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2019年 第28卷 第10期    刊出日期：2019-10-20

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2019, 28(10):  0-0. 

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研究论文

放牧对晋北农牧交错带赖草草地生态系统碳交换的影响

邢鹏飞, 李刚, 陈晓鹏, 李德颖, 王常慧, 董宽虎, 赵祥

2019, 28(10):  1-11.  DOI: 10.11686/cyxb2018724

摘要 ( 292 )   HTML ( 3)   PDF (1470KB) ( 469 )  

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生态系统净碳交换(NEE)是评估碳循环及收支的重要指标,由生态系统总初级生产力(GEP)及生态系统呼吸(ER)共同决定。以晋北农牧交错带赖草草地为研究对象,利用LI-840a静态箱法,通过观测为期2年(2015-2016)围封和放牧管理下NEE、ER和GEP的日动态和季动态,分析其与气温、土壤温度(0~10 cm)、土壤含水量(0~10 cm),以及地上和地下生物量的相关性,旨在说明放牧对农牧交错带赖草草地生态系统碳交换的影响。结果表明:放牧显著降低了赖草草地地上、地下生物量;NEE、ER和GEP的日变化及季节变化特征明显,均呈现单峰型变化,在5、6、9月较低,在7-8月较高;生态系统碳交换的日变化主要受气温影响,而季节变化主要受表层土壤温度影响;同时NEE、ER和GEP与地上、地下生物量也存在极显著相关性;相比围封,放牧明显降低了该草地生物量和生态系统碳交换速率,但未改变日、季变化趋势。说明放牧通过破坏草地植被光合组织,降低了草地生态系统碳交换能力,减弱了草地生态系统碳汇功能。

短期氮磷添加对荒漠草原土壤活性有机碳的影响

张雅柔, 安慧, 刘秉儒, 文志林, 吴秀芝, 李巧玲, 杜忠毓

2019, 28(10):  12-24.  DOI: 10.11686/cyxb2019234

摘要 ( 393 )   HTML ( 9)   PDF (4743KB) ( 566 )  

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以干旱、半干旱地区荒漠草原土壤为研究对象,研究氮(N)、磷(P)添加对荒漠草原0~30 cm土层土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳含量及有效率、土壤碳库管理指数(CPMI)、敏感指数(SI)的影响,探讨N、P添加后土壤溶解性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳对碳库管理指数的表征作用。结果表明,N添加、P添加或NP共同添加对荒漠草原0~20 cm土壤溶解性有机碳的累积有显著促进作用,但对0~20 cm土壤微生物生物量碳无显著影响。NP共同添加显著增加0~10 cm土层土壤易氧化有机碳。0~30 cm土层N、P添加的土壤溶解性有机碳的各项敏感指数均高于易氧化有机碳,说明土壤溶解性有机碳对短期N、P添加反应最敏感,因此可作为荒漠草原短期N、P添加对土壤有机碳变化的指示物。短期N、P添加能提高碳库管理指数,增加土壤有机质含量,促进荒漠草原土壤恢复。

基于NDVI的2000-2016年青藏高原牧户草场覆盖度变化驱动力分析

李重阳, 樊文涛, 李国梅, 高晶, 唐增, 宋仁德

2019, 28(10):  25-32.  DOI: 10.11686/cyxb2018701

摘要 ( 236 )   HTML ( 3)   PDF (814KB) ( 406 )  

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选取青藏高原5个省份共573块牧户草场,利用2000-2016年遥感、气象、社会经济等数据,计算牧户草场植被覆盖度,设定实证模型,综合分析确定了21世纪以来青藏高原牧户草场退化等级、各要素的变化趋势以及导致草场变化的主要驱动力。结果表明:研究区牧户草场退化面积占总面积的69%,以轻度退化为主;草场植被盖度的变化是自然和社会经济等因素相互作用的结果,在气候变化中,温度的升高和降水的增加对草场植被生长有正向的促进作用,而不合理的经济发展要素和人口密度的增加会引起草场植被盖度的进一步降低。此外,距离城市越近的草地植被盖度越低。从变化的机理来看,草地载畜量与植被盖度呈显著的负相关关系,超载放牧仍是导致青藏高原草地变化的最主要驱动力。

甜高粱、高丹草和拉巴豆对难溶性磷的活化与吸收

王亚麒, 袁玲

2019, 28(10):  33-43.  DOI: 10.11686/cyxb2018652

摘要 ( 273 )   HTML ( 0)   PDF (1156KB) ( 334 )  

