养分富集是导致草地植物多样性丧失的主要因素之一。然而,关于不同养分添加下物种多样性丧失的影响途径及其驱动机制,尚不清楚。为此,本研究以青藏高原东缘的高寒草甸为研究对象,实验处理包括对照(自然群落,Control)、氮(N)添加、磷(P)添加和氮+磷(N+P)添加,主要研究了不同处理下物种丰富度、生物量和光照透射率的变化,以及导致物种丰富度变化的直接和间接驱动途径。结果发现:(1)N是影响植物地上生物量的主要限制元素,且N添加和N+P添加均显著增加了地上生物量(P<0.05),主要表现为禾草生物量的增加;(2)N添加和N+P添加均显著降低了物种丰富度(P<0.05),而P添加对物种丰富度无显著影响;(3)N添加和N+P添加导致物种丰富度降低的驱动途径一致,主要源于N的直接影响以及地上生物量增加引发光照限制的间接影响。
为探究不同刈割留茬高度与施肥对草甸草原优势物种和土壤微量元素含量的影响,以呼伦贝尔草甸草原为研究对象,设置3 cm、6 cm、9 cm、12 cm、15 cm、不刈割(CK)共6个刈割留茬高度及不施肥(NF)和施肥(F)2个施肥水平,测定各处理下优势物种羊草(Leymus chinensis)和表层土壤(0~10 cm)的微量元素含量。结果表明:刈割显著提高了土壤锰(Mn)全量(P<0.05),施肥显著降低了羊草铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)和钼(Mo)含量(P<0.05),提高了土壤Mn和Zn全量、Zn和Mo有效态含量以及Mn、Zn和Mo有效系数(P<0.05);刈割和施肥的交互作用对Fe、Mn、Cu、Zn、Mo和硼(B)无显著影响。不施肥处理下,土壤微量元素Mn全量在留茬高度12 cm时最高,为435.4mg/kg。施肥处理下,羊草Fe、Mn、Zn、B在留茬高度6 cm时含量最高,为191.6 mg/kg、35.5 mg/kg、10.8 mg/kg和4228.3 mg/kg;土壤Fe、Mn、Cu和Mo有效态含量在留茬高度12 cm时分别达到最大值,为126.7 mg/kg、94.5 mg/kg、1.4 mg/kg和1.3 mg/kg。与不施肥处理相比,施肥处理下土壤Mn、Zn、Mo和B有效系数在留茬高度12 cm时增加了0.1、0.2、0.4和1.9×10-4。本研究为草甸草原可持续刈割制度的确立提供了参考依据。
草地植物对放牧的响应及其后续生长状况对维持生态系统稳定具有重要意义。叶片作为放牧的主要受体,其生长状况不仅受外界环境的调控,还受到其表面叶际微生物代谢活动的显著影响。为探究我国北方温性典型草原优势植物叶际微生物群落特征对放牧的响应,本研究利用高通量测序技术,分析了羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)和糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)3种优势植物的叶际细菌和真菌群落多样性及其群落特征。结果表明:(1)在放牧及围封条件下,3种植物叶际细菌群落均以变形菌门(Pseudomonadota)、厚壁菌门(Bacillota)、拟杆菌门(Bacteroidota)、放线菌门(Actinobacteriota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)为优势门类;真菌群落以子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为优势门类。在羊草叶际细菌群落中,放牧干扰显著降低了变形菌门的相对丰度,这种变化为其他微生物类群的定殖提供了生态位机会;同时放牧条件下,其叶际真菌群落中的圆孢线黑粉菌属(Filobasidium)相对丰度显著下降,这一变化可能降低了植物的病害发生风险。(2)放牧条件下,叶际环境中的特有菌种有所增加,在羊草叶际细菌群落中,首次检测到热袍菌门(Thermotogota)的存在;同时,在糙隐子草叶际真菌群落中,新发现了梳霉门(Kickxellomycota)的定殖。这些新增的菌种可能对叶际微环境的适应性和功能具有重要影响。(3)叶际真菌功能分类对放牧及宿主种类的响应更为明显,在放牧条件下,病原真菌的相对丰度有所下降,而益生菌的比例则有所增长,表明放牧可能通过改变叶际微环境间接抑制了病原菌的生长。综上所述,放牧通过改变宿主植物及其叶际微环境,直接影响了叶际微生物群落的结构,导致微生物多样性增加以及益生菌比例的上升。
