草业学报

2020, 29(6): 0-0.

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塔里木河流域草地净初级生产力时空分异特征研究

崔博超, 郑江华, 吐尔逊·哈斯木, 段素素, 杜梦洁

2020, 29(6): 1-13. DOI: 10.11686/cyxb2019427

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采用MODIS数据和改进的光能利用率模型(CASA模型)对2006-2016年塔里木河流域植被生长季草地净初级生产力(NPP)进行估算,通过一元线性回归趋势分析、变异系数、Hurst指数等方法,分别从时间特征、空间特征、空间稳定性和未来变化趋势4个方面对其时空变化过程进行分析,阐述了2006-2016年塔里木河流域草地NPP的时空格局与变化特征。结论如下:1)时间特征上,2006-2016年塔里木河流域草地NPP总体呈波动上升趋势,其中增长区域占64.1%,负增长区域占35.9%,NPP总量平均增长速度为1.31×10¹¹ g C·m^-2·yr^-1;6-8月为流域内草地的主要生长期,NPP总量占生长季总量的47.3%。2)空间特征上,2006-2016年塔里木河流域草地NPP分布呈现明显空间分异特征,总体分布特征为西北向东南呈递减趋势,草地NPP多年平均值为13.62 g C·m^-2·yr^-1。在垂直变化(海拔)上,呈现出随海拔升高NPP呈“降低-升高-降低”的特点;在水平变化上(经、纬度),草地NPP变化没有明显特征。3)空间稳定性上,塔里木河流域草地NPP变异系数介于0.19~3.17。草地NPP存在明显的空间差异性,草地NPP变异系数大部分地区均属于低值区,其中变异系数在0.5以下的占总面积的94.6%。高波动区域主要集中在“四源一干”和车尔臣诸小河流域。4)未来变化趋势上,塔里木河流域草地NPP Hurst指数介于0.10~0.97,均值为0.57。未来变化趋势呈持续性特征面积占71.6%,反持续性特征面积占28.4%,除开孔河流域北部及车尔臣诸小河西南大部呈反持续性特征,其余草地均呈现出持续性特征,预示着流域草地NPP未来处于持续增加趋势。草地NPP时空分布特征显示,塔里木河流域草地生态系统健康状况总体好转,局部恶化。

甘草属杂交区物种形态特征的数值分类学研究

陈雯清, 陆嘉惠, 王倩倩, 辛倩, 徐影

2020, 29(6): 14-26. DOI: 10.11686/cyxb2019418

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本研究对来自新疆和甘肃9个甘草属杂交区物种的形态分类性状进行数值分类分析,以区别和鉴定不同杂交区的亲本种组成及杂交类型,为药用甘草种质资源利用和杂交物种形成研究奠定形态分类学基础。通过野外调查和标本采集,对形态学特征及数据进行记录和测量;数值化处理后,进行主成分分析,提取具有分类价值的主要特征性状;通过R聚类对29个性状进行分类;通过OTU散点和Q聚类对不同杂交区的亲本种及其杂交类型进行分类。结果表明:在前3个主成分中果荚膨胀度(LeI)、小叶数上限(ULF)、小叶数下限(LLF)、果荚被腺体毛(LeG)、复叶长(CLL)、每荚含种子数(LePS)、复叶轴长(CRL)、小叶叶缘(LM)、果穗长/果穗宽(EL/EW)、果穗长(EL)、小叶长/小叶宽(LL/LW)、小叶宽(LW)的绝对权重值均在0.7以上,这12个性状在甘草属植物的分类学研究中具有重要价值。29个性状被归为2类:A类主要为叶片和果穗相关的性状;B类主要为果荚和复叶相关的性状,两类性状间的相关系数皆为1,表明这些性状相伴发生,具有很高的相关性。344份材料被分为A类胀果甘草;B类胀果甘草和乌拉尔甘草的杂交类型;C类乌拉尔甘草;D类光果甘草;E类胀果甘草和光果甘草的杂交类型。A类胀果甘草包括新疆阿拉尔、库尔勒和甘肃瓜州、民勤的胀果甘草,聚为一支,表明胀果甘草的不同居群遗传分化较小,形态特征不存在地域分布差异;C类甘肃民勤、张掖和新疆库尔勒、焉耆、博湖的乌拉尔甘草,分别被聚为两支,表明乌拉尔甘草出现种内遗传分化,甘肃和新疆不同分布区存在明显地域差异;D类光果甘草包括新疆阿拉尔的密腺甘草和光果甘草,支持密腺甘草为光果甘草的变种。9个自然杂交区类型分为3种:新疆阿拉尔、吐鲁番为胀果甘草与光果甘草的种间杂交区;新疆焉耆、库尔勒和甘肃瓜州为胀果甘草与乌拉尔甘草的种间杂交区;鄯善为胀果甘草、光果甘草及乌拉尔甘草的混合杂交区。所有杂交区的杂交类型均具有不同的种间镶嵌式形态特征。

