宁夏荒漠草原优势植物枯落物分解特征及其影响因素

为明确宁夏荒漠草原植物枯落物分解规律,以赖草（Leymus secalinus）、胡枝子（Lespedeza bicolor）及其混合物枯落物为研究对象,采用网孔分解袋法,调查了不同处理植物枯落物分解率及其影响因素。结果显示：植物枯落物分解率均呈现出前期显著增加、中期平缓变化趋势,但后期受网孔影响较大。70 d和210 d时,4 mm和2 mm网孔中分解率均表现为混合物最高,胡枝子居中,而赖草最低;但在0.01 mm网孔中,仅210 d分解率表现为混合物和胡枝子较高,而赖草最低。并且,140 d时仅4 mm网孔、280 d时仅2 mm和0.01 mm网孔中3种处理植物枯落物分解率呈现出显著差异性。分解50%和95%所需时间,随网孔减小,赖草和混合物枯落物则延长,而胡枝子枯落物则缩短。研究表明,210 d是3种处理枯落物分解率显著变化的重要节点。不同处理植物枯落物分解过程显著不同,并且受到不同土壤动物类群分布及温湿条件的深刻影响。     

刈割施氮对羊草草甸土壤—植物化学计量特征的影响

通过刈割频次和施氮处理研究松嫩羊草草甸土壤、植物化学计量学特征以及功能群植物生物量的变化。结果表明,羊草草甸土壤中速效磷的含量受刈割频次的影响显著,与不刈割处理相比,刈割1次和2次分别增加土壤速效磷含量为50.5%和73.4%。施氮处理没有影响松嫩羊草草甸土壤全氮、全磷含量以及速效氮磷含量。刈割、施氮均提高植物群落总氮磷含量,降低植物群落氮磷比至13.68,但植物功能群较植物群落形成了维持体内营养元素含量相对更稳定的能力,其内稳态在刈割频次、施氮处理和二者交互均无显著影响。地上生物量的变化表明,刈割和施氮显著增加群落生物量,但对功能群植物的生物量的增减程度不同。     

利用方式对大针茅草原植物多样性、功能性状及地上生物量的影响

2016年8月(生物量高峰期)在内蒙古锡林浩特市毛登牧场大针茅草原进行野外取样,以围封(CK)为对照,对放牧、刈割两种利用方式下大针茅草原枯落物量,地上生物量,地上现存量,群落物种多样性,共优种大针茅、羊草、糙隐子草植株高度、叶面积等功能性状变化及枯落物量与物种多样性间、物种多样性与地上生物量间相关关系进行研究,结果表明:枯落物量为CK刈割放牧(P0.05),放牧和刈割均造成枯落物减少。与对照相比,放牧显著降低了地上生物量和地上现存量(P0.05),使Simpson指数、Shannon-Wiener指数及Pielou指数显著增加(P0.05)。放牧、刈割均造成群落组成发生变化,禾本科植物地上生物量比重降低,且放牧造成多年生丛生禾草比重降低。与对照相比,放牧、刈割均造成大针茅、糙隐子草和羊草植株高度降低(P0.05),放牧使三者叶面积减小(P0.05),刈割使糙隐子草叶面积减小(P0.05)。刈割过程中,随着枯落物量增加,物种丰富度降低(P0.05);放牧过程中,随着物种丰富度增大,地上生物量降低(P0.05)。     