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磷肥施入土壤后易被土壤吸附固定,其生物有效性降低,通过作物种植制度提高磷肥的生物有效性极其重要。为探索不同牧草对难溶性磷的活化吸收能力,试验以甜高粱、高丹草和拉巴豆为材料,采用营养液栽培的方式,研究了不同水平的水溶性磷(SP、1/4SP、1/8SP)和难溶性磷(IP)对供试牧草生长的影响,以及牧草的吸磷解磷特征。结果表明,牧草对低磷和难溶性磷的响应因牧草种类和磷素水平而异。在低磷(1/4SP、1/8SP和IP)胁迫下,牧草生长受到抑制,根长、茎长和生物量的降幅依次为2.25%~55.92%、3.10%~63.35%和4.06%~57.72%,牧草的养分含量与养分积累量显著低于正常供磷处理(SP)。相反,低磷处理的牧草根冠比和有机酸分泌总量显著提高,与SP相比,IP、1/4SP和1/8SP的总有机酸分泌量分别增加了162.86%~337.14%、84.44%~428.89%和354.55%~1027.27%;甜高粱和高丹草在IP处理溶液中的H₂PO4-浓度显著高于对应的1/4SP和1/8SP处理,而拉巴豆在这3个处理中无显著差异,表明牧草根系通过分泌有机酸溶解难溶性磷,使之变为可供作物吸收利用的有效磷,且3种牧草难溶性磷的活化指数存在显著差异,溶磷能力表现为:甜高粱>高丹草>拉巴豆。因此,在种植制度中,安排能高效活化利用难溶性磷的牧草绿肥,能起到减施磷肥,增加效益的作用。

垄作免耕对水稻根系特性和氮磷钾养分累积的影响

万琪慧, 马黎华, 蒋先军

2019, 28(10):  44-52.  DOI: 10.11686/cyxb2018743

摘要 ( 288 )   HTML ( 0)   PDF (1847KB) ( 377 )  

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依托稻田免耕长期定位试验,研究了垄作免耕对Y两优6号水稻根系特性、氮、磷、钾养分累积和产量的变化。研究主要涉及冬水田(中稻-冬水田)、垄作免耕(中稻-油菜)和水旱平作(中稻-油菜)对水稻4个生育时期(分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期)和根系特性,以及水稻根、茎、叶和穗的氮、磷、钾浓度及累积量的影响。结果表明,垄作免耕的实际产量达8750.8 kg·hm^-2,显著高于水旱平作与冬水田(P<0.05)。在拔节期,垄作免耕水稻根系的根长密度和根表面积及比根长均显著高于水旱平作(P<0.05)。在抽穗期,垄作免耕根表面积最高达1.74 cm²·cm^-3,分别比冬水田和水旱平作提高了3.37%和6.71%;且垄作免耕水稻茎秆氮、磷、钾累积量分别较水旱平作提高了49.26%、33.20%和59.70%。相较于常规平作,垄作免耕水稻抽穗期茎叶的磷含量没有显著差异,而茎叶中氮、磷、钾累积量显著增加(P<0.05);氮、磷、钾养分累积速率显著提高(P<0.05),说明在养分累积的关键时期,垄作免耕能显著提高氮、磷、钾的吸收、分配和累积。在成熟期,垄作免耕水稻籽粒中氮累积量比冬水田和水旱平作显著提高了24.80%和14.30%。在分蘖-抽穗期,垄作免耕水稻的 N:K最低、K:P最高,表明垄作免耕能显著提高水稻生长前中期对钾的吸收利用和分配。综上,垄作免耕不仅可以增加水稻的根长密度和根表面积,在抽穗期显著提高水稻对氮、磷、钾的累积,整个生育期对钾的吸收利用明显优于水旱平作和冬水田,为水稻高产提供可参考的依据。

不同修剪频次和丝茅入侵量对细叶结缕草竞争力和草坪质量的影响

汪智宇, 李莹, 刘金平, 杨小琴, 何林江

2019, 28(10):  53-65.  DOI: 10.11686/cyxb2018735

摘要 ( 225 )   HTML ( 0)   PDF (569KB) ( 252 )  

