科尔沁沙地不同氮素生境和功能型植物的光合作用与水分利用特性

为了阐明不同生境和不同功能型植物的光合作用与水分利用特征,沿着土壤全氮逐渐降低的梯度,选取了丘间草地(IDG)、固定沙丘(FD)、半固定沙丘(SFD)、半流动沙丘(SMD)和流动沙丘(MD)五个典型的生境,测定了5个生境上共35种植物(有些植物种分布在多个生境)的气体交换特征,并从生活型、光合作用途径和固氮生理特性方面划分植物功能型进行分析。结果表明,随着土壤氮素逐渐降低,各生境植物的净光合速率(P_n)、水分利用效率(WUE)和潜在水分利用效率(WUE_i)均呈降低趋势,但是P_n在IDG、FD和SFD之间,与SMD和MD之间差异均不显著,WUE和WUE_i在IDG和FD之间,以及SFD、SMD和MD之间差异均不显著。禾本科草本的P_n、WUE和WUE_i 均显著高于非禾本科草本和灌木。C₄植物的P_n、WUE和WUE_i均高于C₃植物。P_n、WUE和WUE_i在豆科植物和非豆科植物间差异均不显著。在科尔沁沙地的植被恢复过程中应该重视净光合速率和水分利用效率较高的草本植物,尤其是禾本科草本的作用。     

青贮剂对再生稻头季全株青贮品质和体外瘤胃发酵特性的影响

旨在探究青贮剂对再生稻头季全株青贮品质和体外瘤胃发酵特性的影响。以再生稻头季全株为青贮原料,在青贮中分别添加植物乳杆菌（60%）+纤维素酶（30%）+木聚糖酶（10%）、植物乳杆菌（70%）+粪肠球菌（20%）+纤维素酶（5%）+半纤维素酶（5%）、植物乳杆菌（30%）+粪肠球菌（60%）+纤维素酶（5%）+半纤维素酶（5%）、等量水为对照（依次记为N₁、N₂、N₃和CK组,各组添加量为500 g·t^-1 鲜重）。青贮45 d后开包取样,分析其青贮品质和体外瘤胃发酵特性。结果表明：1）青贮结束后,N₁、N₂和N₃组的总能显著高于CK组（P<0.05）,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量显著低于CK组（P<0.05）,且N₂组的中性洗涤纤维含量显著低于N₁和N₃组（P<0.05）,N₁、N₂和N₃组的总可消化养分含量和乙酸含量均显著高于CK组（P<0.05）,氨态氮/总氮显著低于CK组（P<0.05）。2）体外发酵24 h后,N₂组的24 h累积产气量和快速降解部分的产气量显著高于N₁、N₃和CK组（P<0.05）,N₂组的潜在产气量显著高于N₁、N₃和CK组（P<0.05）,且N₁组显著高于CK组（P<0.05）,N₁和N₂组的pH显著低于N₃和CK组（P<0.05）,N₂组的乙酸和氨态氮含量显著高于N₁、N₃和CK组（P<0.05）,N₁和N₂组的丙酸含量显著高于N₃和CK组（P<0.05）,N₂组乙酸/丙酸显著低于N₃和CK组（P<0.05）,N₂和N₃组的干物质降解率和粗蛋白质降解率显著高于N₁和CK组（P<0.05）,N₂组的有机物降解率、中性洗涤纤维降解率和酸性洗涤纤维降解率显著高于N₁、N₃和CK组（P<0.05）。综上所述,在实际生产中,建议青贮剂在以植物乳杆菌为主要添加剂的前提下,辅助添加粪肠球菌、纤维素酶和半纤维素酶,有利于获得营养价值较佳的再生稻头季全株青贮。     

