为挖掘重要的抗盐碱相关基因,进而阐述羊草(Leymus chinensis)耐盐碱胁迫的分子机制,采用荧光双向差异凝胶电泳(2D-DIGE)结合串联飞行时间质谱(MALDI TOF/TOF)方法,利用非盐碱条件下及Na2CO3处理下生长的羊草建立蛋白质表达谱,并进行差异蛋白质的分离鉴定。结果表明:2D-DIGE获得的74个差异蛋白点,其中蛋白质表达丰度上调的蛋白点44个,丰度下调点为30个,质谱鉴定显示其中33个蛋白质信息已知,参与了能量转换、代谢、光合作用、植物抗性和转录的过程。
为伊犁草地资源监测、保护及合理利用提供参考依据,利用新疆伊犁地区2012年7—8月野外草地地上生物量采样数据和同期的MODIS数据,分析了增强型植被指数(EVI)、归一化植被指数(NDVI)与实测草地地上生物量的一元线性、指数和二次多项式回归模型,并对各种回归模型进行分析比较.利用优选模型的反演结果分析了伊犁地区地上生物量的空间分布.结果表明:各植被指数都与实测生物量有较好的相关性,但以EVI指数建立的二次多项式回归模型(y = 14759x2-4758x + 1346,R2= 0.8402)较优,拟合模型平均估产精度达到 92.19%,可作为该区域草地地上生物量遥感反演模型;伊犁地区2012年平均产草量为1817 kg·hm-2,总产草量达70.59×108 kg,并且产草量随高程增加呈现先增加后减少的特征.
氮素是影响牧草种子产量的关键因素,氮素对于植株分蘖、干物质生产、花序形成、产量组分动态变化等均具有影响.文章主要从临界氮浓度稀释模型的概念、构建方法、研究现状、应用等方面进行了综述,提出临界氮浓度稀释模型在实际生产中应用时存在的问题,并对其在牧草种子生产中的应用前景进行了展望.
为科学施用绿肥,改良酸性土壤,采用尼龙袋法研究了施用豆科绿肥尖叶木蓝(Indigofera zollingeriana)、铺地木蓝(Indigofera spicata)、扁豆(Lablab purpureus)与链荚豆(Alysicarpus vaginalis)后,酸性土壤有机磷在1年内的动态变化.结果表明:4种绿肥均可显著增加土壤有机磷的总量,但尖叶木蓝的效果最好,铺地木兰的最差.链荚豆对土壤活性有机磷的提升效果最好,铺地木蓝的效果最差;尖叶木蓝对中等活性有机磷的提升效果最好,铺地木蓝的效果最差;4种绿肥均可显著降低土壤中稳性有机磷的含量,以铺地木蓝的幅度最大,尖叶木蓝的次之,其余2种最小;对于高稳性有机磷,以尖叶木蓝处理的含量增加幅度最大,其余3种在不同施肥阶段表现各异.在施肥时间方面,以施肥30 d效果最为显著,随后因绿肥种类的不同而有所差异.
为掌握果草复合系统中白三叶(Trifoliurn repens)对苹果树(Malus pumila)遮阴的适应性机理,研究不遮阴、遮阴50%和遮阴70%条件下白三叶叶片解剖结构和光合特性的变化。结果表明:随着苹果树遮阴程度的增加,白三叶叶面积、上表皮细胞厚度、海绵组织厚度增加,其余解剖结构指标均减小,净光合速率(Pn)降低;上表皮厚度、海绵组织厚度与Pn成显著负相关关系,与其他指标成显著正相关关系。说明遮阴使白三叶叶片结构改变,光合速率降低。
氮素(N)是陆地生态系统尤其是草地生态系统第一生产力的重要限制性养分之一.陆地生态系统N素的可利用性由土壤N素的转化速率决定,其中包括氨化和硝化2个重要过程.准确测定N素在各转化过程中的量,对于估算陆地生态系统N转化非常重要.稳定性同位素15N由于其安全、准确且不干扰自然生态系统等特点,近年来在生态系统N循环研究方面得到广泛应用,常用方法包括15N自然丰度法、15N还原法、15N库稀释法和15N示踪法.在查阅大量文献的基础上,搜集整理了15N库稀释法和15N示踪法的详细操作流程并综述了其在草地生态系统应用的最新进展,分别从不同草地管理方式(增施氮肥、放牧、火烧和刈割等)和全球气候变化(增温、增雨、大气氮沉降和CO2浓度升高等)对草地生态系统N转化过程的影响进行论述.同位素15N在草地生态系统应用的方法同样适用于森林、农田以及其他陆地生态系统.
