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2019年 第28卷 第2期    刊出日期：2019-02-20

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2019, 28(2):  0-0. 

摘要 ( 103 )   PDF (254KB) ( 205 )  

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研究论文

不同退化程度柽柳灌丛的土壤理化和生物学特性

丁爱强, 徐先英, 张雯, 刘江, 富丽, 付贵全

2019, 28(2):  1-11.  DOI: 10.11686/cyxb2018159

摘要 ( 410 )   HTML ( 3)   PDF (8546KB) ( 450 )  

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为揭示柽柳灌丛在退化过程中土壤特性的变化,采用时间代替空间的生态学研究方法,测定和分析了民勤湖区绿洲-荒漠过渡带不同退化程度灌丛沙堆土壤的理化性质、酶活性和微生物数量等15个指标值的变化特征及相关性。研究结果表明:1)随着退化程度加剧,容重增大,有机质和阳离子代换量呈先增大后减小,土壤含水率、全盐含量和电导率减小,pH值保持平稳;随土层深度的加深,容重增大,土壤含水率、有机质、阳离子代换量减小,全盐含量和电导率5~10 cm土层较大。2)微生物数量与酶活性随退化程度的加剧呈减少或降低趋势,随深度的加深而减少或降低,而且除个别土层外,整体都呈显著性变化。3)除土壤含水率和pH值与其余指标间的相关性不显著外,土壤理化性质间均呈显著性相关,土壤生物学特征之间也呈显著性相关,土壤理化性质和土壤生物学特性间的相关性除个别指标间相关性不显著外,其余均显著相关。研究区的柽柳在退化灌丛沙堆的土壤理化性质和生物学特征基本都出现衰退现象,建议在构建综合评价体系和选择恢复保育措施时要将植被与土壤综合考虑。

覆盖对枸杞根系土壤环境和水分利用的影响

胥生荣, 张恩和, 马瑞丽, 王琦, 刘青林, 黄钰芳

2019, 28(2):  12-22.  DOI: 10.11686/cyxb2018162

摘要 ( 218 )   HTML ( 1)   PDF (9512KB) ( 386 )  

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耐旱枸杞作为西北干旱地区重要的经济作物,为进一步了解枸杞根系吸水特性,提高对土壤水分利用效率,在甘肃省古浪县农业示范基地(37.30° N,103.29° E)以4年生枸杞‘宁杞1号’植株为材料,设置4个处理:地布FM、地膜PM和秸秆SM,以裸地为对照CK,通过测定不同处理枸杞根系水力学特性和根际土壤含水量、电导率、有机碳以及微生物数量和多样性等土壤理化性质,了解覆盖使枸杞土壤微环境变化对植株根系水分运输利用的影响。覆盖处理使植株比导率均有不同程度的提高,地膜覆盖使冠层和根系比导率最大,达到裸地对照的109.7%和102.8%;地膜覆盖植物水分利用效率最小,秸秆覆盖水分利用效率最大;覆盖处理使土壤含水量均显著升高,其中地膜覆盖土壤含水量最高,在土层0~60 cm处比裸地对照高1.93%;随着土壤含水量升高,根系对土壤水分的利用也逐渐偏向于浅层,深层土壤水分贡献率由裸地对照的81.81%降低到地膜覆盖的47.06%;覆盖处理后土壤平均温度为地膜>地布>对照>秸秆;秸秆覆盖处理土壤有机碳含量、微生物数量和香浓指数分别为14.69 mg·g^-1、618.8×10⁶ CFU·g^-1和3.13(H),均高于其他处理;地膜覆盖使土壤微生物数量和多样性升高,但使总有机碳含量降低到裸地对照的97.98%;土壤温度和土壤含水量与植株导水率和水分利用效率具有显著的相关性,能够直接影响植株水分利用特性。根系水分利用效率与覆盖材料有关,秸秆覆盖较其他覆盖措施对植株生长和改良土壤环境的作用更显著,当前干旱地区农业生产中,可以通过秸秆覆盖提高枸杞根系水分利用效率。

宁夏草原植物叶片氮磷化学计量特征及其驱动因素

李明雨, 黄文广, 杨君珑, 李小伟

2019, 28(2):  23-32.  DOI: 10.11686/cyxb2018459

摘要 ( 245 )   HTML ( 4)   PDF (25166KB) ( 395 )  

