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2020年 第29卷 第5期    刊出日期：2020-05-20

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2020, 29(5):  0-0. 

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研究论文

草地土壤C∶N∶P化学计量及微生物呼吸对氮沉降响应的Meta分析

杨乃瑞, 胡玉福, 舒向阳, 曾建, 张祥林, 申屠瑜程, 何佳, 程琪, 李杰, 李智, 余颖

2020, 29(5):  1-12.  DOI: 10.11686/cyxb2019374

摘要 ( 464 )   HTML ( 19)   PDF (1335KB) ( 713 )  

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为了全面揭示全球草地土壤C∶N∶P化学计量和微生物呼吸对氮沉降的响应机制,本研究共收集整理了国内外92篇公开的文献资料,采用整合分析(Meta-analysis)方法分析了氮沉降对草地土壤C∶N∶P化学计量和微生物呼吸的影响,同时研究了不同氮沉降速率、试验周期和气候条件下各指标对氮沉降的响应差异。结果表明,氮沉降显著增加了土壤全氮(7.1%)、有效氮(36.3%)、铵态氮(51.3%)、硝态氮(98.1%)和微生物量C∶P(53.6%),但显著降低了土壤pH(-5.9%)、微生物量氮(-11.5%)和微生物量磷(-19.4%);随着氮沉降速率的提高,土壤全氮(4.1%)、土壤N∶P(10.6%)、可溶性有机氮(41.8%)、铵态氮(31.3%)和硝态氮(20.8%)的效应值均显著增加,而土壤pH(-5.8%)、微生物量碳(-13.2%)、微生物量氮(-11.5%)、微生物量磷(-18.0%)、微生物量C∶P(-26.5%)和微生物呼吸(-10.6%)的效应值显著降低;随着试验周期的增加,土壤铵态氮(22.8%)的效应值显著增加,而土壤pH(-2.5%)、微生物量碳(-12.2%)、微生物量氮(-21.4%)和微生物呼吸(-25.3%)的效应值显著降低。另外,年平均温度和年平均降水量显著影响微生物呼吸对氮沉降的响应,而对土壤和微生物碳氮磷对氮沉降的响应无显著影响。

高原鼢鼠干扰对高寒草甸植物群落特征的影响

杨子翰, 陈泰祥, 郑巧燕, 卫万荣

2020, 29(5):  13-20.  DOI: 10.11686/cyxb2019416

摘要 ( 421 )   HTML ( 12)   PDF (3025KB) ( 388 )  

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高原鼢鼠的采食造丘活动影响草地植被群落组成和结构,造成草地植被的空间异质性——土丘和植被斑块。本研究以冬季牧场中不同高原鼢鼠种群密度干扰下的植被性状为研究对象,探索植被群落组成结构对高原鼢鼠不同种群密度干扰的功能性响应。结果表明:植被高度随着鼢鼠种群密度的增加呈显著增加趋势(P<0.05),群落盖度和禾草丰富度呈显著下降趋势(P<0.05),而物种丰富度及杂类草丰富度随鼢鼠种群密度的增加表现出单峰曲线格局。地下总生物量随鼢鼠种群密度的增加呈显著下降趋势(P<0.05),杂类草生物量则表现出相反的趋势,而禾草类生物量表现出先降低后增加的趋势。由此可见,适宜密度的鼢鼠干扰有利于物种丰富度的提高,而低密度和高密度的鼢鼠干扰有利于草地中禾草生物量的提高。

三种人工草地小型土壤节肢动物群落多样性动态及其差异

邱月, 吴鹏飞, 魏雪

2020, 29(5):  21-32.  DOI: 10.11686/cyxb2019444

摘要 ( 292 )   HTML ( 6)   PDF (6744KB) ( 491 )  

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小型土壤节肢动物是草地生态系统的重要组成部分,不仅对物质循环具有重要的作用,还对草地土壤质量或健康状况起指示作用。为了查明青藏高原地区建植不同单播人工草地对小型土壤节肢动物群落多样性的影响,在川西北红原县境内选取建植期为3和5年的老芒麦、垂穗披碱草和苜蓿3种多年生单播人工草地作为研究样地,并以天然草地为对照样地。2018年7和10月,采集各样地0~15 cm的土样并利用Tullgren法分离小型土壤节肢动物。结果表明:1)小型土壤节肢动物群落结构在不同牧草样地间存在差异,影响群落结构的主要是盖头甲螨属、板蒲螨属和长角毛蚊科等;在建植期为3年时,各样地间的小型土壤节肢动物群落密度、类群数和Shannon多样性指数无显著差异(P>0.05);建植期为5年时,小型土壤节肢动物群落密度、类群数和Shannon多样性指数在天然草地和苜蓿样地中无显著差异(P>0.05),但两者显著高于老芒麦和垂穗披碱草样地(P<0.05);此外,小型土壤节肢动物群落的季节动态在不同样地间也存在差异;2)随着建植年限的增加,小型土壤节肢动物群落的密度、类群数和Shannon多样性指数在老芒麦和垂穗披碱草样地显著降低(P<0.05),在苜蓿样地呈缓慢增加趋势(P>0.05),但均低于天然草地;3)影响小型土壤节肢动物群落组成结构的主要环境因子是土壤速效磷含量以及C/N和N/P;此外,小型土壤节肢动物群落密度与土壤速效钾含量呈显著正相关(P<0.05),类群数及Shannon多样性指数与植物群落盖度呈显著正相关(P<0.05)。研究结果表明,在青藏高原上建植单播人工草地对小型土壤节肢动物群落的影响因牧草种类而异并随建植年限变化。建议对高寒地区建植期达到4年的垂穗披碱草、老芒麦和苜蓿单播人工草地进行改造,以提高小型土壤节肢动物多样性,促进草地生态功能正常发挥。