为了研究施肥对天然割草地的影响,结合野外实地考察与室内实验分析的手段进行研究,以阿尔泰山天然割草地为研究对象,通过设置不同施肥措施(不施肥、施复合肥、施有机肥、施生物菌肥),探究施肥对草地植物群落特征、土壤养分和土壤微生物的影响及变化规律。结果表明:(1)施复合肥显著提高草地群落地上生物量(P<0.05),降低0~10 cm土层地下生物量;施生物菌肥和有机肥提高了物种多样性,而施复合肥会降低物种多样性,其中生物菌肥处理的Shannon-Wiener指数显著高于复合肥处理(P<0.05);(2)施肥显著降低土壤pH值和提高土壤有机质,施有机肥显著增加土壤速效氮含量(P<0.05),施复合肥显著增加土壤有效磷和速效钾含量(P<0.05);(3)施肥显著增加细菌的OTUs数量,降低真菌的OTUs数量(P<0.05);改变土壤细菌和真菌结构,提高微生物多样性。隶属函数综合评价结果显示,在改善退化天然割草地方面,复合肥展现出最佳的改良效果。研究结果可为天然割草地生产力及土壤地力提升提供科学依据。
为探究不同氮添加量对晋北赖草(Leymus secalinus)光合特性的影响,本试验依托山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站2017年建立的不同氮添加水平实验平台,通过测定叶片的形态指标、光合色素含量和光合特性指标,以期揭示晋北赖草对氮添加量的响应规律。结果表明:(1)随着氮添加量的增加,赖草叶长(LL)、叶宽(LW)、叶厚(LT)和叶面积(LA)呈现先增加后降低的变化趋势,并在N8或N16处理下达到最大值。(2)氮添加极显著影响赖草叶片的叶绿素a、b含量和总叶绿素含量(P<0.001),但对类胡萝卜素(Car)含量影响不显著。(3)赖草叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)随氮添加量的增加呈现先增加后降低的趋势,气孔限制值(Ls)以及水分利用效率(WUE)随氮添加量的增加呈现先降低后上升的趋势。(4)Pn与LT、Ls、WUE呈极显著正相关(P<0.001),与LL、LW、Car、Ci、Gs呈极显著负相关(P<0.001)。氮添加通过影响叶片形态特征、光合色素含量、光合气体交换参数,进而影响叶片Pn。综上所述,适量的氮添加可以促进晋北赖草的生长以及提升其光合能力,为氮沉降背景下草地生态服务功能研究提供数据支撑。
苜蓿生产性能及营养价值一直是苜蓿产业发展关注的核心问题之一。本研究选择36份苜蓿材料(31个品种和5份野生材料),采用灰色关联度分析法进行生产性能和营养价值的综合评价。结果表明:36份苜蓿在生产性能和营养价值指标上存在显著差异。其中,苜蓿干草产量介于5380.74~13092.83 kg/hm2之间,高产材料M10鲜草产量最高,为54457.13 kg/hm2;中等产量材料M7的营养品质较优,粗蛋白含量为19.03%,M11相对饲喂价值最高,达152.76。通过灰色关联度分析和加权计算,筛选出综合利用特性优的苜蓿材料9份,利用特性良的25份,利用特性低的2份。其中,野生苜蓿种质M31与M32的综合评价较高,具有选育品种的潜力。研究结果为乌鲁木齐县苜蓿品种的引种栽培提供了参考,也为新疆乡土苜蓿资源的开发利用提供了优良材料。