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N、P循环控制着草地生态系统植物生长发育及群落结构和功能。为揭示宁夏草原植物N、P化学计量变化规律及其主要驱动因素,测定111个样地中的优势种植物409个样本叶片N、P含量,分析N、P化学计量特征、空间格局及其与气候因子(年均温度、年均降水量)的关系。结果表明,宁夏草原植物N、P含量的算数平均值分别为22.47和1.83 mg·g^-1,N/P为14.24,宁夏天然草地生长同时受N、P的限制;宁夏天然草地植物叶片N含量和N/P随纬度、年均温升高而增大,随海拔、年均降水量降低而增大,而叶片P含量随年均降水量升高而升高,N、P含量随经度升高而增大;空间分布和水热条件能够解释N、P含量及N/P方差的70.83%,这表明水热是宁夏天然草地植物叶片N、P化学计量特征的主要驱动因素,研究结果可为宁夏草原的管理和生产力的提升提供理论依据。

荒漠植物白刺新固定碳在植物-土壤系统中的分配

李新乐, 鲍芳, 吴波, 曹艳丽, 刘明虎, 段瑞兵

2019, 28(2):  33-40.  DOI: 10.11686/cyxb2018561

摘要 ( 261 )   HTML ( 3)   PDF (13543KB) ( 295 )  

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定量生长季内荒漠植物新固定碳在植物-土壤的分配规律,对理解全球碳循环有着重要意义。采用野外原位¹³C-CO₂脉冲标记法,测定植物各器官及土壤¹³C丰度值,比较不同标记时间段白刺新固定碳分配在不同器官、土壤和呼吸损失中的分配规律,并量化了白刺光合碳向地上、地下碳库的转移。结果表明:不同标记时间段内¹³C-新固定碳在白刺叶、茎、根、土壤中的分配差异明显。在标记后1 h内,叶片和茎中¹³C丰度值迅速上升到最高值,¹³C丰度值分别达到520.1‰和592.5‰,比对照分别增加14和20倍,此后¹³C丰度值随时间推移逐渐下降,直至趋于稳定;而标记后18 h在根系和土壤中发现被标记的¹³C,¹³C丰度值分别达到9.5‰和-23.8‰,白刺新固定碳经地上部呼吸和土壤呼吸损失量分别在标记1和18 h后达到最大。标记32 d后,白刺新固定碳在地上部和地下部¹³C分配比例分别占35.59%和32.49%,呼吸损失(地上呼吸+土壤呼吸)占31.92%。荒漠植物白刺生长季年固碳量为2895.6 kg C·hm^-2·yr^-1,表明白刺在荒漠生态系统碳循环中起着重要的碳汇作用。

水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿生产性能及水氮利用效率的影响

胡伟, 张亚红, 李鹏, 王小菊, 张鹏, 何毅, 康馨匀

2019, 28(2):  41-50.  DOI: 10.11686/cyxb2018231

摘要 ( 297 )   HTML ( 7)   PDF (16024KB) ( 353 )  

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为探讨不同水氮供应对紫花苜蓿生长、产量和水氮利用效率的影响,确定地下滴灌紫花苜蓿栽培草地的合理施氮量和灌溉量,以紫花苜蓿‘巨能7号’为供试品种,采用田间试验,全生长季共设置4个总滴灌量水平:480 mm(W₁)、550 mm(W₂)、620 mm(W₃)和690 mm(W₄);施氮量共设置4个水平:无氮(N₀,0)、低氮(N₁,60 kg·hm^-2)、中氮(N₂,120 kg·hm^-2)和高氮(N₃,180 kg·hm^-2)结合灌溉进行,试验采用田间裂区设计,研究了不同水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿全生长季内生长状况、产量和水氮利用效率的影响。试验结果表明:1)水氮供应对紫花苜蓿不同茬次的株高和茎粗均有不同的影响,表现为第1、2茬紫花苜蓿的株高均随施氮量和滴灌量的增加而增高,第1茬紫花苜蓿的茎粗随滴灌量的增加而增粗。2)第1、2茬紫花苜蓿干草产量均随滴灌量的增加而增加,施氮量对第1、4茬和全年的紫花苜蓿干草产量有显著的提高,其中滴灌量、施氮量和水氮互作对紫花苜蓿增产效应极显著(P<0.01)。3)增加滴灌量,降低施氮量,紫花苜蓿的水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)均逐渐下降,WUE和IWUE最小值均出现在W₄N₀处理下,且该处理下的WUE和IWUE均明显小于其他处理。4)紫花苜蓿氮肥农学效率(ANUE)随施氮量增加在不同滴灌量下表现出不同的变化趋势,在W₁、W₂和W₃水平下,ANUE随施氮量的增加表现为先增大后降低趋势,ANUE最大值均出现在N₂水平,在W₄水平下,ANUE随施氮量的增加而降低;氮肥偏生产力(PFPN)则随施氮量的增加而显著降低。ANUE随滴灌量的增加先降低后升高,而PFPN先增加后降低,说明适当增加滴灌量可以提高紫花苜蓿的ANUE和PFPN。综合考虑紫花苜蓿产量效应和资源利用、环境等综合效应,W₃N₂处理下(滴灌量为620 mm,施氮量为120 kg·hm^-2)宁夏引黄灌区地下滴灌紫花苜蓿种植较为适宜。研究结果可为宁夏引黄灌区紫花苜蓿大面积推广节水、高产优质种植提供理论依据。