内生真菌和田间管理措施对土壤真菌群落丰度和多样性的影响

禾草内生真菌通过影响植物地上部分分解和根系分泌物来影响宿主植物生境土壤化学性质和微生物群落。然而，很少有详细的数据表明Epichlo?内生真菌对宿主植物生境土壤的影响主要是由内生真菌介导的植物地上部分分解还是根系代谢引起的。本研究通过不同田间管理措施（植物刈割返田、刈割移除和自然生长），在刈割和返田3次后测定内生真菌侵染（E+）和未侵染（E-）样地土壤的化学性质和土壤真菌群落丰度和多样性。结果表明：1）内生真菌增加了植物刈割返田后E+样地土壤中有机碳、铵态氮和硝态氮的含量，显著增加了宿主植物自然生长土壤中铵态氮的含量；2）内生真菌显著增加了植物刈割返田后和植物自然生长土壤中真菌群落的Alpha多样性，而Beta多样性在3种处理下都有显著差异；3）内生真菌和管理措施可以直接影响土壤真菌群落的丰度和多样性，也可以通过影响土壤化学性质（有机碳、碳氮比和硝态氮）间接影响土壤真菌群落的丰度和多样性。综上所述，Epichlo?内生真菌介导的植物地上部分分解和根系代谢均会对土壤化学性质和土壤真菌群落丰度、多样性产生影响，其中内生真菌介导的地上部分分解的作用强于根系代谢。     

枯落物去除对荒漠草原功能群和生产力的影响

枯落物是草地生态系统的重要组分,影响着植物对水分和养分的吸收和循环。通过对内蒙古短花针茅荒漠草原围封10年的样地进行不同程度的枯落物去除（中度、重度去除和对照）试验,揭示了2014～2017年枯落物去除对荒漠草原功能群和生物量的影响。结果表明：枯落物去除降低了土壤水分含量,重度去除较中度去除的土壤水分下降幅度更大。枯落物重度去除后荒漠草原地上生物量平均增加43%(2015～2017年)。枯落物去除后各功能群在降水充沛的年份表现出显著差异,多年生杂类草、灌木和小半灌木的生物量随着枯落物去除量的增加而增加,而禾草总量则是在中度枯落物去除后达到最大生物量;RDA分析表明,枯落物质量与土壤水分呈正相关关系,枯落物在土壤水分较高时对地上生物量以及各功能群生物量的影响增强;多年生丛生型禾草与一、二年生草本、灌木和小半灌木存在资源竞争。枯落物在水分充足的情况下,调节着荒漠草原植物功能群结构和地上生物量。由此可见,适量的枯落物留存有利于内蒙古荒漠草原生产力的可持续发展。     

接种丛枝菌根真菌对不同生育期牧草生长的影响

为探究接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)对不同生育期牧草生长的影响,本研究选取无芒雀麦(Bromus inermis)、冰草(Agropyron cristatum)、羊草(Leymus chinensis)和草地早熟禾(Poa pratensis)4种牧草进行盆栽试验,分别在苗期、拔节期和刈割后拔节期进行取样,测定植物生物量、菌根侵染率和菌丝密度等指标。结果表明：与不接种AMF相比,接种AMF显著提高了无芒雀麦和羊草的地上与地下生物量,但对刈割后拔节期冰草和草地早熟禾的地上和地下生物量无显著影响;4种牧草在不同生育期下菌根响应均为正效应,但是刈割后拔节期冰草、羊草和早熟禾菌根生长响应显著降低;4种牧草根系的菌根侵染率随生育期均呈增加趋势;刈割后拔节期土壤菌丝密度达到最高。因此,AMF与植物的共生关系具有物种特异性,共生作用随着生育期发生改变,随着生育期根内和根外AMF丰度增加,但菌根生长响应下降,说明AMF对植物幼苗有更强的促生作用,而这种促生作用与AMF丰度无关。     

