GWP平均值分别是CK的1.59、2.04、2.91倍。CO₂、N₂O排放主要集中在培养前期,CH₄排放主要集中在培养后期。还原性物质含量与CO₂、CH₄的排放呈显著正相关,与N₂O排放呈显著负相关。综上,翻压紫云英增加还原性物质含量,促使CO₂、CH₄排放,抑制N₂O排放,增加GWP。实践中翻压紫云英可增加水稻产量,探索适宜紫云英翻压量确保单位水稻产量下的GWP不增加实现增产和环境效应的双赢具有重要实践意义,但这需要通过盆栽和大田试验验证。

不同播种方式对陇东旱塬区全膜双垄沟玉米播种质量和生长发育的影响

赵刚, 李尚中, 张建军, 王磊, 党翼, 樊廷录, 王淑英, 程万莉

2018, 27(12): 145-155. DOI: 10.11686/cyxb2018128

摘要 ( 173 )

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为了探明陇东旱塬区全膜双垄沟栽培模式下不同播种方式对玉米播种质量和生长发育的影响,在甘肃省镇原县上肖乡进行了连续5年的试验,在目标密度不变的情况下,通过增减株距和播种数量控制密度,研究了玉米播种质量和生长发育。结果显示:播种方式显著影响全膜双垄沟玉米出苗率和保苗率(P<0.05),单粒播种较双粒播种出苗率提高1.9%,单粒半株距播种保苗率达到100%;3粒倍株距穗位和底部透光率分别为10.7%和4.6%,显著高于其他处理;拔节期光合速率和各生育期干物质积累量之间差异不显著;不同处理籽粒、穗轴、叶片、苞叶和茎秆变幅分别为3.0%、1.3%、0.8%、1.4%和4.2%,干物质积累分配不受播种方式影响;产量和耗水量处理间差异不显著,水分利用效率差异显著(P<0.05),半株距单粒播种、3粒倍株距播种产量和水分利用效率分别较常规播种增加2.7%、2.1%和1.2%、2.5%。陇东旱塬区全膜双垄沟栽培模式下,播种方式影响了玉米出苗,但对后期玉米生长发育特性和产量影响不大,因此,采用机械化播种时可选用单粒半株距播种方式,在目标密度基础上增加播种密度17%左右,人工点播可以选用倍株距3粒播种,每穴留2株玉米,可以减少50%点播穴数。

立式深旋松耕对西北半干旱区土壤水分性状及马铃薯产量的影响

张绪成, 马一凡, 于显枫, 侯慧芝, 王红丽, 方彦杰

2018, 27(12): 156-165. DOI: 10.11686/cyxb2018313

摘要 ( 280 )

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合理耕作可增强土壤水分供给能力和促进作物根系发育,进而提高作物抗旱性和生产力,将是进一步挖掘半干旱区马铃薯产量和水分利用效率潜力的有效途径。在西北黄土高原半干旱区于2016-2017年设置定位试验,在全膜覆盖垄作模式下设计立式深旋松耕40 cm(VRT)、深松耕40 cm(DLT)和传统旋耕15 cm(TT)3个处理,测定土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水量、毛管含水量以及田间持水量和萎蔫系数、生育期土壤含水量、马铃薯产量等,计算土壤有效贮水量、耗水量和水分利用效率等指标,研究立式深旋松耕对土壤物理性状、马铃薯产量和水分利用的影响。结果表明,VRT显著降低了040 cm土层的土壤容重,较DLT和TT分别下降了10.8%25.3%和11.2%24.8%;土壤总孔隙度、毛管孔隙度分别提高了12.3%23.7%和29.7%46.6%,饱和含水量和土壤毛管含水量分别增加了26.1%54.4%和38.8%82.9%,萎蔫贮水量下降了11.0%49.0%。与TT相比,DLT降低了2040 cm土层的土壤容重和萎蔫贮水量,显著提高了饱和含水量、毛管含水量、总孔隙度和毛管孔隙度。基于土壤物理性状和水分特性的优化,VRT在040 cm土层的有效贮水量显著高于DLT和TT,分别增加了34.3%136.9%和44.6%75.2%,DLT较TT在2040 cm土层也有显著增加。较高的土壤有效贮水量促进马铃薯生长,并显著提高块茎产量,VRT分别较DLT和TT增产24.8%156.8%和47.8%41.0%,水分利用效率(WUE)分别提高18.9%92.3%和19.2%26.6%,干旱年份(2016)的增加幅度显著高于正常降水年份(2017)。因此,立式深旋松耕显著优化了土壤的水分特性,提高了土壤有效水含量,促进马铃薯发育,提高块茎产量和WUE,这一效果在干旱年份尤为明显,是适合于黄土高原半干旱区抗旱增产、水分高效的耕作方法。