农户生产水平的“腾格里”无芒隐子草种子脱粒与清选技术研究

陶奇波, 贾存智, 王彦荣, 李欣勇, 韩云华, 白梦杰

2019, 28(2):  51-60.  DOI: 10.11686/cyxb2018135

摘要 ( 358 )   HTML ( 1)   PDF (3236KB) ( 373 )  

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“腾格里”无芒隐子草是2016年由我国草品种审定委员会审定登记的野生栽培品种(登记号:499),抗旱性极强,在干旱半干旱地区的生态治理、园林绿化和草原恢复中具有非常重要的推广价值。但目前急需加快种子扩繁和解决种子脱粒与清选等技术问题。在甘肃省榆中县小区预试验基础上,进一步在河西走廊民勤县农户生产规模条件下开展了“腾格里”无芒隐子草适宜的种子脱粒和清选技术研究。结果表明,对农户生产规模下(3.5 hm²左右及以下)的无芒隐子草种子,在采用的50 kg石磙碾压不同遍数处理中,以45~55遍碾压处理的种子收获率最高,与手工完全脱粒对照相比,收获率达78%以上,并且对种子发芽率与活力无显著影响(P>0.05)。另外,利用4.5 m·s^-1风速并配以筛孔尺寸为0.7 mm的筛子过筛清选2遍,种子净度可达86%,与仅过筛而未风选的对照比较,种子净度提高了20个百分点。上述结果对“腾格里”无芒隐子草的规模化生产以及推广利用具有重要的指导意义。

不同颜色地膜覆盖下春玉米主要生长性状对耕层积温的响应

孙仕军, 姜浩, 陈志君, 朱振闯, 张旭东, 迟道才

2019, 28(2):  61-72.  DOI: 10.11686/cyxb2018493

摘要 ( 291 )   HTML ( 2)   PDF (17679KB) ( 194 )  

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为了探讨东北雨养区不同颜色地膜覆盖下春玉米主要生长性状和产量对耕层积温的响应规律,设置了无色透明膜(M₁) 、黑膜(M₂) 和露地对照(M₀)田间试验。根据2016和2017两年数据,应用Slogistic方程拟合了不同颜色地膜覆盖下玉米株高、成熟期之前叶面积指数以及干物质累积随耕层积温变化动态,通过逐步回归分析探讨了玉米干物质累积的Slogistic曲线特征量与产量关系。研究表明:1)玉米株高渐增期的平均生长速率大小表现为M₂>M₁>M₀,在快增期表现为M₂>M₀>M₁,缓增期表现为M₀>M₂>M₁;2)玉米叶面积指数渐增期和缓增期平均增长速率表现与株高一致,快增期则表现为M₂>M₁>M₀,黑膜处理下叶面积指数和最大增加速率最高,无色透明膜处理次之;3)黑膜处理显著增加了快增期干物质累积持续时间,并且较无色透明地膜和露地处理率先进入干物质累积快增期,这有助于提高玉米产量;4)干物质累积最大速率、干物质累积曲线拐点等特征量与产量密切相关,达到极显著水平(P<0.01)。研究认为,地膜覆盖对玉米生长渐增期影响较大,其中无色透明膜加速玉米衰老;黑膜处理下干物质累积最大,产量最高,玉米生长更稳定。对玉米生长性状和产量的研究,可用于玉米生产管理决策中作物生长路线的设计,能够为提高玉米生产管理水平提供决策依据。

单作紫花苜蓿田夏季套作不同饲草作物生产性能、效益评价

李源, 赵海明, 游永亮, 武瑞鑫, 刘贵波

2019, 28(2):  73-87.  DOI: 10.11686/cyxb2018541

摘要 ( 264 )   HTML ( 5)   PDF (10735KB) ( 707 )  