沿民勤绿洲荒漠过渡带分布的4种优势植物光合生理响应

绿洲荒漠过渡带植被在防止荒漠化过程中起到重要作用,因而对其优势植物的光合生理特征和健康状况评价尤为重要。本试验研究了过渡带不同分布区(从绿洲到荒漠方向依次为:绿洲边缘区、过渡带2区、过渡带3区和荒漠边缘区)4种优势植物的光合生理生态特性。结果表明,在民勤绿洲荒漠过渡带沿荒漠方向梯度下,4种植物叶片(同化枝)含水量和总叶绿素含量逐渐降低,而类胡萝卜素含量逐渐增加,从而减轻过渡带植物的氧化胁迫,说明4种植物受到不同程度的干旱胁迫;4种植物的光合能力随着绿洲向沙漠的延伸逐渐降低,但下降幅度不一致,白刺下降最小,梭梭和芦苇下降较大,沙拐枣在绿洲边缘和过渡带3区较高,而在过渡带2区和荒漠边缘较低;它们的气孔导度与光合能力变化趋势一致,与植物叶片(同化枝)水分利用效率和蒸腾速率变化趋势不同。芦苇和白刺在过渡带2区水分利用效率最高,沙拐枣在过渡带3区最高,梭梭则为逐渐降低。4种植物叶绿素荧光参数F_v/F_m和F₀变化趋势表明梭梭在过渡带梯度下,发生了伴随着光系统破坏的长期光抑制,从而降低其光合活性,而白刺叶片光系统却没有明显受到环境因子的胁迫;芦苇和沙拐枣只有在荒漠边缘才受到严重的胁迫,这些结果表明白刺比芦苇和沙拐枣更适应于过渡带旱化生境,梭梭的适应能力最差。总之,上述研究结果为认识荒漠绿洲过渡带优势植被退化的生理生态学机制和植被恢复过程中物种的选择提供了有力的科学依据。     

黑麦草杂交F2代光合及水分利用效率研究

在晴朗无云天气下,利用C-340df便携式光合测定仪分别于分蘖期、拔节期和初花期对4个黑麦草品种(百盛Lolium perenne L.cv.Bison,邦德Lolium multiflorum L.cv.Abundant,多福L.perenne cv.Tove,卓越L.perenne cv.Eminent)及其杂交F₂代的光合蒸腾速率、生态因子(光合有效辐射、大气温度、大气湿度、叶温)和生理因子(胞间二氧化碳浓度、气孔导度)进行测定,并同期测定叶片相对含水量,旨在从F₂代中筛选出高光合、高水分利用率株系,并探讨影响黑麦草光合及水分利用效率的主要生理生态因子。结果表明:121个F₂代株系中,F₂-2(百盛×多福)的净光合速率最高、蒸腾效率最低(P<0.05),为F₂代中高光合、高水分利用率的最优株系;F₂-2(百盛×多福)相关性分析结果表明,蒸腾作用显著影响黑麦草叶片光能利用率和水分利用效率(P<0.05),气孔导度是影响黑麦草叶片光能利用率和水分利用效率的主要生理因子,可作为筛选高光合作物的生理指标。     

绿洲—荒漠过渡带四种植物光合及生理特征的研究

 绿洲－荒漠过渡带植被的恢复和更新在过渡带生态环境建设中具有重要意义。通过对多枝柽柳,梭梭,头状沙拐枣和沙枣的光合特性、水势（ψ）以及生理指标的研究,结果表明,１）４种植物光响应曲线变化趋势基本一致,均表现为净光合速率（Ａ）随着光合有效辐射（ＰＡＲ）的增大迅速增大,当ＰＡＲ 达到了植物的光饱和点之后,Ａ 出现下降的趋势;作为Ｃ₄ 植物的头状沙拐枣和梭梭都具有较高的光饱和点（ＬＳＰ）和光补偿点（ＬＣＰ）,体现出了Ｃ₄ 植物特有的高光合的优势,而其他一些光合参数Ｋ,Ａ_max,Ｒ_day的变化规律并不完全一致;２）４种植物中,梭梭具有较低的清晨和正午水势,说明梭梭主要依靠夜间水分恢复能力来应对干旱环境;清晨水势除头状沙拐枣和沙枣之间差异不显著外,其他植物种之间的差异均达到了极显著水平（P＜０．０１）,正午水势除多枝柽柳和沙枣之间差异不显著,其他植物种之间的差异也都达到了极显著水平（P＜０．０１）;３）４种植物中脯氨酸和可溶性糖的变化较为一致,头状沙拐枣均显著高于其他３种植物（P＜０．０５）;而丙二醛含量最高的是沙枣,最低的为头状沙拐枣和梭梭,除头状沙拐枣和梭梭之间差异不显著之外,其他植物种之间的差异均达到显著水平（P＜０．０５）;４）在相关分析的基础上运用平均隶属函数法对这４种植物进行抗旱性排序,结果表明,４种植物的抗旱性强弱顺序依次是梭梭＞多枝柽柳＞沙枣＞头状沙拐枣。     

