东祁连山灌丛凋落叶水浸提液对垂穗披碱草种子萌发和幼苗生长的影响

为了解灌丛凋落叶在灌草群落结构维持中可能存在的潜在化感作用,以东祁连山3种优势灌木和灌下优势草种垂穗披碱草(Elymus nutans)为供试材料,分析了不同浓度(0.01 g/L、0.025 g/L、0.05 g/L、0.075 g/L、0.1 g/L)的金露梅(Potentilla fruticosa)、川滇柳(Salix rehderiana)、头花杜鹃(Rhododendron capitatum)及灌间草本的凋落叶水浸提液,对垂穗披碱草种子萌发、幼苗形态和生理指标的影响。结果表明:(1)垂穗披碱草种子发芽率与发芽势在金露梅与川滇柳凋落叶浸提液处理下呈“低促高抑”的浓度效应,在灌间草本凋落叶浸提液处理时表现为先升后降,而头花杜鹃凋落叶浸提液处理时均下降,并在浓度超过0.075 g/L时种子不发芽。(2)灌丛凋落叶浸提液对垂穗披碱草幼苗根长与干重均表现出抑制作用,且随浓度增大而增强;金露梅、川滇柳与灌间草本凋落叶浸提液对垂穗披碱草幼苗苗高表现出“低促高抑”的浓度效应;而头花杜鹃凋落叶浸提液处理对垂穗披碱草幼苗鲜重与苗高均呈抑制作用。(3)垂穗披碱草幼苗CAT、SOD活性随着浸提液浓度升高均表现出先升后降的变化趋势;可溶性糖与可溶性蛋白在灌丛凋落叶浸提液浓度低于0.075 g/L时含量较高;MOD含量在金露梅凋落叶浸提液处理下随浓度升高而持续升高,而在川滇柳与灌间草本凋落叶浸提液处理下呈先升高后降低的趋势。综合来看,灌丛凋落叶浸提液对垂穗披碱草的化感作用由大到小依次为:头花杜鹃、川滇柳、灌间草本、金露梅,其中头花杜鹃对灌下草本植物影响较大,凋落叶化感作用是影响该地区灌草系统群落分布及灌草结构的重要因素。

欧李多功能PGPR菌株筛选、鉴定及促生防病特性研究

【目的】从荒漠草原灌木欧李(Cerasus humilis)根际筛选具有优良促生防病特性的植物根际促生菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)。【方法】采用选择性培养基,筛选欧李根表面及根际土中细菌。通过乙炔还原法、Salkowski法、钼锑抗比色法和平板对峙法分别测定菌株固氮酶活性、分泌IAA、溶磷和拮抗病原菌的能力。并利用形态学、革兰氏染色及分子生物学方法对筛选出的10株优良根际促生菌进行初步鉴定。【结果】分离出的31株细菌,固氮酶活性在16.22~328.35 nmol C2H4/(h·mL);分泌IAA量在3.85~60.19μg/mL;解有机磷量在10.66~118.76μg/mL;溶无机磷量在1.42~289.93μg/mL;菌株WGB2对茄病镰刀菌(Fusarium solani)、麦根腐平脐蠕孢(Bipolaris soro⁃kiniana)、尖突赤霉菌(Gibberella acuminata)、禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)和串珠赤霉菌(Gib⁃berella moniliformi)均具拮抗作用,抑菌率分别为11.85%、39.91%、27.64%、59.84%和26.22%。初步鉴定10株优良根际促生菌菌株分属于Chryseomicrobium、动性球菌属(Planomicrobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、节杆菌属(Arthrobacter)、农杆菌属(Agrobacterium)和类芽孢杆菌属(Paenibacil⁃lus)。【结论】欧李PGPR菌株数量表现出根表面显著高于根际土,且菌株具有丰富的促生防病特性,可为后期微生物肥料的开发提供优质的菌种资源。

