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2019年 第28卷 第11期    刊出日期：2019-11-20

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2019, 28(11):  0-0. 

摘要 ( 134 )   PDF (208KB) ( 169 )  

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研究论文

绵羊放牧绢蒿荒漠草地植物群落多样性及其环境解释

陈乙实, 孙海荣, 李娜娜, 靳省飞, 车昭碧, 曹佳敏, 鲁为华

2019, 28(11):  1-11.  DOI: 10.11686/cyxb2018776

摘要 ( 279 )   HTML ( 79)   PDF (2071KB) ( 507 )  

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对天山北坡放牧条件下的绢蒿草地进行野外调查,以探讨植物群落物种组成、多样性特征及其与环境因子之间的关系。结果表明:1)绵羊放牧过程中形成了明显的放牧强度梯度,草地利用率适中。通过除趋势对应分析 (DCA)将放牧区内的植物群落划分为8个类型,各类型植物群落的物种多样性有显著差异,且群落间存在异质性;2)采用除趋势对应典范分析法(DCCA)中的前项选择,对所获取的9个环境因子进行筛选,最终土壤有机质含量、粪便量、放牧强度、凋落物生物量、海拔、坡向等6个环境因子成为决定物种分布和群落结构组成的主导因素。DCCA排序结果反映出了实际的生态意义,有机质、放牧强度、粪便量在第一排序轴有明显的梯度变化,而坡向和凋落物则在第2轴上呈现出明显梯度变化,物种和群落也沿着上述环境要素的梯度变化而依次分布,很好地解释了放牧条件下绢蒿荒漠草地物种、群落与环境条件之间的关系。

三江源区牧户生计资本对其生计策略的影响研究

吴廷美, 吴渊, 王多斌, 林慧龙

2019, 28(11):  12-21.  DOI: 10.11686/cyxb2018784

摘要 ( 358 )   HTML ( 0)   PDF (1076KB) ( 406 )  

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牧户作为三江源区自然资源利用的决策主体,研究其生计策略对于当地的生态保护具有重要意义。根据分层随机抽样的第一手调查资料,将牧户生计策略划分为纯牧型和多样型,运用二元Logistic模型实证分析了影响牧户生计策略选择的关键生计资本指标。结果表明:1)不同生计策略牧户的生计资本状况呈现出明显的差异,多样型牧户的生计资本状况优于纯牧户;2)草地面积、住房质量、家庭年收入、亲友圈是否有人担任干部和居住地到最近集市的距离,是影响三江源区牧户生计策略选择关键生计资本指标;3)三江源区牧户的生计活动方式和收入结构总体单一,即使是多样型牧户也并未脱离放牧为主的生计活动。以上述关键生计资本指标作为突破口,积极合理引导牧户选择有利于生态保护的生计策略或是今后三江源区生态环境改善的新方向。

蔬菜-牧草轮作5年草地土壤微生物量变化及其群落结构分异

林栋, 张德罡, McCulleyRebeccaL.

2019, 28(11):  22-31.  DOI: 10.11686/cyxb2019271

摘要 ( 274 )   HTML ( 2)   PDF (795KB) ( 358 )  

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为明晰蔬菜-牧草轮作系统中种植牧草阶段土壤微生物群落年际和季节间的动态特征,本研究以温带气候区有机农牧场低投入蔬菜生产后种植牧草1~5年和永久性草地土壤为研究对象,运用高通量磷脂脂肪酸(PLFA)分析技术,测定土壤微生物脂肪酸种类和含量,通过非度量多维测度(NMS)排序和多响应置换过程(MRPP)分析,探究牧草不同生长年限和季节条件下土壤微生物生物量及其群落结构与功能变化规律。结果表明:1)随着牧草生长年限的延长,土壤中活体微生物的脂肪酸多样性提高,革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌脂肪酸的比例逐渐降低,真菌与细菌脂肪酸比例升高,微生物生物量增加。2)随着季节更替,特定脂肪酸比例、腐生真菌、厌氧菌生物量发生变化,土壤微生物群落结构亦存在差异。3)牧草生长4年后土壤微生物群落结构发生显著改变且趋近于永久性草地,土壤碳矿化和颗粒有机质含量变化驱动了土壤微生物群落结构分异。

祁连山东段不同类型灌丛斑块土壤特征对围封的响应

刘玉祯, 曹文侠, 王金兰, 李文, 辛雨琼, 王世林, 王小军

2019, 28(11):  32-45.  DOI: 10.11686/cyxb2019327

摘要 ( 260 )   HTML ( 1)   PDF (1285KB) ( 291 )  