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为解决海河平原区苜蓿第3~5茬草雨季收获难的问题。于2011-2016年在位于河北衡水的河北省农林科学院旱作所试验站开展了单作紫花苜蓿田夏季套作5种不同饲草作物模式评价研究,以及单作紫花苜蓿田夏季套作青贮玉米的生产性能比较研究。结果表明,单作紫花苜蓿田夏季套作不同饲草作物模式评价研究得出,30-30 cm、20-40 cm两种行距处理下的单作苜蓿小区干草产量无显著差异(P>0.05);套作高丹草处理下苜蓿第2年前2茬干草产量显著低于单作苜蓿小区干草产量(P<0.05);套作青贮玉米处理后的总食物当量数显著高于单作苜蓿小区(P<0.05),但套作青贮玉米处理后的总经济效益与单作苜蓿小区无显著差异(P>0.05);套作青贮玉米处理下的平均光能利用率、水分利用效率、土地当量比均显著高于单作苜蓿小区(P<0.05)。单作紫花苜蓿田夏季套作青贮玉米的生产性能比较研究得出,30-30 cm、20-40 cm行距套作青贮玉米处理下的苜蓿前2茬干草产量、总食物当量数、总经济效益、平均光能利用率、水分利用效率、土地当量比均无显著差异(P>0.05)。综合得出,海河平原区单作紫花苜蓿田夏季套作青贮玉米的关键种植技术为:单作苜蓿田采用20-40 cm宽窄行秋播种植,于第2年前2茬苜蓿草收获后,在宽行中间套作青贮玉米,青贮玉米密度在6 万株·hm^-2以内,9月底将套作的青贮玉米与苜蓿一起收获,之后苜蓿田苜蓿正常越冬,下一年再重复种植青贮玉米。该模式在保证与单作苜蓿同等经济效益的前提下,可有效解决苜蓿3~5茬草雨季收获难、资源利用效率低的问题。

紫花苜蓿根瘤菌分子分型和生物型划分研究

康文娟, 师尚礼, 苗阳阳

2019, 28(2):  88-101.  DOI: 10.11686/cyxb2018160

摘要 ( 373 )   HTML ( 9)   PDF (34638KB) ( 231 )  

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根据表型和共生效应,对种内根瘤菌划分生物型,为苜蓿与根瘤菌高效共生育种提供理论依据。以分离自甘肃省3个栽培区域5个苜蓿品种植株不同部位的根瘤菌株为材料,进行16S rRNA测序、多位点序列分型(Multilocus Sequence Typing, MLST)、表型数值分类和共生效应测定。结果表明,78株初筛菌经16S rRNA和MLST分析有20株属于Rhizobium radiobacter;表型特征数值分类将其聚为7个群。接种5个苜蓿品种,选择对共生效率贡献率最大的地上干重进行多重比较。当接种处理地上干重显著高于未接种处理CK时标记共生效应为A,与CK差异不显著时标记为B,显著低于CK时标记为C。以苜蓿品种为甘农3号、甘农9号、陇中、清水和WL168HQ的顺序,将各菌株共生效应结合,形成6种共生模式。结合表型和共生模式,20株R. radiobacter被划分为14种生物型,WL168HQ、甘农3号和陇中苜蓿品种内生物型多样性丰富,甘农9号和清水苜蓿品种内生物型单一。综上所述,根据表型特征和共生模型可以进行种内根瘤菌株的生物型划分,苜蓿品种内根瘤菌生物型多样性丰富。

耐重金属苜蓿中华根瘤菌的筛选及其与能源植物联合富集铜的特性

严警, 夏丽, 盛下放, 何琳燕

2019, 28(2):  102-111.  DOI: 10.11686/cyxb2018131

摘要 ( 469 )   HTML ( 6)   PDF (9288KB) ( 451 )  

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为了提高能源植物在重金属矿区废弃地边际土壤上的适应性,研发根瘤菌-能源植物联合修复技术,从生长于铜矿废弃地土壤上的紫花苜蓿根瘤中分离纯化根瘤菌,并研究其对紫花苜蓿、多年生黑麦草和甜高粱等能源植物生长和富集铜的作用,探究根瘤菌对铜矿废弃地土壤改良的效应。结果表明,从紫花苜蓿根瘤中分离筛选到一株耐铜铅镉的苜蓿中华根瘤菌D10。在铜矿废弃地土壤上,甜高粱的生物量可达黑麦草的4.6~6.4倍。与接灭菌液对照相比,D10菌株能够促进紫花苜蓿和甜高粱的干重显著增加28.6%~78.1%,铜吸收量显著增加50.4%~111.8%。但D10菌株不能促进黑麦草的生长和Cu吸收。D10菌株能够促进甜高粱和紫花苜蓿生长和Cu富集,增加根际土壤有效态Cu含量、水溶性糖含量和土壤脲酶活性,具有应用于铜矿废弃地植被恢复和联合修复污染土壤的潜力。