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针对亚热带地区暖季型草坪夏季易受丝茅入侵影响的问题,通过设置4个修剪频次(0~3次·月^-1),对取代试验设计形成的5个丝茅侵入量(10%、20%、30%、40%、50%)的细叶结缕草草坪,进行留茬高度7 cm,连续3个月修剪处理后,测定丝茅和结缕草地下和地上相对产量、相对产量和、攻击力、竞争平衡指数等竞争参数,分析丝茅和结缕草的株高、分蘖数、叶数、生物量和根茎比等生长参数,以密度、质地、叶色、均一性、草层高度和生物量等指标对草坪质量进行综合评定,研究修剪频次对不同丝茅侵入量下结缕草竞争力、单株生长及草坪质量的影响。结果表明:1)修剪频次对丝茅和结缕草的地上和地下竞争参数产生显著影响(P<0.05),修剪增加了两种植物地上部分的拮抗作用,2~3次·月^-1修剪则降低了地下部分的拮抗作用。2)结缕草地上部分受修剪频次和丝茅比例的影响大于地下部分,1次·月^-1修剪可提高结缕草地上竞争力,2次·月^-1修剪可提高其地下竞争力,修剪频次和侵入量协同作用增加了丝茅对结缕草的根系攻击力。3)修剪频次和侵入量对丝茅和结缕草的后续生长产生显著影响(P<0.05),1~2次·月^-1修剪增加了两种植物的分蘖数和叶片数,2次·月^-1修剪下结缕草的分蘖数和叶片数增加约40%,丝茅比例≥10%下结缕草生物量降低,≥20%下结缕草分蘖减少,≥30%下结缕草株高增加而叶数减少,修剪频次是影响结缕草株高、分蘖数、叶片数和根茎比的主要因子,丝茅侵入量主要影响结缕草的单株生物量。4)修剪频次主要影响草坪的密度、高度和生物量,丝茅比例主要影响草坪的质地、叶色和均一性(P<0.05),≤10%丝茅比例和2次·月^-1修剪下草坪综合质量高于其他处理,草坪质量主要受修剪频次影响,丝茅比例影响次之。5)1~2次·月^-1修剪可显著提高受丝茅入侵的细叶结缕草的地上或地下竞争力,促进结缕草分蘖形成,降低草坪高度,提升草坪密度和质地,但修剪无法改变结缕草相对丝茅地上、地下竞争力弱的特点,故控制丝茅侵入量≤10%和2次·月^-1修剪是夏季结缕草草坪养护的基本要求。

内生真菌侵染对野大麦根际土壤化学特性和微生物群落的影响

金媛媛, BOWATTESaman, 贾倩民, 侯扶江, 李春杰

2019, 28(10):  66-77.  DOI: 10.11686/cyxb2018677

摘要 ( 267 )   HTML ( 5)   PDF (1973KB) ( 348 )  

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以Epichloё bromicola内生真菌侵染野大麦形成的带菌(E+)和不带菌(E-)植株为研究材料,将其种植在从甘肃玛曲、榆中和临泽采集的土壤中,温室培养8个月。分析在不同土壤中种植3、6和8个月后,E+和E-植物的地上干重;及植物建立后6和8个月的土壤碳、氮、磷、pH、细菌丰度、真菌丰度、土壤氮循环中涉及的关键细菌,旨在探究内生真菌侵染野大麦对宿主生境土壤的影响。结果表明:不同土壤中内生真菌的存在显著提高了野大麦的干物质量;相同带菌情况下(E+或E-),临泽土壤中干物质量最高,玛曲土壤中干物质量最低;三种土壤中E+植物的干物质量两两间差异显著,而在榆中和玛曲土壤中E-植物的干物质量差异不显著。内生真菌侵染显著增加了土壤全氮含量和氨氧化细菌的丰度。内生真菌对土壤总碳、微生物生物量碳、pH、细菌、真菌、反硝化细菌和氧化亚氮还原菌丰度的影响因土壤类型和植物生长时间的不同而存在差异。内生真菌对土壤总磷含量无显著影响,但各土壤类型之间差异显著,且随植物生长时间的延长而显著变化。证实,Epichloё bromicola内生真菌侵染对野大麦生境土壤化学和微生物特性的影响与土壤类型密切相关,且随着宿主植物生长时间的延长发生显著变化。因此,建议内生真菌对土壤的影响需长期实地研究,这有助于深刻理解驱动土壤性质变化的机制。

猪毛菜属3种不同光合型物种的生长适应特征比较

周文菲, 刘芙蓉, 姚甄业, 龚春梅

2019, 28(10):  78-90.  DOI: 10.11686/cyxb2018204

摘要 ( 322 )   HTML ( 1)   PDF (1910KB) ( 385 )  

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干旱是促进C₄光合途径进化的外部动力之一,探究干旱胁迫导致植物光合型向C₄发生适应性演化对荒漠化植被的保护和恢复意义重大。猪毛菜属是藜科包含不同光合型物种的属,是研究干旱驱动C₄进化的理想材料。当前支持植物C₄光合进化的解剖结构证据充分且深入,而关注C₄光合进化进程中生长适应特征的研究不多。为此,基于猪毛菜属内各个种的系统进化关系,以蒿叶猪毛菜(C₃型)、松叶猪毛菜(C₃-C₄型)和东方猪毛菜(C₄型)为试验材料,研究其在各自生境下的叶片形态解剖结构和种子形态特征、抗旱生理和生态化学计量特征,分析猪毛菜属不同光合型植物在干旱胁迫下的生长适应差异。结果表明:C₃型猪毛菜是原始祖先,C₃-C₄型猪毛菜与C₄型猪毛菜由C₃型猪毛菜进化而来;与C₃型蒿叶猪毛菜相比,C₃-C₄中间型松叶猪毛菜以及C₄型东方猪毛菜叶从外部形态和解剖结构上逐渐形成适应干旱的结构特征,且种子的传播策略也因种子大小不同而发生变化;C₄型猪毛菜因高光合能力使其具备通过可溶性糖来调节渗透能力的物质基础,从而提高抗旱能力;C₃-C₄型猪毛菜是通过提高氮和磷的利用效率来增加固碳量,C₄型猪毛菜是通过氮和磷含量的增多来增加固碳量。相较于C₃蒿叶猪毛菜,C₃-C₄松叶猪毛菜和C₄东方猪毛菜更能适应贫瘠的环境。以上试验结果可为完善C₄光合进化理论提供生理生态适应性证据。