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土壤作为高寒带植被的立地条件,是高寒灌丛生态系统发挥其生态功能的重要基础之一。本研究选取祁连山东段头花杜鹃、山生柳和金露梅3种典型灌丛斑块土壤作为研究对象,系统分析围封前后其理化性质分布特征。结果表明:土壤含水量、有机碳、全磷、全钾、速效氮5个理化指标在灌下、灌外差异显著;土壤含水量、容重、有机碳、全磷、速效氮、速效磷6个理化指标在围栏内外差异显著。主成分分析进一步表明,围栏内速效氮与孔隙度的贡献率较高,表明围封后速效氮与孔隙度是影响祁连山东段3种灌丛斑块土壤理化性质的重要环境因子;围栏外速效氮与全磷的贡献率较高,表明有放牧干扰时速效氮与全磷是影响祁连山东段3种灌丛斑块土壤理化性质的重要环境因子。头花杜鹃灌丛斑块不论是否受到放牧干扰,均能保持其良好的土壤理化性质,表明头花杜鹃灌丛斑块抗外界干扰能力较强。短期围封能够显著增加灌丛斑块土壤含水量和速效养分含量,从而改善立地条件,也进一步证明围封更加有利于退化灌丛草地的恢复与重建。

干旱对细叶结缕草和入侵杂草丝茅的竞争、生长及抗旱性的影响

曾晓琳, 李莹, 刘金平, 游明鸿, 黄曦叶, 黄柳

2019, 28(11):  46-59.  DOI: 10.11686/cyxb2018823

摘要 ( 266 )   HTML ( 0)   PDF (621KB) ( 273 )  

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针对亚热带地区伏旱频发条件下,丝茅入侵细叶结缕草草坪引起功能退化的问题,通过设置4个干旱梯度(水分充足、轻度、中度和重度干旱),采用取代试验设计了5个不同比例的丝茅入侵细叶结缕草草坪试验,进行60 d干旱处理后,测定丝茅和结缕草地下和地上相对产量、相对产量总和、攻击力、竞争平衡指数等竞争指标,分析两种植物的株高、分蘖数、叶片数、生物量和根冠比等生长指标,比较超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)等生理指标,研究干旱对两种植物之间的竞争、生长及抗性系统的影响。结果表明:1)干旱程度和丝茅入侵比例对两种植物的地上和地下竞争指标产生显著影响(P<0.05),轻度干旱且丝茅入侵比例≤30%时,结缕草地下攻击力指数和地下竞争平衡指数为正值,中度和重度干旱使结缕草种间竞争力丧失,当丝茅入侵比例≥20%时,拮抗作用使结缕草易被排挤出群落。2)干旱主要影响结缕草地下竞争力,丝茅入侵主要影响结缕草地上竞争力,干旱和丝茅入侵协同作用对结缕草地下攻击力和地下平衡指数影响大于地上部分,随干旱程度和丝茅入侵比例增加结缕草地上和地下竞争力降为负值。3)轻度干旱利于两种植物生长,中度和重度干旱降低了结缕草的株高、分蘖数、叶片数和单株生物量,对丝茅影响较少;>10%丝茅入侵比例限制了结缕草分蘖数和叶片数,>20%则降低了结缕草单株生物量和根冠比,干旱和丝茅入侵协同作用抑制了结缕草生长与再生能力。4)结缕草SOD、POD和CAT含量随干旱程度增加而显著增加(P<0.05),轻度干旱对丝茅SOD无影响而降低了CAT活性(P<0.05);>10%丝茅入侵比例增加了结缕草SOD活性,>20%增加了CAT活性,>30%增加了POD活性(P<0.05)。干旱对结缕草影响为CAT>SOD>POD,对丝茅为SOD>POD>CAT,丝茅入侵比例对两种植物影响均为SOD>CAT>POD,干旱对结缕草抗氧化酶系统影响大于丝茅入侵。5)轻度干旱增加了结缕草SS和SP的含量(P<0.05),增加了丝茅SP的含量,中、重度干旱使两种植物的SS、SP、Pro和MDA含量增加(P<0.05);>10%丝茅入侵比例增加了结缕草SS、SP和MDA的含量(P<0.05),>20%时增加了Pro的含量(P<0.05),干旱程度和丝茅入侵比例协同作用加剧了两种植物的受伤程度,对生境胁迫时结缕草反映为SS>Pro>SP>MDA,丝茅反映为MDA>Pro>SS>SP。故夏季避免重度干旱和控制丝茅侵入比例≤10%是维持结缕草草坪健康的基本养护要求。