紫花苜蓿开花性状的遗传特性分析与QTL定位

何飞, 张帆, 张铁军, 康俊梅, 龙瑞才, 杨青川, 马春晖

2019, 28(2):  112-120.  DOI: 10.11686/cyxb2018154

摘要 ( 386 )   HTML ( 13)   PDF (14047KB) ( 336 )  

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通过构建紫花苜蓿杂交F₁代遗传分离群体,研究紫花苜蓿早熟性状的遗传特性,确定始花期性状的最适遗传模型,同时定位始花期相关的QTL位点。以低产早熟紫花苜蓿(父本)和高产晚熟紫花苜蓿(母本)为亲本构建杂交群体,以亲本和二者杂交产生的152个F₁代单株为研究对象。于2015和2016年调查始花期性状,运用主多基因遗传模型分析始花期性状的最适遗传模型。通过GBS测序技术对154个单株进行基因分型,利用测序产生的SNP标记构建连锁图谱,同时结合表型数据进行QTL定位。结果表明:2MG-A为始花期性状的最适遗传模型,2015年的主基因遗传率为99%,2016年的主基因遗传率为98.5%。父本连锁图覆盖图距为1386 cM,平均标记密度3.2 cM;母本连锁图覆盖图距为798.73 cM,平均标记密度8.07 cM。对两年的数据进行QTL定位分析得到2个主效QTL位点,表型贡献率分别为12.1334%和11.0157%。表明始花期主要受两对主效基因控制,同时具有加性作用。始花期性状主要由2个QTL位点控制。

遮阴和干旱对荩草克隆生长和有性繁殖及权衡关系的影响

徐晓霞, 刘金平, 游明鸿, 张小晶, 谢瑞娟

2019, 28(2):  121-132.  DOI: 10.11686/cyxb2018130

摘要 ( 290 )   HTML ( 4)   PDF (495KB) ( 407 )  

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以可建植边坡草坪的野生荩草为材料,设置遮阴(5个水平)和干旱(4个水平)交互形成的20个组合处理,测定克隆生长性状和有性繁殖数量及生物量结构,分析不同遮阴和干旱组合处理下克隆效率指数(CEI)、繁殖分配(RA)、繁殖效率指数(REI)、繁殖指数(RI)、繁殖比率(RR)的差异,研究遮阴和干旱对荩草克隆生长和有性繁殖及权衡关系的影响,结果表明:1)遮阴和干旱对克隆子株数及克隆效率指数有显著影响,中、重度干旱和≥10%遮阴显著降低了子株数(P<0.05),干旱对CEI无影响、遮阴降低了CEI,交互作用极显著降低了基株的子株数和CEI(P<0.01)。2)遮阴和干旱对母株、子株和基株的花穗数和小花数,对繁殖器官生物量(ROB)、非繁殖器官生物量(NROB)和总生物量(TB)有显著影响(P<0.05),轻、中度干旱或10%~30%遮阴或轻度遮阴和轻度干旱组合可显著增加母株、子株、基株的花穗数和小花数,轻度干旱或10%遮阴或轻度干旱和轻度遮阴组合可显著增加TB和ROB,交互作用是影响基株花穗数和小花数、TB、ROB和NROB的主要因子,干旱对TB和NROB影响次之,遮阴对ROB影响较大。3)遮阴和干旱对RA、REI、RI和RR有显著影响(P<0.05),轻中度干旱或10%遮阴可提高基株的繁殖参数,重度干旱或≥30%遮阴度降低了有性繁殖(P<0.05),轻度遮阴和轻度干旱组合比单一处理更利于有性繁殖,轻度干旱可缓解中重度遮阴对有性繁殖的影响,繁殖参数主要受交互作用影响,遮阴次之,干旱较小。4)荩草可依据遮阴和干旱胁迫程度,进行克隆生长和有性繁殖权衡,遮阴≥30%可延长克隆生长10~34 d,中、重度干旱缩短克隆生长而促进有性繁殖,≥10%遮阴可缓解重度干旱对有性繁殖的影响(P<0.05)。5)20个遮阴和干旱组合处理下荩草均能同时维持两种繁殖方式,水分充足和全光照利于克隆生长,轻中度干旱和轻度遮阴单一或组合处理利于有性繁殖,遮阴和干旱交互影响增加了荩草的两种繁殖能力。

基于遗传多样性评估燕麦品种的农艺性状

王建丽, 马利超, 申忠宝, 刘杰淋, 朱瑞芬, 韩微波, 钟鹏, 邸桂俐, 韩贵清, 郭长虹

2019, 28(2):  133-141.  DOI: 10.11686/cyxb2018679

摘要 ( 304 )   HTML ( 5)   PDF (10107KB) ( 427 )  

