植物化感作用对牧草影响的研究进展

从微生物学和分子生物学角度,就牧草之间的化感作用及其研究方法与化感作用机理的研究进展进行了综述,分析了牧草化感作用与影响因素,并就该领域今后研究工作的特点及应关注的问题进行了展望.     

植物化感作用的生态学意义及在草地生态系统中的研究进展

植物化感作用会在不同的研究尺度影响生态学过程,也被认为是生物入侵的重要作用机制,近年来成为生态学领域的研究热点。目前针对化感物质的分离、鉴定、释放途径及作用机理和化感作用的应用潜力等方面已开展了大量的研究工作,但对化感作用在不同时空尺度生态学过程中的具体作用和贡献及在草地生态系统中的研究进展还缺乏深入系统地概述,限制了对化感作用生态学意义的准确理解。笔者综述了近年来化感作用在不同尺度生态学过程特别是草地生态系统中的研究进展,从化感作用与种间竞争的区分与联系、化感作用对群落物种组成、群落演替及生物入侵等生态学过程的影响入手阐述了植物化感作用的生态学意义,总结了草地生态系统中化感作用的研究现状。基于当前植物化感作用研究存在的问题和争议,提出未来的研究应重点关注化感作用的室内观测结果与野外群落或生态系统水平观测结果的对比分析、区域乃至全球尺度的化感作用研究及化感作用在草本植物防御过程中的作用机制等方面。     

土壤水分对入侵植物节节麦表型可塑性和化感作用的影响

采用盆栽试验方法,研究土壤含水量在75%～80%（CK）、55%～60%（MD）和45%～50%（SD）土壤田间持水量条件下对入侵植物节节麦植株表型可塑性及化感作用的影响,探讨节节麦对土壤水分变化的响应机理,为其入侵机制研究提供理论依据。结果表明：节节麦植株总生物量随土壤含水量的降低呈下降变化,至SD时,较CK减少21.19 %。此外,叶生物量比、平均叶面积、相对生长速率及净同化效率均随土壤含水量的降低而减小,而根、穗生物量比、根冠比及水分利用效率则呈逐渐增大变化。化感效应指数显示,随土壤含水量的降低,节节麦不同部位水浸提液的化感作用整体呈先升后降的变化。研究表明,节节麦通过生物量分配模式及对化感物质投入的改变对土壤水分变化有一定的适应能力。     

土壤水分对入侵植物节节麦表型可塑性和化感作用的影响北大核心CSCD

采用盆栽试验方法,研究土壤含水量在75%~80%(CK)、55%~60%(MD)和45%~50%(SD)土壤田间持水量条件下对入侵植物节节麦植株表型可塑性及化感作用的影响,探讨节节麦对土壤水分变化的响应机理,为其入侵机制研究提供理论依据。结果表明:节节麦植株总生物量随土壤含水量的降低呈下降变化,至SD时,较CK减少21.19%。此外,叶生物量比、平均叶面积、相对生长速率及净同化效率均随土壤含水量的降低而减小,而根、穗生物量比、根冠比及水分利用效率则呈逐渐增大变化。化感效应指数显示,随土壤含水量的降低,节节麦不同部位水浸提液的化感作用整体呈先升后降的变化。研究表明,节节麦通过生物量分配模式及对化感物质投入的改变对土壤水分变化有一定的适应能力。     

冷蒿浸提液对几种饲用植物的化感作用

采用生物测定方法研究了冷蒿茎叶水浸提液和50%甲醇浸提液对苏丹草、黄花草木樨、阿尔刚金苜蓿、准格尔苜蓿和沙打旺种子萌发以及幼苗生长的影响.结果表明:随着冷蒿茎叶水浸提液浓度的增加,受试植物种子发芽率逐渐降低,5 mg/mL水浸提液使苏丹草、黄花草木樨、阿尔刚金苜蓿、准格尔苜蓿和沙打旺种子发芽率分别降低了3.9%、7.1%、3.6%、5.9%和1.8%;冷蒿茎叶水浸提液通过影响种子萌发期间幼苗对营养物质的分配与积累,进而抑制幼芽与幼根的生长,使五种饲用植物幼芽生长量分别降低了1.5%、8.3%、14.2%、13.0%和3.6%,幼根生长量分别降低了1.0%、4.8%、18.5%、30.7%和4.7%;在相同浓度下,甲醇浸提液对受试植物种子萌发以及幼苗生长的抑制作用明显增加.     