垄沟集雨种植对土壤水热效应及紫花苜蓿产量的影响

周旭姣, 王琦, 张登奎, 尹鑫卫, 李晓玲, 刘青林, 贾生海

2019, 28(11):  60-74.  DOI: 10.11686/cyxb2018787

摘要 ( 295 )   HTML ( 0)   PDF (2496KB) ( 336 )  

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为探索和解决半干旱黄土高原区垄沟集雨种植紫花苜蓿的可持续性,采用完全随机设计布置大田试验,以传统平作为对照,研究不同垄覆盖材料(土壤结皮、生物可降解地膜和塑料地膜)和不同沟垄比[沟宽(cm)∶垄宽(cm)分别为60∶30、60∶45和60∶60]对垄沟集雨种植土壤水热效应、紫花苜蓿产量和水分利用效率(WUE)的影响。结果表明,紫花苜蓿连续种植第4和5年,深度0~3.0 m土壤含水量随紫花苜蓿生育期和生育年限增加而降低,排列次序为塑料膜垄>生物可降膜垄>土垄>传统平作,土壤含水量随集雨垄宽度的增加而增加。垄沟集雨连续种植第4和5年紫花苜蓿全生育期各处理表层(0~1.2 m)土壤处于干旱胁迫状态,随生育期和生育年限延伸,干旱胁迫程度加剧,尤其传统平作。不同处理之间沟中土壤温度差异不明显,垄上土壤温度差异明显,随集雨垄宽度增加而增加。与传统平作相比,MCS₃₀、MCS₄₅、MCS₆₀、BF₃₀、BF₄₅、BF₆₀、PF₃₀、PF₄₅和PF₆₀(MCS、BF和PF分别代表土垄、生物可降解膜垄和塑料膜垄,下标分别表示垄宽为30、45和60 cm)的2年垄上平均土壤温度分别增加0.68、0.99、1.49、2.49、3.05、3.44、3.44、4.03和4.29 ℃。垄沟集雨种植具有调温保墒的作用,促进紫花苜蓿生长发育和产量形成,与传统平作相比,MCS₃₀、MCS₄₅、MCS₆₀、BF₃₀、BF₄₅、BF₆₀、PF₃₀、PF₄₅和PF₆₀的2年紫花苜蓿全生育期平均实际干草产量分别增加7.77%、7.30%、2.11%、32.23%、29.95%、22.47%、40.88%、38.44%和28.37%,WUE分别增加17.94、26.16、29.57、17.35、19.47、17.85、20.99、22.66和20.63 kg·hm^-2·mm^-1。多年生深根性豆科牧草紫花苜蓿的根系层土壤干燥化机理需要做进一步研究。

氮磷肥配施对西北羊茅开花期叶片光合特性日变化的影响

石正海, 刘文辉, 张永超, 秦燕, 魏小星

2019, 28(11):  75-85.  DOI: 10.11686/cyxb2019149

摘要 ( 271 )   HTML ( 1)   PDF (1029KB) ( 456 )  

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基于植物对N、P营养元素的需求,试验设计2个施氮量(0、60 kg·hm^-2)和3个施磷量(0、60、90 kg·hm^-2)配施,测定开花期叶片在不同光合有效辐射下的气体交换参数和叶绿素荧光参数,探讨西北羊茅对氮、磷添加和光合有效辐射的响应。结果表明,光合有效辐射呈先增后减的日动态变化,下午13:00时高达2000 μmol·m^-2·s^-1,且对西北羊茅光合特性的影响大于施肥措施。净光合速率随光合有效辐射增强先增后降,其值在800~1000 μmol·m^-2·s^-1时最大;气孔导度、气孔限制值、蒸腾速率和水分利用效率与净光合速率表现一致,胞间CO₂浓度表现相反。氮肥和磷肥配施后气孔导度、气孔限制值和蒸腾速率均增大,胞间CO₂浓度则减小,表明施肥主要通过调节气孔导度,以促进叶片与环境间交换水分和CO₂,从而增大净光合速率。随光合有效辐射增强,PSⅡ有效光化学效率、PSⅡ实际光化学效率和光化学猝灭系数显著降低,非光化学猝灭系数显著增加,电子传递速率先增加后降低,但均在400~800 μmol·m^-2·s^-1和大于1200 μmol·m^-2·s^-1后快速变化。氮肥和磷肥配施显著提高PSⅡ有效光化学效率、PSⅡ实际光化学效率、光化学猝灭系数和电子传递速率,N₆₀P₉₀处理还提高PSⅡ最大光化学效率和非光化学猝灭系数。在光能分配方面,为减轻强光对光合器官的破坏,随光合有效辐射增强光化学反应比例降低,天线热耗散和非光化学反应耗散比例增加。施肥主要通过非光化学反应比例减小补偿于光化学反应比例,从而提高光能利用率。综合以上结果,从西北羊茅叶片的光合特性来看,氮磷肥配施通过调节气孔导度,以促进叶片与环境间水分和CO₂的交换和提高PSⅡ反应中心活性,非光化学反应比例减小补偿于光化学反应比例,进而增加叶片净光合速率。