不同密度布氏田鼠对内蒙古典型草原菌根真菌群落的影响

布氏田鼠是内蒙古典型草原的主要啮齿类动物,其活动既可以改变植物群落组成和多样性,又可以改变土壤理化性质,进而潜在影响与绝大多数草原植物共生的重要土壤微生物-丛枝菌根真菌（AMF）,但目前关于啮齿动物活动对AMF群落组成和多样性影响的研究鲜有报道。基于此,依托内蒙古自治区锡林浩特市毛登牧场的大型野外布氏田鼠围栏实验平台,选择其中3个田鼠密度处理（低、中、高密度,对应的初始投放布氏田鼠数量分别为12、24和48只·样地^-1）,利用Illumina Miseq测序技术分析不同密度布氏田鼠处理对AMF群落的影响,采用标准网格交叉法测定根系侵染率和土壤菌丝密度,探究布氏田鼠活动对典型草原AMF群落的影响机制和作用途径。主要结果表明：1）在土壤样品中共鉴定到6科9属的AMF,其中优势属为球囊霉属（Glomus）;2）高密度布氏田鼠处理显著降低了植物生物量、植被盖度、群落丰富度和多样性,显著降低土壤水分、pH,显著增加土壤硝态氮含量;显著降低AMF侵染率、菌丝密度、丰富度和多样性;3）相关性分析表明,菌丝密度与植物丰富度、多样性指数、土壤pH和含水量显著正相关,与硝态氮含量显著负相关;侵染率与植物多样性指数、土壤pH和含水量显著正相关;AMF多样性指数与土壤pH和含水量显著正相关,不同操作分类单元（OTU）丰富度与植物多样性指数和pH显著正相关;4）NMDS 和 PerMANOVA 分析显示AMF群落结构在低密度和高密度处理间差异显著,其中土壤NO₃^-和pH是影响AMF群落组成的主要因子。因此,布氏田鼠密度过高会导致植物群落生物量、多样性以及土壤养分含量下降,同时两者的改变导致了AMF群落多样性显著降低,可能会加速典型草原的退化。     

割草地群落特征与土壤化学性质对利用年限的响应

对呼伦贝尔不同利用年限的贝加尔针茅(Stipa baicalensis)+日阴菅(Carexpe pediformis)和羊草(Ley-mus chinensis)+杂类草两种类型的割草地群落特征、植物营养成分及土壤营养成分进行了比较分析。结果表明,多年刈割使群落盖度降低,贝加尔针茅株丛破碎化、小型化,羊草退化;多年刈割的贝加尔针茅+日阴菅样地群落Mar-garlef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数均高于同类型围封3年的样地,羊草+杂类草割草利用多年的样地Margarlef丰富度指数高于利用5年的样地。随刈割年限的增加,蔷薇科、菊科、毛茛科等一年生植物随之增加,地上生物量、枯落物现存量随着刈割年限的增加而降低;多年刈割使土壤有机质、全氮、速效氮的含量降低。     

黄土高原3种建群种植物枯落物对苜蓿幼苗生长的化感作用

天然草地枯落物分解所产生的化感作用是一种独特的调控机制和竞争作用。研究比较了黄土高原农牧交错带天然草地3种建群种植物[长芒草(Stipa bungeana)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、茵陈蒿(Artemisiacapillaris)]枯落物浸提液对苜蓿(Medicago sativa)幼苗生长指标(出苗率、株高、地上干质量、根干质量)的影响。结果表明:这3种建群种植物均会对苜蓿幼苗的生长产生影响,且会随着质量分数的不同呈现出不同的影响效应。其中长芒草枯落物浸提液及茵陈蒿枯落物浸提液分别对苜蓿幼苗的出苗率和株高的抑制效应最为强烈,且3种枯落物浸提液均会对苜蓿幼苗根干质量产生抑制效应,随着质量分数的降低,抑制效应呈现出增加趋势。     

北方农牧交错带典型草地土壤呼吸及其组分对刈割强度的响应

为探究草地土壤呼吸及其组分对不同刈割强度的响应，本试验以山西省右玉县农牧交错带典型草地生态系统为研究对象，于2016年按照留茬高度设置4个刈割强度（不刈割、轻度刈割（留茬10 cm）、中度刈割（留茬5 cm）和重度刈割（留茬2 cm）），用浅环和深环区分草地土壤的总呼吸和异养呼吸，分别在2017和2018年的5—9月利用Li-840静态箱法测定土壤呼吸速率。研究结果表明：土壤呼吸及其组分的速率受土壤温度的调控表现出明显的季节动态，峰值均出现在8月初；刈割主要通过影响土壤异养呼吸对土壤总呼吸产生影响；轻度刈割有降低土壤呼吸及其组分速率的趋势，在中度刈割下，土壤异养呼吸速率有增加趋势，而土壤自养呼吸速率有降低的趋势，土壤总呼吸速率没有明显变化，在重度刈割下，土壤总呼吸和异养呼吸的速率均有增加的趋势，而土壤自养呼吸的速率呈降低趋势。因此，中度刈割对土壤CO₂的排放影响较小，建议中国北方农牧交错带典型草地割草利用留茬5 cm。     

