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。     

生长环境对地瓜藤叶表皮烷烃含量及组成的影响

在重庆市缙云山、金佛山、歌乐山按不同海拔采集地瓜藤(Ficus tikoua)叶片,经氯仿浸提后采用柱层析技术分离正烷烃,并采用色谱技术分析其组分及含量,旨在分析地瓜藤叶表皮蜡质及其组成对生长环境的响应,为合理利用地被植物提供理论依据.结果表明:地瓜藤叶表皮蜡质中主要正烷烃为C₁₈~C₃₃,优势峰为C₃₁和C₂₉,不因环境差异而发生改变;短链烷烃相对含量随海拔的升高而减少,长链奇数烷烃的相对含量随海拔的升高而增加,具有明显的奇偶优势.相关性分析结果表明年均温与碳优势指数、总平均碳链长度及中长链烷烃相对含量nC_25-33成显著负相关关系,与中链烷烃相对含量nC_21-24成显著正相关关系.聚类分析结果表明6个地瓜藤样品可分为2类:采自海拔低于550 m的缙云山低海拔、歌乐山低海拔和歌乐山高海拔的地瓜藤聚为一类;采自海拔高于770 m的缙云山高海拔、金佛山低海拔和金佛山高海拔的地瓜藤聚为一类.说明地瓜藤可通过调节叶表皮蜡质正烷烃的合成,适应不同海拔生长环境.     

草地早熟禾叶表皮蜡质及其对海拔变化的响应

植物表皮蜡质是覆盖在植物与空气接触部位的一层疏水性保护屏障,在植物生长发育过程中起着不可或缺的作用。草地早熟禾在寒温带、温带地区均有分布,但是关于自然条件下草地早熟禾叶表皮蜡质特征及其对复杂环境的响应机制尚不清楚。在青藏高原东缘两座高山分别设置了5个海拔梯度,即2600,3000,3400,3800和4200 m。在不同海拔采集草地早熟禾叶片,分析其表皮蜡质的化学组分及含量,研究植物与土壤烷烃的链长分布特征。结果表明:草地早熟禾叶表皮蜡质主要由初级醇组成,其次是烷烃和酯类,并含有少量脂肪酸和三萜类化合物;早熟禾表皮蜡质在海拔4200 m时含量最高,且显著高于其他海拔;海拔变化与草地早熟禾总蜡质含量及蜡质各组分含量之间不存在线性关系,随着海拔的降低,初级醇比例减少,烷烃比例增加。综合分析认为,草地早熟禾通过改变其叶表皮蜡质的沉积及蜡质组分,可以更好地适应高山环境。     

种子引发对甜高粱角质层蜡质及其抗性的影响

种子引发是一种可有效提高植物抗性及产量的方法,但引发是否可以调节作物生长期角质层蜡质沉积,从而参与植物抗性,目前尚不清楚。以甜高粱为试验对象,其种子用15% 聚乙二醇（PEG）、150 mg·L^-1水杨酸（SA）、20 mg·L^-1 脱落酸（ABA）、5 mg·L^-1 赤霉素（GA）或水进行引发处理,之后在田间种植（2020年）,分析测定了不同生长阶段（苗期、拔节期、抽穗期、成熟期）叶片角质层蜡质含量、叶片失水率、叶绿素浸提率;收获的种子进行第二年种植（2021年）,分析种子引发对植株叶片角质层蜡质的跨代效应。结果表明,PEG、SA和ABA引发分别显著增加苗期蜡质总量57.6%,50.8%和80.3%。引发也可增加不同生育期蜡质烷烃组分的含量,其中,ABA引发效果显著,分别显著增加苗期、抽穗期与成熟期烷烃含量58.7%、35.5%和36.5%。具有不同碳链长度的蜡质组分丰度同样受引发影响,特别是C₂₇、C₂₉、C₃₃烷,C₂₈~C₃₂醛与C₂₈醇相对丰度。与此同时,引发后高粱叶片相对含水量增加,叶片失水率、叶绿素浸提率均下降。综合分析认为,PEG、SA和ABA引发均可起到调节作物角质层蜡质沉积、提高角质层抗性的作用。此外,种子引发对蜡质合成的影响具有跨代“记忆”,可为生产中培育抗性品种提供新方法。     