低海拔舍饲对牦牛肌肉品质的影响研究

杨勤, 官久强, 柴志欣, 李华德, 曹诗晓, 张翔飞, 柏琴, 钟金城, 罗晓林

2020, 29(5):  33-42.  DOI: 10.11686/cyxb2019451

摘要 ( 296 )   HTML ( 6)   PDF (1351KB) ( 375 )  

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牦牛低海拔舍饲是解决藏区草畜矛盾的重要手段,同时也能促进冷季牦牛生长发育,改善牦牛肉品质。旨在探讨低海拔区域开展牦牛舍饲模式对牦牛生长发育、屠宰性能、肌肉品质以及血清指标的影响,初步探索低海拔舍饲影响牦牛肌肉品质的可能因素。选用10头36月龄体重、体况相近的健康公牦牛,随机均分为舍饲组与放牧组,舍饲组于广汉农区(海拔:600 m)进行全舍饲育肥,放牧组于红原县牦牛科技园区(海拔:3500 m)按传统模式天然放牧,试验期150 d。结果表明,舍饲牦牛增重极显著高于放牧组(P<0.01),其胴体重、净肉重、屠宰率和净肉率极显著高于放牧组(P<0.01)。舍饲组背最长肌食用品质显著改善:亮度(L^*)显著高于放牧组(P<0.05),熟肉率和肌内脂肪(IMF)含量显著高于放牧组(P<0.05),剪切力显著低于放牧组(P<0.05);舍饲组背最长肌营养品质显著改善:粗脂肪(EE)含量极显著高于放牧组(P<0.01)。舍饲组棕榈酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)含量极显著高于放牧组(P<0.01);饱和脂肪酸(SFA)、多不饱和脂肪酸(PUFA)和反式脂肪酸(TFA)含量均显著高于放牧组(P<0.05)。鲜味氨基酸(FAA)显著高于放牧组(P<0.05)。血清指标分析结果显示,舍饲组血清中血糖(GLU)显著高于放牧组(P<0.05),甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)的含量极显著高于放牧组(P<0.01),β-羟基丁酸(BHBA)含量极显著低于放牧组(P<0.01);乙酰辅酶A羧化酶(ACC)活性极显著高于放牧组(P<0.01),脂肪酸合成酶(FAS)活性显著高于放牧组(P<0.05);激素敏感性脂肪酶(HSL)活性显著低于放牧组(P<0.05)。由此可见,通过冷季低海拔舍饲可达到牦牛生长肥育的效果;可激活牦牛血清中脂沉积相关酶活性,促进肌肉中脂肪的合成与沉积,改善牦牛肉食用品质及营养品质。

甜高粱的饲用价值及其绵羊体外瘤胃发酵产气性能研究

周恩光, 王虎成, 尚占环

2020, 29(5):  43-49.  DOI: 10.11686/cyxb2019354

摘要 ( 352 )   HTML ( 5)   PDF (451KB) ( 315 )  

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本试验旨在研究不同收割时期饲用甜高粱的饲用价值及其绵羊体外瘤胃发酵产气性能,分别对8-11月收割的甜高粱(大奖3180,标记为S₁、S₂、S₃与S₄)的养分含量及相对饲喂价值(RFV)、总可消化养分(TDN)、干物质采食量(DMI)、可消化干物质(DDM)和牧草相对饲用品质(RFQ)进行评价。利用体外模拟发酵产气技术评定不同收割时期的甜高粱在3、6、9、12、24、36和48 h体外产气规律,估算降解率。结果表明,1)不同收割时期的甜高粱的干物质(DM)、粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗脂肪(EE)和粗灰分(Ash)含量差异均显著(P<0.05)。2)不同收割时期的甜高粱的RFV、DMI、RFQ呈现出S₁>S₄>S₃>S₂,差异极显著(P<0.001)。S₁和S₄的TDN和DDM含量差异不显著(P>0.05),但极显著高于S₂和S₃(P<0.001)。3)在培养12 h之前,不同收割时期的甜高粱产气量(GP)差异极显著(P<0.001),且S₃的GP最高;24 h后,S₄的GP显著高于S₂(P<0.05);培养36 h后不同收割时期的甜高粱GP差异不显著(P>0.05)。4)不同时期收割的甜高粱在发酵12、24、48 h的干物质消失率(DMD)均无显著差异(P>0.05)。综上结果,8月对黄土高原丘陵沟壑区甜高粱进行收割时饲用价值最好。