为探究干旱胁迫对不同苜蓿品种(品系)农艺性状的影响,本研究以12份紫花苜蓿品种(品系)为材料,在温室内进行盆栽试验并于苗期进行两次干旱胁迫-复水处理,测定处理后供试苜蓿材料的农艺性状(株高、地上鲜重和干重、根长、根鲜重和干重、根冠比、茎粗、根粗、分枝数),并通过综合抗旱系数、主成分综合评价、灰色关联度和抗旱指数进行抗旱能力综合评价。结果表明,新品系1的地上鲜重、地上干重、株高、根长、分枝数抗旱系数最高,新品系2的茎粗抗旱系数、甘农7号的根粗抗旱系数、中天3号的根鲜重和根冠比抗旱系数分别为最高,中苜3号地上鲜重、地上干重、根鲜重、根干重、株高、根长和分枝数的抗旱系数最低,甘农3号的茎粗和中天2号的根冠比抗旱系数分别最低。综合抗旱系数、主成分综合评价、灰色关联度和聚类分析表明,新品系1、中天3号、中苜1号的抗旱性强。采用抗旱指数法筛选出的抗旱性较强种质为新品系1、中天3号、新品系3、中苜1号和甘农7号,其抗旱指数均大于1。综合不同方法的评价结果表明,新品系1、中天3号、中苜1号的抗旱性强。
为探讨不同狗牙根种质对干旱及旱后复水的适应性差异,采用自然干旱方式,对18份狗牙根种质干旱及旱后复水下的7项生理指标进行测定,明确其抗旱及旱后恢复能力差异,筛选表现优异种质,同时利用灰色关联度法筛选抗旱及旱后恢复关键指标。结果表明:干旱第12 d,各种质叶绿素a、叶绿素b、总叶绿含量、叶片相对含水量均显著降低,而相对电导率、丙二醛、脯氨酸含量均显著升高;隶属函数分析发现供试种质干旱胁迫D值为0.056~0.725,旱后恢复D值为0.239~0.828;其中C136、C75、C92干旱胁迫D值较高,分别为0.725、0.670、0.537;而C121、C92、C136旱后恢复D值较高,分别为0.828、0.767、0.721;其中C136、C92、C100、C22的抗旱和旱后恢复能力均高于4个对照品种。灰色关联度分析表明,叶绿素a含量与抗旱能力关联度高;叶片相对含水量与旱后恢复能力关联度高,可作为评价狗牙根抗旱性的重要指标。
本研究从自然发病的长刺蒺藜草植株上分离得到菌株TL-3,经形态学和分子生物学鉴定,菌株TL-3为互隔交链孢霉(Alternaria alternata)。利用纸皿法和室内生防试验测定TL-3的除草活性,结果表明TL-3发酵液对长刺蒺藜草根、芽生长的抑制率较高,分别为67.65%、59.65%,对茎叶发病率高达63.89%,但其对种子萌发的抑制率较低,为10.02%。TL-3发酵液对6种常见农田杂草的除草活性表现为:对藜、稗草、反枝苋和虎尾草致病效果明显,发病率分别为85.65%、84.94%、50.91%、41.51%,病情指数分别为85.93、87.04、44.35、45.15,其中藜和稗草的发病率和病情指数显著高于其他杂草(P<0.05);其对狗尾草和马唐的发病率分别为23.28%、29.25%,病情指数分别为29.44、27.98。进一步测定菌株TL-3发酵液对16种牧草和作物的安全性,结果表明紫花苜蓿和草木樨的发病率分别为45.07%、40.88%,病情指数为40.26、44.39,紫花苜蓿的发病率显著高于其他牧草和作物(P<0.05),草木樨的病情指数显著高于其他牧草和作物(P<0.05);玉米、小麦、燕麦和扁蓿豆的发病率分别为26.32%、24.32%、29.07%和28.90%,大豆、番茄、卷心菜和白菜的发病率分别为11.11%、10.71%、14.29%和9.21%,茄子、辣椒、披碱草、羊草、黄瓜和菠菜与不接菌对照相比无明显症状,说明菌株TL-3安全性较好。综上,菌株TL-3对长刺蒺藜草致病效果明显,可在羊草为主的人工草地或荒地使用,是防治长刺蒺藜草的新解决方案,有开发为生物除草剂的潜力。
为从土壤微生物多样性的角度解析滇西北山地草甸毒害草入侵机制,本研究以毒害草网脉橐吾和大狼毒斑块为研究对象,以草地早熟禾斑块为对照,探讨毒害草入侵对土壤微生物及其季节动态的影响。结果表明,大狼毒和网脉橐吾斑块的土壤含水量、有机碳、全氮、微生物生物量碳和氮以及细菌、真菌和放线菌的数量与多样性以及网脉橐吾斑块土壤速效氮含量显著高于草地早熟禾斑块(P<0.05)。在门和属水平上,3个斑块的优势菌物种组成相似,但不同斑块和季节间优势菌的相对丰度存在显著差异(P<0.05)。与草地早熟禾斑块相比,网脉橐吾斑块的酸杆菌门相对丰度在秋、冬季增加,变形菌门在夏季增加而秋季降低,绿弯菌门在春、夏、秋季降低,子囊菌门在春、冬季降低而夏季增加,担子菌门在春、夏季降低而冬季增加;大狼毒斑块的酸杆菌门相对丰度在夏、冬季降低,变形菌门在夏、秋、冬季增加,绿弯菌门在春、夏、冬季降低,子囊菌门在春、冬季显著降低,担子菌门在春、冬季增加而夏季降低(P<0.05)。