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。

全球草地退化的成因、修复技术及恢复效果评估研究进展

草地是面积最大的陆地生态系统,具有重要的生产、生活和生态功能,对世界粮食安全和生态安全具有重要的意义。然而由于全球变化和人类活动,草地生态系统出现不同程度的退化。退化草地的恢复及恢复后草地的结构和功能的稳定性成为全球共同关注的热点问题。本文综述了全球不同类型草地退化的现状与成因,系统总结了不同类型的草地修复技术及其对生态系统结构和功能的影响及作用机制,概括了目前退化草地恢复效果评估方法。本文提出了未来研究应该聚焦在以下几个方面:首先要加强退化草地修复技术体系构建,形成不同类型草地的修复模式;其次,重视修复前后草地“空-天-地”一体化监测技术体系构建,维持退化草原修复后的生态效果;此外要注重加强多年生乡土物种的恢复,在提升草地生态功能的同时提高生产功能,需要重视对草地生态系统修复中的基础科学问题的研究,为世界不同类型草地生态系统的群落结构、生产-生态功能的恢复提供技术支撑和理论依据,为维护我国粮食安全和生态安全,加快美丽中国建设提供借鉴。

环青海湖地区多年生栽培草地土壤真菌群落结构特征

为探究环青海湖地区多年生栽培草地对土壤真菌群落结构和功能的影响,以多年生单播和混播栽培草地为对象,采用ITS测序方法对土壤真菌群落特征进行了分析,运用FUNGuild进行真菌的功能预测,并结合土壤理化性质进一步揭示土壤真菌群落的驱动因素。研究结果显示:子囊菌门(Ascomycota)是多年生栽培草地的真菌优势菌门。与单播草地相比,混播没有显著改变土壤真菌群落的组成,但显著增加了真菌群落的丰富度和多样性。FUNGuild功能预测结果表明多年生栽培草地土壤真菌的潜在功能和营养方式具有多样性,且混播草地真菌的病理-腐生-共生型的相对丰度显著高于单播草地。影响研究区土壤真菌群落的主要因子包括土壤全磷、有机碳、铵态氮、硝态氮、全碳:全磷。相比于单播,混播有助于增加土壤全氮和全碳含量,促进土壤真菌群落的丰富度和多样性,更有利于维持土壤生态系统的稳定。

高寒沙化草地自然演替恢复下土壤有机碳矿化及其温度敏感性研究

青藏高原东缘草地沙化态势严重,开展草地沙化退化与自然恢复土壤有机碳矿化及其温度敏感性(Temperature Sensitivity,Q_(10))对比研究,可为草原碳库管理提供理论支撑。本试验在若尔盖县分别选取典型沙化草地和长期自然恢复(10年)沙化草地,采集表层0~10 cm和底层20~30 cm土壤样品带回室内进行控温(5℃,15℃和25℃)矿化培养实验。结果表明:与沙化草地相比,自然恢复途径下土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)的矿化速率降低了40%,土壤有机碳储量提高了2.23~2.57倍,SOC分解的温度敏感性由0.55~1.57增加到0.80~2.73,且底层土壤Q_(10)显著高于表层土壤。两种草地土壤有机碳累积矿化量与土壤初始SOC含量呈极显著的负相关关系,且底层土壤SOC矿化速率均显著高于表层土壤。未来气候变暖影响下自然恢复沙化地底层SOC矿化分解成为碳源的风险更高,应重点加强其草地深层土壤碳库的管理和调控措施。

草地放牧饲养要素分析

饲养牲畜是草地放牧的目标,放牧饲养牲畜是草地饲草资源利用的最有效途径。放牧饲养要素包括草地生产率、适宜载畜率、饲草质量、牲畜生长需要和采食量及放牧方式。本文对这些要素进行了归纳分析,目的在于推进发展草地放牧饲养理论并推导草地生产和保护性利用的关键技术。本文介绍了草地生产率研究方法、适宜载畜率确定标准、划区轮牧区块数计算方法及间歇休牧期和放牧期确定方法。草地放牧饲养理论:基于土壤和气候,改善草地生产和饲草质量,制定适宜载畜率,确定合理放牧方式,满足放牧牲畜最佳生长需要,并维持草地健康,实现“双赢”或“三赢”。草地保护性利用关键技术:放牧场或割草场施肥,调整适宜的载畜率,延迟放牧及间歇休牧,确切的划区轮牧体系,放牧场和割草场等量配置,二时段饲养模式。