中国苜蓿产量及水分利用效率对种植年限响应的Meta分析

才璐, 王林林, 罗珠珠, 李玲玲, 牛伊宁, 蔡立群, 谢军红

2020, 29(6): 27-38. DOI: 10.11686/cyxb2019404

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为探究种植年限对苜蓿产量和水分利用效率(WUE)的影响,确定不同生境下苜蓿最适宜的种植年限,本研究以中国为研究区域,以3~5年生苜蓿为对照,通过检索文献整合已发表的相关田间试验数据,截至2019年5月共获得80篇文献、1496组苜蓿产量和220组WUE试验数据,将数据按照年降水量(<200 mm,200~400 mm,400~800 mm和≥800 mm)、施肥措施(施肥和不施肥)、水分管理(灌溉和雨养)进行分组,采用整合分析方法(Meta-analysis,包括异质性检验、综合效应量计算、发表偏倚检验和亚组分析),系统探究了种植年限对苜蓿产量和水分利用效率的时空效应与影响因素,并定量分析了环境因子与不同种植年限苜蓿产量以及WUE的关系。本研究结果表明,随种植年限的延长草产量和WUE呈现先升后降的趋势,3~5龄为苜蓿盛产期,而6~8龄苜蓿WUE最高。苜蓿种植年限受环境因素及水肥措施影响,干旱、半干旱区,苜蓿最适宜的种植年限为3~5年;半湿润区,苜蓿最适宜的种植年限可延长至6~8年,但湿润区由于温湿度过高,使得苜蓿最适宜的种植年限缩短至3~5年。施肥可适当延长苜蓿种植年限,但灌溉并不能有效延长苜蓿种植年限。

中国不同区域常见绿肥产量和养分含量特征及替代氮肥潜力评估

杨叶华, 张松, 王帅, 刘正兰, 方林发, 张学良, 刘瑞, 张建伟, 张宇亭, 石孝均

2020, 29(6): 39-55. DOI: 10.11686/cyxb2019397

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绿肥作为清洁的有机肥源,在培肥地力和替代化肥方面具有重要作用,明确中国不同区域绿肥产量及养分含量特征,旨在为绿肥种植和绿肥替代化肥提供理论依据和数据支撑。本研究通过检索中国知网数据库和相关书籍的绿肥产量及养分含量,收集整理了包含17种我国常见绿肥的3431个数据变量,整合分析了我国常见绿肥的产量和氮磷钾养分含量特征,比较了几种主要绿肥在我国不同区域的产量及养分含量差异,评估了不同区域种植绿肥替代化学氮肥的潜力。结果表明,我国绿肥鲜草产量平均为38.0 t·hm^-2(含水量平均81.0%)、变幅大(0.7~186.7 t·hm^-2),其中黑麦草、沙打旺、柱花草和红三叶平均产量>42.5 t·hm^-2,均显著高于其他绿肥种类。17种常见绿肥的平均含氮量为28.0 g·kg^-1(干基计),箭筈豌豆、苕子、苜蓿、金花菜和白三叶等豆科绿肥含氮量均在30.0 g·kg^-1以上;常见绿肥的平均含磷量为7.0 g·kg^-1,苕子和二月兰含磷量最高,均在8.0 g·kg^-1以上;常见绿肥的平均含钾量为25.3 g·kg^-1,二月兰和紫云英含钾量最高,均在32.0 g·kg^-1以上。常见绿肥氮磷钾养分累积量平均为214.4 kg·hm^-2、48.4 kg·hm^-2和165.1 kg·hm^-2,不同种类之间存在显著差异,其中以沙打旺、黑麦草、红三叶草、苜蓿和柱花草氮(N)、磷(P₂O₅)和钾(K₂O)累积量最高,分别在250.0 kg·hm^-2、50.0 kg·hm^-2和191.7 kg·hm^-2以上。分析不同气候区域绿肥养分累积状况发现,紫云英最适宜种植于南方丘陵谷地稻肥复种及茶果肥(草)间套种区;箭筈豌豆适宜种植于东北粮草(肥)轮作区和长江流域稻麦棉肥(草)复套间种区;苕子最适宜种植于长江流域稻麦棉肥(草)复套间种区;苜蓿最适宜种植于滨海稻肥(草)复种区;白/红三叶最适宜种植于西南山地丘陵粮肥(草)复间套种区;而黑麦草更适宜种植于滨海稻肥(草)复种区和南方丘陵谷地稻肥复种及茶果肥(草)间套种区。根据不同区域主要豆科绿肥产量、固氮量及种植面积进行固氮潜力评估表明,当前中国绿肥种植面积约448.6 万 hm²,相当于生产39.5~80.8 万t氮肥;如果按照中国可种植绿肥的潜在面积4600.0万hm²估算,相当于生产405.3~828.1万t的氮肥,豆科绿肥具有较高的化肥替代潜力。在绿肥生产过程中,应针对本区域适应性强的绿肥进行重点推广应用。