水肥条件对达乌里胡枝子叶绿素荧光参数的影响

采用盆栽控制试验,比较研究了3种水分(高水(HW-80%FC)、中水(MW-60%FC)和低水(LW-40%FC))以及4种养分(CK,N,P,NP)处理对生长旺期达乌里胡枝子(Lespedeza davurica(Laxm.)Schindl)叶绿素荧光动力学参数的影响。结果表明:不同养分处理下,随着土壤含水量的降低,达乌里胡枝子叶片F_v/F_m值降低,表明水分胁迫降低了其PSⅡ反应中心的光化学效率。HW和MW水平下,N处理的叶片F₀显著高于其他养分处理(P<0.05),而F_v/F_m值则显著低于其他养分处理(P<0.05),表明氮肥对其叶片PSⅡ反应中心的活性和光能转化效率的提高作用较小;P处理的叶片Φ_PSⅡ,ETR和qP显著高于其他养分处理(P<0.05),说明施磷提高了叶片PSⅡ反应中心光化学反应效率、开放程度和电子传递速率。LW水平下,4种养分处理间F_v/F_m值无显著差异,表明在重度水分胁迫条件下,施肥对提高叶片光化学效率无明显效果。     

青藏高原3种主要植被类型的表观量子效率和最大光合速率的比较

以海北高寒草甸生态系统定位站的涡度相关系统连续观测的CO₂通量数据为基础,分析了青藏高原的高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸、高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸和高寒藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸等3种主要植被类型在2005年植物生长季(6-9月)的表观量子产额(a)、最大光合速率(P_max)和呼吸速率(R_eco)的变化特征。结果表明:3种植被类型白天的净生态系统CO₂交换量(NEE)和光量子通量密度(PPFD)存在明显的直角双曲线关系(P<0.05),其a、P_max和R_eco呈现出相似的季节变化趋势,在生长季初期(6月)最小,在7月或8月份达到最大;高寒矮嵩草草甸的a、P_max和R_eco大于灌丛草甸和沼泽化草甸,而后两者差别不大。     

水分胁迫对两种荒漠灌木幼苗生长与水分利用效率的影响

通过盆栽试验测定了不同水分胁迫下霸王和柠条幼苗的生长生理特性,长期水分利用效率(WUE_L)和叶片碳同位素组成(δ¹³C 值),并对各生长指标、δ¹³C 值与WUE_L进行了相关性分析。结果表明,1)重度水分胁迫显著降低霸王和柠条的总生物量、地上生物量、总叶面积、叶数;2)随水分胁迫程度增加,霸王和柠条的WUE_L与叶片δ¹³C值逐渐提高,且WUE_L与δ¹³C 值呈显著正相关(P<0.05);3)霸王和柠条的WUE_L与总叶面积、总叶数呈极显著负相关(P<0.01),与总生物量呈显著负相关(P<0.05);4)柠条的生物量和总叶面积显著小于霸王,但其根冠比较高,且在水分胁迫时,生物量、叶面积、叶数大幅度降低,对水分胁迫反应更敏感;5)同一水分梯度,柠条的WUE_L较低,但δ¹³C值相对较高。     