草地早熟禾转录因子PpMYB44基因克隆及非生物胁迫响应分析

MYB转录因子在植物次生代谢调节、激素信号转导和抗逆等生理生化过程中发挥重要作用。为揭示MYB转录因子对草地早熟禾(Poa pratensis L.)逆境胁迫条件下的响应,本研究克隆了PpMYB44基因,并进行了生物信息学分析,应用qRT-PCR技术对该基因在组织中的表达特异性及非生物胁迫处理下的表达进行了检测。结果显示,PpMYB44包含典型结构域PLN03091超家族,与其在黑麦草(Lolium perenne)中的同源基因相似度较高。草地早熟禾PpMYB44基因存在组织特异性,其相对表达量由高到低依次为根>茎>叶;PpMYB44显著响应干旱、盐、磷和氮胁迫,干旱、氮胁迫抑制PpMYB44基因表达;盐和磷显著促进其表达;经植物激素SA、GA处理后,PpMYB44相对表达量下调,而IAA及GABA促进该基因表达。本研究为丰富草地早熟禾转录因子MYB家族在非生物胁迫下的调节机制提供了理论基础。

切根+施肥对羊草人工草地草产量及其芽库的影响

针对旱作羊草人工草地多年利用后羊草产量下降、草地生产力降低等问题,本研究以退化羊草人工草地为研究对象,设置对照(不切根、不施肥)、切根+施肥(切根+尿素、切根+磷酸二铵)处理,研究不同改良措施对羊草功能性状、种群特征、芽库数量以及内源激素的影响。结果表明:切根+尿素和切根+磷酸二铵处理对羊草的功能性状有显著影响,切根+尿素和切根+磷酸二铵处理羊草单株的茎粗、株高、叶宽和叶片数均显著高于对照;其中,切根+尿素处理下羊草茎粗、株高和叶宽最大,分别为1.67 cm、48.55 cm和0.65 cm,较对照提高了60.57%、52.77%和44.50%。切根+施肥处理提高了羊草营养枝高度、生殖枝高度、枝条数和干草产量,切根+尿素处理增幅均最大,其中,切根+尿素处理干草产量达359.00 g/m^(2),增幅达85.24%。切根+磷酸二铵处理显著增加了羊草人工草地的地下芽库数量,羊草芽库达到458个/m^(2),较对照提高129.00%。另外,切根+磷酸二铵管理措施显著提高了羊草根茎中的茉莉酸(JA)和生长素(IAA)含量,羊草根茎中的JA和IAA与芽库数量呈显著的正相关关系。综合表明,切根+施肥是退化羊草人工草地管理的有效措施。

施肥和补播对不同坡向斑块化退化高寒草甸生物量和物种多样性的影响

探索黄河源区斑块化退化高寒草甸有效的人工修复措施,对促进退化高寒草甸生态修复具有重要意义。本研究通过设置不同有机肥施用量与不同禾草补播量的交互处理试验,分析斑块化退化高寒草甸不同坡向草地生物量和物种多样性的变化特征,以期筛选出适合该地区有效恢复的施肥量与补播量的最优组合。结果表明:(1)施肥和补播处理均可提升斑块化退化高寒草甸植物地上和地下生物量,但对植物物种多样性的促进效果不明显;(2)施肥和补播处理对草地生物量和多样性的影响因阳坡和阴坡坡向不同而存在差异;(3)分布在阳坡滩地的斑块化退化高寒草甸适宜修复措施为添加有机肥150 g/m^(2)+补播牧草(垂穗披碱草0.75 g/m^(2)+青海中华羊茅0.375 g/m^(2)+青海冷地早熟禾0.375 g/m^(2)),阴坡滩地适宜修复措施为补播垂穗披碱草1.5 g/m^(2)+青海中华羊茅0.75 g/m^(2)+青海冷地早熟禾0.75 g/m^(2);(4)在斑块化退化高寒草甸修复过程中,阳坡和阴坡草地的生物量与物种多样性之间总体呈现相反的关联性。研究结果表明斑块化退化高寒草甸的生态修复需要考虑坡向环境的影响。