应用¹³C同位素标记法区分羊草草原生态系统呼吸

李茹霞, 耿元波

2020, 29(6): 56-70. DOI: 10.11686/cyxb2019424

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草原生态系统呼吸在碳循环和气候变化过程中发挥重要作用,它包括土壤呼吸和地上部植物体呼吸,且不同的生态系统呼吸组分对于环境变化有不同的响应机制。为区分生态系统呼吸,探讨草原呼吸对温室气体排放的贡献,研究利用稳定同位素¹³C自然标记法和¹³C脉冲标记法,并结合静态箱-Keeling plot方法对内蒙古锡林河流域羊草草原生态系统呼吸进行了区分, 并分析比较 2 种方法的区分结果。结果表明:1)实验中¹³C自然标记样方和¹³C脉冲标记样方生境一致,两者土壤温度和土壤含水量无显著差异,¹³C自然标记法和¹³C脉冲标记法的区分结果具有可比性。2)对比自然标记法,脉冲标记法显著提高了生态系统呼吸、土壤呼吸和地上部植物呼吸的δ¹³C值(P<0.05)。3)¹³C自然标记法和¹³C脉冲标记法区分结果F_s/F_eco(土壤呼吸通量/生态系统呼吸通量)在2011年分别是(75.2±4.3)%和(73.8±2.9)%,在2012年分别是(89.2±2.0)%和(89.1±1.4%)。统计分析结果表明,2种方法获得的区分结果无显著差异(2011: P=0.567; 2012: P=0.674),表明自然状态下,羊草草原生态系统呼吸、地上部植物体呼吸和土壤呼吸之间的δ¹³C值差异足够用来区分生态系统呼吸,这一发现能够提高同位素标记法区分生态系统呼吸的效率,进而为生态系统碳循环过程的精细研究提供参考。

氮添加下典型草原凋落物质量和土壤酶活性对凋落物分解速率的影响

岳可欣, 龚吉蕊, 于上媛, 宝音陶格涛, 杨波, 王彪, 朱趁趁, 张子荷, 矢佳昱

2020, 29(6): 71-82. DOI: 10.11686/cyxb2019417

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近年来,全球大气N沉降量持续增加,影响了陆地生态系统碳循环的关键过程,而凋落物分解是碳循环的关键过程之一。本研究在内蒙古温带典型草原设置了不同水平的N添加试验,通过测定不同分解时期凋落物的分解速率、质量指标和土壤酶活性,探讨N添加对凋落物分解的影响。结果表明:凋落物累积干重损失率主要发生在生长季时期,占整个研究阶段的91.3%,且N添加处理显著增加了生长季的干重损失率,而降低了非生长季的干重损失率。第一年生长季,N添加通过提高β-葡萄糖苷酶活性,降低纤维素、单宁含量从而促进了凋落物分解。第一年非生长季,低N处理促进了脲酶活性,降低木质素/N,促进分解,高N抑制了多酚氧化酶的活性,进而降低了木质素的分解速率。第二年生长季,高N处理促进了亮氨酸氨肽酶活性,提高N/P,利于凋落物分解。整个分解过程中,N添加降低了凋落物单宁和纤维素含量,而木质素含量则呈现增加趋势。养分释放特征表现为C的连续释放,P的释放-固定趋势。此外,凋落物中Ca、Mn、N的含量随分解时间增高,表现出富集现象。因此,N添加通过改变凋落物质量和土壤酶活性而对凋落物分解过程产生影响,且不同时期主导因子不同。研究结果为不同水平N沉降对草原碳循环关键过程提供了理论依据。

AM真菌对丹参生长及根际土壤酶活性的影响

贾红梅, 方千, 张秫华, 严铸云, 柳敏

2020, 29(6): 83-92. DOI: 10.11686/cyxb2019494

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通过研究不同丛枝菌根(AM)真菌对丹参生长及土壤酶活性的影响,为改善土壤性质及丹参生长提供新思路。本研究以与不同AM真菌共生的丹参组培苗根际土为研究目标;设置单菌种处理组和混合菌种处理组,测定与AM真菌共培养后丹参药用部位的产量;取培养后的丹参根际土,测量土壤中蔗糖酶,磷酸酶,脲酶的活性。试验结果表明,供试AM真菌均能成功侵染丹参组培苗形成菌根,但丹参与不同AM真菌的菌根依赖性不同,8种供试AM真菌均能与丹参组培苗共生形成菌根结构,菌根侵染率(54.83%~89.97%)普遍较高。丹参对光壁无梗囊霉(E)、荫性球囊霉(F)未表现出菌根依赖性。接种AM真菌后,大部分丹参根鲜重和干重均增加,表明接种AM真菌对丹参根部物质积累具有一定的促进作用,虽多种处理组均能提高丹参的生物量,但不同处理组之间具有显著性差异(P<0.05)。单菌种处理组中,34号处理(G)效果最好;混合菌种处理组中,20号处理(ACE)对丹参干物质积累促进作用最显著。不同AM真菌对土壤酶活性影响差异显著(P<0.05),单菌种处理组中,荫性球囊霉组提高蔗糖酶及磷酸酶活性的效果最佳,福摩萨球囊霉组提高脲酶活性的效果最佳;混合菌种处理组中,20号处理(ACE)对脲酶及蔗糖酶的活性提高最有利,17号处理(ABD)对磷酸酶的活性提高最有利。采用系统聚类法,可将35个处理组分为强促生、较强促生以及无促生作用三类。综合侵染率、菌根依赖性、产量及土壤酶活性考虑,第Ⅰ类处理具有强促生作用,可作为菌剂开发的首选,其中 20号处理为最佳组合,表明其在一定程度上提高丹参根际土肥力,改善土壤微环境,为缓解丹参的连作障碍提供理论依据。