岷县生荒地和熟地育成当归苗抗逆生理特性的差异

白刚, 郭凤霞, 陈垣, 袁洪超, 肖婉君

2019, 28(11):  86-95.  DOI: 10.11686/cyxb2019292

摘要 ( 297 )   HTML ( 2)   PDF (2244KB) ( 346 )  

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当归采用生荒地的传统育苗方式造成生境恶化,熟地连作迎茬使当归栽培成效下降。在当归道地产区甘肃省岷县熟地栽培当归后依次轮作豌豆-黄芪,培育双豆茬口再进行当归育苗。以生荒地育苗为对照,通过测定种苗生理抗逆指标,成药期统计成活率和早期抽薹率,旨在揭示生荒地和双豆作物轮作熟地育成当归苗的抗逆性差异,为探寻适宜当归熟地育苗的轮作茬口提供科学依据和技术指标。结果表明,熟地豌豆-黄芪间茬育成当归苗根系相对电导率、氨基酸泄漏率、可溶性蛋白质和糖含量、丙二醛(MDA)含量、自动氧化速率及超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均与生荒地育成苗的差异性不显著。尽管生荒地育成苗的根系氨基酸泄漏率和自氧速率较低,CAT活性较高,早期抽薹率降低5.32%,但双豆间茬熟地育成苗根系相对电导率更低,SOD和POD活性更高,使MDA维持在较低浓度范围,越冬后根病率下降3.33%,病指下降3.06%,移栽后返青势更强,较生荒地苗返青率提高7.52%,成药率提高11.39%。因此,岷县当归道地产区熟地栽培当归后,经豌豆-黄芪双豆科轮作再行当归育苗可有效改善当归苗的生理抗逆性,减轻根际自毒作用,获得优质种苗,育苗期提倡有机栽培,加强田间管理。

秸秆覆盖量对旱地小麦结实期抗氧化性的影响

王贺正, 黄明, 张均, 马超, 吴金芝, 李友军, 陈明灿, 付国占

2019, 28(11):  96-104.  DOI: 10.11686/cyxb2018786

摘要 ( 247 )   HTML ( 3)   PDF (1271KB) ( 432 )  

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为了阐明秸秆覆盖对小麦结实期活性氧代谢的影响,筛选适宜豫西旱地小麦高产栽培的秸秆覆盖量。以豫麦49-198为材料,采用大田试验,设置5个秸秆覆盖量[不覆盖为对照(Ⅰ)、2000(Ⅱ), 4000(Ⅲ), 6000(Ⅳ)和 8000 kg·hm^-2(Ⅴ)],研究了小麦抽穗期后不同时间(0、10和20 d)旗叶主要活性氧、抗氧化酶、抗氧化物质、渗透调节物质和产量的变化。结果表明,与对照相比,秸秆覆盖降低了抽穗后小麦旗叶超氧阴离子($O^{-·}_{2}$)、过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量,处理Ⅳ降幅最大,抽穗后20 d,两年分别比对照平均下降了43.0%、32.2%和30.4%;增加了可溶性糖、氨基酸、谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,处理Ⅳ增幅最大,抽穗后20 d,两年分别比对照平均增加了28.3%、120.5%、110.5%、11.6%、44.7%、47.6%和57.5%;Ⅳ处理的各测定指标均优于其他覆盖处理且与对照差异显著。在一定秸秆覆盖量范围内(2000~6000 kg·hm^-2)各测定指标随覆盖量而增幅(降幅)明显,但覆盖量超过一定水平后,各指标增幅(降幅)不明显。试验表明,适量的秸秆覆盖能够提高活性氧清除能力,减缓活性氧积累,增加小麦产量;在豫西旱地生态条件下,6000 kg·hm^-2为最佳秸秆覆盖量。