草地早熟禾苗期耐低温的生理特性研究

为了探究不同抗性草地早熟禾苗期对低温胁迫的生理特性差异,以10个常用草地早熟禾品种为试验材料,将幼苗叶片进行不同程度的低温胁迫处理,利用细胞伤害率和对应的低温度梯度进行Logistic方程拟合,获得半致死温度(LT50)并筛选抗寒品种和低温敏感品种,并以二者为试验材料进行相关生理指标的测定和相关性分析。结果表明,草地早熟禾‘普瑞芬’的LT_(50)为-17.5℃,表现出较好的抗寒性,‘帝国’的LT_(50)为-3.2℃,表现出对低温的敏感性;经低温胁迫处理后抗寒品种‘普瑞芬’的相对电导率和丙二醛含量显著下降并低于低温敏感品种‘帝国’,而‘普瑞芬’幼苗中干物质含量、相对含水量和苗长等生长指标和叶绿素含量、渗透调节物质(游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白)和抗氧化酶活性(SOD、POD和CAT)均高于‘帝国’;经相关性分析表明,低温对草地早熟禾幼苗的干物质,苗长和根长及渗透调节物质含量影响较大且各指标之间相互作用。

降水格局变化和放牧对草地土壤磷转化影响的研究进展

草地是重要的陆地生态系统,其植物生产力可能会受到营养元素磷的限制。植物在生长发育过程中所需的磷主要来源于土壤,磷元素在土壤中的转化及其有效性受到诸多因素的影响。放牧作为草地常见的利用方式,可以通过影响土壤理化性质、土壤微生物及植物根系分泌物等作用于土壤磷转化过程。然而,在全球降水格局变化的背景下,土壤磷形态及其有效性会如何响应放牧利用,是近些年学者关注的重点问题。本文从土壤含水量、pH、土壤磷酸酶及根系分泌物等方面,总结了降水和放牧对草地土壤磷转化的影响。未来应从自然因素和人为干扰、生物和非生物、长时间和大尺度上多角度考虑降水变化和放牧利用对草地土壤磷转化的影响,以期更好地理解草地土壤磷循环以及在降水格局变化背景下为草地恢复提供参考依据。

商品有机肥和羊板粪对高寒矿区人工草地和土壤特性的影响

为提高木里矿区人工草地土壤肥力,促进矿区可持续修复,在青海木里矿区修复时进行了商品有机肥、羊板粪、商品有机肥+羊板粪3种施肥处理,以未施有机肥为对照,分析生长2年的植被、土壤肥力和土壤微生物群落结构。结果表明:施肥显著(P<0.05)提高了植被高度、盖度和生物量,并改善了土壤肥力,且以两种肥料混施效果最好。3种处理均显著提高了土壤细菌丰富度(P<0.05),但对土壤真菌多样性无影响。3种处理均提高了变形菌门(Proteobacteria)和子囊菌门(Ascomycota)相对丰度,降低了担子菌门(Basidiomycota)相对丰度。相关性分析表明,植被情况与土壤肥力、土壤微生物存在显著相关性,有机肥通过增加土壤肥力和改变土壤微生物群落结构促进植被生长。因此,高寒矿区生态修复时施有机肥有利于人工植被生长,改善土壤肥力和土壤微生物群落结构,且以商品有机肥+羊板粪混施效果更好。

增温与凋落物去除对人工草地土壤呼吸的影响

人工草地是重要的碳汇,但其土壤呼吸及其温度敏感性(Q10)对气候变化和干扰的响应尚不清楚。本研究在大陆性季风气候区的紫苜蓿(Medicago sativa)和无芒雀麦(Bromus inermis)2种人工草地开展了增温和凋落物处理试验,测量了土壤呼吸速率和Q10,并分析了不同草地对这些影响的响应差异。结果表明:增温使年均土壤温度显著增加约2℃(P<0.05);同时,使年均土壤湿度和电导率显著降低(P<0.05)。增温使年平均土壤呼吸速率降低8.81%;凋落物去除使年平均土壤呼吸速率降低9.33%。增温和凋落物去除均使Q10降低。不同草地对增温和凋落物处理有不同的响应,其中紫苜蓿草地对增温的响应大于无芒雀麦草地,而无芒雀麦草地对凋落物处理的响应大于紫苜蓿草地。本研究表明,试验区无芒雀麦群落相较于紫苜蓿群落更能抵抗气候变化和干扰的影响,有利于减少碳排放,是更好的建植人工草地的物种。