喀斯特山区不同草地土壤养分与酶活性特征

黄玙璠, 舒英格, 肖盛杨, 陈梦军

2020, 29(6): 93-104. DOI: 10.11686/cyxb2019519

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为探究喀斯特山区植被恢复过程中不同草地的土壤性质,研究了贵州喀斯特山区不同草地土壤酶活性和土壤养分含量的变化规律。结果表明:土壤酶活性和土壤养分含量随着土层厚度增加而减少;过氧化氢酶和磷酸酶活性在3种草地中的变化趋势为林草间作地>荒草地>退耕还草地,脲酶活性在0~10 cm土层的变化趋势为林草间作地>荒草地>退耕还草地,10 cm以下土层的变化趋势为林草间作地>退耕还草地>荒草地,蔗糖酶活性为荒草地>林草间作地>退耕还草地,蛋白酶活性为林草间作地>退耕还草地>荒草地,多酚氧化酶活性在3种草地中的变化各异;土壤养分含量在3种草地土壤中表现为林草间作的高于荒草地和退耕还草地。相关性分析得出:不同草地土壤养分含量与土壤酶活性的关系不同,正负兼有。研究结果表明:随着地表植被逐渐恢复、生物多样性逐渐增加的林草间作地土壤酶活性与土壤养分含量都较高,喀斯特山区生态环境逐渐得到了改善。

连续施氮对马铃薯根际细菌群落结构及反硝化作用的影响

李志龙, 罗超越, 邱慧珍, 付笑, 邓德雷, 张春红, 沈其荣

2020, 29(6): 105-116. DOI: 10.11686/cyxb2019381

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为了揭示连续施用不同氮量对半干旱地区马铃薯根际细菌群落结构及反硝化作用的影响。通过大田试验设置了6个不同施氮量处理:N₀(对照,不施氮)、N₇₅(施氮量75 kg·hm^-2)、N₁₅₀(施氮量150 kg·hm^-2)、N₂₂₅(施氮量225 kg·hm^-2)、N₃₀₀(施氮量300 kg·hm^-2)和N₃₇₅(施氮量375 kg·hm^-2),研究了连续5年不同施氮量对半干旱地区马铃薯根际细菌群落结构及反硝化作用过程中编码亚硝酸还原酶的关键酶基因nirK和nirS丰度的影响。结果显示:各处理土壤中$NO_{3}^{-}$ -N含量随施氮量的增加显著增加,最高施氮量处理(N₃₇₅)土壤中$NO_{3}^{-}$-N含量高达80.41 mg·kg^-1,分别比其他处理增加了86.87%~856.12%;土壤亚硝酸还原酶活性随着施氮量的增加随之增强,高氮处理显著高于低氮处理。高通量测序结果显示,大量施氮降低了细菌群落的Alpha多样性,显著改变了土壤细菌群落的物种组成;与N₀处理相比,其他各施氮处理根际土壤中变形菌门和厚壁菌门的相对丰度增加了1.66%~26.53%和22.59%~85.52%,放线菌门和酸杆菌门的相对丰度降低了3.48%~34.63%和4.21%~37.12%,高氮处理显著低于不施氮及低氮处理;高量施氮显著提高了根际土壤中Lactococcus、Bacillus和Lysobacter的相对丰度。根际土壤中nirK和nirS相对丰度随施氮量的增加随之增加,高氮处理中nirK和nirS相对丰度分别比N₀处理增加了116.26%、101.49%和28.24%、8.47%。Person相关性分析表明,nirK相对丰度与土壤$NO_{3}^{-}$-N含量呈显著正相关关系,pH与nirK和nirS的丰度呈显著负相关关系。大量施氮造成土壤剖面中$NO_{3}^{-}$-N积累量的增加以及pH值降低是引起根际细菌群落结构以及nirK和nirS丰度变化的主要原因。

炭疽病对沙尔沁地区苜蓿产量和品质的影响

张梨梨, 史敏, 李彦忠

2020, 29(6): 117-126. DOI: 10.11686/cyxb2019546

摘要 ( 330 )