饲用油菜的营养成分分析及其在山羊瘤胃降解特性研究

赵娜, 杨雪海, 魏金涛, 郭万正, 陈芳, 周广生, 傅廷栋

2020, 29(5):  50-57.  DOI: 10.11686/cyxb2019376

摘要 ( 336 )   HTML ( 2)   PDF (446KB) ( 302 )  

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本研究旨在通过化学分析和瘤胃瘘管山羊动物模型研究饲用油菜的营养成分、瘤胃降解特性,为饲用油菜饲喂反刍动物提供营养参数。试验测定华油杂62油菜盛花期及结荚初期植株营养成分含量,并用3只装有永久瘤胃瘘管的波尔山羊测定饲用油菜的瘤胃降解率。结果表明:1)盛花期饲用油菜的粗蛋白质和总氨基酸含量分别达到17.30%、11.48%,显著高于结荚初期(P<0.05);两个生长期饲用油菜的粗脂肪、粗灰分、钙、磷、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量差异不显著(P>0.05)。盛花期植株中硫甙含量为10.17 μmol·g^-1、单宁含量为0.94%,均高于结荚初期。2)盛花期、结荚初期饲用油菜中干物质、粗蛋白质、有机物、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的瘤胃降解率随消化时间的延长均逐渐升高;盛花期饲用油菜粗蛋白质的瘤胃降解率在72 h时达到84.70%;干物质的瘤胃降解率在0~24 h快速升高,48 h后稳定在67%左右;中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的瘤胃降解率上升速度较慢,72 h时分别为48.22%和45.78%。结荚初期饲用油菜中干物质和有机物的瘤胃降解率在0~72 h均低于同时间点的盛花期。3)盛花期、结荚初期饲用油菜植株中各营养成分之间快速降解部分差异显著(P<0.05),粗蛋白质快速降解部分均为最高,分别达到64.06%和68.81%;粗蛋白质有效降解率显著高于其他营养成分(P<0.05),分别达到76.50%和75.13%。结论盛花期和结荚初期饲用油菜的主要营养成分含量和瘤胃降解率均较高,盛花期饲用油菜更易被山羊瘤胃消化。

不同比例棉秆和甜菜渣混合发酵产物的体外产气特性及发酵参数的研究

芦岩, 张伶俐, 罗远琴, 魏利, 薛雪, 孙新文, 向春和, 毛胜勇, 王新峰, 张文举

2020, 29(5):  58-66.  DOI: 10.11686/cyxb2019357

摘要 ( 261 )   HTML ( 5)   PDF (539KB) ( 448 )  

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本试验旨在利用体外发酵法评价棉秆与甜菜渣混合发酵产物的产气特性和营养品质并筛选出最佳发酵组合。甜菜渣的添加比例分别为10%、30%和50%,尿素添加比例分别为0.1%、0.2%和0.3%,菌液添加比例分别为0.05%、0.1%和0.2%,食盐添加量为0.2%的三因素三水平的正交试验设计,研究各组发酵产物的营养品质,筛选出最佳的发酵条件。结果表明,48 h累积产气量I组与K组差异极显著(P<0.01),与A、D、F组差异显著(P<0.05);G组显著高于K组56.03%(P<0.05);其他组间差异不显著(P>0.05);I组可消化有机物(DOM)和代谢能(ME)最高,分别为722.40 g·kg^-1和9.75 MJ·kg^-1;各组慢速降解参数(b),I组与K组差异极显著(P<0.01),与A、D、F组差异显著(P<0.05);G、H组与K组差异显著(P<0.05);各组快速降解参数(a)、产气速率(c)差异不显著;H组氨态氮浓度与其他各组差异显著(P<0.05),K组与D和F组差异不显著(P>0.05);H、I组可溶性糖与其他各组差异显著(P<0.05),H组显著高于B组44.06%、K组31.23%,K组与其他各组差异显著;pH值、乳酸和微生物蛋白则均无显著性差异(P>0.05);H组的总挥发性脂肪酸(VFA)浓度最高,为100.31 mmol·L^-1,显著高于除G组外的其他各组(P<0.05);乙酸和丁酸浓度也最高,显著高于除G和I组外的其他各组(P<0.05);丙酸浓度则为G组最高,显著高于除H组外的其他各组(P<0.05);同时,其乙酸/丙酸(A/P)最低,显著低于A、B、C和K组(P<0.05)。通过对棉秆与甜菜渣混合发酵产物隶属函数分析及综合价值排序得出各组隶属函数平均值分别为I组(0.719)>H组(0.692)>F组(0.595)>G组(0.591)>C组(0.407)>E组(0.400)>B组(0.395)>K组(0.374)>D组(0.307)>A组(0.243)。综上,以干物质基础棉秆与甜菜渣比例50∶50,添加尿素0.1%,复合菌液0.2%,食盐0.2%的I组,其混合发酵产物的体外产气量最高,可消化有机物和代谢能最大,乙酸和丁酸浓度较高,发酵组合综合价值排序最高,为最佳发酵组合,可作为饲喂反刍动物的粗饲料。