外来物种红花醉浆草的化感作用研究

化感作用在生物入侵过程中具有重要的意义,但是还没有人对外来物种红花醡浆草的化感作用做过研究.本试验采用人工气候箱培养,初步研究了红花醡浆草对9种植物的化感作用.结果显示,红花醉浆草叶片提取液对9种受体植物种子萌发和幼苗生长均有化感作用,不同浓度的提取液对植物的化感作用强度不同,低浓度时较弱,高浓度时较强.对种子发芽率、发芽速率、发芽速度指数、根长、苗高、鲜重和干重均有不同程度的影响,其中发芽速率、发芽速度指数和干重最为敏感,可更好的衡量化感作用的大小.不同植物对红花醡浆草化感作用的敏感程度不同,白三叶、红三叶、马蹄金和高羊茅最为敏感,而紫花苜蓿最不敏感.     

鹰咀豆根系分泌物的分离鉴定及典型分泌物苯甲醛的化感效应

运用CH2Cl2提取水培35 d鹰咀豆的根系分泌物,并通过气相色谱和质谱联用技术(GC-MS)进行分离鉴定,对典型分泌物苯甲醛的生物学效应通过发芽试验进行了测试.结果表明,鹰咀豆的根分泌物主要包括有机酸、酚、烃类、酯、酮类、醇、酰胺、苯、醛和噻唑等;苯甲醛是一种他感作用强于自毒作用的化感物质,对2种幼苗组成的复合系统的负效应小于对单作系统的负效应.     

植物根系呼吸研究方法及影响因素研究进展

植物根系呼吸是土壤呼吸的主要组成部分,与陆地生态系统碳循环和气候变化密切相关。根呼吸的研究对生态系统碳收支及生物圈碳平衡有重要意义。植物根呼吸受环境及生物等多种因素影响,根呼吸速率及其对土壤总呼吸的贡献在不同生态系统有较大的差异性。根呼吸的测定主要通过离体根法、同位素法及PVC管气室法等直接方法和排根法、计算法等间接方法进行测定或估算。植物根呼吸主要受土壤温度、湿度、养分及根直径、根级、根生物量及菌根等因素影响。本文从根呼吸主要研究方法和影响根呼吸因素两方面对已有的研究进行简要的综述,旨在为植物根呼吸研究提供理论依据,并根据目前的研究现状,对相关内容进行展望。     

影响紫花苜蓿高产栽培诸因素研究进展

紫花苜蓿因其产量高、富含蛋白质、适口性好、营养成分均衡、生物固氮能力强、适应性广的特点,在我国种植业结构调整中发挥着重要的作用。品种选择的正确与否,种植管理措施的是否得当,收获制度是否合理,直接影响苜蓿的品质和产量。针对上述影响紫花苜蓿高产栽培的关键因素就苜蓿秋眠性与品种选择、苜蓿水肥需求与田间管理、刈割制度与生产潜力等方面进行了综述。     

丁香酚对小麦-蚕豆间作土壤微生物数量及多样性的影响

通过盆栽试验,探讨了在田间持水量75%水平下,小麦(Triticum aestivum)根系分泌物丁香酚对小麦、蚕豆(Vicia sativa)单作和间作群体土壤微生物数量及其多样性的影响,以期为化感物质间作群体的调控提供理论依据。结果表明,总体上,微生物的多样性降低,真菌和放线菌数量减少,而细菌数量增加。与无丁香酚处理对比,在3种种植模式中,丁香酚对土壤真菌和放线菌数量均表现为化感抑制作用,两种微生物数量的减小幅度分别为21.95%~98.42%和13.33%~92.82%;单作小麦较间作处理的细菌数量变化了-118.63%~90.73%,但单作蚕豆细菌数量变化了-56.39%~76.76%;放线菌占微生物的相对数量变化了-4.42%~4.32%,细菌变化了-4.36%~4.88%。小麦间作蚕豆降低了土壤微生物多样性指数,较单作小麦、单作蚕豆分别变化了15%~26.98%和-45.45%~6.67%;经丁香酚处理,单作中土壤微生物多样性指数降低,而间作变化不大。     

