不同供水下白羊草(Bothriochloa ischaemum)离体根呼吸特征——基于稳定碳同位素示踪技术

植物根呼吸是土壤呼吸的主要组成,研究根呼吸对生态系统碳收支及碳平衡有重要意义。采用^(13)C脉冲标记技术,在3种供水条件下,对比不同根离体时间(标记后0,6,24,48,216,360 h)的白羊草离体根呼吸速率和根呼吸释放的δ^(13)C同位素比值变化,分析根参数与离体根呼吸相关性。结果表明:1)不同离体时间的离体根呼吸速率变化趋势一致,3种供水条件下无显著差异,均在0—20 min急剧下降,下降范围为32%—39%。2)测定离体根呼吸释放的δ^(13)C在不同离体时间的变化,为实时监测转移到白羊草根系的^(13)CO_2在根部释放的过程提供了新思路;不同离体时间,3种供水条件下根呼吸释放的δ^(13)C在2 h内均值大小呈:供水充分>轻度胁迫>重度胁迫。随离体时间(0—360 h)推移根呼吸释放的δ^(13)C均值先增大后减小,在216 h达到峰值31.46‰;3)离体根呼吸速率和根呼吸释放的δ^(13)C受根系根面积、比根面积、N含量、C/N及根组织δ^(13)C的影响显著。4)轻度水分胁迫可促使根系生长(C固定)和根呼吸(C代谢)同时增加。

盐胁迫对白羊草幼苗线粒体抗氧化性能的影响

为探讨盐胁迫对白羊草(Bothriochloa ischaemum)幼苗线粒体抗氧化性能的影响,以期为培育耐盐白羊草新品种提供理论依据。试验以白羊草种子为材料,在Na^(+)浓度为0(CK),10,30,90 mmol·L^(-1)的盐胁迫下进行萌发试验,分析其幼苗线粒体抗氧化酶活性及脂质过氧化含量的变化规律。结果表明:随着Na^(+)浓度的增加,白羊草幼苗胚根和胚芽线粒体超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD),过氧化氢酶(Catalase,CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GPX)活性均高于CK,谷胱甘肽巯基转移酶,谷胱甘肽还原酶活性逐渐降低,胚根线粒体抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase,APX)活性显著降低(P<0.05),而胚芽线粒体APX活性先升高后降低,H_(2)O_(2)和丙二醛含量逐渐升高。盐胁迫对白羊草幼苗不同部位线粒体抗氧化性能的影响存在差异,胚根线粒体比胚芽更敏感,SOD,CAT,GPX是维持盐胁迫下白羊草幼苗线粒体ROS动态平衡的关键酶。

干旱胁迫下土壤微生物对白羊草生长及生理生化特征的影响

以‘太行’白羊草(Bothriochloa ischaemum)为材料,通过盆栽试验探究了土壤微生物对干旱胁迫下白羊草幼苗植株生长及生理生化的影响。结果表明:与未灭菌土壤处理相比,干旱和非干旱条件下土壤灭菌处理显著降低了植株的株高、茎粗、地上部和地下部干鲜重及叶绿素含量,提高了超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性以及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)、可溶性蛋白和可溶性糖含量。然而在持续干旱条件下,添加土壤菌悬液处理的白羊草幼苗植株的株高、地上部鲜干重和地下部干重、总叶绿素含量、可溶性糖和可溶性蛋白含量显著提高;SOD,POD活性和MDA含量显著降低。说明土壤微生物能够有效缓解干旱胁迫对白羊草幼苗生长的抑制作用,本研究对进一步认清土壤微生物对白羊草生长和抗旱作用的影响以及对微生物菌种资源的开发利用具有重要意义。

贮藏年限对不同居群白羊草种胚细胞抗氧化特性的影响

为研究贮藏年限对不同居群白羊草(Bothriochloa ischaemum)种胚细胞抗氧化特性的影响,试验以贮藏1~4年的代县、平鲁、平定、柳林及太谷5个居群的白羊草种子为材料,分析其种胚细胞超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性及丙二醛(MDA)含量的变化规律。结果表明,贮藏1~4年时,供试居群白羊草种胚细胞MDA含量均显著上升(P<0.05),且以太谷居群白羊草种胚细胞MDA含量变化最缓,在第4年时才显著增加(P<0.05);而其抗氧化酶(SOD、CAT、APX和GR)活性则均有不同程度的下降。其中,代县、平鲁、平定及柳林居群白羊草种胚细胞的SOD、APX、GR活性在贮藏第2年时就显著降低(P<0.05)。因此,不同居群白羊草种子的耐贮性存在差异,以太谷居群的白羊草种子最耐贮藏,可贮藏约3年,而代县、平鲁、平定和柳林居群的白羊草种子仅可贮藏1年。