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由刺盘孢 (Colletotrichum americae-borealis)引致的炭疽病是苜蓿毁灭性病害之一,该病近年来在内蒙古普遍发生。为确定其对苜蓿产量和品质的影响,本研究以内蒙古沙尔沁地区的44个苜蓿品种对炭疽病的抗病性为基础,对猎人河、巨能2和驯鹿3个品种不同发病程度植株进行了产量损失评定,评价了炭疽病对驯鹿品种常规营养成分和氨基酸含量的影响。结果表明,44个苜蓿品种对炭疽病抗性存在差异,高感、中感、中抗和高抗品种的百分比依次为31.82%、34.09%、31.82%和2.27%,其中猎人河、驯鹿和巨能2均属于高感品种,不宜在该地区种植。与健康植株比较,重度发病的猎人河、巨能2和驯鹿品种单株干重显著降低6.72%~27.24%(P<0.05),产量显著降低6.79%~37.39%(P<0.05);与轻度发病植株相比,重度感病驯鹿、巨能2和猎人河产量显著降低了0.49%~21.06% (P<0.05)。重度发病植株的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著高于健康植株(P<0.05),分别上升20.57%和15.79%,粗脂肪、粗蛋白等其他指标含量均显著低于健康植株(P<0.05),分别下降了34.53%和16.52%等;炭疽病显著降低了苜蓿氨基酸含量(P<0.05),其中蛋氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、半胱氨酸和组氨酸含量分别降低54.21%~85.88%。以炭疽病严重度为自变量,各品质指标的含量为因变量建立回归方程,粗脂肪、中性洗涤纤维、苏氨酸、亮氨酸、丙氨酸和酪氨酸呈显著负相关且拟合度较好。综上,炭疽病发生严重时,不仅显著降低苜蓿产量,而且影响品质,应加以防治。

箭筈豌豆炭疽病病原菌分离鉴定

王琼, 段廷玉, 南志标

2020, 29(6): 127-136. DOI: 10.11686/cyxb2019299

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箭筈豌豆炭疽病是一类重要的真菌性病害。采用形态学特征观察结合基于内转录间隔区(ITS)、肌动蛋白(ACT)、几丁质酶(CHS1)和3-磷酸甘油醛脱氢酶(GADPH) 4个基因序列的多基因系统发育分析方法来鉴定甘肃夏河箭筈豌豆炭疽病的病原菌。结果表明,菌株WQ在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基上的菌落平坦,正面为深灰色-橄榄色至橄榄色-黑色,边缘菌丝白色,背面灰色-橄榄色至铁灰色。分生孢子单胞透明,大小为(17.5~25.0) μm×(3.75~5.00) μm,略呈镰刀形。菌株WQ与编号为CBS 128.57的菌株同源性最高,在70%水平上聚为一支。病原菌可以通过伤口侵染箭筈豌豆叶片。确定箭筈豌豆炭疽病病原菌为菠菜炭疽菌,这是箭筈豌豆菠菜炭疽菌在中国的首次报道。寄主范围测定结果表明,病原菌对红豆草和燕麦均具有强致病性,对4个品种的箭筈豌豆具有中等致病性,对苜蓿和三叶草的致病性最低,而对黑麦草无致病性。

琥珀酸黄杆菌缓解遮阴对多年生黑麦草胁迫的效应

周瀚洋, 孙鹏越, 尉欣荣, 周雨, 张智伟, 高金柱, 赵东豪, 罗艺岚, 呼天明, 付娟娟

2020, 29(6): 137-143. DOI: 10.11686/cyxb2019391

摘要 ( 265 )

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为探究琥珀酸黄杆菌(FS)对遮阴胁迫下多年生黑麦草(LP)的缓解效应,在盆栽试验条件下,研究了不同遮阴胁迫下(0、20%、40%、60%和80%)接种琥珀酸黄杆菌DSM4002(FS)对LP生长和生理特性的影响。结果表明,遮阴胁迫显著抑制LP的生长,而FS能够有效缓解遮阴胁迫对LP的生长抑制。60%和80%遮阴导致多年生黑麦草积累较高的活性氧和丙二醛,FS处理有效地缓解了遮阴对LP幼苗造成的氧化损伤,20%遮阴+FS、40%遮阴+FS、60%遮阴+FS和80%遮阴+FS处理中氧自由基含量分别与单独遮阴处理相比下降4.47%、29.75%、44.57%和49.84%。遮阴胁迫不同程度地改变了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性以及抗坏血酸(AsA)和还原性谷胱甘肽(GSH)含量,接种FS能够进一步提高SOD、CAT、GR活性及AsA和GSH水平,但是接种FS仅能够显著提高40%遮阴胁迫下POD活性和60%遮阴胁迫下APX活性。由此可见,遮阴胁迫下接种FS能够显著提高LP的抗氧化系统活性,增加活性氧的清除能力,减轻遮阴引起的氧化损伤,从而增强LP的耐阴性。