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。     

天然草地植物叶角质层蜡质的化学组成及其对自由放牧的响应

植物角质层蜡质在保护植物免受极端环境危害方面发挥着重要作用。在内蒙古草甸草原和典型草原,分别选取围栏封育样地和自由放牧退化样地,在植物生长季采集3种植物(羊草、克氏针茅和糙隐子草)的叶片,采用色质谱技术分析了植物叶角质层蜡质总量、组分及碳链分布特点,比较了几种植物叶角质层蜡质特征对过度放牧的响应机制,旨在为合理利用和管理草原提供理论依据。结果表明,几种植物叶角质层蜡质总量存在显著种间差异,整体表现为羊草>克氏针茅>糙隐子草。羊草中,鉴定出7类化合物,分别是脂肪酸、烷烃、次级醇、初级醇、β-谷甾醇、β-二酮和烷基间苯二酚;在克氏针茅中,鉴定出5类化合物,分别是脂肪酸、烷烃、初级醇、α-香树脂醇以及β-谷甾醇;在糙隐子草叶中鉴定出6类化合物,分别是脂肪酸、烷烃、醛类、初级醇、烷基酯和β-香树脂醇。羊草次级醇相对含量最高,糙隐子草初级醇含量最高,而克氏针茅烷烃含量最高。草地类型显著影响了糙隐子草蜡质总量及其烷基酯的相对含量、克氏针茅烷烃相对含量及羊草次级醇和β-二酮相对含量。而草地利用方式显著影响了糙隐子草脂肪酸相对含量、克氏针茅蜡质总量、α-香树脂醇和β-谷甾醇相对含量及羊草蜡质总量和次级醇相对含量。在典型草原,糙隐子草和克氏针茅叶角质层蜡质总量均表现为自由放牧草地>围封草地(P<0.05);而羊草与之相反。在草甸草原,糙隐子草叶角质层蜡质总量样地间差异不显著;克氏针茅表现为放牧草地>围封草地(P<0.05);羊草叶角质层蜡质总量表现为围封草地>放牧草地(P<0.05)。不同植物角质层蜡质表现出的差异性响应模式,说明不同植物在长期进化过程中形成了各自特有的适应机制。综合分析认为,草地植物可以通过调整自身蜡质合成,改变蜡质组分和含量以适应外界环境引起的胁迫。     

不同季节青海高原型牦牛乳营养成分的比较研究

选择生活在高海拔(平均海拔4 200 m以上)的青海高原型牦牛(夏季,n=18;冬季,n=18)分析季节对牦牛乳营养成分和脂肪酸组成的影响。结果表明：蛋白质、乳糖、非脂乳固体、灰分、VA和主要反式脂肪酸(反-9-C_18:1和反-9,12-C_{18:2 n-6})含量冬季显著低于夏季(P<0.05),而脂肪和主要脂肪酸(C_16:0、C_17:0、C_18:0、顺-9-C_16:1、顺-9-C_18:1和顺-9,12-C_{18:2 n-6})含量冬季显著高于夏季(P<0.05),说明青海高原型牦牛乳的营养成分和脂肪酸组成受季节的影响。     