滴灌条件下3种紫花苜蓿细根周转及不同土层分布特征

孙艳梅, 苗晓茸, 刘俊英, 张前兵, 于磊, 马春晖

2019, 28(10):  91-100.  DOI: 10.11686/cyxb2018728

摘要 ( 296 )   HTML ( 2)   PDF (1175KB) ( 372 )  

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以新疆北疆绿洲区常见的3种紫花苜蓿品种作为研究对象,用微根管技术监测3个品种细根的生长与死亡动态,明确不同品种间的细根周转及不同土层分布动态特征,分析苜蓿细根周转与干草产量的关系。结果表明:3种紫花苜蓿细根总现存量均在7月21日达到最大值,WL343HQ、WL363HQ和WL366HQ数值分别为0.294、0.861和0.568 cm·cm^-3;其中细根生产量分别出现了2、3和2次峰值,细根死亡量分别出现了2、2和3次峰值;细根生产量最大值均出现在7月6日至7月21日,且大小顺序为WL363HQ(0.455 cm·cm^-3)>WL366HQ(0.260 cm·cm^-3)>WL343HQ(0.116 cm·cm^-3)。在刈割时期与未刈割时期观测细根生长与死亡,刈割时期细根现存量较未刈割时期减少,说明刈割能影响苜蓿细根的生长,降低其现存量。3个苜蓿品种在不同土层的细根现存量大小均为0~20 cm>20~40 cm>40~60 cm。WL343HQ、WL363HQ和WL366HQ苜蓿细根周转率分别为1.566、1.973和1.859 yr^-1,且3者周转率之间差异不显著(P>0.05)。相关性分析表明,苜蓿总干草产量与死亡量呈极显著正相关关系(P<0.01),年细根生产量与年细根最大现存量呈极显著正相关关系(P<0.01),说明苜蓿地下细根的生长与死亡动态影响其地上部分植株的生长发育及干草产量。紫花苜蓿品种WL363HQ的细根现存量、生产量及干草产量均优于WL343HQ和WL366HQ,故紫花苜蓿品种WL363HQ在当地的生产性能表现较好,适宜在本地进行推广种植。

钻形紫菀对小麦与白菜潜在化感作用的研究

贺萍, 邓禹君, 胡潇尹, 潘慧敏, 邓洪平

2019, 28(10):  101-109.  DOI: 10.11686/cyxb2019284

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钻形紫菀为小麦与白菜的常见农田杂草;为探究其入侵机理,采用培养皿法研究了钻形紫菀茎、叶水浸提液对小麦与白菜萌发和生长的影响。结果表明:1)小麦和白菜的萌发率、萌发指数随水浸提液浓度增加而降低,且小麦萌发对低浓度钻形紫菀水浸提液不敏感,但在高浓度水浸提液处理下(20,40 g·L^-1)受到的抑制较白菜强。2)水浸提液对小麦和白菜的鲜重、苗长和根长具有抑制作用,且随浓度的增加抑制作用增强。其中,水浸提液对白菜的鲜重、苗长仅在较高浓度(20,40 g·L^-1)时具有显著抑制作用,而对小麦的鲜重、苗长的抑制在低浓度(5,10 g·L^-1)时即达到显著性水平,且在各浓度下均比白菜强;白菜根长在5 g·L^-1水浸提液处理下抑制效应不显著,而在其他浓度下受到的抑制较小麦强。3)随水浸提液浓度增加,除白菜过氧化氢酶(CAT)活性呈波动趋势外,其余保护酶[CAT、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)]活性均逐渐降低,膜透率以及白菜丙二醛含量均逐渐上升,小麦丙二醛含量则呈先降后升的趋势,根系活力与叶绿素含量均呈下降趋势;总体而言,白菜生理指标受到的抑制更强。研究表明,钻形紫菀水浸提液可通过降低保护酶活性、破坏膜系统以及影响呼吸作用和光合作用来抑制2种植物的萌发和生长。4)各浓度下白菜化感综合效应的绝对值均大于小麦,说明白菜对钻形紫菀水浸提液更为敏感。