重茬豌豆幼苗对接种复合根瘤菌的生理响应

杨宁, 马绍英, 马蕾, 张旭辉, 王娜, 李胜, 柴强

2020, 29(6): 144-152. DOI: 10.11686/cyxb2019502

摘要 ( 258 )

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重茬障碍严重威胁农业生产,在豆科作物种植过程中表现尤为突出。本研究以‘定豌8号’和‘陇豌6号’为供试材料,以豌豆根瘤菌‘ACCC15657、ACCC15735’和苜蓿根瘤菌‘Da99’为微生物材料,通过盆栽重茬种植,分析接种不同根瘤菌对豌豆苗的地上部生物量,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性,脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明:在重茬种植的‘陇豌6号’幼苗中,较不接菌重茬对照,接种单一根瘤菌‘ACCC15735’ MDA含量显著降低,接种复合2种菌‘ACCC15657+ACCC15735’地上部生物量、SOD、POD及CAT活性和Pro含量显著提高,接种复合3种菌‘Da99+ACCC15657+ACCC15735’可溶性糖含量显著提高。在重茬种植的‘定豌8号’幼苗中,较不接菌重茬对照,接种复合2种菌‘ACCC15657+ACCC15735’POD活性与MDA含量显著降低,SOD活性与Pro含量显著增加,接种复合3种菌‘Da99+ACCC15657+ACCC15735’地上部生物量、可溶性糖含量和CAT活性显著提高。隶属函数综合分析表明:接种根瘤菌的各处理隶属函数平均值均高于重茬对照。在‘定豌8号’幼苗中,接种复合3种菌‘Da99+ACCC15657+ACCC15735’的隶属函数平均值最大,抗重茬能力最强。在‘陇豌6号’幼苗中,接种复合2种菌‘ACCC15657+ACCC15735’的隶属函数平均值最大。因此,接种根瘤菌可有效提高豌豆幼苗对重茬障碍的抵抗力,且接种复合菌较单一菌效应更强。

不同稻茬土壤对紫云英根瘤生长特性的影响研究

刘芳, 陈震, 徐雯, 储志英, 管永祥, 吴桂成, 还静, 孙政国

2020, 29(6): 153-161. DOI: 10.11686/cyxb2019356

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紫云英根瘤生长特性对不同土壤理化指标变化的响应存在一定的差异性,尤其是在稻茬条件下相关研究较少。为全面分析水稻-紫云英轮作模式下紫云英根瘤生长特性与土壤理化指标之间的关系,试验通过野外调查与室内分析相结合的形式,采取相关分析和通径分析等方法,对苏南太湖流域和宁镇丘陵2个稻作区不同土壤条件下稻茬紫云英根瘤生长特性的差异性进行比较研究。结果表明:不同采样地生长的紫云英单株根瘤数、根瘤重量及固氮酶活性也不同。其中昆山采样地的紫云英单株根瘤数和固氮酶活性均达到最大值(分别为86.24·plant^-1,1362.73 nmol C₂H₄·min^-1·g^-1),而丹阳采样地单株根瘤数和固氮酶活性均最低(分别为1.13·plant^-1,9.25 nmol C₂H₄·min^-1·g^-1);根瘤数量与土壤理化性质的相关性分析,根瘤数量与全氮、有机质、硝态氮极显著相关(P<0.01),与含水量、有效磷显著相关(P<0.05);通过土壤理化性质与根瘤数量的通径分析发现,硝态氮、全氮、有机质、有效磷、土壤pH综合作用依次降低,其中有机质、硝态氮、有效磷的直接通径系数为正值(P₂=1.629,P₁=0.633,P₄=0.448),是促进紫云英结瘤的主要因子,土壤全氮的直接通径系数为负值(P₅=-1.138),是结瘤的主要限制因子。紫云英根瘤生长特性与土壤环境之间存在相互影响、相互协同关系,所以,在实际生产中,稻茬紫云英生长应增施一定数量的有机肥与磷肥,并酌减氮肥用量,以充分提高紫云英结瘤固氮能力。

基于主成分分析的不同种植年限甘草地土壤质量评价

刘江, 吕涛, 张立欣, 叶丽娜, 刘向阳, 代香荣, 王伟伟, 丁茹

2020, 29(6): 162-171. DOI: 10.11686/cyxb2019380

摘要 ( 367 )