海河平原区棉花饲用黑麦复种方式及水肥利用效率分析

游永亮, 赵海明, 李源, 武瑞鑫, 刘贵波, 翟兰菊

2018, 27(12): 166-176. DOI: 10.11686/cyxb2018028

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2011年10月-2014年10月连续3年在河北省任县安排了定位试验,通过饲用黑麦不同播期与棉花构建几种棉草复种茬口搭配方式,从产量、经济效益、水分利用效率和养分利用效率以及对土壤肥力影响等方面综合分析棉花饲用黑麦复种的可行性及复种方式。结果表明,棉花可与饲用黑麦复种,为降低饲用黑麦对棉花的影响,饲用黑麦可适当推迟到10月20日播种,次年4月底收获,效益可提高5470.1元·hm^-2。棉花饲用黑麦复种与棉花单作相比,平均水分利用率提高16.49%;水分经济利用效率提高56.54%;并且土壤有机质平均增长幅度提高5.71%,土壤含盐量平均降低幅度达到23.72%,土壤改良效果明显;是适用于该区域的高效复种模式。

两种措施下施氮肥对狼毒型退化草地群落及营养品质的影响

王玉琴, 鲍根生, 宋梅玲, 尹亚丽, 刘生财, 杨有武, 杨铭, 王宏生

2018, 27(12): 177-186. DOI: 10.11686/cyxb2018179

摘要 ( 287 )

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施肥是退化草地恢复常用的管理措施。以狼毒型退化天然草地为对象,研究了禁牧和刈割两种措施下不同施氮量10(N₁)、20(N₂)、30(N₃)、40(N₄) kg·hm^-2对狼毒型退化草地群落结构、功能及牧草品质的影响。结果表明:两种措施下狼毒密度及地上生物量均显著低于对照区(P<0.05),且禁牧+施肥处理下狼毒种群下降最明显。在禁牧区,N₄处理的丰富度指数具有最高值,但与CK处理差异不显著(P>0.05),N₁的Alatalo指数最高;而在刈割区,Shannon-Wiener指数最高的为N₄,刈割后不施肥的Alatalo指数显著高于N₄(P<0.05),且其物种数最多。不同施氮水平的草地群落功能群地上生物量均显著高于CK,莎草科的地上生物量均高于禾本科,不同施肥水平间的总地上生物量和各个功能群的生物量差异均不显著(P>0.05),禁牧+N₃的总生物量和莎草科的增产比率均为最高,分别为47.21%和48.24%,禁牧+N₄的禾本科的增产比率最高,为119.35%。不同施肥水平牧草营养物质含量除粗蛋白含量禁牧显著高于禁牧+N₁(P<0.05)、粗灰分含量刈割+N₂显著高于CK(P<0.05)和中性洗涤纤维含量刈割显著高于刈割+N₂(P<0.05)外差异均不显著(P>0.05)。通过分析单位面积的粗蛋白和粗脂肪的含量得到粗蛋白含量在各施肥样区差异不显著(P>0.05),但与CK差异显著(P<0.05),粗脂肪含量为禁牧+N₄显著高于禁牧和CK(P<0.05),刈割+N₁显著高于刈割和CK(P<0.05)。

北方寒区紫花苜蓿/无芒雀麦混播比例和刈割时期对青贮品质的影响

邝肖,季婧,梁文学,崔国文,冀国旭,崔新,刘建,胡国富

2018, 27(12): 187-198. DOI: 10.11686/cyxb2018027

摘要 ( 286 )