以宁夏短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,研究不同管理方式(放牧、补播改良和封育)对土壤养分及植物群落稳定性的影响,并分析土壤养分与植物群落稳定性之间的相关性.结果表明:不同管理方式对荒漠草原0~40 cm土壤养分含量影响显著,封育和补播有利于土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量的积累,中等强度的自由放牧较封育降低了土壤有机质、水解氮和速效钾含量;土壤养分的垂直分布规律并不一致,土壤有机质含量和全氮含量5~15 cm土层高于表层,而速效磷含量和速效钾含量表现为0~5 cm最高.不同管理方式下的荒漠草原植物群落均处于不稳定阶段,相比之下封育5年和7年草地植物群落稳定性较高;群落稳定性与土壤速效钾含量成显著正相关关系,与其他养分含量无显著相关性.
土壤微生物是草地生态系统的重要组成部分,在养分循环、有机质降解和植物多样性维持等方面发挥着重要作用.利用土壤微生物对环境变化的敏感性,以其特性变化来表征草地生态系统当前的状况,能较早的对退化系统做出预警.文章综述了天然草地土壤微生物特性,以及在放牧、刈割、围封、氮肥添加4种不同人为干扰下土壤微生物特性变化的研究进展,并对未来研究进行了展望.
为深入研究人工草地方法在治理青藏高原“黑土滩”的作用,从植物群落物种组成角度分析了三江源区退化的人工草地分别与“黑土滩”退化草地和未退化的天然草地之间的接近程度.结果表明:退化人工草地、“黑土滩”和天然草地中,平均物种数分别是29,32和35种.退化人工草地中禾本科重要值占群落总量的21%,“黑土滩”中杂类草重要值占群落总量的88.2%,天然草地中禾本科和莎草科的重要值占群落总量的37.4%.草地群落的Shannon-Wiener 指数、Simpson 优势集中性指数和Pielou均匀度指数都是天然草地>“黑土滩”>退化人工草地.Sorensen指数和Jaccard指数表明退化人工草地和“黑土滩”群落的相似性最大,“黑土滩”和天然草地的次之,退化人工和天然草地的相似性最小.退化人工草地中毒杂草比例较“黑土滩”中少10%左右.表明人工草地措施在一定程度上促进了“黑土滩”退化草地植物群落的恢复性演替.
以内蒙古荒漠草原为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量测量系统测定法,研究了控制性增温和氮素添加对荒漠草原土壤呼吸的影响.研究表明:红外辐射加热器在2年间显著提升了试验样地的土壤温度,0~30 cm土壤温度的增幅达0.4~1.0℃;但增温未能显著改变0~30 cm土壤湿度,也未能促进土壤呼吸;施氮、增温+施氮的交互作用都未显著改变试验样地的土壤呼吸值.试验期间,土壤呼吸存在明显的季节变化,其变化幅度为0.15~3.66 μmol CO2·m-2·s-1.土壤呼吸与降水量和10 cm土壤含水量存在较强的相关性,相关系数分别达0.67和0.70.内蒙古荒漠草原存在明显的水分胁迫,这使得土壤湿度取代土壤温度成为控制土壤碳通量的主要环境因子,而施加矿质氮肥对土壤呼吸的影响不显著.