分根装置中丛枝菌根真菌影响蚕豆秸秆降解作用研究

为了研究丛枝菌根对植物凋落物降解的作用,采用四室分根装置即土壤室、根室、菌根室和菌丝室,分室间用37.4 μm尼龙网和有机板分隔,尼龙网袋包埋蚕豆秸秆于不同分室内,以玉米为宿主植物,接种丛枝菌根真菌Glomus mosseae。试验分别在移栽后第20、30、40、50、60 天时取样,通过比较不同分室内在降解过程中土壤中酸性磷酸酶、蛋白酶和过氧化氢酶活性的动态变化、微生物量碳和氮及土壤呼吸的动态变化。研究结果表明:经60 d的培养后,与非根际土壤室(S)相比,根室(R)、菌根室(M)和菌丝室(H)蚕豆秸秆降解量分别提高了15.61%,20.54%和7.74%,降解系数分别提高了25.87%、35.00%和12.17%。M室中土壤酸性磷酸酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性较其他三室都有显著提高,同时菌根室(M)和菌丝室的微生物量碳、氮与土壤呼吸作用也显著增加。因此,丛枝菌根真菌和宿主植物形成共生体系后,通过提高土壤酶活性、增加微生物量的大小和活性来作用于蚕豆秸秆的降解过程,成为造成玉米秸秆降解加快的重要原因,这也表明了丛枝菌根真菌土壤碳氮循环中的重要作用。     

Fungal Facilitation in Rangelands: Do Arbuscular Mycorrhizal Fungi Mediate Resilience and Resistance in Sagebrush Steppe?

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) may exert profound influences on ecosystem resilience and invasion resistance in rangelands. Maintenance of plant community structure through ecological feedback mechanisms such as facilitation of nutrient cycling and uptake by host plants, physical and chemical contributions to soil structural stability, and mediation of plant competition suggest AMF may be important facilitators in stressful arid environments. Plant-AMF interactions could influence succession by increasing native plant community resilience to drought, grazing, and fire and resistance to exotic plant invasion. However, invasive exotic plants may benefit from associations with, as well as alter, native AMF communities. Furthermore, questions remain on the role of AMF in stressful environments, specifically the mycorrhizal dependency of sagebrush (Artemisia spp.) steppe plant species. Here, we review scientific literature relevant to AMF in rangelands, with specific focus on impacts of land management, disturbance, and invasion on AMF communities in sagebrush steppe. We highlight the nature of AMF ecology as it relates to rangelands and discuss the methods used to measure mycorrhizal responsiveness. Our review found compelling evidence that AMF mediation of resilience to disturbance and resistance to invasion varies with plant and fungal community composition, including plant mycorrhizal host status, plant functional guild, and physiological adaptations to disturbance in both plants and fungi. We conclude by outlining a framework to advance knowledge of AMF in rangeland invasion ecology. Understanding the role of AMF in semiarid sagebrush steppe ecosystems will likely require multiple study approaches due to the highly variable nature of plant-AMF interactions, the complex mechanisms of resilience conference, and the unknown thresholds for responses to environmental stressors. This may require shifting away from the plant biomass paradigm of assessing mycorrhizal benefits in order to obtain a more holistic view of plant dependency on AMF, or lack thereof, in sagebrush steppe and other semiarid ecosystems.     

