高寒地区栽培牧草化感效应缓解初探

为研究探讨土壤微生物对化感效应的潜在作用,以高寒草地生态修复常用牧草为研究对象,通过室内生物学实验,测定种子发芽率及幼苗的苗高、根长和干重,计算分析化感综合效应。结果显示：以未灭菌土壤U100为基质的5种牧草种子发芽率均为最高,完全灭菌土壤U0的均为最低,不同比例未灭菌土壤U75,U50和U25则因牧草种子的不同而表现出不同差异;幼苗生长方面,‘青海’垂穗披碱草(Elymus nutans ‘Qinghai’)、‘同德’老芒麦(Elymus sibiricus ‘Tongde’)和‘青海’中华羊茅(Festuca sinensis Qinghai)幼苗苗高随灭菌土壤增加而减小;5种牧草幼苗的根长均在U100处理下最长;幼苗干重的变化趋势同苗高相似。未灭菌土壤对5种牧草的影响主要表现在根系生长和干重方面。研究证明在幼苗生长阶段土壤微生物对根系生长至关重要,土壤微生物能缓解化感效应提高种子发芽率,但对不同物种的影响存在差异。     

植物与土壤中醇类化合物对高寒草甸退化指示作用初探

醇类化合物是一类重要的生物标记物,被广泛用于土壤及沉积物中有机物质的溯源。为探究醇类化合物对高寒草甸退化指示作用规律,采用野外调查与气相色谱质谱联用(GC-MS)分析方法,对高寒草甸植物与土壤中醇类进行测定和分析。结果表明,高寒草甸植物中醇种类数为2~21,碳数为4~37,不饱和醇种类数高于饱和醇。退化土壤中检出9-甲基-10-顺式十五烯-1-醇、2-亚甲基-5α-胆甾烷-3β-醇、1-三十七烷醇,而在未退化土壤中未检出。高寒草甸中植物和土壤醇的种类大小关系为退化植物退化土壤未退化植物未退化土壤,植物和土壤中相同的醇有很强的相关性(R2=0.871)。植物和土壤醇类的分布特征及相关性分析表明,醇类化合物可以用作标记物来指示高寒草甸退化。     

高寒草甸植物中正构脂肪酸组成特征研究

为探究高寒草甸植物中正构脂肪酸组成特征,利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对高寒草甸54种植物进行了测定和分析。结果表明,高寒草甸常见植物中单种正构脂肪酸碳数为C₆~C₂₈,含量分布范围0.05~7 964.32 mg·kg^-1,其中十六酸含量高,而十一酸含量低。总正构脂肪酸含量为380.19~11 335.95 mg·kg^-1,总奇数碳正构脂肪酸含量小于总偶数碳正构脂肪酸含量,偶数碳优势明显。同种植物中各不同正构脂肪酸的含量差异显著（P<0.05）,同科植物间正构脂肪酸含量差异不显著,不同科植物间正构脂肪酸含量明显不同。     

高寒草甸植物正构烷烃特征分析

为研究高寒草甸植物正构烷烃分布特征,对采自黄河源区高寒草甸的58种植物进行了测定和分析。结果表明,单种植物中正构烷烃的碳数在C₈和C₄₀之间,含量分布范围为0.81~22.88 mg/kg,其中碳数为C₂₇、C₂₉、C₃₁、C₃₃正构烷烃的含量均较高;总正构烷烃(C_total)含量变化范围为35.00~78.64 mg/kg,长链正构烷烃(C_25-36)含量范围为16.11~58.68 mg/kg,条叶垂头菊中总正构烷烃和长链正构烷烃含量最小,而阿尔泰狗娃花含量最大。58种植物中含量最高的正构烷烃(C_max)分布特征为:C₁₉有1种,C₂₂有2种,C₂₇有2种,C₂₉有23种,C₃₁有27种,C₃₂有1种,C₃₃有2种。植物中正构烷烃总正构烷烃碳优势指数(CPI_total)范围为1.07~4.32,CPI_25-36范围为1.12~8.20,总的正构烷烃平均碳链长度(ACL_total)范围为23.52~27.22,ACL_27-33范围为28.03~31.07,蜡质指数(P_wax)变化范围为0.60~0.92。植物中长链正构烷烃丰富,奇数碳含量分布优势明显。     