以芒(Miscanthus sinensis)种子为外植体诱导出愈伤组织,对愈伤进行处理,探讨秋水仙素、诺考达唑、安磺灵3种不同诱变剂在相应条件下对芒多倍体诱导的作用效果。通过流式细胞仪进行DNA含量测定、染色体制片技术进行染色体数目鉴定和比较四倍体与二倍体叶片中气孔保卫细胞大小和密度等手段检测再生植株的倍性。结果表明:在对芒的愈伤进行处理时,最佳组合为安磺灵浓度10 μmol·L-1,温度5℃,1.02 mmol·L-1的Ca2+浓度,处理15 min,其诱导率为35.19%。诱变剂对材料的毒害作用表现为秋水仙素毒害作用最大;诺考达唑和安磺灵对材料的毒害作用次之,且二者无显著差别。
通过测定不同规模联户管理下草场的可食草盖度、牧草高度、草场鼠洞数量、毒杂草比例及地上生物量等衡量草场质量的指标,统计分析后得出相比较单户、小联户与大联户而言,中联户管理的草场具有更高的草场盖度、牧草高度及地上生物量(EVI值),具有更少的鼠洞数量及更低的毒杂草比例,即由中联户管理的草场其质量最高.在此基础上以经济学视角分析草场质量差异的人文因素,表明单户或小联户具有较强的管理因素制约及较弱的自然因素制约,大联户具有较强的自然因素制约及较弱的管理因素制约;这3种联户内成员均会由于制约不足而出现增加饲养量的情况,造成过载放牧,并最终降低草场质量.中联户在较强的管理因素及自然因素的共同制约下,其内部成员均无增加饲养量的动机,因此整个联户将不会或很少出现过载放牧的情况.
以中科2号羊草(Leymus chinensis ‘Zhongke No.2’)为材料,系统分析了氮磷肥配施对干草产量、品质及养分吸收的影响.结果表明:增施氮肥羊草产草量显著增加(P<0.05),以120 kg·hm-2 P2O5为肥底、施用120 kg·hm-2 N时产草量最高,较对照增产1.5倍;氮、磷、钾吸收量随氮磷肥施用量的增加均呈现先增加后减少趋势,适当增施磷肥促进氮素的吸收,增施氮肥促进磷素的吸收,钾吸收量对氮肥响应显著;氮磷肥合理配施有效增加羊草粗蛋白含量,降低粗纤维和无氮浸出物含量,以120 kg·hm-2 P2O5为肥底、施用90 kg·hm-2 N时羊草品质最优,且经济效益较对照增收1.48倍,建议同类地区推广施用.
为明确磁化水对根瘤菌生长及结瘤固氮的作用,测定在2万Gs恒定磁场下处理的磁化水对苜蓿根瘤菌生长及其结瘤固氮的影响.结果表明:不同磁化次数的磁化水均能显著影响XGL026菌株生长,降低OD值,磁化水培养基中的活菌数为普通培养基的86.96%~65.72%,菌数降低幅度随磁化次数增加而增大,磁化3次以上的磁化水对活菌数的降低效应极为显著(P<0.01).在盆栽苜蓿上接种绿色荧光蛋白基因(GFP)标记菌株XGL026-GFP,采用磁化水灌溉对根瘤菌在根际土壤中的存活和定殖具有抑制作用,苜蓿单株结瘤数与普通水对照相比平均减少46.4%(P<0.01).磁化水处理的苜蓿地上、地下部分的固氮率分别降低21.06%和20.48%,固氮量分别降低26.64%和37.5%,植株干物质重分别减少27.62%和13.46%.表明磁化水处理对苜蓿根瘤菌的生长、定殖和固氮及植株干物质重均有抑制作用.
为探知糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)地上部分浸提液对冰草(Agropyron cristatum)、早熟禾(Poa annua)和大针茅(Stipa grandis)种子萌发的影响.采用室内培养皿法以典型草原植物糙隐子草为供体植物,在5种不同浸提液浓度下,对受体种子的萌发进行测定.结果表明:不同浓度糙隐子草水浸提液(0.5~50 g·L-1)对冰草、早熟禾和大针茅种子萌发均有不同程度的影响,抑制作用随着浓度的升高逐渐加强.当浓度达到50 g·L-1时,3种植物的发芽率、发芽指数与对照组之间均差异显著,早熟禾为极显著.其中早熟禾还表现为低浓度下促进,高浓度下抑制作用.当浓度达到50 g·L-1时,糙隐子草水浸液对冰草、早熟禾的抑制影响均大于大针茅.