内蒙古草原几种葱属植物AM菌根侵染特性的初步研究

对内蒙古中西部草原不同生境中野生葱属植物的AM菌根侵染状况进行了调查研究。结果显示:这些野生葱属植物均被AMF侵染,多数种类侵染率较高;不同种葱属植物侵染率有差异。在不同地理环境和土壤条件下,同种葱类植物菌根侵染状况也有明显的差异。野生的葱类植物具有疆南星型(Arum type)菌根。在室内用相同的葱属植物种所进行的接种试验,所有试验植物种均被AMF侵染并形成相同的Arum菌根结构类型。     

丛枝菌根真菌与个体植物的关系及其对群落生产力和物种多样性的影响

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)是陆地生态系统的重要组成部分,能够与大约80%的陆地植物种类形成AMF-植物共生体。AMF能够影响个体植物的养分吸收,调节物种间的相互作用和植被更新,进而对群落生产力和物种多样性产生重要影响。为了把握AMF与个体植物、植物种间作用以及植物群落关系的研究现状,阐明AMF对群落生产力和物种多样性的作用机制,本研究拟从以下几个方面进行论述。首先,分析了物种水平上AMF与植物间的共生关系及其影响因素,提出预测AMF在不同土壤磷水平下对植物生长影响的概念模型。其次,总结了AMF对植物种间相互作用关系以及幼苗定植的影响。最后,分析了AMF对群落生产力和物种多样性的作用机制,提出相应的预测模型。对于实际生产,本文的研究结果能够应用到牧草生产和草地管理中,为利用人工草地土壤中AMF的养分吸收功能和天然草地的多样性保育及稳定性维持提供了科学根据。对于学术研究,本文综合了国内外最新研究进展,分析了当前研究中存在的科学问题,并对今后的研究方向进行了展望。     

AM菌根真菌对非生物逆境的响应及其机制

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）广泛存在于农业生态系统中,是土壤中重要的微生物成员之一,能与宿主形成共生体,对植物具有多种有益效应。AM真菌共生体可改善土壤理化性状,改善根围微生物区系,促进植物水分和养分吸收利用,提高植物抗氧化保护酶（SOD,POD,CAT,PPO,PAL）活性和抗氧化剂（谷胱甘肽和抗坏血酸）含量,增加渗透调节物质的含量,减少超氧自由基的产生,诱导信号物质和次生代谢物质产生,诱导植物防卫基因表达,从而促进植物对非生物逆境的抗性,降低逆境胁迫对植物造成的伤害。通过总结近年来国内外有关AM真菌提高宿主植物对干旱、盐、温度、重金属等非生物逆境抗性的研究进展,阐述了AM真菌提高植物抗逆性的作用机制,同时讨论了AM真菌在植物抗生物逆境领域的前景。     

松嫩平原盐碱化羊草群落中AM真菌物种资源及侵染率研究

本研究在松嫩平原西部12个地区15个重度盐碱化草地中,调查了羊草群落天然斑块中AM真菌的种类和分布、AM真菌羊草根系的侵染能力及土壤pH值的影响。共分离出AM真菌4属11种,其中球囊霉属(Glomus)占总物种数的72.42%,在各调查样点中出现频度最高,其中摩西球囊霉(G. mossea)出现频度达100.0%。土壤pH强烈抑制盐碱化草地中羊草天然群落斑块中AM真菌的物种丰富度,但对孢子密度的影响未达到显著水平。AM真菌对羊草根系的侵染频率和侵染强度显著正相关。AM真菌对羊草根系的侵染频率和侵染强度随着AM物种数量的增加而增强,随着土壤pH的增加而下降。在盐碱化羊草地中存在较丰富的侵染羊草根系的AM真菌资源,研究结果为筛选和利用耐盐碱AM真菌菌株以恢复和重建松嫩盐碱化羊草草地生态系统提供了理论依据。     