草地早熟禾PpSWEET1b基因克隆及功能研究

SWEETs糖转运蛋白是一类在真核生物和原核生物中均存在的促进糖通过细胞膜流动的转运蛋白之一,参与调控植物的生长发育和胁迫响应过程。以草地早熟禾品种蓝月为材料,以叶片cDNA为模板克隆PpSWEET1b基因,采用花序侵染法转化拟南芥,获得了PpSWEET1b拟南芥过表达株系,并研究干旱和低温胁迫对转基因和野生型拟南芥生长、生理及基因表达的影响。结果表明:干旱和低温胁迫下,PpSWEET1b过表达植株生长状态均优于野生型,叶片MDA含量显著低于野生型,但葡萄糖含量较野生型显著增加,抗旱性和抗寒性明显增强;PpSWEET1b过表达植株可能协同SWEET2和SWEET3共同参与了对低温的响应。此外,以叶片DNA为模板克隆了PpSWEET1b基因的启动子序列,顺式作用元件预测发现,其含有多个与胁迫和激素响应、光响应相关的元件。综合以上结果表明,草地早熟禾PpSWEET1b基因在耐旱和耐寒方面发挥着重要作用,可为草坪草抵抗非生物胁迫生物育种提供新的优异基因资源。

农牧交错区草地生物多样性研究进展:方法、挑战、不足与展望

土地利用变化是生物多样性丧失的主要驱动因素,农牧交错区耕地-草地界面变化对草地生物多样性有显著影响,系统梳理相关研究进展,对于区域可持续发展至关重要。本文首先从空间尺度、研究层次、研究方法和应用决策4个角度对农牧交错区草地生物多样性研究进展进行了系统阐述,然后分析了当前农牧交错区草地生物多样性保护面临的挑战和机遇,最后就目前已有研究的局限性和未来的发展方向进行了探讨。研究表明,当前农牧交错区“耕地-草地界面变化对生物多样性影响”的研究十分薄弱,研究层次有待扩展、跨尺度集成研究亟须加强。未来应当融入空天地一体化的遥感监测技术,系统推进农牧交错区草地生物多样性研究,在全面理解影响机制的基础上,探索耕地粮食生产和草地生物多样性保护的双赢方案,促进区域可持续发展。

人工草地土壤碳氮磷含量变化及化学计量特征研究

人工草地建植是治理三江源地区草地退化最有效的方法之一。本研究以三江源地区不同牧草播种的土壤为研究对象,通过分析土壤中关键养分元素的含量及其比例关系,揭示了土壤养分的可获得性碳、氮、磷元素循环和平衡机制。研究结果显示,人工草地土壤有机碳、全氮和全磷含量明显高于退化草地;混播人工草地对土壤养分改善效果优于单播人工草地;进一步的相关性分析表明,土壤C∶N比值受到碳素和氮素限制,土壤C∶P比值受到碳素限制,土壤N∶P比值受到碳素和氮素的限制。综上所述,碳和氮是该地区主要限制养分元素,因此可以适当添加碳氮养分来改善人工草地的土壤质量。研究结果对于三江源地区通过合理牧草混播方式改善土壤质量提供了重要参考依据。

凋落物添加对蒿类荒漠草地土壤碳氮磷含量及其化学计量特征的影响

为探究凋落物添加对土壤养分及化学计量比的影响,本研究采用梅森瓶室外培养法,探求凋落物添加种类及添加量对蒿类荒漠草地0~10 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)及其化学计量比的影响,发现茎叶混合促进了凋落物分解,但同一添加物各添加量间分解速率无显著差异。添加5 g和7.5 g叶后土壤SOC较对照分别增加10.4%,15.2%(P<0.05)。土壤TN随叶添加量增加呈上升趋势,较CK增加11.9%~18.4%(P<0.05),而茎、茎叶混合依次仅在5 g、7.5 g添加量时显著减少7.9%、增加37.8%(P<0.05)。2.5 g茎叶、5 g茎和7.5 g叶添加后土壤TP较CK依次增加9.8%,14.4%,7.2%(P<0.05)。凋落物添加后土壤C∶N,C∶P,N∶P分别为2.46~3.63,12.40~16.17,3.47~5.60,且SOC与C∶P、TN与N∶P均呈正相关,而TN与C∶N除添加叶外均呈显著负相关。因此,凋落物分解有利于蒿类荒漠土壤养分的恢复,尤其是叶凋落物的分解是其土壤碳氮短期补充的重要来源。