休牧对贝加尔针茅草原土壤微生物群落功能多样性的影响

采用Biolog-Eco微平板技术和氯仿熏蒸浸提法,以自由放牧地(zero rest grazing, RG₀)为对照,研究了休牧不同年限(RG_3a、RG_6a和RG_9a)贝加尔针茅草原土壤微生物群落功能多样性及土壤微生物量的变化。结果表明,休牧后贝加尔针茅草原土壤微生物群落代谢活性显著升高。反映土壤微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)呈以下变化趋势:RG_6a>RG_9a>RG_3a>RG₀。RG_6a和RG_9a样地AWCD值差异不显著(P>0.05),但均显著高于RG₀样地(P<0.05),RG_3a与RG₀样地差异不显著(P>0.05)。休牧不同年限贝加尔针茅草原土壤微生物群落Shannon-Wiener物种丰富度指数(H)、Shannon-Wiener物种均匀度指数(E)和Simpson优势度指数(D)均为RG_9a最高,其中RG_9a样地H值与其他样地差异显著(P<0.05);不同处理E值差异不显著(P＞0.05),RG_9a样地D值与RG₀差异显著(P<0.05)。主成分分析结果表明,RG₀,RG_3a和RG_6a样地土壤微生物群落碳源利用方式及代谢功能相似,而RG_9a样地土壤微生物群落具有不同的碳源利用方式和代谢功能。对不同碳源的分析结果表明,糖类、氨基酸类、脂类为土壤微生物利用的主要碳源。随休牧年限的增加,土壤微生物量呈增加趋势。RG_9a土壤微生物量碳、微生物量氮(soil microbial biomass C, N)含量均最高,分别为590.20和72.86 mg/kg。相关分析表明,AWCD值与土壤微生物H值呈显著正相关(P<0.05),与D值呈极显著正相关(P<0.01);H值与D值呈极显著正相关(P<0.01)。H值、D值均与土壤微生物量碳(SMBC)呈显著正相关(P<0.05);H值与土壤微生物量氮(SMBN)呈显著正相关(P<0.05)。由此可知,休牧使草原土壤微生物代谢功能增强,土壤微生物繁殖快、数量大,从而促进土壤微生物量碳、氮含量的增加。     

行间种植白三叶对桃树光合生理特性的影响

为探明桃园种植白三叶(Trifolium repens L.)对桃树光合生理特性的影响,以行间种植白三叶的桃树为处理、行间清耕的桃树为对照,在6月份降雨后(雨后1d)及持续无雨的不同时间(雨后11d和雨后20d),研究了行间种植白三叶对桃树叶片光合参数和叶绿素荧光特性的影响。结果表明:随着无雨天数的延长,对照和处理的叶片相对含水量(WRC)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、PSⅡ最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ非环式电子传递的光化学量子产量(Φ_PSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(qP)、PSⅡ非循环电子传递速率(ETR)均呈降低趋势,而胞间二氧化碳浓度(C_i)则呈升高趋势;在雨后1d,对照和处理间各指标均无显著差异;在雨后11d,对照和处理的Ci,F_v/F_m,Φ_PSⅡ,ETR和qP均和雨后1d时无显著差异,而对照的RWC,P_n,T_r和G_s则较雨后1d时显著下降(P<0.05),且显著低于处理(P<0.05);在雨后20d,处理和对照除C_i显著升高外(P<0.05),其余指标均显著下降(P<0.05),且对照Ci显著高于处理,其余指标对照均低于处理。说明随着高温无雨天气时间的延长,产生水分胁迫的程度在逐渐增加,导致桃树光合速率下降,甚至光合中心受损,而桃树行间种植白三叶可有效缓解高温干旱对桃树的伤害。     

Effects of nitrogen forms on growth and nitrogen assimilation and utilization of Buchloe dactyloides北大核心CSCD