甘肃内生真菌基因组密码子使用的偏好性分析

李秀璋, 宋辉, 张宗豪, 徐海峰, 刘欣, 李玉玲, 李春杰

2020, 29(5):  67-77.  DOI: 10.11686/cyxb2019335

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在翻译过程中,三联体密码子指导氨基酸肽链的合成。长期进化过程中,有些氨基酸对应多个三联体密码子,形成了密码子兼并性。不同物种的基因组中,一些氨基酸偏好使用某种密码子,形成密码子使用的偏好性。突变和自然选择压力是影响密码子使用偏好性的两个主要因素。甘肃内生真菌是一种重要的禾草内生真菌,其主要侵染宿主醉马草,一方面能提高宿主醉马草对生物与非生物的抗性;另一方面产生的有毒生物碱类次生代谢产物毒害家畜。以甘肃内生真菌核基因组为研究对象,通过分析该基因组的基本组成及密码子使用模式,确定最优密码子。同时对各密码子相关指标与基因长度、氨基酸的使用频率等进行相关性分析,明确影响基因组对密码子使用偏好性的主要因素。结果显示,GC3的分布范围主要集中在40%~60%,62.7%的基因有效密码子数使用频率分布在0~0.1,95.4%的有效密码子数低于期望值而且位于期望曲线的右下方,这意味着突变压力是影响甘肃内生真菌密码子使用偏好性的因素之一。然而,中性分析结果显示,GC12和GC3之间呈显著正相关(r=0.110, P<0.01)、回归线斜率为0.2729,表明突变对密码子使用偏好性的影响仅为27.29%,其他因素的影响所占比例约为82.71%。相关性分析结果显示,疏水性氨基酸对甘肃内生真菌密码子使用偏好性的影响系数最大,其次是芳香族氨基酸。此外,在甘肃内生真菌基因组中总共鉴定到26个以C或G结尾的最优密码子,表明甘肃内生真菌偏好使用的密码子可能与第3位的GC含量有关。

峰峰矿区煤矸石山周边植物丛枝菌根真菌的侵染及Cd含量研究

赵昕, 吴子龙, 张浩, 杨旭钊, 韩超, 高杰

2020, 29(5):  78-87.  DOI: 10.11686/cyxb2019528

摘要 ( 249 )   HTML ( 1)   PDF (1694KB) ( 292 )  

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研究了峰峰五矿、九龙矿、梧桐庄矿煤矸石山周边植物被丛枝菌根真菌侵染的情况,并采用石墨炉原子吸收分光光度法分别测定了植物和土壤中Cd的含量,通过计算转移系数和富集系数比较分析了它们对Cd的富集能力。结果表明:3个矿的煤矸石山周边共发现7科19属20种植物,分别是禾本科、菊科、桑科、萝藦科、藜科、蓼科和苋科植物,其中禾本科植物狗尾草数量最多。3个矿的植物均被丛枝菌根真菌侵染,形成菌根共生体,大多数植物侵染率和泡囊率均较低,狗尾草和萝藦的3个矿平均侵染率较高,狗尾草最高,为59.22%。3个矿的土壤中Cd含量大体相近,平均在1.778~2.066 mg·kg^-1,但植物地上部和地下部Cd含量差异较大。从植物地上部Cd含量来看,五矿和梧桐庄矿均为猪毛蒿最高,分别达到0.863和0.536 mg·kg^-1,含量最低的是虎尾草和马齿苋,仅为0.253和0.203 mg·kg^-1,前者分别是后者的3.41和2.64倍,差异显著。九龙矿中植物地上部Cd含量最高的是狗尾草,达到0.913 mg·kg^-1,显著高于其他植物,是含量最低的狗牙根的7.94倍。从植物地下部Cd含量来看,3个矿最高的均为狗尾草。从转移系数和富集系数来看,3个矿植物的转移系数均高于自身的富集系数,有些植物的转移系数超过1,但富集系数均小于1,其中,猪毛蒿和苦荞麦的转移系数较高,而富集系数则是猪毛蒿和狗尾草较高。优势植物的相关性分析得出丛枝菌根真菌的侵染促进了狗尾草根部从土壤中吸收富集Cd,从而有利于对重金属污染土壤的修复,为利用本土优势植物-丛枝菌根真菌修复重金属污染土壤提供参考。