抗氧化剂引发对无芒雀麦老化种子发芽及幼苗生长的影响

孙铭, 王思琪, 艾尔肯·达吾提, 毛培胜

2019, 28(11):  105-113.  DOI: 10.11686/cyxb2018788

摘要 ( 363 )   HTML ( 3)   PDF (1022KB) ( 393 )  

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提高老化种子活力是植物种质资源保护和农业生产中亟待解决的技术难题。试验以无芒雀麦老化16 d种子为研究材料,利用适宜浓度的抗坏血酸(AsA,2 mmol·L^-1)、谷胱甘肽(GSH,0.25 mmol·L^-1)和褪黑素(MT,100 μmol·L^-1)溶液和水(WT)进行引发,比较抗氧化剂引发对老化种子发芽和幼苗生长特性以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响和作用差异,探索确定延缓种子老化的适宜引发处理和引发条件。结果表明,引发后老化种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、叶长、根长和苗重均有显著(P<0.05)提高,平均发芽时间显著(P<0.05)降低,而且引发处理之间作用效果存在差异。抗氧化剂引发与水引发相比均显著(P<0.05)增加了老化种子的活力指数和苗重,其中GSH引发还显著(P<0.05)增加了幼苗的根长、种子发芽率和发芽势,表现为发芽率和发芽势最高。与未引发对照(CK)相比,水引发后老化种子的抗氧化酶均没有显著(P>0.05)变化;与水引发相比,抗氧化剂引发后老化种子的POD活性均显著(P<0.05)增强,而且AsA和GSH还显著(P<0.05)增加了CAT活性。基于8个发芽和幼苗生长指标对引发处理进行聚类分析,发现GSH引发对老化种子发芽和幼苗生长的作用效果最大。主成分分析显示,发芽率和发芽势可以更好地反映抗氧化剂引发对老化种子在发芽和幼苗生长方面的影响。综合分析认为,抗氧化剂引发对无芒雀麦老化种子活力的提升效果显著(P<0.05),其中GSH引发效果最佳,但其对老化损伤的修复需要一定作用时间。

高寒草甸嵩草、珠芽蓼根际优良植物根际促生菌的分离筛选及促生特性研究

高亚敏, 姚拓, 李海云, 罗慧琴, 张建贵, 杨琰珊, 刘婷

2019, 28(11):  114-123.  DOI: 10.11686/cyxb2018754

摘要 ( 312 )   HTML ( 1)   PDF (678KB) ( 430 )  

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为从高寒草甸优势牧草(蒿草、珠芽蓼)根际筛选具有优良促生特性的植物根际促生菌(PGPR),探寻其根际分布规律,并为后期生产应用提供支撑。采用选择性培养基法筛选根表土(RS)、根表面(RP)和根内(HP)细菌,用点接种法在选择培养基(Pikovaskaia's 培养基、蒙金娜、无氮培养基)中复筛具溶磷、固氮特性菌株;采用钼蓝比色法、气相色谱法和高效液相色谱法分别测定菌株溶磷量、固氮酶活性和分泌植物激素[PHs:吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA₃)、反式玉米素(t-Z)]含量。结果表明:共筛出细菌68株,复筛出溶磷固氮PGPR 43株;其中,溶解无机磷菌17株(溶磷量:9.39~94.79 μg·mL^-1),溶解有机磷菌22株(溶磷量:10.37~72.82 μg·mL^-1),固氮菌30株[固氮酶活性:3.79~3193.07 nmol (C₂H₄)·h^-1·mL^-1];分泌IAA菌26株(IAA含量:0.24~69.98 μg·mL^-1),分泌GA₃菌32株(GA₃含量:0.34~68.87 μg·mL^-1)和36株分泌t-Z菌(t-Z含量:0.11~47.59 μg·mL^-1)。植株根际促生菌PGPR均表现出根表面RP区细菌数显著高于根表土RS和根内HP区,珠芽蓼根际筛选出的PGPR多于嵩草根际;蒿草PGPR溶解有机磷能力强于珠芽蓼根际PGPR,但溶无机磷PGPR数目和能力相反。分泌植物激素PHs菌株在能力和数量上均表现出t-Z>GA₃>IAA的趋势。因此,优良溶磷菌(ZNRS2、SNRP2、ZKHP3、ZKRP1),优良固氮菌株(SKRP2、SNHP1、ZNRS3)和优良产植物激素PHs菌(SKHP3、ZNHP2、ZKRS2、ZKRP1、ZKRP2)可用于后期微生物肥料制作和相关研究,其中ZKRS2的促生功能较多,可进行深入挖掘。