This research explored the nitrogen (N) uptake preference of Buchloe dactyloides, in order to improve the management of this species over the whole growth cycle. The experiment included two cultivars of B. dactyloides (‘Sundancer’ and ‘Texoka’) and four different N regimes (N0: No N as the control, N1: Urea, N2: Nitrate N, N3: Ammonium N and N4: a 1:1 mixture of nitrate N and ammonium N). The rate of N applied was 500 mg N·kg soil–1 in each case. It was found that total N content, root nitrate reductase (NR) activity, glutamine synthetase (GS) activity and shoot glutamate synthase (GOGAT) activity of B. dactyloides were significantly improved by adding mixed N (P<0.05). Shoot nitrate N content of B. dactyloides was significantly improved by adding nitrate N (P<0.05). Root nitrate N and ammonium N contents of B. dactyloides were significantly improved by adding urea (P<0.05). The shoot ammonium N content and NR activity of B. dactyloides were significantly improved by adding ammonium N (P<0.05). Shoot GS activity of B. dactyloides was significantly reduced by adding ammonium N (P<0.05). Root GOGAT activity of B. dactyloides was significantly reduced by adding nitrate N (P<0.05). Mixed N can better improve the physiological activity and promote the growth of B. dactyloides, but single nitrogen source will inhibit some nitrogen assimilase activity. Based on these results, it is recommended that 1:1 mixed nitrogen should be used as the nitrogen source in the production of B. dactyloides. Where the ammonium:nitrate is not 1:1, urea should be used as the nitrogen source. © 2022 Editorial Office of Acta Prataculturae Sinica. All rights reserved.     

施磷和接种解磷菌对紫花苜蓿光合特性及生物量的影响

为探讨不同施磷水平下接种丛枝菌根真菌(AMF)和解磷细菌(PSB)对紫花苜蓿光合特性及生物量的影响,提高紫花苜蓿的磷肥利用效率及优质高产研究、制定科学合理的施肥制度提供理论依据。采用随机区组设计进行盆栽试验,设置4个接菌处理[未接菌对照组(CK,J₀)、单接巨大芽孢杆菌(Bm,J₁)、单接摩西管柄囊霉(Fm,J₂)和双接菌(Bm×Fm,J₃)]和4个施磷(P₂O₅)水平[0(P₀)、50(P₁)、100(P₂)和150 mg·kg-1(P₃)],共计16个处理。通过对紫花苜蓿的叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、光能利用效率(LUE)、水分利用效率(WUE)、叶绿素[Chl(a+b)]含量和生物量进行测定,并通过相...     

4种披碱草属植物光合作用光响应特性的比较

利用人工模拟光源研究了4种披碱草属植物的光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂(C_i)浓度及叶面饱和水压亏(V_pdl)随模拟光辐射(SPR)增强的变化规律及其相关性,并计算了各材料表观量子效率及其光饱和点与光补偿点等。结果表明,4种植物的P_n和T_r均随SPR的增强而增大,在相同的光照强度下,麦宾草的光合速率较高,披碱草次之,其他2种材料净光合速率近乎一致。麦宾草和肥披碱草的T_r明显高于老芒麦和披碱草;披碱草属不同材料的WUE随SPR的加强而呈递增规律,其中WUE的大小顺序为老芒麦＞披碱草＞麦宾草＞肥披碱草;4种植物气孔导度均随模拟光辐射强度的升高而增大,麦宾草和披碱草的G_s明显高于其他2种植物;4种植物胞间CO₂均随着SPR的增强和P_n的增大而减少。当SPR从0增至500 μmol/(m²·s)时,4种植物V_pdl 有一个小的下降过程,之后除披碱草缓慢下降外,其他材料随SPR增加而缓慢增加,麦宾草和肥披碱草的V_pdl明显高于其他2种材料。老芒麦和麦宾草光补偿点相对较低,说明两者利用弱光的能力相对较强,麦宾草和披碱草光饱和点较高,说明两者利用强光的能力较强。通过综合分析,利用光能的能力高低顺序为:麦宾草＞披碱草＞老芒麦＞肥披碱草,也就是无论在强光或弱光条件下,麦宾草和披碱草利用光能的能力较强。     