二月兰叶斑病病原甘蓝链格孢的分离鉴定及生物学特性研究

王春明, 元维伟, 张小杰, 周天旺, 郭成, 金社林

2020, 29(5):  88-97.  DOI: 10.11686/cyxb2019362

摘要 ( 327 )   HTML ( 4)   PDF (2642KB) ( 417 )  

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2017年10月在河北省黄骅市发现二月兰的一种叶部病害,感病叶片初生黑褐色、形状不规则的小病斑,后逐步发展成为具有明显同心轮纹状病斑,平均病株率和病叶率分别为96.2%和87.6%。为了明确该病害的致病菌,以组织分离法进行病原物的分离培养,对分离得到的菌落进行纯化和单孢分离后,选取代表性菌株GS1-1、HH2-1和HH3-1按照柯赫氏法则进行致病性测定,均能引起二月兰叶斑病。并对这3个菌株进行rDNA-ITS和EF-1α(tef)序列分析,结果表明,菌株GS1-1、HH2-1和HH3-1的ITS序列均与甘蓝链格孢(MN173824、MN173825、MN173823、MF462311)相似性达99%以上,其中与甘蓝链格孢(MF462311)相似性达100%;GS1-1、HH2-1和HH3-1的EF-1α基因序列与甘蓝链格孢(JX213350、KF889266、KT895946、KC584642、LC480212和KT895946)的亲缘关系最近,同源性达99%,且和以上各自对应的菌株在系统发育树上聚为一类,与形态学鉴定结果相一致。选取菌株GS1-1进行生物学特性研究,结果表明该菌株最适营养生长和产孢的培养基为马铃薯蔗糖琼脂培养基,最适营养生长的碳源和氮源分别为麦芽糖和蛋白胨,最适产孢的碳源和氮源分别为葡萄糖和酵母膏;最适菌丝生长温度为25 ℃(在5~35 ℃均可生长),最佳产孢温度为28 ℃;12 h光暗交替条件促进菌丝营养生长和产孢。

宁夏引黄灌区羊草水肥耦合效应研究

伏兵哲, 周燕飞, 李雪, 倪彪, 高雪芹

2020, 29(5):  98-108.  DOI: 10.11686/cyxb2019364

摘要 ( 292 )   HTML ( 2)   PDF (1423KB) ( 189 )  

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为了研究宁夏引黄灌区水肥耦合对羊草产量、品质及种子产量的影响,以中科2号羊草为研究材料,采用双因素裂区试验设计,主区为水分处理,副区为肥料处理,运用二次多项式逐步回归及归一化方法,寻求满足多目标综合效益最大化的灌水施肥制度。结果表明,灌水对种子和干草的产量、肥料偏生产力(PFP)、灌溉水分利用率(iWUE)和品质均有显著影响(P<0.05);施肥对种子和干草的产量、PFP、品质和干草iWUE有显著影响(P<0.05);水肥交互对千粒重、抽穗率、品质、干草PFP和iWUE均有显著影响(P<0.05)。灌水量为360 mm、施肥量为132 kg·hm^-2时种子产量最高,灌水量为360 mm、施肥量为540 kg·hm^-2时干草产量和相对饲喂价值(RFV)最高。综合分析得出,水肥耦合效应根据羊草生产目的而定。羊草种植以收获干草和饲草品质为目的,可将灌水量定为288~360 mm、施肥量为324~540 kg·hm^-2;羊草种植以收获种子和肥料高效利用为目的,可将灌水量定为288~360 mm、施肥量为108~216 kg·hm^-2。

不同根瘤菌肥对紫花苜蓿生产力及土壤肥力的综合影响

何国兴, 宋建超, 温雅洁, 刘彩婷, 祁娟

2020, 29(5):  109-120.  DOI: 10.11686/cyxb2019344

摘要 ( 380 )   HTML ( 9)   PDF (1795KB) ( 490 )  

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通过盆栽和田间小区试验筛选出与甘农3号和甘农9号苜蓿匹配较好的Da99、DL58、G3G2、Ga66、QL31B和Wa32菌株制成固体菌肥。2017年4月选取种植第2年的甘农5号苜蓿进行大田随机区组试验,研究不同根瘤菌肥对苜蓿地生产力及土壤肥力的综合影响。结果表明,各菌肥处理均能提高苜蓿干重和株高,菌肥Da99处理较对照增幅最明显,分别提高了41.75%和9.30%(P<0.05);各菌肥处理对茎叶比的影响不显著。菌肥QL31B、DL58和G3G2处理后风干土含水量较对照显著降低;不同菌肥处理能够降低土壤pH值;菌肥Wa32处理后土壤有机质、碱解氮和速效磷含量分别较对照提高了75.39%、22.79% 和76.63%。菌肥Da99和G3G2处理后速效钾含量较对照显著提高了27.35%和24.03%。各菌肥处理均能提高土壤脲酶活性,对土壤过氧化氢酶活性影响不显著;菌肥QL31B处理后土壤蔗糖酶和碱性磷酸酶活性较对照提高了76.94% 和21.81%;菌肥G3G2和Ga66处理后土壤纤维素酶活性较对照提高了22.35%和18.82%。综合评价表明,6种菌肥处理能显著提高苜蓿生产力和土壤肥力,其中菌肥QL31B效果最明显,初步断定其为广谱根瘤菌。