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为阐明甘草种植及其年限的增加对沙地土壤的改良效应,本研究采用主成分分析法,以空间代替时间,对流动沙地(对照)、1、2、3和4年生甘草地土壤进行了质量评价。结果表明:1)种植甘草后,土壤平均入渗率、总孔隙度、速效氮、速效磷、有机质、脲酶、磷酸酶、多酚氧化酶、脱氢酶和细菌比例均显著增加,土壤容重、真菌数量及其比例显著降低,其他指标无明显变化;2)随着甘草种植年限增加,土壤含水量、pH、速效氮、有机质、脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、脱氢酶、细菌数量、放线菌数量及其比例总体呈显著增加趋势,速效钾和细菌比例显著降低,速效磷先增加后降低,平均入渗率、田间持水量、容重、总孔隙度、真菌比例均无显著变化。甘草地土壤放线菌数量所占比例最大,细菌次之,真菌最低;3)细菌与放线菌极显著正相关,两者与脲酶、蔗糖酶、磷酸酶显著正相关;真菌与细菌、放线菌及5种酶间均负相关,且相关性普遍不显著;除多酚氧化酶外,其他酶之间显著正相关;4)3和4年生甘草地土壤质量较为接近,甘草地土壤质量随着种植年限的增加总体呈增加趋势。基于主成分分析的综合评价结果表明,相较于流动沙地,3和4年生甘草地土壤质量已得到明显改善。

浑善达克沙地3种灌木土壤分形特征与养分关系

董雪, 郝玉光, 辛智鸣, 段瑞兵, 黄雅茹, 李新乐, 马媛, 刘芳

2020, 29(6): 172-181. DOI: 10.11686/cyxb2019401

摘要 ( 242 )

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以浑善达克沙地广泛分布的3种典型荒漠草原灌木柄扁桃、小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿灌丛下土壤为研究对象,测定分析3种灌丛下0~60 cm土层深度的土壤颗粒机械组成、土壤体积分形维数和土壤养分含量的垂直分布特征,探讨草原灌丛化后土壤分形特征与土壤肥力的关系,揭示灌丛植被在荒漠草原的生存与扩散机制。结果表明,3种典型灌丛形态结构存在差异,拦截风沙流后沉积在灌丛下的土壤粒度特征不同,其中粘粉沙体积含量和分形维数在不同物种间差异显著(P<0.05)。土壤分形维数表现为小叶锦鸡儿(2.346)>狭叶锦鸡儿(2.259)>柄扁桃(2.149)>裸沙地(2.057);土壤分形维数主要由粒径小于0.25 mm的粘粉沙(<0.05 mm)、极细沙(0.05~0.1 mm)和细沙(0.1~0.25 mm)体积百分含量决定,其中0.1 mm粒径是决定研究区灌丛下土壤分形维数的临界粒径,即小于该粒径的粘粉沙、极细沙含量越多,土壤分形维数越高。灌丛下土壤有机质和全氮含量与土壤分形维数存在极显著正相关关系(P<0.01);土壤有机质含量随土层深度增加而递减,全氮和全磷含量随土层波动性较强,不同物种间土壤有机质和全氮含量差异显著(P<0.05),而全磷含量差异不显著。灌丛覆盖的土壤结构和肥力均较裸沙地有明显改善,不同物种改良土壤的效果依次为小叶锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>柄扁桃。

19种菊科植物花药结构及绒毡层的发育类型研究

王瑞, 胡玥, 崔宏安, 牛佳睿, 李亚东, 苗芳

2020, 29(6): 182-190. DOI: 10.11686/cyxb2019414

摘要 ( 433 )

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花药结构和绒毡层的发育类型对菊科植物的系统分类和系统演化具有重要的意义。本研究采用苏木精和苯胺番红整体染色以及石蜡切片的方法,通过显微镜观察,对菊科7族19属19种植物花药结构及绒毡层的发育类型进行研究。结果表明,18种植物的花药由4个花粉囊组成,1种由2个花粉囊组成。花粉囊壁由表皮、药室内壁、中层和绒毡层4层细胞组成,中层细胞在花粉母细胞时期解体。随着花粉粒的形成,药室内壁先“U”形增厚,再进行条带状增厚。花粉母细胞胞质分裂类型有连续型和同时型2种,小孢子四分体以四面体形为主。绒毡层的发育类型有变形绒毡层和分泌绒毡层两种类型,变形绒毡层是管状花亚科植物的共同特点,分泌绒毡层是舌状花亚科植物的共同特点。从向日葵族向菊苣族的逐渐演化过程中,绒毡层的发育类型从向日葵族的变形绒毡层、经过变形绒毡层向分泌绒毡层的过渡类型逐渐演化为菊苣族的分泌绒毡层。变形绒毡层的形态在管状花亚科不同族之间有明显差异,绒毡层的发育类型和形态可以作为亚科和族分类的依据之一。