刈割和施氮对豆禾混播草地牧草生长特性及品质的影响

为探究放牧与施肥对河西走廊豆科禾本科(简称“豆禾”)混播草地生产性能与群落结构稳定性的调控机制,并确定该草地所适用的最佳放牧利用与施肥管理模式,本研究以‘清水’紫花苜蓿(Medicago sativa‘Qingshui’)、无芒雀麦(Bromus inermis)和长穗偃麦草(Elytrigia elongate)建植的混播草地为试验对象,采用L_(16)(3^(1)×4^(2))混合位级正交试验设计,设20 cm(S_(1))、30 cm(S_(2))和40 cm(S_(3))3个刈前高度,2 cm(E_(1))、5 cm(E_(2))、8 cm(E_(3))和11 cm(E_(4))4个刈割强度,0 kg(N)∙hm^(−2)(N_(1))、75 kg(N)∙hm^(−2)(N_(3))、150 kg(N)∙hm^(−2)(N_(3))和225 kg(N)∙hm^(−2)(N_(4))4个施氮量,分析了不同处理下混播草地群落结构及生产性能。结果表明:1)刈前高度及施氮量对草地生产性能影响较大,S_(3)E_(2)N_(4)的生物量最大(17707.80 kg∙hm^(−2)),S_(1)E_(1)N_(4)的混合草粗蛋白含量最高(15.46%),S_(3)E_(1)N_(3)的混合草相对饲用价值最大(184.93)。2)降低刈割强度可增加利用次数,并使禾本科牧草在群落中的占比增大,其中S_(2)E_(3)N_(4)、S_(1)E_(3)N_(3)、S_(1)E_(4)N_(1)、S_(2)E_(4)N_(3)和S_(1)E_(1)N_(1)可使豆禾盖度比接近1∶1,S_(2)E_(3)N_(4)、S_(3)E_(3)N_(1)和S_(3)E_(4)N_(3)对草地分枝数的调控作用效果最好。3)与刈割收获干草(区内一年刈割3次)相比,模拟放牧降低了产草量,但提高了牧草营养价值,抑制了群落中紫花苜蓿比例的过快增长,能维持豆禾草种结构的稳定性。综上,S_(2)E_(3)N_(4)能使混播草地群落结构的稳定性最好,且具有良好的生产性能(草地生物量为15173.41 kg∙hm^(−2),粗蛋白含量为13.92%,相对饲用价值为156.93),是适宜此类混播草地放牧利用与施肥管理的参考指标,可在河西走廊等类似地区推广应用。

基于生态位理论的豆禾混播草地群落稳定性利用管理研究

为探明刈割与施肥影响河西地区豆禾混播草地稳定性的生态学机理,本研究以‘清水’紫花苜蓿(Medicago sativa)、无芒雀麦(Bromus inermis)和长穗偃麦草(Elytrigia elongata)建植的混播草地为对象,设置3个留茬高度(5 cm(A_(1)),8 cm(A_(2))和11 cm(A_(3)))和6个施肥处理(CK(B_(1)),150 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)(B_(2)),75 kg N·hm^(-2)+225 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)(B_(3)),150 kg N·hm^(-2)+150 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)(B_(4)),150 kg N·hm^(-2)(B_(5)),225 kg N·hm^(-2)+75 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)(B_(6))),并对各草种的生态位特征进行了分析。结果表明:相较于留茬高度,牧草重要值对施肥的响应更敏感,然而提高留茬可增加无芒雀麦重要值并控制过高的紫花苜蓿重要值,其中A_(2)B_(3)处理效果最好;A_(1)可增大各牧草生态位宽度,且均在第3茬的A_(1)B_(4)处理最大;紫花苜蓿与无芒雀麦、紫花苜蓿与长穗偃麦草、无芒雀麦与长穗偃麦草间的生态位重叠分别在第2茬的A_(2)B_(6),A_(2)B_(1)和A_(2)B_(6)处理最小。本研究认为:留茬8 cm,施150 kg N·hm^(-2)+150 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)氮磷肥对实现河西地区豆禾混播草地物种和谐共存及群落结构的长期稳定具有良好效果。