不同株行距对白羊草种子产量及相关农艺性状的影响

[目的]探究白羊草(Bothriochloa ischaemum)种子生产适宜的株距和行距配比。[方法]以“太行”白羊草种子为试验材料,采用双因素裂区试验设计,分别设置4个株距水平(记为R_(1)、R_(2)、R_(3)、R_(4),分别为30、45、60、75 cm)和4个行距水平(记为L_(1)、L_(2)、L_(3)、L_(4),分别为30、45、60、75 cm),研究不同株行距配比对白羊草种子产量及其构成因子的影响。[结果]株距和行距对白羊草生殖枝数、花序长、株高、落粒率均有极显著(P<0.01)的交互作用。株距和行距的交互作用对白羊草实际种子产量有极显著(P<0.01)影响。相关性分析表明,株距与生殖枝数、小穗数、理论种子产量和实际种子产量呈显著(P<0.05)正相关关系,与花序长呈显著(P<0.05)负相关关系;行距与生殖枝数、小穗数、千粒重、理论种子产量和实际种子产量呈显著(P<0.05)正相关关系,与花序长呈显著(P<0.05)负相关关系。主成分分析表明,前两个主成分累积贡献率为81.946%,决定第1公因子的主要性状是生殖枝数、小穗数、花序长、落粒率、千粒重、理论种子产量、实际种子产量,第2公因子贡献率为20.994%。产量指标综合评价表明,R_(3)L_(3)(60 cm×60 cm)分数最高,为5.039。[结论]为获得白羊草最高种子产量,将株距和行距均设置为60 cm为宜。

采用稳定碳同位素法分析白羊草在不同干旱胁迫下的水分利用效率

本研究以黄土高原乡土草种白羊草(Bothriochloa ischaemum(L.)Keng.)为研究对象,采用盆栽控制实验,比较白羊草在3个水分处理(CK80%FC、MS60%FC和SS 40%FC)下的生物量积累和分配模式、瞬时水分利用效率(WUE)、不同部位(新叶、老叶、茎、细根、粗根)的稳定碳同位素组成(δ^(13)C)和碳同位素分辨率(Δ^(13)C)及其相互关系,以及干旱胁迫下影响水分利用效率的主导环境因子。结果表明:1)重度干旱胁迫显著降低植物整体生物量,显著增加根冠比和细根生物量比例;2)随着干旱胁迫加剧,白羊草各器官的δ^(13)C均呈上升趋势,Δ^(13)C呈减小趋势,SS处理不同器官δ^(13)C和Δ^(13)C没有显著差异,CK和MS处理的各器官δ^(13)C均值表现分别为细根>粗根>老叶>新叶>茎、细根>新叶>老叶>粗根>茎,CK和MS处理Δ^(13)C的值总体呈根<叶<茎。3)新叶的δ^(13)CNL和Δ^(13)CNL与WUE的相关系数均最大,说明利用稳定碳同位素方法测定白羊草水分利用效率具有可行性。4)不同水分处理的WUE的主导影响因子不同,CK、MS、SS水分处理WUE分别受到叶面温度、大气水汽压亏缺和空气温度的影响最大。为采用稳定碳同位素方法指示白羊草水分利用效率可行性及阐明植物的胁迫响应机制提供理论依据。

氮素添加和干旱胁迫下白羊草碳氮磷化学计量特征

【目的】氮素和水分是干旱半干旱区生态系统的主要限制因子,研究两者交互作用对干旱半干旱区植物碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的影响有助于深入了解干旱半干旱生态系统对全球变化的响应。【方法】以黄土丘陵区退耕地典型草本植物白羊草(Bothriochloa ischaemum)为研究对象,采用盆栽控制试验,设置添加氮0(对照)、2.5 g/(m2·a)(低氮)、5.0 g/(m2·a)(高氮)三个水平;供水处理设75%~80%FC(充分供水)、55%~60%FC(轻度干旱胁迫)和35%~40%FC(重度干旱胁迫)三个水平。测定了白羊草地上部分和根系碳氮磷含量,讨论了氮素和水分供应对其化学计量特征的影响。【结果】氮素添加和干旱胁迫对白羊草地上部分和根系碳含量无显著影响,氮素添加使白羊草地上部分氮含量提高9.7%~48.8%(P<0.001),而干旱胁迫使其降低2.8%~28.3%(P<0.001)。氮素添加和干旱胁迫对白羊草根系氮含量的影响表现为正常水分条件下氮素添加使根系氮含量提高25.0%~26.1%(P<0.01),而干旱条件下氮素添加无显著作用。氮素添加和干旱胁迫使白羊草地上部分磷含量分别降低17.4%~31.8%和12.0%~22.1%(P<0.001)。氮素添加和干旱胁迫对白羊草地上部分C∶N的影响表现为在干旱胁迫条件下氮素添加使地上部分C∶N降低24.9%~32.9%(P<0.05),在正常供水条件下氮素添加无显著影响。氮素添加对根系部分C∶N有显著影响,在正常供水条件下氮素添加使根系部分C∶N降低19.8%~24.5%(P<0.05)。氮素添加和干旱胁迫使白羊草地上部分C∶P分别提高24.4%~42.3%和12.2%~31.0%(P<0.001),对根系C∶P无显著影响。氮素添加显著提高白羊草地上部分N∶P,干旱胁迫对白羊草地上部分N∶P无显著影响。氮素添加和干旱胁迫对白羊草根系部分N∶P表现为在正常供水条件下氮素添加使根系部分N∶P提高26.8%~54.8%(P<0.05),在干旱胁迫条件下氮素添加无显著影响。【结论】氮素添加条件下白羊草C∶P和N∶P的提高表明氮沉降增加一定程度上改善了土壤供氮状况,进一步加剧了磷素限制作用。氮素增加条件下干旱胁迫对N∶P无显著影响,表明白羊草的生长将逐渐受到氮素和磷素的共同限制。