甘肃马先蒿对五种禾草的化感潜力研究

为了探讨甘肃马先蒿（Pedicularis kansuensis）不同浸提液处理对几种禾草化感潜力的差异,本研究采用室内生物测定法,研究了甘肃马先蒿植株浸提液和粉末浸提液以及根区土壤浸提液对5种禾草种子发芽和幼苗生长的影响,旨在揭示甘肃马先蒿对人工草地退化的潜在作用,为退化高寒草甸恢复和人工草地的建植提供理论依据。结果表明：甘肃马先蒿不同浸提液处理对5种牧草种子萌发和幼苗生长均有不同的化感效应,总体而言,粉末浸提液对5种禾草的抑制作用比整株浸提液的抑制作用大。甘肃马先蒿整株浸提液和粉末浸提液对5种禾草种子发芽和幼苗生长的化感综合效应表现为：对青海中华羊茅（Festuca sinensis ‘Qinghai’）的化感潜力最大,对同德老芒麦（Elymus sibiricus ‘Tongde’）最弱,而根区土壤浸提液对同德老芒麦的化感潜力最大,对垂穗披碱草（Elymus nutans）最弱,对其它3种的作用介于两者之间。     

高寒草甸植物与土壤脂肪酸组成特征分析

为探究脂肪酸对高寒草甸土壤退化及植被演替指示作用规律,采用野外调查与气相色谱质谱联用(GCMS)分析方法,对高寒草甸植物与土壤中脂肪酸进行测定和分析。结果表明,53种高寒草甸植物中含有脂肪酸68种,其中13种单不饱和脂肪酸、10种多不饱和脂肪酸及45种饱和脂肪酸,碳数范围为3~28。土壤样品含有41种脂肪酸,其中5种单不饱和脂肪酸、3种多不饱和脂肪酸和33种饱和脂肪酸,碳数分布范围与植物相同。含量较高脂肪酸的碳数分别为C_(24)、C_(22)、C_(20)、C_(18)和C_(16),脂肪酸有显著的偶碳数优势。对比研究菊科、禾本科以及莎草科的脂肪酸种类,菊科植物含有16种独有脂肪酸,禾本科唯一独有脂肪酸为6,9,12-十八碳三烯酸,莎草科中未发现独有脂肪酸。退化高寒草甸植物长链脂肪酸(C_(20))种类数高于土壤,而轻度退化以及未退化高寒草甸植物与土壤种类无明显差异。因此脂肪酸种类及含量可以作为评价土壤退化和植被演替重要指标。     

高寒地区人工草地土壤微生物群落对不同种植方式和年限的响应

为了探讨高寒地区多年生人工草地土壤微生物对不同种植方式和年限的响应,本试验采用Illumina MiSeq高通量测序技术,研究了高寒地区不同生长年限的单播和混播人工草地土壤细菌和真菌群落多样性变化。结果表明：研究共识别出63个细菌门类和17个真菌门类,约有50%的真菌门未识别出来。已识别类群中细菌以变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）占优势,真菌以子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）占优势。不同种植方式土壤细菌多样性和丰富度均无显著差异。中华羊茅（Festuca sinensis）草地和混播草地土壤真菌多样性和丰富度显著高于短芒披碱草（Elymus breviaristatus）草地的。混播草地不同生长年限细菌和真菌无显著变化,单播草地土壤细菌随年限的增长逐渐减少。高寒地区多年生人工草地土壤微生物多样性和丰富度显著受土壤硝态氮和速效磷含量变化影响。     