半干旱沙地生境变化对植物地上生物量及其碳、氮储量的影响

研究了科尔沁沙地沙丘固定过程中的流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘以及草地4种生境类型的植物地上生物量及其碳、氮含量与储量特征。结果表明,沙地生境变化对植物叶干重、枝干重、总生物量及其碳、氮含量与储量均有显著影响(P<0.01);固定沙丘的叶干重、枝干重、总生物量及其碳氮储量均大于流动沙丘与半固定沙丘,草地的叶干重、枝干重、总生物量、枝和总的碳储量、枝的氮储量均小于固定沙丘而大于流动沙丘;半固定沙丘叶、枝及总碳含量与枝的碳储量大于流动沙丘,而叶、枝及总氮含量小于流动沙丘。一年生植物分别占流动沙丘、固定沙丘和草地总生物量的63.99%,79.28%,70.86%;灌木占半固定沙丘总生物量的73.15%;C₃植物生物量分别占流动、半固定、固定沙丘和草地总生物量的39.99%,90.87%,96.01%和82.67%。固定沙丘上的一年生植物和C₃植物的生物量、碳氮储量在4个生境中最高;半固定、固定沙丘和草地中C₃植物碳含量及其储量、氮储量均高于C₄植物。沙丘固定过程中生物量及其碳氮储量逐渐增加,固定沙丘植被具有较大的碳氮固存潜力,一年生植物、C₃植物对其碳氮的固存具有重要的贡献作用;沙丘固定过程中C₃植物对C₄植物生物量的下降具补偿作用。     

河北省森林草原区主要草本植物功能群适宜分布预测

在森林-草原交错区阐明草本植物功能群随环境变化的响应及适宜分布格局,有利于揭示脆弱景观草本物种多样性的维持机制和制定保护策略。在对河北省塞罕坝保护区184个草本样方进行分层随机调查的基础上,按照光合作用途径进行了功能群的划分,并采用ClimateAP气候模型和GIS空间分析技术生成了气候和地形因子20个,在此基础上,利用MaxEnt模型进行了C₃和C₄功能群的潜在适宜分布模拟。结果表明,MaxEnt模型预测精度较高,C₃、C₄受试者工作特征曲线下面积(AUC值)均超过0.8;在研究区C₃植物适宜分布较广,占研究区总面积的61.99%,而C₄植物分布相对分散,占研究区总面积的19.12%;影响C₃植物分布的主要环境因子包括:极端最高温、冬季平均降雪量、>5 ℃积温、年平均气温和最冷月均温,影响C₄植物分布的主要环境因子包括:极端最高温、>5 ℃积温、年平均气温、年均降水量和冬季平均降雪量等。结果表明在研究区C₃草本植物潜在适宜分布在冷凉湿润的环境中,而C₄草本植物则更适宜生长在高温及干燥的环境中。随着全球变暖的进一步加剧,C₄草本植物的适宜分布范围将会进一步增加。     

模拟CO2升高及降水变化对红砂碳氮特征的影响

为探讨荒漠植物红砂根、茎、叶在CO₂升高与降水变化条件下的碳氮含量及分配特征,以当年生民勤红砂为试验材料,利用开顶式CO₂控制气室,研究了350、550及700 μmol·mol^-13种CO₂浓度和降水减少30%(-W₂)、减少15%(-W₁)、自然降水(W₀)、增加15%(+W₁)和增加30%(+W₂)5个降水变化下红砂根、茎、叶的有机碳、全氮含量、C/N及有机碳和全氮积累(吸收)量。结果表明:1)相同降水条件下,CO₂浓度升高使根、茎、叶有机碳含量显著增加,全氮含量显著减少;在-W₂降水量和700 μmol·mol^-1CO₂浓度时根有机碳含量增幅最大(13.33%),在+W₁降水量和700 μmol·mol^-1CO₂浓度时叶全氮含量降幅最大(56.31%);CO₂浓度升高使红砂根、茎、叶C/N显著升高,对有机碳、全氮积累(吸收)量影响显著。2)相同CO₂浓度条件下,降水增加对根、茎、叶有机碳含量及全氮含量影响显著;550 μmol·mol^-1CO₂浓度和+W₂降水量时叶有机碳含量增幅最大(11.56%),700 μmol·mol^-1CO₂浓度和+W₂降水量时叶全氮含量降幅最大(35.31%);降水量对红砂根、茎、叶的C/N及有机碳、全氮积累量影响显著。3)在CO₂浓度升高与降水变化下,红砂有机碳含量在根中最高,全氮含量在叶中最高,C/N在根中最大,红砂有机碳、全氮积累(吸收)量在叶中最高。综上所述,未来CO₂浓度升高及降水改变的情况下,红砂生长情况取决于CO₂浓度与降水量的协同作用对有机碳、全氮含量的影响,CO₂浓度升高会在一定程度上减缓干旱对红砂碳氮吸收及利用的抑制作用,在湿润条件下能有效地增强红砂对碳氮的吸收及利用能力。     