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为客观评价燕麦种质资源重要农艺性状的遗传多样性,并为黑龙江地区燕麦新品种选育提供关键数据,对51份燕麦种质资源13个农艺性状进行了形态多样性指数分析,并对其中的9个数量性状进行了聚类分析和主成分分析。结果表明,各性状的遗传多样性指数均较大,遗传多样性指数最高的是主穗长(1.517),其次为株高(1.448)和主穗粒重(1.414),性状变异系数最大的是主穗小穗数(34.8%),其次为主穗粒重(33.1%)和单株分蘖数(27.4%);聚类分析将51份燕麦品种的9个数量性状分为4大类群,类群Ⅰ为有益性状不明显,为多目标性状育种的亲本材料,类群Ⅱ为选育矮秆育种目标亲本材料,类群Ⅲ为高杆、增加分蘖数育种目标亲本材料,类群Ⅳ为选育大粒型、多轮层数、多小穗数等育种目标亲本材料。主成分分析结果表明,前3个主成分对变异的累计贡献率为70.09%,第一主成分反映种子产量,第二主成反映单株分蘖数,第三主成分反映株高。

西北地区和尚头小麦遗传多样性及农艺性状的关联分析

张彦军, 苟作旺, 王兴荣, 李玥, 祁旭升

2019, 28(2):  142-155.  DOI: 10.11686/cyxb2018124

摘要 ( 369 )   HTML ( 4)   PDF (22008KB) ( 341 )  

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为了解西北地区和尚头小麦种质资源的遗传特性及主要农艺性状特征,采用43份不同来源的和尚头小麦种质材料,在均匀分布于小麦21条染色体上的150个SSR(simple sequence repeats)位点上检测遗传多样性,同时对19个农艺性状在两个试验点进行表型鉴定,并采用GLM(general linear model)模型进行分子标记与表型性状的关联分析。结果表明,19个农艺性状中数量性状遗传多样性明显高于质量性状,除壳色外,其他性状之间均存在不同程度的相关性。利用45对具有多态性的SSR标记共检测出151个等位变异,各标记等位位点变化范围为2~6,平均为3.36个,PIC(polymorphism information content)值变异范围为0.044~0.771。群体遗传结构分析将43份材料划分为8个亚群。关联分析发现11个SSR标记与农艺性状显著关联,单个标记对表型变异的解释率为8.89%~24.74%,这些标记可为特色小麦分子标记辅助选择育种提供理论参考。

混合盐碱胁迫对藜麦种子萌发和幼苗抗氧化特性的影响

赵颖, 魏小红, 赫亚龙, 赵枭飞, 韩厅, 岳凯, 辛夏青, 宿梅飞, 马文静, 骆巧娟

2019, 28(2):  156-167.  DOI: 10.11686/cyxb2018181

摘要 ( 325 )   HTML ( 5)   PDF (33665KB) ( 475 )  

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针对西北地区藜麦栽培土壤限制问题,研究盐碱胁迫对藜麦种子萌发及抗性相关酶特性的影响,探讨藜麦对盐碱土壤的适应机制,为藜麦在盐碱地的栽培实践提供理论依据。将中性盐(NaCl、Na₂SO₄)和碱性盐(NaHCO₃、NaCO₃)按不同比例混合模拟出20种混合盐碱条件对藜麦种子进行胁迫,分析盐碱胁迫下藜麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数和抗氧化酶活性及同工酶表达。结果表明:5种盐碱胁迫均引起藜麦种子发芽率,发芽势,发芽指数降低,且随着盐浓度的增加,萌发受到显著抑制(P<0.05),对藜麦种子萌发影响较大。A,B处理组各浓度盐碱胁迫下超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)和谷光甘肽还原酶(glutathione reductase, GR)活性均高于CK;C,D,E处理组SOD活性均低于CK,但GR活性在50 mmol·L^-1盐碱浓度时高于CK。过氧化物酶(peroxidase, POD)活性在盐碱浓度为50 mmol·L^-1时最高,随盐浓度增加POD活性比CK降低4倍,过氧化氢酶(catalase, CAT)活性随盐碱浓度的增加而下降。SDS-PAGE分析发现,盐碱胁迫可诱导SOD,POD,CAT,GR同工酶出现新的条带,但随着盐碱浓度的增加,酶带的表达量降低。上述结果说明,盐碱胁迫抑制藜麦种子萌发,其中Na₂SO₄和NaHCO₃对藜麦种子萌发抑制效应明显。本试验条件下,藜麦的耐盐碱阈值为50 mmol·L^-1,其中盐碱浓度是影响藜麦种子萌发的主要因素,盐组分值对藜麦种子萌发影响次之。