河西地区豆禾混播草地生产性能对刈割高度与施肥的响应

刈割和施肥是豆禾混播草地生产过程中极为重要的田间管理措施,合理的留茬高度和氮磷配施模式可以有效提高混播草地的生产性能。为探究不同留茬高度和施肥模式对多年生豆禾混播草地产量与品质的影响,在河西走廊地区以紫花苜蓿、无芒雀麦和长穗偃麦草1∶1∶1建植的第3年豆禾混播草地为试验对象,利用裂区试验设计,以留茬高度为主区,设置5 cm(A_(1))、8 cm(A_(2))、11 cm(A_(3))3个留茬高度,施肥模式为副区,设置不施肥CK(B_(1))、单施磷肥:150 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)(B_(2))、低氮高磷:75 kg N·hm^(-2)+225 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)(B_(3))、氮磷平衡:150 kg N·hm^(-2)+150 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)(B_(4))、单施氮肥:150 kg N·hm^(-2)(B_5)、高氮低磷:225 kg N·hm^(-2)+75 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)(B_(6))6个施肥模式,在混播草地中豆科牧草初花期进行刈割,施肥方式为第1茬刈割后追施。结果表明:以A_(3)B_(3)(11 cm留茬高度和75 kg N·hm^(-2)+225 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)的施肥模式)处理组合全年产量最高(19626 kg·hm^(-2));A_(2)B_(2)(8 cm留茬高度和150 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)的施肥模式)处理组合全年产量最低(14342 kg·hm^(-2))。提高留茬高度会在一定程度上降低紫花苜蓿整体品质,提高禾本科牧草整体品质。增施氮肥的同时减施磷肥可有效提高牧草粗蛋白含量和相对饲用价值(RFV),施用量过高会使牧草粗蛋白含量和相对饲用价值下降,最合理的氮磷配施模式为150 kg N·hm^(-2)+150 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)。综合产量和品质的结果来看,适当的磷肥施用量可以显著提高牧草营养品质。利用TOPSIS综合评价模型对混播草地产量及各混播组分营养品质进行整体评价后得出:8 cm的留茬高度以及施150 kg N·hm^(-2)+150 kg P_(2)O_(5)·hm^(-2)的氮磷为适宜在河西走廊地区紫花苜蓿+无芒雀麦+长穗偃麦草混播草地利用的留茬高度与施肥模式的组合。

河西走廊多年生豆禾混播对牧草产量和品质的影响

在河西走廊绿洲边缘区,以紫花苜蓿(Medicago sativa)、红豆草(Onobrychis viciifolia)、无芒雀麦(Bromus inermis)、长穗偃麦草(Elytrigia elongata)组成的5种混播草地为对象,研究不同组合对多年生豆禾混播草地生产性能的影响。结果表明:1)豆禾混播不同程度提高了草地牧草产量,其中“紫花苜蓿+无芒雀麦+长穗偃麦草”混播组合的产量最高,与其他混播及单播相比,建植第1年产量提高了4.8%~92.5%,第2年提高了7.9%~134.9%,第3年提高了11.0%~313.6%。2)所有组合的混播草地土地当量比均大于1,其中“紫花苜蓿+无芒雀麦+长穗偃麦草”组合的土地当量比最高,且随建植年限的增加而提高,并趋于稳定。3)豆禾混播不同程度提高了牧草粗蛋白、粗脂肪、粗灰分和半纤维的含量与单位面积可消化营养物质产量,“紫花苜蓿+无芒雀麦+长穗偃麦草”组合的品质在所有混播组合中最优。4)通过TOPSIS模型对各处理的产量和品质的各项指标综合评价显示,“紫花苜蓿+无芒雀麦+长穗偃麦草”组合与理想混播组合的贴合度最高,是适合在河西走廊荒漠绿洲区推广种植的多年生豆禾混播草地组合。

欧李(Cerasus humilis)内生固氮细菌筛选、鉴定及特性研究

为探究荒漠草原灌木欧李(Cerasus humilis)根系内生细菌固氮能力和其它特性。采用无氮培养基,从欧李根内分离获得20株内生固氮菌,并结合乙炔还原法测定固氮酶活性,钼锑抗比色法测定溶磷特性,Salkowski法测定分泌植物生长素(Indole acetic acid,IAA)能力,对筛选出固氮酶活性较高的菌株进行16S rDNA序列比对,确定其分类地位。结果表明,分离的内生固氮细菌均具溶磷和分泌IAA能力。所分离菌株固氮酶活性在31.45~424.81 nmol C_(2)H_(4)·h^(-1)·mL^(-1)之间(NS 25最高),解有机磷量在26.62~99.18μg·mL^(-1)之间(YNS 4最高),溶无机磷量在1.10~20.31μg·mL^(-1)之间(WNS 21最高),分泌IAA量在3.86~47.00μg·mL^(-1)之间(NS 22最高)。10株固氮酶活性较高菌株经初步鉴定NS114-1和NS114-2为Bacillus pumilus,NS 25和NS 26为Bacillus paralicheniformis,YNS 1为Brevibacterium frigoritolerans,菌株WNS 21和NNS 15为Bacillus velezensis,NS 8为Paenibacillus catalpae,YNS 6为Cytobacillus firmus,NNS 19为Bacillus sp.。研究分离的内生固氮细菌具有溶磷和分泌IAA的能力,有望通过后续研制微生物菌剂为干旱地区植被恢复与生态重建发挥积极作用。