开垦对放牧温性草原生态系统水分利用效率的影响

李愈哲, 邵全琴, 樊江文, 陈一, 陈智, 官惠玲, 张馨元

2019, 28(10):  110-121.  DOI: 10.11686/cyxb2019259

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作为生态系统碳水循环的耦合指标,水分利用效率(WUE)是衡量区域资源转化效率的重要参考。为了解开垦利用对放牧草地生态系统水分利用效率的影响,以放牧区域和开垦利用区域毗邻的两套涡度相关系统监测数据为基础,结合群落调查和采样测定,对比分析了两种管理利用方式下生态系统水分利用效率(WUE_GPP)的动态差异和影响因素。结果显示:1)WUE_GPP在夏季达到全年峰值,6月开垦站点日均WUE_GPP 3.61 g C·kg^-1 H₂O,较放牧站点高58%,全年WUE_GPP 3.07 g C·kg^-1 H₂O, 较放牧站点2.11 g C·kg^-1 H₂O提升约50%;2)开垦站点较高的WUE_GPP归咎于生长季较高的总初级生产力(GPP)和非生长季更低的蒸散耗水(ET);3)ET变化对放牧站点WUE_GPP变异解释程度较高(26%, P<0.001),而GPP对开垦站点WUE_GPP变化的解释程度(45%, P<0.001)高于ET;4)环境因子中,土壤含水量对WUE_GPP变化的调控作用最强,两者负相关关系在开垦站点、放牧站点均达到极显著水平(P<0.001)。研究结果能为合理规划区域土地利用,促进干旱区关键资源高效利用提供有益参考。

平茬年限和林龄对沙冬青叶片功能性状及土壤化学计量特征的影响

董雪, 郝玉光, 辛智鸣, 李新乐, 段瑞兵, 刘芳, 赵英铭, 黄雅茹

2019, 28(10):  122-133.  DOI: 10.11686/cyxb2018741

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为阐明平茬年限和林龄对沙冬青叶片功能性状及灌丛下土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响,采用方差及相关性分析方法研究沙冬青被平茬后更新恢复生长的机理和策略,探讨C、N、P化学计量特征对沙冬青种群生长及恢复的指示意义,从而更好地解释平茬复壮后植物补偿性生长机理与持续年限,以期在理论与技术上解决孑遗植物种质资源的保存与修复,为天然沙冬青种群在生态系统中演变特征进行预测和评估提供基础资料。结果表明:1)沙冬青经平茬处理后,叶片面积显著增大(P<0.05)。平茬恢复生长1年的沙冬青比叶面积、叶片N含量、叶片P含量显著升高(P<0.05),且随平茬年限和林龄的增加呈下降趋势,叶片干物质含量变化趋势与比叶面积相反,叶片碳含量在不同平茬年限和林龄下无显著差异(P>0.05)。叶片N含量与叶片P含量、比叶面积呈极显著正相关,叶片干物质含量与比叶面积呈极显著负相关,且与叶片N含量、叶片P含量呈显著负相关。2)叶片与土壤中的C、N、P化学计量特征对平茬年限和林龄变化的响应不完全一致。平茬年限和林龄对沙冬青灌丛下土壤有机碳含量产生显著影响(P<0.05),但对土壤P含量无显著影响(P>0.05),仅林龄对土壤全N含量影响显著(P<0.05)。随着平茬年限和林龄的增加,土壤C、N含量呈上升趋势,土壤P含量呈下降趋势。3)在叶片C、N、P化学计量特征中,叶片P与C:P对平茬年限和林龄变化反应最为敏感,对于沙冬青更新恢复生长及种群动态变化规律具有指示意义。平茬恢复1、3和8年的沙冬青叶片N:P平均值分别为14.79、15.77、17.81,幼龄林、中龄林和成熟林沙冬青叶片N:P平均值分别为15.32、18.23、21.76,可见随着平茬年限和林龄的增加,沙冬青生长由N、P共同限制逐渐转向更受P的限制。

黄土丘陵区植物间正相互作用对幼苗更新的影响

葛芳红, 刘红岩, 赵富王, 王宁, 周正朝

2019, 28(10):  134-143.  DOI: 10.11686/cyxb2018719

摘要 ( 215 )   HTML ( 0)   PDF (1296KB) ( 246 )  