γ-氨基丁酸对高温胁迫下黑麦草光合特性及碳水化合物代谢的影响

王日明, 王志强, 向佐湘

2019, 28(2):  168-178.  DOI: 10.11686/cyxb2018167

摘要 ( 293 )   HTML ( 3)   PDF (11848KB) ( 361 )  

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以热敏感品种顶峰(Pinnacle)为试验材料,研究了热胁迫下(35 ℃/30 ℃,昼/夜)施用外源γ-氨基丁酸(GABA)对黑麦草生长、光合及叶绿素荧光特性、碳水化合物含量及其代谢关键酶基因表达的影响。结果表明,热胁迫造成黑麦草生长减弱,膜透性增加,光合色素含量下降,光合能力和碳水化合物含量显著降低,糖代谢关键酶(蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶和转化酶)基因在短时间内(5 d)表达显著上调,随后下降;外源施用GABA显著缓解了高温对黑麦草生长的抑制作用,提高了高温胁迫下光合色素和碳水化合物含量,净光合速率(P_n)、气孔导率(G_s)、蒸腾速率(T_r)、CO₂羧化效率(CE)、最大光合速率(A_max)和光化学效率(F_v/F_m)、Rubisco最大羧化速率(V_cmax)和RuBP再生速率(J_max)、光化学猝灭系数(qP)、电子传递速率(ETR)和PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)显著升高,而气孔限制值(L_s)、CO₂补偿点(CP)和非光化学猝灭系数(NPQ)显著降低。施用外源GABA降低了高温胁迫下叶片气孔和非气孔限制值,缓解了高温对叶片PSⅡ反应中心的抑制,增强了糖代谢关键酶基因表达的水平,提高了碳水化合物含量,因此有效的提高了黑麦草的耐高温能力。

综合评述

CENTURY模型在不同生态系统的土壤有机碳动态预测研究进展

王旭洋, 李玉强, 连杰, 罗永清, 牛亚毅, 龚相文

2019, 28(2):  179-189.  DOI: 10.11686/cyxb2018126

摘要 ( 1013 )   HTML ( 66)   PDF (15259KB) ( 708 )  

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CENTURY模型是国际上著名的生物地球化学模型之一。本研究系统介绍了CENTURY模型的运行机理及过程,分析和总结该模型在草地、农田、森林生态系统中土壤有机碳(SOC)的研究成果,并归纳了影响其模拟精度的主要因素。结果表明,土壤质地和土壤养分是影响CENTURY模型在草地生态系统应用的关键因素,且该模型在荒漠草原生态系统的适应性较高;不同农业管理模式是影响SOC模拟精度的因素之一,间作农业模式下模拟SOC的精度较高;CENTURY模拟森林生态系统的枯枝落叶层的有机质时存在结构缺陷,这导致CENTURY模型在草地和农田系统的模拟效果优于森林生态系统。由于CENTURY模型最初是基于草地生态系统而开发,其模型参数在不同地域的草地生态系统的普适性较高;过多的人为干预增加了CENTURY模型在农田生态系统模拟的不确定性,从而会出现模拟结果不稳定的现象;通过调查掌握详细的农田历史管理制度和方式,准确控制模拟进程,可以有效提高模拟精度;森林生态系统的模拟结果可以服务于管理措施的制定,CENTURY模型结合GIS可以实现单点模拟向区域模拟的转变。

相关信息

封育对荒漠草原土壤有机碳及其活性组分的影响

于双, 陶利波, 许冬梅, 许爱云, 刘金龙

2019, 28(2):  190-196.  DOI: 10.11686/cyxb2018164

摘要 ( 352 )   HTML ( 6)   PDF (1996KB) ( 446 )  

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以空间序列代替时间序列的方法,选取未封育、封育3、5、7及10年的荒漠草原为对象,研究封育对荒漠草原土壤总有机碳、颗粒有机碳、水溶性有机碳和易氧化有机碳的影响。结果表明:封育对5~10 cm、10~20 cm和20~40 cm土层总有机碳影响显著(P<0.05),其含量随封育年限的延长总体呈增加的趋势,分布范围为2.24~4.52 g· kg^-1,以封育7和10年的荒漠草原较高。封育对荒漠草原土壤颗粒有机碳无显著影响(P>0.05);可溶性有机碳含量在0~5 cm、5~10 cm和20~40 cm土层随封育年限的延长呈先下降后上升的趋势,均以未封育荒漠草原最高,分别为0.59,0.49 和0.56 g·kg^-1,封育5和7年的荒漠草原较低;易氧化有机碳含量以封育7年的荒漠草原较高,总含量为2.48 g·kg^-1。封育7年是退化荒漠草原自然恢复演替过程中的一个转折。