播种方式对人工草地土壤有机碳氧化稳定性和化学结合形态的影响

采用分层取样法研究了两年生单播紫花苜蓿、单播无芒雀麦、隔行混播和同行混播人工栽培草地土壤有机碳氧化稳定性和化学结合形态。结果表明,在牧草生长时期,0～40 cm土壤有机碳含量以单播紫花苜蓿草地最高,其次为隔行混播草地,二者与单播无芒雀麦草地、同行混播草地间差异极显著 (P＜0.01);有机碳氧化稳定系数以隔行混播草地最大(1.27),同行混播草地次之(1.16),二者与单播紫花苜蓿草地(0.99),单播无芒雀麦草地(0.94)间差异极显著 (P＜0.01),说明混播有利于土壤有机碳的稳定;有机碳化学结合方式上均以铁铝键结合为主,各处理不同层次铁铝键结合有机碳均极显著高于钙键结合有机碳(P＜0.01)。     

东祁连山高寒草甸植物抗寒性研究

以高寒草甸22种植物叶片为材料,研究草本、灌木、蕨类和苔藓植物在低温胁迫下叶片膜透性和丙二醛(MDA)的含量及变化。结果显示:受低温胁迫后,叶片膜透性变化特征为蕨类植物>草本植物>灌木>苔藓,其中8种草本植物膜透性较对照的增加幅度均达显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)水平;嵩草(Kobresia bellardii)、马蔺(Iris lactea Pall.var.chinensis)和醉马草(Achnatherum inebrians)增幅明显低于阔叶型杂草和毒草;12种灌木膜透性的增幅达显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)水平,增幅24.0%~241.9%;蕨类植物问荆(E.arvense)膜透性较对照升高达518.2%;苔藓(Aulacomnium glaucuta)增加不显著,仅高于对照6.7%;8种草本植物MDA含量大幅度上升(P<0.05或P<0.01),其中嵩草、醉马草和马蔺MDA增幅明显低于阔叶毒杂草;12种灌木MDA含量,除鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)、百里香杜鹃(Rhododendron thymifolium)(P<0.05)和青海杜鹃(R.Prze-walskii)(P<0.01)较对照降低外,其余增加显著(P<0.05或P<0.01);问荆MDA变化幅度最高,达210.7%;苔藓含量降低,仅为对照的68.2%;蕨类植物MDA增幅大于草本植物和灌木,以苔藓最小;22种供试材料的抗寒性顺序为苔藓>灌木>草本植物>蕨类植物。     

水分胁迫下雌雄异株植物葎草繁殖策略的可塑性调节

研究雌雄异株草本植物应对环境胁迫的繁殖策略及生殖分配可塑性,对发展雌雄异株植物的生活史进化理论和该类植物资源保护利用具有重要意义。实验以葎草为材料,通过设置轻度(LS)、中度(MS)、重度(RS)水分胁迫梯度,研究雌、雄单株的花芽分化、生物量分配、花穗性状、花药(或子房)数、花粉数及活力等与生殖生长相关的可塑性。结果表明:1)葎草通过提前花芽分化应对水分胁迫,雄株先于雌株进入生殖生长(P＜0.01)。2)雄株增加生殖分配应对LS胁迫,雌株减少花穗生物量应对水分胁迫;在RS胁迫时雄株的生殖分配为雌株的近3倍。3)葎草通过减少花穗数应对胁迫,雄株显著增加单个花穗的小花数来应对轻中度缺水(P＜0.05),雌株则减少开花频次降低水分胁迫下生殖能量消耗。4)轻中度水分胁迫对雌株子房宽度无显著影响;中重度胁迫虽使雄株显著缩短了花药长度、减少了单个花药的花粉数(P＜0.05),但花粉大小、花粉活性受影响较小。5)雄株花穗的POD和SOD活性显著高于雌株,雄株对水分胁迫更加敏感。在水分胁迫下,葎草在生存和防御功能稳定的基础上,可以通过协调分配有限资源,实现有性繁殖来完成草本植物较为短暂的生活史。