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幼苗阶段是植物生活史中最脆弱与关键的阶段,在土壤侵蚀强烈的黄土坡面,现有优势物种能否作为保育物种发挥植物间正相互作用促进幼苗更新与存活还缺乏研究。以黄土丘陵区的3种典型植物群落(白羊草群落、狼牙刺群落、铁杆蒿群落)为研究对象,采用样方调查法研究了植物斑块和裸地斑块下幼苗的密度、物种组成、物种多样性以及与地上植物物种相似性的变化规律,对不同植物间的正相互作用的强度进行分析。结果表明:1)在研究区共记录到幼苗 52种,分属22科,主要由禾本科、豆科和菊科植物构成,且以多年生草本植物为主;2)不同斑块下幼苗的物种数量、密度、多样性和相似性指数大体表现为植物斑块>裸地斑块;同为植物斑块,不同植物群落幼苗物种数量是铁杆蒿群落>白羊草群落>狼牙刺群落,密度为铁杆蒿群落>狼牙刺群落>白羊草群落,多样性指数为铁杆蒿群落>白羊草群落>狼牙刺群落;而裸地斑块的幼苗密度与多样性指数均为铁杆蒿群落>狼牙刺群落>白羊草群落。3种群落两种斑块幼苗与地上植物的相似性系数均低于0.5,属于极不相似或中等不相似水平;3)植物斑块中的成年植株对其周围的幼苗存在积极的正相互作用,但在侵蚀干扰更加强烈,环境更加恶劣的阳坡白羊草群落、狼牙刺群落不同斑块间物种组成差异更大,植物改善微生境,促进更多类型幼苗更新的作用更加明显。总之,3种植物作为保育植物均能促进幼苗存活,但随着植株个体生长,可能存在物种间相互作用的转变,使得幼苗和地上植物的相似性不高。

外源硒对饲用苎麻草产量和营养价值的影响

朱娟娟, 喻春明, 陈继康, 王延周, 陈平, 熊和平

2019, 28(10):  144-155.  DOI: 10.11686/cyxb2018575

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为了提高饲用苎麻营养价值,本研究采用随机区组设计,以苎麻饲用专用品种“中饲苎1号”为研究试材,通过两年大田试验和一年盆栽试验,土壤基施不同量亚硒酸钠(0、0.25、0.50、0.75和1.00 kg Se·hm^-2),研究外源硒对饲用苎麻草产量、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、相对饲喂价值和营养元素硒(Se)、磷(P)、钾(K)及钙(Ca)含量的调控。结果表明,外源硒对饲用苎麻草产量无显著性影响,而对其营养价值有一定的影响,但变化幅度因施硒量、年份和刈割时间有所不同。与对照相比(0 kg Se·hm^-2),0.25、0.50、0.75和1.00 kg Se·hm^-2处理中2年大田试验平均粗蛋白含量分别提高1.52%、0.96%、-0.10%和-4.29%;粗脂肪含量分别下降0.25%、3.93%、1.54%和9.34%;粗灰分含量分别提高1.37%、1.23%、2.29%和0.85%;酸性洗涤纤维含量分别增加1.92%、2.15%、2.32%和3.22%;中性洗涤纤维含量变幅分别为-2.97%、-0.97%、2.01%和2.63%;相对饲喂价值变幅分别为1.74%、-0.103%、-3.14%和-4.30%;Ca含量变幅分别为0.07%、-2.01%、1.27%和-0.59%;P含量分别提高7.26%、7.68%、4.63%和4.54%;K含量分别变幅分别为4.59%、12.31%、-2.04%和2.83%;Se含量随着施硒量的增加逐渐增加,最高可达到2.07 mg·kg^-1。通过主成分分析结合模糊数学中隶属函数法综合评价表明,0.25~0.50 kg Se·hm^-2为该地区效果最佳施硒量,有利于提高饲用苎麻的营养价值。

秸秆还田与氮肥减施对旱地春玉米产量及生理指标的影响

张建军, 党翼, 赵刚, 樊廷录, 王磊, 程万莉, 李尚中, 王淑英, 雷康宁, 张朝伟

2019, 28(10):  156-165.  DOI: 10.11686/cyxb2018749

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通过在陇东黄土旱塬雨养农业区进行的3年田间定位试验,研究了秸秆还田与氮肥减施对旱地春玉米产量、水分利用效率及生理指标的影响。试验设置6个处理,分别为:1)常规施氮(F,225 kg·hm^-2);2)秸秆还田(TS,9000 kg·hm^-2);3)F+TS;4)80% F+TS;5)60% F+TS;6)不施肥不还田(CK)。结果表明:与F+TS相比,不同年份秸秆翻压还田与减量20%~40%氮肥配施均表现出产量和水分利用效率不同程度的增加,差异不显著,平均产量和水分利用效率大小变化顺序均为80% F+TS>60% F+TS>F+TS>F>TS>CK。其中80% F+TS平均产量和水分利用效率较F+TS增加9.9%、8.2%,较CK增加46.9%、52.4%,60% F+TS较F+TS增加2.6%、3.7%,较CK增加37.2%、46.1%。同时,秸秆翻压还田与减量20%~40%氮肥配施提高了春玉米全生育期干物质积累量,改善了产量性状和拔节期玉米光合性能及叶片叶绿素相对含量(SPAD)。因此,在陇东黄土旱塬雨养农业区,60%~80% F+TS处理即秸秆翻压还田与氮肥减量20%~40%的配施方式是该地区最优施氮栽培方式。