生物炭与化肥配施对紫色土肥力与微生物特征及油菜产量品质的影响

徐绮雯, 马淑敏, 朱波, 张小短, 邢毅, 段美春, 王龙昌

2020, 29(5):  121-131.  DOI: 10.11686/cyxb2019338

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研究不同梯度的生物炭与常规施肥、减量施肥相配合对紫色土肥力与微生物特征及油菜产量品质的影响,为实际生产中制定生物炭与化肥的配施方案提供理论参考。依托西南地区特有的紫色土,采用裂区试验设计,试验处理包括:B₀F₁ (不施生物炭+减量肥)、B₀F₂(不施生物炭+全量肥)、B₁F₁(低量生物炭+减量肥)、B₁F₂(低量生物炭+全量肥)、B₂F₁(高量生物炭+减量肥)、B₂F₂(高量生物炭+全量肥)。结果表明:生物炭改良后的土壤全碳、全氮、全钾、阳离子交换量(CEC)、pH显著高于B₀处理,且F₁各土壤肥力指标水平与F₂相近。生物炭的输入提升了土壤微生物Shannon多样性指数(H)、Simpson 优势度指数(D)、碳源利用丰富度指数(S),促进了根际微生物对糖类、氨基酸类、羧酸类、聚合物类、酚酸类碳源的利用程度。生物炭有效提高了油菜产量,在F₁水平下,生物炭的施用显著降低籽粒中芥酸、硫苷、亚麻酸的含量,提升了高油酸、油酸、黄籽度水平。冗余分析(RDA)结果显示,对油菜品质指标的重要性排序为:全钾>全碳>全氮>全磷>CEC>pH。其中,全钾、全碳、全氮、全磷对籽粒品质有显著影响(P<0.05)。总之,生物炭与化肥联合施用可显著改善土壤肥力状况,提升土壤微生物活性,促进了微生物对碳源的利用程度。生物炭的施用量以35 t·hm^-2为宜,可有效弥补化肥减量后的养分亏缺,促进油菜增产和籽粒品质的改良。

不同直播方式与杂草防除时期对稻田杂草发生及早籼稻产量的影响

周燕芝, 陈丽明, 王文霞, 李祖军, 曾勇军, 谭雪明, 胡水秀, 石庆华, 潘晓华, 曾研华

2020, 29(5):  132-140.  DOI: 10.11686/cyxb2019421

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为探明不同直播方式下稻田杂草最佳防除时期,本试验以杂交稻柒两优2012为供试材料,设置旱直播、湿直播和水直播3种直播方式与播后2叶1心前除草(C₁)、2叶1心至3叶1心除草(C₂)、全生育期除草(C₃)及全生育期不除草(CK)4个处理,研究不同直播方式与杂草防除时期对稻田杂草发生及早籼稻产量的影响。结果表明,与水直播和湿直播相比,旱直播方式可显著提高早籼稻出苗率,且土壤中稗草、千金子等禾本科杂草发生严重,而水直播和湿直播方式下水莎草、鸭舌草等水生性杂草发生严重;在播后3~29 d左右,旱直播方式下杂草发生相对较严重,但在播后43 d杂草发生量显著低于水直播和湿直播处理;对于水稻全生育期来说,旱直播杂草发生密度总体下降12.57%~15.72%,且杂草生物量显著低于水直播和湿直播,鲜、干重分别平均下降65.83%、57.45%及69.73%、59.04%。相关分析表明,杂草生物量与直播稻产量及其构成因素呈极显著负相关,其中播后15~22 d杂草的发生对早籼稻产量降低影响显著。与CK相比,各杂草防除处理均显著提高早籼稻产量,表现为C₃>C₁>C₂>CK,增产17.91%~31.21%,且C₁是杂草防除的最佳时期,其中旱直播增产效应高于湿直播和水直播处理,产量的增加主要得益于单位面积有效穗数的提高。总体来说,不同直播方式杂草发生因生育期而异,旱直播有利于降低直播田杂草发生量,且在播后至2叶1心期前防除杂草利于水稻增产增效,其中旱直播方式明显。