多年生牧草种植对苹果园土壤真菌群落特征的影响

钱雅丽, 王先之, 来兴发, 李峻成, 沈禹颖

2019, 28(11):  124-132.  DOI: 10.11686/cyxb2018824

摘要 ( 304 )   HTML ( 5)   PDF (981KB) ( 606 )  

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以陇东黄土高原区13龄苹果园为研究对象,采用高通量测序法分析鸭茅、白三叶和紫花苜蓿3种生草模式下0~10 cm土层真菌群落结构多样性,同时结合OTUs数探讨不同生草模式下的特异菌属。结果表明,与对照(清耕)相比,鸭茅、白三叶和紫花苜蓿生草模式下土壤真菌Alpha多样性分别增加17.4%、18.6%和27.0%。土壤真菌群落在门水平上主要隶属于子囊菌门、接合菌门、担子菌门和球囊菌门,鸭茅、白三叶和紫花苜蓿处理下接合菌门相对丰度较对照分别增加196.2%、169.8%和126.9%;在属水平下,3种生草模式下镰孢霉属相对丰度均高于对照,茎点霉属在白三叶和紫花苜蓿处理中相对丰度较高。嗜热真菌属出现在鸭茅处理中,该菌属与蛋白质和糖类降解有关。葡萄穗霉属和放射毛霉属出现在种植白三叶的土壤中,其分泌的分解酶类与植物纤维和半纤维的分解有密切关系;枝孢属和葡萄座腔菌属存在于紫花苜蓿处理中。

箭筈豌豆新品种DUS测试指南研制—测试性状评价和参照品种筛选

闵学阳, 刘文献, 王彦荣, 林晓珊, 齐晓, 张正社, 聂斌

2019, 28(11):  133-146.  DOI: 10.11686/cyxb2019303

摘要 ( 449 )   HTML ( 6)   PDF (1061KB) ( 423 )  

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以国际植物新品种保护联盟(UPOV)制定的植物新品种DUS(distinctness, uniformity and stability)测试指南总则(TG/1/3)、箭筈豌豆DUS测试指南(TG/32/7)等技术文件为指导,对箭筈豌豆DUS测试指南的核心技术内容:测试性状和参照品种等开展了研究。在国内外共收集到51个箭筈豌豆品种,并进行连续2年的田间观测。观测性状总计31个,包括UPOV箭筈豌豆DUS测试指南中的23个性状,以及本实验发现有特异性的8个新增性状。对每个测试性状的表达状态、观测时期、测定方法、观测数量等进行了分级和详尽描述。共筛选出32个参照品种(国际21个, 我国11个),确定了123个表达状态。并对UPOV 箭筈豌豆DUS测试指南中“外种皮底色”和“种子形状”表达状态的分级进行了补充。本研究结果可为我国箭筈豌豆新品种 DUS 测试指南的制定奠定技术基础,对促进我国箭筈豌豆品种保护、审定和育种工作具有重要的意义。

沙打旺EST-SSR分子标记开发及其遗传多样性分析

宫文龙, 王赞, 赵桂琴, 马琳, 韦宝, 龚攀, 刘希强

2019, 28(11):  147-158.  DOI: 10.11686/cyxb2018802

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沙打旺是一种高产优质、抗逆性强的多年生异花授粉豆科牧草,但分子标记的缺乏限制了其在遗传育种等方面的研究和利用。本研究旨在开发大量沙打旺EST-SSR分子标记,为沙打旺种质改良和遗传多样性分析提供参考资源。首先利用De novo转录组测序技术对两个沙打旺种质(CF019650, CF020070)进行RNA-seq测序,并对测序数据进行拼接获得总长度为190587631 bp的151516个unigenes。进一步在其中的30262个unigenes中检测到39163个EST-SSR位点,SSRs分布频率为25.85%。其中6635 (21.93%)条unigenes含有两个及以上SSR位点,复合SSRs有3514个(11.61%)。对所有EST-SSR位点进行引物设计,共得到22367对特异性引物。利用两个沙打旺种质(CF019650, CF020070)对随机合成的100对引物进行初步筛选,其中90对可扩增出目的特异性条带。随机选择其中51对引物对27个沙打旺种质的遗传多样性进行评估,结果表明:51对引物的平均等位基因数、平均多态性信息含量(PIC)、平均期望杂合度(He)和平均观测杂合度(Ho)分别为8.750、0.682、0.719和0.730。主成分及聚类分析结果揭示不同生态型(匍匐或直立)沙打旺种质的遗传分布具有明显的种质特异性,且聚类结果与其地理来源之间具有较高的相关性。新开发的EST-SSR分子标记可促进沙打旺遗传改良和基因组学研究,有助于沙打旺分子标记辅助育种、QTL定位和遗传变异分析。