鲜食玉米采穗后不同植株部位饲用品质的变化及适宜收获方式研究

董臣飞, 许能祥, 丁成龙, 顾洪如, 张文洁

2019, 28(10):  166-177.  DOI: 10.11686/cyxb2018630

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利用江苏地区的鲜食玉米品种苏科糯5号,鲜穗采摘后秸秆继续在田间生长,分别在采穗后1、2和3周取样,研究采穗后秸秆不同节位茎秆、叶片和叶鞘的产量、饲用品质分布及变化规律,为选择鲜食玉米秸秆的适宜收获时间、收割部位提供依据。结果表明采穗后秸秆干物质产量升高,采穗2周后秸秆的干物质产量最高,其中非结构性碳水化合物(nonstructural carbohydrates, NSC)含量也达到最高,为39.56%,主要集中在穗位的倒6节及以下节位,可溶性碳水化合物(water soluble carbohydrates, WSC)是NSC的主要成分;中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)含量随着时间的推迟持续升高,主要集中在基部节位;粗蛋白(crude protein, CP)含量以上部和中部茎节的叶片中含量高,但随着采穗后时间的延长持续下降。带穗的玉米秸秆产量随时间的推迟持续下降,NSC含量和干物质体外消化率(in vitro dry matter digestibility, IVDMD)显著低于同时期采穗的秸秆(P<0.01),NDF含量显著高于采穗秸秆(P<0.01)。因此,采穗有利于NSC在茎秆中的积累、干物质产量的提高和饲用品质的改善。在生产中鲜食玉米秸秆的适宜收割利用期为鲜穗采摘后2周,收割高度可控制在倒10节以上。

环境因子对中国柽柳遗传变异的影响

孙丽坤, 刘光琇, 张宝贵, 章高森

2019, 28(10):  178-186.  DOI: 10.11686/cyxb2018691

摘要 ( 222 )   HTML ( 1)   PDF (676KB) ( 377 )  

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分别以核糖体DNA(nuclear ribosomal DNA, nrDNA)的内转录间隔区(internal transcribed spacer regions, ITS)和两条叶绿体DNA(chloroplast DNA, cpDNA)片段—trnL-trnF, rps16为分子标记,研究了20个自然分布的中国柽柳群体遗传变异与环境因子和地理距离间的相关性。结果表明:ITS序列(616 bp)中共发现了10个多态位点,定义了11种单倍型;总核苷酸多样性和总单倍型多样性分别为2.170和0.814。两个cpDNA分子标记片段的拼接序列(1542 bp)中共发现了14个多态位点,定义了16种单倍型,总核苷酸多样性和总单倍型多样性分别为0.500和0.586。ITS遗传多样性与地理、气候和土壤因子间相关性分析显示:海拔、温度和经度是影响中国柽柳群体遗传变异的主要因素。在低海拔、温暖和靠海近的湿润东部群体,ITS遗传多样性较高。而cpDNA的遗传变异与各种环境因子间没有显著的相关性。Mantel检测发现中国柽柳ITS的遗传变异与地理距离显著正相关,而cpDNA的遗传变异没有显著的地理渐变趋势,该结果进一步揭示了中国柽柳强大的种子流在降低群体间遗传分化上发挥了重要作用。

紫花苜蓿MsMBF1c基因在拟南芥中表达提高转基因植株的耐热性

李小冬, 尚以顺, 武语迪, 王学敏, 熊先勤, 陈光吉, 孙方, 张文, 蔡一鸣

2019, 28(10):  187-198.  DOI: 10.11686/cyxb2018739

摘要 ( 228 )   HTML ( 4)   PDF (1751KB) ( 446 )  