种植密度与施氮量对陇中旱农区玉米产量及光合特性的影响

康彩睿, 谢军红, 李玲玲, 王嘉男, 郭喜军, 彭正凯, 王进斌, Setor kwami Fudjoe, 王林林

2020, 29(5):  141-149.  DOI: 10.11686/cyxb2019342

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在陇中旱农区,依托2012年布设的田间定位试验研究了种植密度与施氮量对全膜双垄沟播玉米光合特性、产量及产量构成要素的影响。采用裂区设计,主处理为种植密度:4.5(D₁)、5.25(D₂)、6(D₃)、6.75万株·hm^-2(D₄);副处理为施氮水平:施纯氮200(N₂)和300 kg·hm^-2 (N₃)。结果表明:1)随着玉米种植密度和施氮量的增加,玉米的叶面积指数增加,但叶片的叶绿素含量减小;2)施氮量对玉米的光合作用影响不显著,但玉米光合作用随种植密度增加而减弱;3)D₂N₂处理下的玉米产量最高,D₂的籽粒产量和生物产量较D₁分别增加了15.2%和14.5%,N₂的籽粒产量和生物产量较N₃增加了10.9%和4.8%。4)玉米籽粒产量与穗数、穗粒数显著正相关,与百粒重无显著相关关系。因此,在陇中旱农区应用全膜双垄沟播技术种植玉米,密度为5.25万株·hm^-2,施纯氮200 kg·hm^-2左右时,叶片光合作用关系协调,有利于穗数和穗粒数的增加,从而提高玉米籽粒产量。

荆芥的生长、渗透调节和抗氧化能力对干旱胁迫的响应

李柯, 周庄煜, 李四菊, 姚浩铮, 周莹, 缪雨静, 唐晓清, 王康才

2020, 29(5):  150-158.  DOI: 10.11686/cyxb2019368

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采用盆栽控水试验,研究荆芥的生长、渗透调节和抗氧化能力在不同干旱程度[基质相对含水量分别为5%~10%(重度干旱)、45%~50%(中度干旱)和85%~90%(正常灌溉)]和不同干旱时间(15、30和45 d)下的响应。结果表明,随着干旱程度的加深,荆芥的生长受到抑制,生长速率、叶干重和叶绿素含量降低,比叶质量增大;叶中渗透调节物质的积累增加,可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和Na⁺含量增大;叶片抗氧化能力受到影响,其中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性在胁迫15和30 d时逐渐增强,45 d时逐渐减弱,过氧化物酶(POD)活性则在胁迫30和45 d时逐渐增强,总酚和总黄酮的含量在胁迫15 d逐渐增大,分别在30和45 d时中度干旱下的积累量最高。随着干旱胁迫时间的延长,荆芥叶的渗透调节作用受到影响:可溶性糖、可溶性蛋白含量升高,脯氨酸、K⁺、Na⁺和Ca²⁺的含量降低,SOD和CAT活性先增强后减弱,POD活性持续增强,总酚和总黄酮的含量先增加后趋于不变。荆芥能对干旱胁迫做出适应性应答,对缺水环境具有一定的耐受性,这为荆芥的规范化栽培和用水管理提供了依据。

唐古特白刺类黄酮-3-O-葡萄糖基转移酶基因(NtUFGT)的克隆与功能分析

高子奇, 王佳, 汤宇晨, 王迎春

2020, 29(5):  159-170.  DOI: 10.11686/cyxb2019334

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花青素是植物体内重要的黄酮类次生代谢产物,其强大的抗氧化能力对植物抵抗由各种非生物胁迫带来的氧化损伤发挥着重要的作用。本研究基于转录组数据,从唐古特白刺cDNA中克隆得到一个类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶基因,将其命名为NtUFGT。该基因开放阅读框长度为1407 bp,编码468个氨基酸,预测该基因编码的蛋白质相对分子质量为51.37 kDa。多重序列比对分析结果显示,其编码蛋白属于UDP-glycosyltransferases蛋白家族。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析了该基因在唐古特白刺中的表达模式,发现该基因的表达具有组织特异性,由高到低依次为花>果实>茎>叶>根;同时该基因能被聚乙二醇(PEG)和脱落酸(ABA)等非生物胁迫强烈诱导表达。构建该基因的真核表达载体pPZP221:35S:NtUFGT,使用花序浸染法转化拟南芥并筛选至T₃代,RT-PCR验证表明,NtUFGT基因在转基因拟南芥3个株系中均明显表达。测定干旱胁迫条件下野生型(WT)和转基因拟南芥(OE株系)生长状况和抗逆相关生理生化指标,结果发现转基因拟南芥生长状况明显优于野生型,根长更长,鲜重和叶绿素含量更高,同时OE株系积累了更多的花青素和总黄酮。与表型一致,相较于WT,OE株系具有更高的抗氧化酶活性[超氧化物歧化酶(SOD);过氧化物酶(POD);过氧化氢酶(CAT)],积累了更多的还原性谷胱甘肽(GSH)和脯氨酸,同时其丙二醛(MDA)、过氧化氢(H₂O₂)含量显著低于WT;基因定量分析结果显示,OE株系拟南芥中抗逆相关基因AtCAT1、AtPOD1、AtRD29A及脯氨酸合成基因AtP5CS的表达量明显高于WT。以上结果说明,NtUFGT能有效提高转基因拟南芥中花青素和总黄酮含量,赋予植物更强的活性氧清除能力和渗透调节能力,从而增强了植物对干旱胁迫的耐受性。