与草地早熟禾斑块相比,网脉橐吾斑块的古根菌属相对丰度在春季降低,湿伞属在夏、冬季增加;大狼毒斑块的古根菌属相对丰度在冬季降低,湿伞属在春、夏、冬季增加(P<0.05)。相关分析表明,真菌与土壤pH值、微生物生物量氮和碳显著相关,而细菌与土壤温度和含水量显著相关。细菌和真菌的生态功能主要与碳循环相关。综上,两种入侵性毒害草通过改变土壤特性和微生物群落,形成有利于自身生长的环境条件,从而促进其种群蔓延扩张。
草原承包经营权流转规则的设计承载着发挥有限土地最大效益的目的,同时兼顾保障牧民生活的使命,但实践中该规则的运用存在诸多问题。本研究通过分析近年的草原承包案例,总结出违反《草原法》强制性规定的合同类型包括主体违法、内容违法、程序违法、标的违法,我国司法实践中对于草原承包经营权流转合同违反强制性规定的认定存在认定合同无效比例过高、对同一法律规范理解不一致等问题,应以利益衡量为方法将草原保护的生态利益与合同利益进行全方位衡量,以比例原则为指导确保认定合同无效的妥当性,以信赖利益为目标确保市场的稳定性和交易安全。因此,需要对违反《草原法》强制性规定的合同效力进行重塑。通过缩限草原承包经营权流转受让方的资格、减少草原承包经营权流转合同的无效认定、优化草原承包经营权流转合同的程序规则等途径,实现草原资源的可持续利用与牧民权益的保障。
草原被称为“地球皮肤”,作为生态系统的初级生产者,草原植物位于食物链底端,是维持系统稳定的基石。物种丰富度直接决定生产力水平,是草原稳定可持续的前提。当前全球草原生态系统频受冲击致使物种多样性锐减,因此恢复物种多样性既是草原生态系统修复的目标也是起点。本文从生物因素、非生物因素和社会因素三个角度综述了全球草地健康颓势下草种增加的调控机制,从控-管-防的视角阐明草原现状的同时也为草原修复进程梳理了方向。
植物根鞘是紧密黏附在根系表面的鞘状土壤,具有独特的物理、化学和微生物特征,具备关键的环境和生物化学功能,包括固定根际土、形成土壤团聚体、促进水分和养分吸收、促使微生物群落定殖和抵抗干旱胁迫等。为系统解析根鞘形成机制及其功能特性,并揭示研究热点趋势,本研究基于CiteSpace文献计量学方法,以Web of Science(WOS)核心文献数据库和中国知网(CNKI)为数据来源,以“Rhizosheath”“Root hair”“Root exudate”以及“根鞘”“根系分泌物”“根毛”为关键词,共计检索到2812篇发表于2008年1月1日—2023年4月30日根鞘的相关文献。以根鞘的形成和功能为切入点阐述了决定根鞘发育的生物、化学和物理相互作用因素以及对植物水分和营养物质吸收的作用,为进一步研究根鞘形成的遗传分子机制和作物改良提供思考的方向。
老芒麦是退化草地生态治理和草牧业中广泛应用的优良草种。本研究以中草28号老芒麦为研究对象,在250 mmol/L NaCl盐溶液胁迫0、2、4、6、12 h时取叶片进行转录组测序分析。结果表明,共获得149556条Unigenes序列,总序列长为130384898 bp;SSR位点信息分析显示,13299条Unigenes序列中含有16446个2~6个碱基的SSR重复序列,平均距离7928 bp,SSR的发生频率为8.89%,出现频率为11.00%。其中:三核苷酸重复SSRs序列是最主要的类型,占比55.22%,出现频率为6.07%;其次是二核苷酸重复SSRs序列,占比25.21%,出现频率为2.77%。SSRs基元的重复次数主要集中在4~7次,占比85.65%。SSRs位点包含279种重复基元,其中CCG/CGG重复基元数量最多,占总数的18.78%;其次是AG/CT重复基元,占总数的15.10%。重复序列长度≥20 bp的SSRs位点有5688个,占总数的34.59%。综上,盐胁迫下老芒麦叶片转录组中SSR位点表现出较高的多样性和多态性潜能,为老芒麦的遗传多样性研究、分子标记辅助育种提供了重要的标记资源。