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通过对紫花苜蓿和无芒雀麦不同混播比例混播,每年刈割两茬。以混播饲草的青贮营养指标和发酵指标为依据,对播种第3年的头茬草初花期、盛花期,以及二茬草的盛花期3个刈割时期的牧草进行青贮试验,并对青贮饲料品质和营养品质进行分析,运用灰色系统理论综合分析方法来探讨二者混播利用的最佳比例。结果表明:在以上3个时期刈割所制作的青贮中,混播组合E1(播种量为9 kg?hm-2紫花苜蓿+30 kg?hm-2无芒雀麦)青贮质量表现最好,尤其以二茬草盛花期青贮品质为优,此时发酵指标:pH为4.21、AN/TN为3.94%、乳酸为3.08%;营养指标:粗蛋白为16.78%、粗脂肪为3.95%,中性洗涤纤维为61.02%,酸性洗涤纤维为48.65%,可溶性糖为0.91%,该混播组合的干物质达6955.73 kg?hm-2。从产量因素考虑,在E1混播组合的生产条件下,以头茬草初花期+二茬草盛花期刈割制备的青贮干物质产量最高,为16337.13 kg?hm-2。

sikFBA4基因启动子的克隆及低温表达模式分析

张尧, 李忠晴, 王爱英, 祝建波

2018, 27(12): 199-207. DOI: 10.11686/cyxb2017527

摘要 ( 219 )

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天山雪莲生长于常年积雪覆盖高海拔处的高山区域,具有很强的极端低温生境适应能力,属于研究植物低温适应的良好模式植物。前期的研究表明,sikFBA4基因可以显著提高番茄的抗寒能力。为进一步研究sikFBA4基因的耐寒响应模式,以天山雪莲为材料,采用实时荧光定量PCR分析sikFBA4在低温胁迫下的表达模式;利用高效热不对称PCR法(Hi-Tail PCR)克隆sikFBA4启动子序列并进行生物信息学分析。为分析PsikFBA4序列克隆的完整性及转录表达特性,将PsikFBA4与GUS基因融合在烟草中进行瞬时表达。结果表明,sikFBA4在低温胁迫条件下的表达发生瞬时显著上调,并在1 h达到峰值,而后表达下调。通过启动子克隆分析,在PsikFBA4序列-1648 bp位置处具有冷响应元件LTRE;进一步的GUS染色和酶活力测定结果表明,低温能够显著提高GUS基因的表达活性,说明sikFBA4属于低温诱导型基因。SikFBA4基因启动子的克隆、序列分析以及表达分析,为进一步探究雪莲果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(sikFBAs)基因的表达与调控机制奠定了基础。

中华民国时期西北地区牧草资源研究刍考

陈加晋, 卢勇, 李群

2018, 27(12): 208-218. DOI: 10.11686/cyxb2018073

摘要 ( 243 )

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中华民国西北地区的牧草资源研究代表了当时中国牧草科技领域的最高水平，但目前相关考证研究较少。为此，采用文献考证和历史分析法，以现存的近代报刊为主要资料来源，开展文献整理、甄别和考察分析，并结合现代牧草科技成果总结归纳。结果表明,学界及少数政府人士开展的西北地区牧草资源的调查研究大致以20世纪30年代初为始，其中植物学学者调查区域集中在陕西省，主要方法为牧草的植物学分类和植物特性研究，水土保持学学者的调查区域包括陕甘青等沿黄省份，目的为搜集到利于水土保持的优质草种，畜牧学学者的调查关注点则是牧草的分布、品种、品质、贮藏等方面。牧草引进是西北地区的另一项主要工作和成就，以王栋和叶培忠等为代表的学者们运用西方试验科学的理论方法持续开展了牧草试种或栽培试验。同时，西北地区还在牧草资源的育种、保藏、营养及配合饲喂等试验研究上有所开拓，其中很多研究为当时国内唯一。此外，西北地区的牧草科技推广也有所发展，但总体上以资源调查和栽培、育种、保藏等实验为主。

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