蒺藜苜蓿叶绿素酸酯a加氧酶(MtCAO)基因的克隆与功能分析

刘文文, 崔会婷, 尉春雪, 龙瑞才, 康俊梅, 杨青川, 王珍

2020, 29(5):  171-181.  DOI: 10.11686/cyxb2019447

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叶绿素含量直接影响植物光合效率,从而决定其生物量。叶绿素酸酯a加氧酶(CAO)催化叶绿素酸酯a转化成叶绿素酸酯b,是叶绿素合成的限速酶之一。本研究克隆了蒺藜苜蓿MtCAO,该基因编码531个氨基酸。进化分析表明,MtCAO与双子叶植物的CAO亲缘关系较近。高等植物CAO基因的结构保守,均含有9个外显子。MtCAO主要在绿色组织尤其是叶片中高丰度表达。瞬时表达拟南芥原生质体试验显示,MtCAO-GFP融合蛋白定位于叶绿体。表达模式分析表明,茉莉酸甲酯(MeJA,100 μmol·L^-1)及黑暗处理抑制MtCAO的表达,而24 h内NaCl (100 mmol·L^-1)及聚乙二醇(PEG,5%) 处理先诱导后抑制其表达,且该基因受昼夜节律调控。这与对MtCAO启动子区顺式作用元件的预测结果一致。类似于超表达AtCAO的拟南芥,超表达MtCAO的拟南芥株系叶色正常,叶绿素含量及鲜重与野生型差异不显著,推测是由于MtCAO高度保守的A结构域中的降解子导致的。

研究简报

基于高通量测序的准噶尔盆地荒漠土壤细菌多样性及群落结构特征

魏鹏, 安沙舟, 董乙强, 孙宗玖, 别尔达吾列提·希哈依, 李超

2020, 29(5):  182-190.  DOI: 10.11686/cyxb2019337

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荒漠草地占新疆草地总面积的46.9%,不同荒漠类型的气候差异显著,植被和土壤类型也各不相同。以准噶尔盆地大面积分布的3种代表性荒漠植被类型(南缘伊犁绢蒿荒漠、腹地白梭梭荒漠和北缘盐生假木贼荒漠)为研究对象,应用高通量测序技术,分析比较3种荒漠植被类型的土壤细菌群落组成和多样性特征。结果表明:放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和拟杆菌门是准噶尔盆地荒漠土壤中6个主要优势类群细菌,其相对丰度累计超过94%。放线菌门在3种荒漠类型中相对丰度最高,均超过50%,但差异不显著(P>0.05);酸杆菌门在伊犁绢蒿荒漠中相对丰度最高,厚壁菌门在白梭梭荒漠丰度最高,拟杆菌门在盐生假木贼荒漠丰度最高,且这3种菌门在3种荒漠类型中差异显著(P<0.05);在3种荒漠类型中,白梭梭荒漠细菌操作分类单元(OTU)数最少,多样性最低。Pearson相关性分析和RDA分析结果均表明,年均降水量和土壤有机碳是影响细菌群落结构组成和多样性最显著的环境因子。

天水地区葡萄霜霉病田间病情、孢子囊数量动态及病害始发关键因子分析

杜蕙, 蒋晶晶, 王春明, 郭建国, 漆永红, 吕和平, 陈明

2020, 29(5):  191-197.  DOI: 10.11686/cyxb2019372

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葡萄霜霉病是为害天水地区葡萄的主要病害,为明确当前环境条件下天水地区田间霜霉病发生、霜霉病菌孢子囊数量时间动态及病害初始发生的关键因子,本研究采用捕孢法及病害定点调查,对葡萄生长期田间霜霉病菌孢子囊数量及霜霉病发生动态进行了观测,用农田小气候自动观测仪记录田间气象数据。结果表明,天水地区葡萄霜霉病菌孢子囊始见期一般为7月初左右,若条件适宜,7月下旬至8月下旬为扩散盛期,9月以后进入快速消退期;田间病害始发期为7月上中旬,条件适宜时8月中下旬进入盛发期。在田间检测到霜霉病菌孢子囊后7 d左右田间开始见到霜霉病斑,从病害始发期至盛发期田间病情扩展与霜霉菌孢子囊数量呈显著正相关;葡萄霜霉病的发生与温度、相对湿度、降水等气象因子密切相关,其中有效降水是影响葡萄霜霉病初始发生及蔓延流行的关键气象因子。