苦豆子赖氨酸脱羧酶基因启动子在拟南芥中的表达分析

陆姗姗, 洪园淑, 刘萍

2019, 28(11):  159-167.  DOI: 10.11686/cyxb2018755

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赖氨酸脱羧酶(LDC)基因是苦豆子中氧化苦参碱(OMA)生物合成的第一个关键酶基因。在已有苦豆子赖氨酸脱羧酶基因(SaLDC)基础上克隆得到该基因上游1260 bp的启动子序列,GenBank登录号为KY038928,前期在苦豆子愈伤组织中的瞬时表达研究显示该启动子具有启动活性。生物信息学分析发现该启动子区域除了拥有启动子区的基本顺式作用元件TATA-box和CAAT-box外,还具有多个与光信号、逆境应答等相关的顺式作用元件。为进一步研究SaLDC启动子的功能,构建了该启动子与β-葡萄糖苷酸酶(GUS)报告基因融合的植物表达载体并通过农杆菌介导遗传转化拟南芥,同时对光诱导和聚乙二醇(PEG)胁迫的转基因拟南芥进行GUS活性染色和定量分析。结果显示,在T₂代转基因拟南芥幼苗的不同生长阶段和成株的各组织器官中均可检测到GUS酶活性,且随幼苗生长时间的延长,叶片中的表达活性下降;在成株叶片和花萼中的表达活性强于根、茎、花瓣和角果。光和PEG胁迫均能诱导转基因拟南芥中GUS的表达;GUS酶活性定量测定显示,短时间的PEG胁迫(1~2 h)GUS酶活性显著上调(P<0.05),而连续胁迫8 h时GUS酶活性下调至最低(P<0.01),比胁迫前下降了28.2%。以上结果表明SaLDC启动子既有时空表达特异性又有组织表达特异性,光诱导和干旱胁迫对结构基因的表达有重要的调控作用。

牛至精油对绵羊瘤胃体外养分降解率、发酵特性及CH₄产量的影响

周瑞, 刘立山, 吴建平, 韦胜, 郎侠, 王彩莲

2019, 28(11):  168-176.  DOI: 10.11686/cyxb2019124

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试验旨在研究牛至精油对绵羊瘤胃体外养分降解率、发酵特性及CH₄产量的影响。采用单因素完全随机试验设计,在培养液中分别添加0(CON)、100(EO₁)、400(EO₂)、700(EO₃)和1000 mg·L^-1(EO₄)牛至精油,每组4个重复。发酵48 h后测定养分降解率、发酵参数及不同时间总产气量和CH₄产量。结果表明:1)与CON组相比,干物质降解率、粗蛋白降解率、中性洗涤纤维降解率在EO₁组中均显著升高(P<0.05),在EO₄组中均显著降低(P<0.05),EO₂组中均无显著差异(P>0.05),干物质降解率在EO₃组中显著降低(P<0.05),添加牛至精油对酸性洗涤纤维降解率(ADFD)无显著影响(P>0.05);2)EO₁组pH最低,而总挥发性脂肪酸(TVFA)、丙酸浓度最高,且乙酸浓度显著高于EO₂、EO₃和EO₄(P<0.05),但乙酸/总挥发性脂肪酸显著低于EO₃、EO₄组(P<0.05),乙酸/丙酸显著低于CON组(P<0.05)。与CON组相比,牛至精油组丁酸、丁酸/总挥发性脂肪酸和氨氮浓度显著降低(P<0.05);3)发酵36 h后,总产气量、甲烷产量均随牛至精油的添加而逐渐降低,与CON组相比,EO₁组发酵18~48 h总产气量显著降低(P<0.05),EO₂、EO₃和EO₄组总产气量、CH₄产量在发酵18 h后均显著降低(P<0.05),EO₄组甲烷百分比在发酵12~36 h显著降低(P<0.05)。综上所述,在绵羊瘤胃体外培养液中添加牛至精油能够提高饲粮养分降解率,调控瘤胃发酵,降低总产气量和甲烷产量,体外条件下添加量不应高于100 mg·L^-1。