高寒退化禾本科混播草地地下芽库特征与群落持续性初探

为探明多年生不同混播组合草地退化后的群落稳定性和可持续性,本研究以祁连山金强河地区22年前建植的6种混播草地为研究对象,对草地群落结构及地下芽库构成进行调查分析。结果表明:4组分混播草地能够较好的保留建植种的地下芽,且以建植种分蘖芽为主,而3组分混播草地地下芽主要由侵入种的分蘖芽、根茎芽、根颈芽和根蘖芽构成,建植种芽密度占比较低;分蘖芽密度与建植种植物盖度、密度和地上生物量正相关,根茎芽、根颈芽、根蘖芽密度与侵入种植物盖度、密度和地上生物量正相关。其中,混播组合“冷地早熟禾(Poa crymophila)+多叶老芒麦(Elymus sibiricus)+无芒雀麦(Bromus inermis)+扁穗冰草(Agropgyron cristatum)”草地地下芽结构最优,可适当延长混播草地使用年限,是适宜青藏高原高寒地区的混播草种组合。

河西走廊盐渍化草地芨芨草“肥岛”对土壤养分空间分布的影响

以酒泉盐碱地芨芨草(Achnatherum splendens)草丛为研究对象,选取冠幅相近、生长状况良好、大小适中的芨芨草草丛,对每株芨芨草草丛按4个垂直方位,每个方位按5个距离梯度(草丛中心、距草丛中心20、40、60、100 cm)设置样点,每个样点按5个土层深度(0~10,10~20,20~30,30~40,40~60 cm)进行土壤取样和分析。结果表明,芨芨草中土壤养分呈现如下的空间分布特征:(1)土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾的含量随离草丛中心距离的减少而增加,随土层深度的增加而减少,土壤养分主要富集于草丛下,而且表层土壤更加明显。(2)与草丛外土壤相比,草丛内土壤含水量较高、pH值较低,对盐碱地恶劣的土壤环境治理恢复有重要作用。

气候变化下青藏高原中亚紫菀木潜在适生区的时空动态变化

青藏高原在全球气候变化背景下展现出高度生态敏感性及脆弱性,而对其典型优势种的适生区时空动态进行预测既是实行生态恢复的前提,也能为制定保护对策提供依据。本研究以青藏高原温性荒漠草原的优势种中亚紫菀木(Asterothamnus centraliasiaticus)为对象,基于MaxEnt模型,结合82条中亚紫菀木在青藏高原的有效分布记录和筛选后的6个生物气候变量,模拟预测中亚紫菀木在历史(全新世中期)、当前及未来4种气候排放浓度情景下的潜在分布区,并结合气候因子的贡献率及刀切法检验来分析制约中亚紫菀木地理分布的重要气候因子。结果表明:温度变量是影响青藏高原中亚紫菀木地理分布的主要气候限制因素,而降水变量是影响中亚紫菀木潜在地理分布的辅助生物气候变量;适合中亚紫菀木生长的最暖月最高温度(Bio5)范围为16.5~38.5℃,最暖季降水(Bio18)变化范围为55.0~1885.5 mm;从全新世中期到当前阶段是青藏高原中亚紫菀木种群扩张阶段,其种群主要聚集在青藏高原东北缘干旱半干旱地区;从当前到未来阶段,中亚紫菀木总适生区变化呈“先增加后降低”趋势,但中、高适生区却呈直线下降趋势;此外,中亚紫菀木在未来有逐渐向东迁移趋势。综合分析表明,在全球气候变化背景下,中亚紫菀木在青藏高原范围内的生存繁殖仍存在较大挑战。可根据其迁移趋势建立相关合理保护利用措施,以保持中亚紫菀木栖息地的连续性。