中国草地碳汇功能提升的挑战和行动对策

草地生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,中国草地资源丰富,碳汇潜力巨大,在“双碳”战略目标下,如何发挥和提高草地碳汇能力,助力碳中和目标早日实现,显得尤为迫切。目前,草地碳汇发展面临诸多问题和挑战,草地碳汇功能稳定提升的行动对策仍不清楚。本文综述了近年来我国草地生态系统碳储量相关研究成果及碳源汇特征,阐明影响草地生态系统碳汇作用的关键因素,系统分析了草地碳汇能力提升所面临的挑战,提出应均衡协调草地保护与利用、科学修复退化草地、扶持草地开发低碳增碳产业、强化政策指引、推动草地碳汇交易兑现以及倡导牧区绿色低碳生产生活等草地碳汇能力提升的行动对策,以期通过人类有序的行为活动来挖掘草地固碳潜力,充分发挥其碳汇能力,为实现“碳达峰、碳中和”贡献草地作用,为全球草地碳汇管理提供中国智慧。

吉林西部草甸草原生产力和物种多样性特征研究——以2022年长岭县草原为例

生物多样性是维持生态系统多功能性和稳定性的关键要素之一,是草地生态系统服务与功能维持的根本。温性草甸草原位于半湿润与半干旱的过渡区,其草地植物群落特征对水热变化敏感,探讨其草地群落生产力和物种多样性的特征及影响因素,对北方天然草地生产与管理具有指导意义。本研究选择吉林省长岭县为研究对象,采用典型样地调查法,分析了2022年该区草原生产力和群落多样性指标的空间格局。结果表明:长岭县内天然草原生产力整体较高,按照草地评价标准,25个样地内19个样地的生产力均达到4级以上;长岭县内天然草原群落多样性、均匀度和优势度均较高;接近半数样地的优势物种多样性与保护区内相近,说明近年来吉林省天然草原修复项目效果正在逐步显现。本研究也为温性草甸草原适应和缓解全球气候变化的影响等实践应用提供补充与参考。

混播比例对燕麦与箭筈豌豆生产性能的影响

为筛选适宜禾豆混播比例建立优质人工草地,提高草产品的生物产量与质量,本试验设置5种混播比例开展田间试验,燕麦与箭筈豌豆分别按照1∶0、3∶1、1∶1、1∶3和0∶1混合播种。测定分析了燕麦在开花期、乳熟期和乳熟后期3个生长阶段每个混播比例的干草产量、营养品质、相对密度、土地当量比和种子产量等指标。结果表明,混播比例为1∶1时,箭筈豌豆的株高较高;在燕麦开花期和乳熟期,混播比例为1∶1的干草产量最高;在燕麦乳熟期,燕麦和箭筈豌豆的相对密度都达到最高;随着箭筈豌豆混播比例的增加,干草粗蛋白含量、酸性洗涤纤维含量、相对饲喂价值逐渐增加,粗脂肪含量、中性洗涤纤维含量逐渐降低;在燕麦开花期和乳熟期,混播比例为1∶1的干草粗蛋白产量均最高;随着箭筈豌豆混播比例的提高,土地当量比逐渐增加,总种子产量逐渐降低。综上所述,相比燕麦单播,与箭筈豌豆混播的干草产量和品质上都体现了较大的优势,提高了土地利用效率,1∶1可作为推荐混播比例建植燕麦与箭筈豌豆混播草地。

全球草地碳汇研究趋势与重点领域--基于1992—2022年文献计量分析

近年来,草地碳汇研究备受关注,相关研究成果层出不穷。本文基于Web of Science核心合集,利用文献计量学评估了全球草地碳汇研究趋势和重点。研究发现,过去三十年间草地碳汇的研究热点由草地固碳潜力评估与高浓度CO_(2)对植物与土壤有机碳的影响,转变到土地利用和管理方式对草地碳和氮储量的影响以及植物群落对碳循环影响的研究,最后聚焦到有机碳与气候变化对草地碳汇影响的研究。“氮”“固存”“动态”“碳”“草地”和“管理”等词汇是草地碳汇研究中的高频关键词,近年的研究热点词汇是“有机碳”“气候变化”和“黄土高原”。基于当前研究结果,建议在评估草地碳汇潜力时,充分考虑气候变化、土地利用、管理制度的相互作用;加强大尺度时空监测,全面评估草地碳汇特征;深入研究气候变化与非生物过程对草地碳汇的调控,为草地恢复与缓解措施提供理论支持。