中国典型草原优势植物功能群氮磷化学计量学特征研究

氮(N)和磷(P)影响陆地生态系统的植物生长、发育和系统的结构和功能等,而植物氮磷(NP)生态化学计量特征为研究植物的养分利用状况提供了重要的手段,不同功能群植物叶片N、P元素的系统研究将为草地生态系统植被的限制元素及其对环境的适应策略提供参考依据。因此,以涵盖中国北方温带草原区和青藏高原区主要草地类型的草地样带为平台,通过系统采集该样带上132个采样点的33个主要优势植物叶片,分析了中国典型草地植物叶片N和P的生态化学计量学特征。结果表明:样带上主要物种的N含量、P含量、N/P的均值分别为18.18±6.16 mg·g^-1、1.25±0.64 mg·g^-1和16.75±6.67。其中,N和P存在显著的正相关关系(P<0.05);C₃植物和C₄植物的N、P含量无明显差异;双子叶植物、非禾本科植物、豆科植物、中生型植物的N、P含量分别高于相应的单子叶植物、禾本科植物、非豆科植物、旱生型植物;C₃植物、双子叶植物、禾本科植物、豆科植物、旱生植物的N/P分别高于相应的C₄植物、单子叶植物、非禾本科植物、非豆科植物、中生植物。总之,高寒草地植物的N、P含量高于温性草地植物,但其N/P却低于温性草地。     

猪毛菜属3种不同光合型物种的生长适应特征比较

干旱是促进C₄光合途径进化的外部动力之一,探究干旱胁迫导致植物光合型向C₄发生适应性演化对荒漠化植被的保护和恢复意义重大。猪毛菜属是藜科包含不同光合型物种的属,是研究干旱驱动C₄进化的理想材料。当前支持植物C₄光合进化的解剖结构证据充分且深入,而关注C₄光合进化进程中生长适应特征的研究不多。为此,基于猪毛菜属内各个种的系统进化关系,以蒿叶猪毛菜(C₃型)、松叶猪毛菜(C₃-C₄型)和东方猪毛菜(C₄型)为试验材料,研究其在各自生境下的叶片形态解剖结构和种子形态特征、抗旱生理和生态化学计量特征,分析猪毛菜属不同光合型植物在干旱胁迫下的生长适应差异。结果表明:C₃型猪毛菜是原始祖先,C₃-C₄型猪毛菜与C₄型猪毛菜由C₃型猪毛菜进化而来;与C₃型蒿叶猪毛菜相比,C₃-C₄中间型松叶猪毛菜以及C₄型东方猪毛菜叶从外部形态和解剖结构上逐渐形成适应干旱的结构特征,且种子的传播策略也因种子大小不同而发生变化;C₄型猪毛菜因高光合能力使其具备通过可溶性糖来调节渗透能力的物质基础,从而提高抗旱能力;C₃-C₄型猪毛菜是通过提高氮和磷的利用效率来增加固碳量,C₄型猪毛菜是通过氮和磷含量的增多来增加固碳量。相较于C₃蒿叶猪毛菜,C₃-C₄松叶猪毛菜和C₄东方猪毛菜更能适应贫瘠的环境。以上试验结果可为完善C₄光合进化理论提供生理生态适应性证据。     

磷肥对甘肃临夏地区燕麦干草及种子生产的影响

为确定甘肃高寒雨养区燕麦(Avena sativa)种子生产中磷肥最佳用量,提高肥料利用效率,试验在氮肥(尿素)用量75 kg·hm^-2的固定水平下,设计4个磷肥(P₂O₅)水平(0(CK),65(C₁),100(C₂),135(C₃)kg·hm^-2),对各磷肥水平下干草产量、种子产量和相关性状的变化进行了研究。结果表明：施用磷肥使燕麦的株高、茎粗、分蘖和干草产量均有提高,灌浆期C₁,C₂,C₃干草产量较CK依次提高13.85%,25.96%,22.65%,干草产量与磷肥水平显著正相关(相关系数0.91);施用磷肥提高了燕麦的有效分蘖数、主穗长,显著提高主穗粒数、穗粒重、千粒重、种子产量和秸秆产量,C₁,C₂,C₃种子产量较CK依次提高12.37%,16.72%,14.38%,种子产量与磷肥水平显著正相关...     