干旱胁迫下γ-氨基丁酸保护玉米幼苗光合系统的生理响应

王泳超, 张颖蕾, 闫东良, 何灵芝, 李卓, 燕博文, 邵瑞鑫, 郭家萌, 杨青华

2020, 29(6): 191-203. DOI: 10.11686/cyxb2019377

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为明确干旱胁迫下γ-氨基丁酸(GABA)保护玉米幼苗光合系统的生理响应,以郑单958为试验材料,依据玉米幼苗生长数据,选择1 mmol·L^-1为γ-氨基丁酸(GABA)供试浓度,设置空白对照(CK)、1 mmol·L^-1 GABA(G)、20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫(D)、20%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫和1 mmol·L^-1 GABA(DG)4个处理开展玉米水培试验。结果表明:不同浓度GABA能缓解干旱胁迫的抑制作用,使玉米幼苗恢复生长,其中1 mmol·L^-1 GABA效果最好。干旱胁迫下,外源施用1 mmol·L^-1 GABA能显著提高叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,减少丙二醛(MDA)、超氧阴离子($O_{2}^{-}$)和过氧化氢(H₂O₂)积累,降低叶片相对电导率。此外,外源GABA能显著提高干旱胁迫下叶片内可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量,从而提高细胞保水能力。外源施用GABA能显著降低叶片干旱胁迫下初始荧光(F₀),提高暗适应下最大可变荧光(F_v)、最大荧光(F_m)和最大光量子效率(F_v/F_m),从而降低叶片光化学损伤。在干旱胁迫第5天,与D处理相比,DG处理SPAD数值、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)分别提高8.25%、7.69%、9.13%和7.38%,胞间CO₂浓度(C_i)降低2.93%。因此,外源GABA能通过降低叶片的氧化损伤和提高细胞保水能力来改善叶片对干旱胁迫的适应能力,从而保护玉米幼苗光合系统。

借助抽雄期长茎段育苗释放多年生饲草玉米茎节扩繁潜力

严旭, 吴子周, 李影正, 李晓锋, 何如钰, 杨春燕, 李杨, 周阳, 石建忠, EBENEZER Kofi Sam, 何建美, 荣廷昭, 唐祈林

2020, 29(6): 204-213. DOI: 10.11686/cyxb2019426

摘要 ( 248 )

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多年生饲草玉米‘玉草6号’为分蘖多、生物量高、适口性好的C₄丛生型高大禾草,仅能通过营养体无性繁殖。越冬返青幼苗(分株苗)和上年茎节成苗(茎节苗)是其潜在繁殖体,但其茎节苗的田间表现和茎节田间育苗潜能未知。田间建植分株苗和茎节苗,调查繁殖体类型对植株形态和生物量的影响;田间播种茎节,调查茎节播期、位置和茎段大小对茎节育苗的影响。茎节苗建植成功率(97.5%)高于分株苗(87.5%),两种繁殖体类型均可安全越冬(越冬率100%)。建植当年,分蘖期茎节苗植株茎径显著高于分株苗;此外,茎节苗植株的株高、草长、茎径、基部周长和分蘖均有微弱优势,但繁殖体类型间无显著差异;生物量在繁殖体类型间也无显著差异。次年,植株形态、生物量在繁殖体类型间也无显著差异。茎叶比年际间无显著差异,茎径次年显著降低,其他形态和产量性状均显著高于建植第1年。茎节播期和位置对茎节成活率、扩繁系数和种苗大小有极显著影响,而茎段大小对上述育苗参数无显著影响。在各组合中,抽雄期中、下部长茎段育苗表现最佳。茎节繁殖能拓宽多年生饲草玉米的繁殖体类型,并能提高建植成功率且不影响饲草生产性能。采用抽雄期中、下部长茎段育苗是释放多年生饲草玉米茎节扩繁潜力的有效措施。

毕节地区适宜青贮玉米品种(系)筛选及营养价值评价

娄芬, 李小冬, 尚以顺, 吴佳海, 张蓉, 甘小波, 熊俊, 陈光吉, 李世歌, 裴成江

2020, 29(6): 214-224. DOI: 10.11686/cyxb2019485

摘要 ( 421 )

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生态畜牧业是贵州脱贫攻坚的主要产业,饲草短缺是限制该产业在贵州地区发展的主要因素之一,尤其是在毕节地区。本研究分别从生育期、生物产量、含水量、株高、穗位高、穗重、穗长与叶片数等8个农艺性状评价35个青贮玉米品种(品系)在毕节地区的适应性。其中,金玉908、黔玉3号、青玉1587和黔青4546等品种(系)成熟期较早,而金玉818、GX276、L667、筑青1号等品种(系)成熟期较晚。金玉818、黔玉3号、金玉908、青玉1587、L667、GX276、黔青4546、GX254等品种(系)产量显著高于对照筑青1号。还测定了各品种(系)的干物质、粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗灰分、钙与磷等8个营养指标性状,并通过计算得到其相对饲用价值(RFV)和可利用能(DE),相对饲用价值在94.81~200.10之间,糯玉米的相对饲用价值显著优于非糯玉米,消化能的变化趋势与相对饲用价值类似,其中黔糯868和金玉838等品种较好。综合公顷产量、干物质含量、相对饲用价值与消化能,在毕节地区最适推广的青贮玉米品种(系)依次为金玉818、黔玉3号、GX276、金玉908、黔青4546与L667。本研究为在贵州毕节地区发展草畜产业对青贮玉米的品种选择提供了技术支持,对促进区域脱贫攻坚工作的开展有重要意义。

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