研究简报

苜蓿叶片氮、磷和钾养分重吸收与化学计量比的偶联关系

王振南, 赵梅, 杨燕, 李富宽, 王慧, 吕慎金

2019, 28(11):  177-183.  DOI: 10.11686/cyxb2018750

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苜蓿作为一种优良的豆科牧草,具有较强的环境适应性。叶片养分重吸收是提高养分利用效率及增强环境适应性的重要机制之一,其直接影响了苜蓿的养分浓度,进而影响苜蓿元素的化学计量比。目前已有针对苜蓿养分重吸收及生态化学计量特征的研究,但关于苜蓿元素养分重吸收与生态化学计量比之间的偶联关系的研究还鲜有报道。为解释该偶联关系,以7个苜蓿品种作为研究对象,测定了成熟叶片和衰老叶片C、N、P、K元素浓度,分析了养分重吸收特征(包括养分重吸收率、养分重吸收度)及生态化学计量特征,进而分析了两者之间的偶联关系。结果表明,7个苜蓿品种的平均氮重吸收效率(NRE)、磷重吸收效率(PRE)和钾重吸收效率(KRE)分别为42.7%、42.4%和52.1%,分别低于全球陆生植物的NRE、PRE和KRE(分别为62.1%、64.9%和70.1%)。根据养分重吸收特征及生态化学计量比,判断苜蓿受土壤P含量影响最严重。叶片养分重吸收效率基本与衰老叶化学计量比呈正相关关系,而与成熟叶化学计量比呈负相关关系。由此可见,叶片养分重吸收与叶片生态化学计量比存在偶联关系,但受叶片成熟或衰老显著影响。

陕北黄土区植被群落特征与土壤水分关系研究

濮阳雪华, 王春春, 苟清平, 赵志杰, 黄娟

2019, 28(11):  184-191.  DOI: 10.11686/cyxb2018775

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以陕西省吴起县降水量存在差异的白豹、柴沟、王洼子3个典型区域为研究对象,对比分析不同降水梯度条件下浅层(0~100 cm)土壤含水量和植被群落物种多样性的变化规律及相互关系,为陕北黄土区植被构建与景观配置提供理论依据。结果表明:该地区降水分布自东南向西北逐渐减少,3个区域共调查植物20科47属57种,其中草本植物共有12科29属38种,菊科、禾本科、蔷薇科、豆科占调查属和种的61.7%和68.4%。白豹、柴沟及王洼子浅层土壤含水量分别为14.4%、12.7%和8.7%。随着降水量的减少,3个典型区域草本植物的重要值发生了明显变化,但植被群落物种组成具有较高的相似性。植被群落物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou指数及Simpson指数从高到低均依次为白豹>柴沟>王洼子,且与土壤含水量具有显著的正相关关系。综合而言,该地区草本植物物种最为丰富,降水梯度显著影响浅层土壤水分,且植被群落特征与浅层土壤水分密切相关。

叶面喷硼对紫云英结实特性的影响

郑春风, 刘春增, 李本银, 吕玉虎, 潘兹亮, 曹卫东

2019, 28(11):  192-199.  DOI: 10.11686/cyxb2018811

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硼是植物生长发育所必需的微量元素,与植物的细胞与功能、花粉管发育伸长以及对光合作用的产物—碳水化合物的合成与转运有重要作用。本研究通过开花前叶面喷施硼肥,探讨硼肥对紫云英花荚结实成粒的调控效应,以期为增加紫云英籽粒数、提高种子产量调控技术应用提供参考。选取“信紫1号”为供试材料,在开花前叶面喷施清水(对照CK)、硼肥[500 (T₁)、1000 (T₂)、2000 (T₃)、4000 (T₄)、6000 mg·L^-1(T₅)]。在成熟期,按常规考种法记载单位面积株数、分枝数、不同层花序的花序数、结荚数、籽粒数等指标。结果表明,各喷施浓度处理(除T₃处理外)的单位面积花序数、结荚数、单荚籽粒数和荚果结实率在不同层花序上与对照间差异均不明显。喷施浓度T₃处理的单位面积花序数在第3~6层花序上较对照分别提高31.87%、40.79%、37.49%和44.99%,单位面积结荚数较对照分别提高27.89%、32.69%、35.92%和25.84%,单荚籽粒数较对照分别提高20.69%、23.54%、23.24%和22.03%,荚果结实率较对照分别增加2.95%、2.56%、3.49%和4.51%,然而在第1和2层花序上与对照差异不明显。进一步分析产量构成发现,喷施不同浓度硼肥处理对紫云英单位面积有效株数、一级分枝数、单株一级分枝数和千粒重影响不大。综上,在紫云英花荚脱落开始之前叶面喷施2000 mg·L^-1硼肥,可显著促进第3~6层花序单位面积花序数、结荚数和单荚籽粒数的增加,从而促进荚果结实率的提高,最终获得较高的种子产量。