种子发芽生态研究

生活史策略是植物种群生态研究的重要领域,而种子发芽是植物生活史的重要阶段, 因此, 研究种子发芽规律及对策, 有助于认识和阐明物种进化及其生态适应特征。本论文以松嫩草原区植物为对象, 主要研究种子对恒温和变温的发芽响应, 比较变温梯度模拟的全球增温对C₃、C₄植物种子发芽的影响, 研究植物发芽模式及在不同温度条件下的变化, 探讨植物对盐、水势变化及盐与温度交互作用的发芽响应机制。     

日粮中C3、C4植物含量对牛肉品质和主要化学成分的影响

为探讨C₃和C₄植物在日粮中的含量对牛肉品质和主要化学成分的影响,本试验选用大豆粕、小麦麸、小麦、棉籽饼、苜蓿干草作为C₃植物试验材料,选用黄贮玉米秸、玉米酒精糟、玉米作为C₄植物试验材料,选用36头西门塔尔杂种公牛作为试验动物开展了肥育和屠宰试验。结果表明,日粮中C₄植物含量对肥育牛增重、牛肉的脂肪酸、氨基酸(其中甘氨酸不确定除外)、水分含量以及牛肉的剪切力、蒸煮损失率、滴水损失率、大理石花纹评分和眼肌面积均没有显著的影响。日粮中C₃植物含量对肥育牛增重、牛肉的脂肪酸(其中十七烷酸不确定除外)、氨基酸(其中丝氨酸和苏氨酸不确定除外)、水分含量以及牛肉的剪切力、蒸煮损失率、大理石花纹评分和眼肌面积也均没有显著的影响。     

葎草幼苗光合生理特性对铬胁迫的响应

以葎草幼苗为对象,采用盆栽法研究不同铬浓度(Cr³⁺)(分别为0,50,200,300,500 mmol/L)下葎草幼苗叶片光合生理特性的变化。结果表明,1)在低浓度(50 mmol/L)Cr³⁺胁迫下,植株的净光合速率(P_n)、瞬时水分利用率(WUE_i)显著高于对照,而气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、气孔限制值(L_s)、胞间CO₂浓度(C_i)及叶绿素含量与对照无显著差异。2)在中浓度(200~300 mmol/L)Cr³⁺胁迫下,各光合参数及叶绿素含量呈下降趋势,且光下最小荧光(F_o')、光下最大荧光(F_m')、初始荧光(F_o)、最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PSⅡ的潜在活性(F_v/F_o)、最大光化学量子产量(F_v/F_m)和光化学淬灭(qP)逐渐减小,但L_s和WUE_i随胁迫浓度的加重呈先升后降的趋势,C_i呈先降后升的变化,而E_TR和丙二醛(MDA)含量则呈上升趋势,此时非光化学淬灭(qN)的变化没有规律。3)在高浓度(500 mmol/L)Cr³⁺胁迫下,P_n、T_r、L_s、WUE_i、MDA含量、叶绿素含量及qN均下降,C_i上升,且F_o'、 F_m'、F_o、F_m、 F_v、 F_v/F_o、F_v/F_m和qP也显著增加。因此,低浓度Cr³⁺在一定程度上促进葎草幼苗生长,但随着Cr³⁺浓度增加,植株的气体交换参数、MDA含量、叶绿素含量及叶绿素荧光参数等光合生理特性具有显著不利影响,尤其是在高浓度Cr³⁺胁迫下,植株的生长受到严重抑制。