不同高寒草甸土壤碳氮稳定同位素和密度的差异

为了解不同类型高寒草甸土壤碳氮稳定同位素和密度的差异,采用稳定同位素质谱仪Isoprime100对采自黄河源区不同高寒草甸覆被条件下0~30 cm土壤进行了碳氮稳定同位素组成特征和密度分析。结果表明,高寒草甸土壤δ¹³C值介于-25.42‰~-24.20‰之间,δ¹⁵N值介于3.37‰~4.69‰之间,显著高于大气δ¹⁵N值。δ¹³C值和δ¹⁵N值均随土壤深度加深而增大。人工草地土壤δ¹³C值显著低于轻度和重度退化草甸(P<0.05),而δ¹⁵N值显著高于轻度和重度退化草甸(P<0.05)。土壤碳氮比最小值为7.89,最大值为9.97,平均碳氮比为8.71。土壤有机碳含量和全氮含量呈正相关(P<0.01),二者的回归方程为y=0.0963x+0.0336(R²=0.9619)。轻度退化草甸、严重退化草甸和人工草地0~30 cm土壤碳密度依次为7.14、6.67和6.46 kg/m²;全氮密度依次为0.83、0.77和0.75 kg/m²。植物吸收、生长有利于¹²C和¹⁴N的输出,而将较重的¹³C和¹⁵N留在了土壤中。人工草地植物生长势强,形成的地上生物量多,吸收了较多的土壤氮素¹⁴N,导致土壤¹⁵N升高。植被退化或种植人工草地均可导致土壤碳氮密度的显著降低,这种变化主要发生在0~20 cm土层。     

青海共和盆地10种荒漠植物植硅体的形态特征

为探究在高寒地区干旱气候条件下不同植物以及同种植物不同部位中植硅体的形态特征,丰富植物植硅体形态研究成果,以期为该区域古植被重建和植物分类提供参考,本研究采用湿式灰化法提取了共和盆地塔拉滩地区常见荒漠植物中的植硅体,并且对提取出的植硅体类型进行了鉴定和形态参数的测量。结果表明：10种植物中共统计到植硅体81298粒,鉴定出主要植硅体类型20种,包括帽型、棒型、齿型、尖型、哑铃型和不规则块状等;植物地上部位与地下部位中6种主要植硅体类型的参数大小分别为0.9～40.1和1.1～42.6 μm。不同科属的荒漠植物均拥有独有的典型植硅体类型,且不同部位中主要植硅体类型存在差异。同一形态植硅体的百分含量和参数大小在不同植物及同种植物不同部位中也存在一定差别。总体上,植物样品地上部位中植硅体的类型和数量均多于地下部位,其中禾本科植物中植硅体类型和数量最为丰富。     

3种禾草水提取液对其种子发芽和幼苗生长的潜在化感作用

研究禾草的化感潜力对于揭示高寒地区多年生人工草地的退化机理具有重要的理论和现实意义。目的是探讨垂穗披碱草、冷地早熟禾和中华羊茅的潜在化感作用。利用3种植物的整株和粉末分别制备了水提取液,采用室内生物测试法研究了3种多年生禾草水提取液对其种子发芽和幼苗生长的影响。结果表明:垂穗披碱草整株浸提液显著降低了垂穗披碱草、冷地早熟禾和中华羊茅的发芽率(P<0.05),较对照分别下降了10.6、7.0和21.4个百分点,对3种禾草幼苗生长均有抑制作用;冷地早熟禾整株浸提液显著抑制了垂穗披碱草、冷地早熟禾和中华羊茅幼苗的根长,抑制率分别为41.9%,61.5%和32.1%;中华羊茅整株浸提液显著抑制了冷地早熟禾和垂穗披碱草幼苗干重(P<0.05),抑制率分别为51.2%和46.4%;垂穗披碱草、冷地早熟禾和中华羊茅粉末浸提液均能显著降低自身及其他植物的发芽率、发芽指数、苗高、根长以及干重(P<0.05)。3种禾草不同浸提液对自身及其他植物种子发芽和幼苗生长均具有自毒作用和化感效应,且粉末浸提液对3禾草的化感效应强于整株浸提液。3种禾草不同处理的浸提液对其种子发芽和幼苗生长的综合化感效应强弱表现为:冷地早熟禾>垂穗披碱草>中华羊茅。采用混播方式在高寒地区建立人工草地时要考虑种间的化感作用。