以紫花苜蓿(Medicago sativa)根瘤菌ACCC17631和ACCC17676为供试菌株,采用单因素试验和正交试验设计,研究了KH2PO4、黄腐酸、硝酸稀土对苜蓿根瘤菌活性的影响,以期得到最优培养基材料组合.结果表明:KH2PO4可极显著促进紫花苜蓿根瘤菌菌株ACCC17631的生长(P<0.01),最适添加浓度为300 mg·L-1,对菌株ACCC17676的生长促进效果不显著;黄腐酸对2株菌的生长具有极显著促进作用(P<0.01),菌株ACCC17631的最适添加浓度为0.03%,菌株ACCC17676的最适添加浓度为0.02%;硝酸稀土可促进菌株ACCC17631生长,最适添加浓度为200 mg·L-1;低浓度硝酸稀土对菌株ACCC17676具极显著生长促进作用(P<0.01),最适添加浓度为400 mg·L-1.菌株ACCC17631最优材料组合为100 mg·L-1 KH2PO4、0.03%黄腐酸与200 mg·L-1硝酸稀土;菌株ACCC17676的最优材料组合为300 mg·L-1 KH2PO4、0.02%黄腐酸与400 mg·L-1硝酸稀土.
为阐明冷季型草坪草抗氧化酶对高温的胁迫响应,以草地早熟禾(Poa pratensis)耐热品种‘热力’(Thermal Blue)、中耐热品种‘大师’(Utmost)和热敏感品种‘长征’ (Excursion)为试验材料,动态研究45℃/40℃(昼/夜)高温胁迫下叶片中5种抗氧化酶活性的变化.结果表明:45℃/40℃高温胁迫使得3个草地早熟禾品种的超氧化物歧化酶(SOD)活性升高;耐热品种‘热力’ 过氧化物酶(POD)活性呈先升高后降低的趋势,‘大师’和‘长征’ POD活性变化不显著;3个草地早熟禾品种随高温胁迫时间的延长过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性明显降低;‘热力’抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性在胁迫第1 d和第1.5 d出现显著降低,‘大师’ APX活性胁迫第0.5 d显著降低,而第1 d显著增加,‘长征’胁迫1.5 d出现显著升高,且3个草地早熟禾品种在胁迫第2 d时APX活性均恢复到胁迫前的水平,与胁迫前相比差异不显著.同工酶表达上,3个草地早熟禾品种的SOD, POD和CAT同工酶表达量变化不显著,GR同工酶表达量减弱,APX同工酶表达量在耐热品种‘热力’中增加,在不耐热品种‘长征’中变化不大.
以贵州北盘江大峡谷国家湿地公园为研究对象,基于实地调查和ArcGIS探讨了湿地公园规划建设前后土地利用变化对生态系统服务价值的影响,并对影响生态系统服务价值的关键因素进行敏感性分析。结果表明:湿地公园规划建设前后,研究区林地面积大量增加,耕地和其他土地面积减少,导致生态系统总服务价值由15520.71万元增加到16857.40万元,增幅达8.61%;敏感性分析结果均小于1,表明生态系统服务价值具有稳健性。
以通草1号虉草(Phalaris arundinacea ‘Tongcao No.1’)为试验材料,采用盐胁迫(300 mmol·L-1 NaCl)与不同氮磷钾肥配施处理的沙土盆栽试验方法,分析盐胁迫下氮磷钾肥对虉草K+, Na+, Mg2+, Ca2+ 和Cl-吸收与分布的影响,并探讨氮磷钾肥水平与离子含量间的相关性.结果表明:随着氮、磷、钾肥水平增加,虉草体内 K+, Mg2+和Ca2+含量升高,而Na+和Cl-含量下降,同时K+/Na+, Mg2+/Na+和Ca2+/Na+比值升高.氮磷钾肥施量与虉草Na+含量间成显著负相关,与K+和Mg2+含量间成显著正相关(P<0.05).在3种肥料中,氮肥对虉草K+, Na+, Mg2+, Ca2+ 和Cl-含量的影响最明显,钾肥对Mg2+和Cl-含量影响较明显,而磷肥对Ca2+和Mg2+含量影响较明显.