丛枝菌根真菌与根际微生物的互作

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌广泛存在于草地农业生态系统中,是土壤微生物区系的主要成员,是生态系统中重要的功能群之一。AM真菌和其他微生物一起,在草地农业生态系统中扮演着重要的角色。本文综述了国内外近年来在AM真菌-土壤根际微生物互作方面的研究进展。AM真菌和土壤微生物之间的关系错综复杂,主要包括竞争、共生、共栖等。AM真菌通过和根部入侵病原真菌竞争侵入位点和光合产物,调节病程相关蛋白,从而提高宿主植物的抗病性。同时可促进植物对水分、养分的吸收效率,分泌生物防御物质,减轻病原线虫对作物根系的侵染和危害。AM真菌可与根际有益微生物共生、共栖,同时对植物产生协同促生的作用。目前,亟需开展AM真菌和根际微生物互作机理方面的研究,揭示AM真菌与土壤根际微生物之间的相互关系。通过利用和调控生态系统中土壤微生物,促进植物养分的吸收,提高植物对各种胁迫的抗性,维持草地生态系统的可持续发展和利用。     

不同盐浓度下AM真菌和禾草内生真菌对多年生黑麦草生长的影响

以多年生黑麦草(Lolium perenne)为材料,在温室内研究了不同盐浓度处理下丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌和禾草内生真菌(grass endophyte)对黑麦草生长的影响。试验设对照,无盐胁迫(0%)、轻度盐胁迫(0.2%NaCl)和重度盐胁迫(0.5%NaCl)处理,AM真菌为摩西球囊霉(Glomus mosseae),禾草内生真菌处理以含有、不含有内生真菌种子建立。结果表明:盐分处理可显著降低黑麦草的株高、生物量、根冠比,以及AM真菌的菌根侵染率,禾草内生真菌与AM真菌均在不同盐分处理下对黑麦草的生长有一定的促进作用,两菌协同作用明显,其中禾草内生真菌处理下的多年生黑麦草的株高、地下生物量和根冠比较对照分别增加13.26%,15.30%和19.51%(P0.05);AM真菌处理下黑麦草的株高、N、P含量分别提高9.76%,32.12%和12.45%(P0.05);在无盐胁迫下,禾草内生真菌可促进丛枝菌根真菌侵染,使其侵染率提高5.53%。与两类共生微生物单独作用相比,AM真菌与禾草内生真菌互作,对多年生黑麦草生长、耐盐性有一定的提高,但差异不显著。     

丛枝菌根真菌与豆科植物共生体研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类广泛分布在土壤中与植物根系共生的真菌,几乎所有的农业生态系统和自然界的土壤中都有AMF的分布。在AMF与植物的共生体中,AMF消耗植物光合有机产物的同时,将土壤中更多的磷和氮等营养物质转运给寄主植物。豆科植物作为一种重要的农业种质资源,能与AMF形成共生体系。研究表明,AMF能够促进豆科植物生长、提高其对矿质营养元素和水分的吸收能力、增强其生物固氮能力和抗逆能力等。为了更好地利用AMF促进豆科植物的生产,本研究分析了共生体建立过程中可能存在的信号转导机制,论述了AMF提高豆科植物产量及营养价值的研究成果,阐明了AMF提高豆科植物抗逆能力的内在机制,探讨了AMF与根瘤菌的互作的潜在机制,并对今后AMF与豆科植物共生在农业领域的研究方向进行了展望。     

丛枝菌根真菌对柳枝稷苗期生长作用机制的研究

柳枝稷(Panicum virgatum L.)存在苗期生长缓慢的现象,而菌根真菌与植物共生可以促进植物生长。为了探究菌根真菌对柳枝稷苗期生长的影响,我们以来自于柳枝稷低地型品种Alamo的2个品系Ma和Mg为材料,诱导丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)与柳枝稷共生,研究丛枝菌根真菌对柳枝稷苗期生长的影响及其分子机制。结果表明:丛枝菌根真菌可以侵入苗期柳枝稷根的内部形成共生菌根,并显著增加柳枝稷苗期的叶绿素含量、株高、叶片数和生物量。寄生植物瓜列当(Orobanche aegyptiaca)种子萌发和独脚金内酯(Strigolactones,SLs)合成标记基因检测实验表明,丛枝菌根真菌与柳枝稷共生可以抑制柳枝稷根系合成独脚金内酯,进而解除独脚金内酯对柳枝稷分蘖的抑制作用,促进柳枝稷苗期的生长。