水淹和密度配置对牛鞭草与狗牙根扦插苗光合作用的影响

李晓雪, 李昌晓, 宋虹, 袁中勋

2019, 28(2):  197-206.  DOI: 10.11686/cyxb2018134

摘要 ( 278 )   HTML ( 1)   PDF (9557KB) ( 283 )  

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为探究狗牙根(C)与牛鞭草(H)当年生扦插苗在不同水淹地区较优的密度配置,于2016年4月29日在盆栽控制条件下设置3种不同水分条件(对照组—CK组、浅淹组—SF组、全淹组—TF组)、7种牛鞭草与狗牙根配置比例(每盆牛鞭草与狗牙根株数分别按2株进行递增与递减),具体配比分别为H₀C₁₂、H₂C₁₀、H₄C₈、H₆C₆、H₈C₄、H₁₀C₂和H₁₂C₀,对混植条件下牛鞭草与狗牙根在水淹环境中的生长及光合作用进行了比较研究。结果表明:水淹和密度配置对狗牙根、牛鞭草的净光合速率有极显著的影响(P<0.01)。CK条件下,牛鞭草在密度H₂C₁₀下的净光合速率显著高于牛鞭草单植条件下的净光合速率(P<0.05),狗牙根在混植条件下的净光合速率与单植相比显著降低(P<0.05);SF条件下,牛鞭草在密度H₈C₄下的净光合速率显著大于其他密度下的净光合速率,而狗牙根单植下的净光合速率与混植相比显著降低(P<0.05);与对照组相比,牛鞭草在TF组的净光合速率显著降低(P<0.05)。综合考虑混植体系的整体光合效率,建议在三峡库区无水淹地区混植牛鞭草与狗牙根的最佳密度配置为H₂C₁₀;在浅水淹地区,采取最佳密度配置为H₈C₄;在较低海拔的全淹地区,采取单植牛鞭草的方式将是更为理想的选择。

水煮和提取处理对中草药干物质消化率和小肠可消化蛋白质的影响

田秀娥, 万美娇, 王永军, 张阳

2019, 28(2):  207-215.  DOI: 10.11686/cyxb2018158

摘要 ( 212 )   HTML ( 2)   PDF (440KB) ( 428 )  

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研究水煮和提取处理对中草药干物质消化率和小肠可消化蛋白质的影响,揭示提取过程对营养价值影响的作用机理,对于客观评定中草药提取残渣的营养价值具有重要意义。采用尼龙袋试验分别测定黄芪、麦芽和甘草3种原料及其经水煮和提取处理后产物的瘤胃降解动力学参数,并分别估算其主要养分在瘤胃的有效降解率(effective degradability,ED);采用移动尼龙袋试验分别测定3种原料及其经水煮和提取处理后产物瘤胃未降解干物质(nondegradable dry matte,UDM)和未降解蛋白质(nondegradable protein,UDP)的小肠消化率(intestinal digestibility,Idg),在此基础上分别估算其干物质消化率(dry matter digestibility,D_DM)和小肠可消化粗蛋白质(intestinal digestible crude protein,IDCP)含量。结果表明:1)3种中草药经水煮和提取处理后产物的ED_DM(effective degradability of dry matter)和ED_CP(effective degradability of crude protein)均分别显著低于其未处理原料(P<0.05),但ED_NDF(effective degradability of NDF)和ED_ADF(effective degradability of ADF)均分别显著高于其未处理原料(P<0.05);2) 3种中草药经水煮和提取处理后产物的Idg_UDM (intestinal digestibility of UDM)和Idg_UDP (intestinal digestibility of UDP)均显著高于其未处理原料(P<0.05);3)水煮处理显著提高了3种中草药处理后产物的D_DM(P<0.05),显著提高了麦芽处理后产物的IDCP和IDCP/CP,提取处理显著提高了麦芽提取残渣的D_DM、IDCP和IDCP/CP(P<0.05),显著降低了甘草提取残渣的IDCP和IDCP/CP和黄芪的IDCP(P<0.05)。在无特殊需求时完全没有必要对饲料进行水煮处理;麦芽提取残渣具有作为优质精饲料的营养潜力;黄芪和甘草提取残渣具有作为优质粗饲料的营养潜力。