黄连须根浸提液对莴苣、绿豆和白菜的化感效应

试验以莴苣、绿豆和白菜为材料,研究了黄连须根浸提液(extracts from fibrous roots of Coptis chinensis, ERC)对种子萌发和幼苗生长的化感效应,目的是减轻化感危害,提高土地持续生产力。结果表明,低浓度(200 mg/L)的ERC处理种子后,3种供试作物种子发芽率、发芽指数无显著变化,但种子的活力指数降低,幼苗的生物量和根系活力显著下降;随着浓度加大(>400 mg/L),抑制种子中的淀粉和蛋白质水解,降低游离氨基酸、可溶性糖和可溶性磷的含量,影响种子萌发;ERC浓度达到800 mg/L时,根尖向上卷曲而离开ERC溶液,根毛消失,根系畸形且颜色变褐,叶片硝酸还原酶和叶绿素合成减少,抑制幼苗生长。ERC对莴苣种子发芽和幼苗生长抑制作用大于绿豆和白菜。因此,在集约化种植黄连的土壤中,可能造成莴苣、绿豆和白菜等后季作物减产。     

Ailelopathic effects of different concentration root exudates of Kochia scoparia on oil flax seed germination

采用生物测定法,对地肤（Kochia scoparia）根系分泌物对胡麻（Linum usitatissimum）的化感作用进行了研究。结果表明,1）不同浓度的地肤根系分泌物对胡麻的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均有不同程度的抑制作用,且抑制率随着处理浓度的增大而增大。2）不同浓度的地肤根系分泌物对胡麻根长均表现促进作用,对苗高、根鲜质量和苗鲜质量均表现抑制作用,且无论是促进作用还是抑制作用,均随着处理浓度的升高而增大,但与对照间的差异均不显著。说明地肤根系能够释放化感物质,影响周围植物的生长,根系分泌是地肤释放化感物质的一个途径。3）地肤根系分泌物影响胡麻种子萌发主要是其抑制了胡麻种子的活力指数,对幼苗生长的影响主要是使胡麻的根变细变长。     

地肤根系分泌物对胡麻的化感作用

采用生物测定法,对地肤（Kochia scoparia）根系分泌物对胡麻（Linum usitatissimum）的化感作用进行了研究。结果表明,1）不同浓度的地肤根系分泌物对胡麻的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均有不同程度的抑制作用,且抑制率随着处理浓度的增大而增大。2）不同浓度的地肤根系分泌物对胡麻根长均表现促进作用,对苗高、根鲜质量和苗鲜质量均表现抑制作用,且无论是促进作用还是抑制作用,均随着处理浓度的升高而增大,但与对照间的差异均不显著。说明地肤根系能够释放化感物质,影响周围植物的生长,根系分泌是地肤释放化感物质的一个途径。3）地肤根系分泌物影响胡麻种子萌发主要是其抑制了胡麻种子的活力指数,对幼苗生长的影响主要是使胡麻的根变细变长。     

紫花苜蓿茎、叶浸提液对小黑麦种子及幼苗的化感效应研究

利用紫花苜蓿分枝期的茎、叶浸提液对小黑麦种子及幼苗进行处理,以研究其对小黑麦种子及幼苗的化感作用。结果表明,紫花苜蓿茎、叶浸提液浓度对小黑麦种子的萌发有一定的抑止作用,并且随着浓度的增加,抑止作用增强;小黑麦苗期的茎、叶、根重随着紫花苜蓿茎、叶浸提液浓度的增加而呈现先增加后降低的变化趋势;紫花苜蓿茎、叶浸提液浓度为20%时对小黑麦幼苗的高度与生长速度影响最为显著。     

心叶驼绒藜根系的研究

以新疆地区天然心叶驼绒藜为研究材料,选取不同龄级的标准植株,采用全根挖掘法和烘干法,分析了心叶驼绒藜根系形态特征与生长状况。结果表明,心叶驼绒藜主根系发达,主根长为株高的2．0～11．7倍;随着龄数增长,根系呈现哑铃状分布的特点,侧根系主要分布在0～50cm土层;2月龄植株主根生长速度最快,达12．9mm／d;心叶驼绒藜土壤水分稳定层为60～320cm,该层土壤含水量为6．81％～9．05％。多年生植株在0～50cm土层内,主根直径由14．6mm减小为4．0mm,变化幅度大。