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高温能危害植物的生长发育,是限制紫花苜蓿在南方地区推广的主要非生物胁迫因素之一。从“中苜1号”紫花苜蓿品种克隆获得紫花苜蓿多桥蛋白1c(Medicago sativa Multi protein Bridging Factors 1c, MsMBF1c)全长编码序列,发现紫花苜蓿MsMBF1c蛋白与拟南芥AtMBF1c蛋白同源相似性高达72%。分析MsMBF1c在根、茎、叶、花和果实等不同组织中,以及在高温、干旱以及高温和干旱组合胁迫条件下的表达模式,发现该基因在不同组织中的表达强度依次为花>根>叶>茎>果实;MsMBF1c显著受高温、干旱以及高温和干旱组合诱导,分别被上调4.21、2.15和4.59倍。构建pBI121-35S: MsMBF1c过量表达载体并转入模式植物拟南芥(wild type, WT),在T₃代获得卡那抗性不分离的过量表达株系(over expression, OE);利用OE与Atmbf1c突变体(mutant, MUT)杂交的方法获得互补株系(complementary, COM),并通过PCR与qRT-PCR的方法进行分子和表达验证。平行比较OE、COM、MUT以及WT等不同拟南芥株系在高温胁迫后的种子发芽率和幼苗存活率,在正常情况下,OE、COM、MUT以及WT拟南芥株系种子的发芽率没有显著差异(97.6%~100.0%),高温胁迫后,WT发芽率下降到71.7%,MUT发芽率下降到66.0%,显著低于WT(P<0.05);而COM与3个独立的OE株系的发芽率达79.3%~87.0%,显著高于WT(P<0.05)。在幼苗耐热试验中,OE、COM、MUT以及WT株系的存活率在正常条件下差异不显著,高温胁迫后,WT幼苗存活率下降到16.7%,MUT下降到10.0%,显著低于WT(P<0.05);而COM与3个独立的OE株系存活率下降到40.0%~76.7%,显著高于WT(P<0.05)。利用real-time PCR方法,分析HSFA1a、HSFA2、HSFA3、HSFB1、WRKY25、WRKY18、DREB2a等耐热调节关键基因在OE、MUT和WT拟南芥株系的相对表达情况,在正常条件下,HSFA2、WRKY18与DREB2a在MUT株系中的表达显著低于WT(0.33~0.47)。而在OE株系中,除HSFA1a外,HSFA2、HSFA3、HSFB1、WRKY25、WRKY18、DREB2a的表达相对WT株系都有不同程度上调,幅度为1.74~3.80。高温胁迫后,与WT相比,HSFA2、HSFA3、HSFB1、WRKY18与DREB2a在MUT株系中的表达中被显著下调,在OE株系中,只有WRKY18显著高于WT外,其余基因的表达在OE与WT株系中差异不显著。综合分析,MsMBF1c是一个功能比较保守的耐热调节基因,过量表达MsMBF1c能够互补拟南芥mbf1c突变体耐热缺失表型,并能够增强拟南芥在种子萌发与幼苗生长阶段的耐热性。MsMBF1c可能与AtMBF1c一样,与其他耐热调节关键基因互作调节植物耐热性。

不同品种紫花苜蓿转录组分析及营养品质差异的探讨

成启明, 格根图, 撒多文, 王志军, 范文强, 卜振鲲, 司强, 李俊峰, 卢娟, 贾玉山

2019, 28(10):  199-208.  DOI: 10.11686/cyxb2018721

摘要 ( 360 )   HTML ( 17)   PDF (644KB) ( 467 )  

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为了丰富紫花苜蓿转录组数据信息,找出不同品种紫花苜蓿的差异基因及代谢通路。通过Illumina HiSeq 4000平台对准格尔和WL319HQ的苜蓿叶片的RNA文库进行de novo组装。得到了约39G总的核苷酸,2亿多个reads,组装得到66734个Unigenes,平均长度为869 bp。将所得到的Unigenes与NCBI nonredundant protein(Nr),A manually annotated and reviewed protein sequence database(Swissprot),Clusters of eukaryotic orthologous groups(KOG)和Kyoto encyclopedia of genes and genomes(KEGG)数据库比对,分别获得44888(67.26%),29190(43.74%),24844(37.23%)和15647(23.45%)条序列的注释信息。在2个紫花苜蓿叶片中找到1098个差异表达基因 (DEGs) ,其中有706个上调,392个下调(准格尔-vs-WL319HQ)。对其差异基因做了Gene ontology(GO)功能分析和KEGG途径分析,初步分析了2个品种营养品质差异的内在原因。极大地丰富了紫花苜蓿转录组数据信息,为今后紫花苜蓿的转录组测序提供理论依据,同时为紫花苜蓿生产实践提供参考。

综合评述

荧光蛋白标记研究进展

杨晓玫, 姚拓, 师尚礼

2019, 28(10):  209-216.  DOI: 10.11686/cyxb2019020

摘要 ( 451 )   HTML ( 6)   PDF (508KB) ( 659 )  

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荧光蛋白标记由于其独特的颜色感官,在医学、遗传育种和草地植被抗病中占有重要的位置。荧光蛋白分子标记的选择与方法与其特异性的DNA有关,基因的结构是荧光蛋白标记、进行基因交流和促进基因表达的重要部分。荧光蛋白标记技术主要包括热激转导和电击转化两种不同的类型,需通过大肠杆菌作为载体结合菌株,不影响其任何生物功能,是目前大分子示踪检测及研究定殖的主要方法,研究荧光蛋白标记对病原菌和根际促生菌的定殖和良好利用优良菌株有着重要意义。但是,荧光蛋白标记是在分子水平,对研究的方法增加了难度。根据目前国内外已有的部分荧光蛋白标记研究,评述了标记的原理,标记的适用性以及标记的不同方法等内容,并展望了不同标记方法对利用荧光蛋白的可能性,以期为研究荧光蛋白标记提供系统的方法参考和技术借鉴。