白羊草干草产量与主要农艺性状的多元回归及通径分析

对10个不同居群白羊草(Bothriochloa ischaemum(L.)Keng)的干草产量与千粒重、青绿期、株高、节间长、茎粗、花序重和茎叶比共7个主要农艺性状进行了相关性分析、多元回归分析和通径分析,以探寻影响白羊草干草产量的主要农艺性状,为选育高产白羊草品种提供科学依据。结果表明:株高与干草产量成极显著正相关(P<0.01),而且株高对干草产量的直接作用最大(P=0.986),相关系数最高(r=0.774)。因此,株高是决定干草产量的主要农艺性状,选育白羊草高产品种时可首先根据株高对植株进行筛选。

柳枝稷和白羊草苗期水分利用与根冠比的比较

室内生长箱内柳枝稷和白羊草苗期水分利用与根冠比的试验结果表明,低水下柳枝稷光合速率降低,蒸腾速率增大,叶片水分利用效率减小,根长增加,整体水分利用率降低,但生产力的根冠分配与高水相差较小。低水也造成白羊草光合降低,但蒸腾速率减小幅度更大,叶片水分利用效率反而提高,主要原因是白羊草叶片气孔具有较强的随水分条件变化的调节作用。白羊草的根系在低水下伸长速率减慢,根长/株高降低,水分条件好时根系也能够迅速生长,特别是加强根系的生产力分配。不同水分下白羊草消耗单位水分形成的生产力均大于柳枝稷,说明白羊草在苗期对土壤水分变化的适应能力比柳枝稷要强。

白羊草化学成分的研究

从禾本科植物白羊草 (Bothriochloaischaemum(L .)Keng)干燥全草的乙醚提取物中共分离得到 4个化合物 ,通过光谱数据和理化性质分别鉴定为 β 谷甾醇 (Ⅰ )、丁二酸 (Ⅱ )、棕榈酸(Ⅲ )、苜蓿素 (Ⅳ ) .化合物 (Ⅰ～Ⅳ )

不同水肥条件下白羊草光合生理生态特征研究Ⅱ.光响应曲线

为揭示黄土丘陵区乡土草种白羊草(Bothriochloaischaemum(L.) Keng.)在不同水肥供应条件下的光合生理特征,本研究采用盆栽控制实验,比较研究了白羊草在2种水分水平(HW-80%FC和LW-40FC%)和3种养分(CK,P和NP)处理下的光合光响应曲线特征。结果表明:非直角双曲线模型能很好的拟合白羊草光响应曲线。充分供水条件下(HW),土壤NP营养提高了白羊草最大净光合速率(P′max),降低了暗呼吸消耗(Rd)并且保持较低的光合补偿点(LCP)和较高的光饱和点(LSP),表明NP营养有利于提高白羊草对光照的广幅适应能力和光合潜力。水分胁迫条件下(LW),P处理显著提高了白羊草P′max,其表观量子效率(a)和LCP也相对较高,表明施磷将有利于提高干旱条件下白羊草的光合能力。

不同水肥条件下白羊草光合生理生态特征研究 Ⅲ.叶绿素荧光参数

本研究揭示了不同土壤养分条件下,黄土丘陵区乡土草种白羊草(Bothriochloa ischaemum L.Keng.)对土壤水分短期变化的光合生理响应及其适应性,旨在为充分发挥其光合潜力以及黄土丘陵区白羊草人工草地的建设与管理提供科学依据。采用盆栽控制试验,比较研究3种养分(CK,P和NP)处理下白羊草叶绿素荧光动力学参数对土壤短期水分胁迫和旱后复水的响应特征。结果表明:充分供水条件下,P与NP处理显著提高了白羊草叶片最大光化学效率(Fv/Fm)和实际光化学效率(ΦPSⅡ),使表观光合电子传递速率(ETR)升高,且降低了非辐射性能量耗散(NPQ)。短期干旱胁迫下,P与NP处理的Fv/Fm降幅显著低于CK处理,复水1 d后的Fv/Fm恢复水平均显著高于CK处理(P<0.05),表明P和NP营养有助于增强白羊草对短期干旱胁迫的耐旱性及复水后叶片光合功能的恢复能力。

白羊草NAC转录因子基因的克隆及表达分析

NAC转录因子是植物特有的转录因子并在植物的生长发育过程中发挥重要的作用,根据其他植物NAC转录因子基因的氨基酸保守序列设计简并引物,通过RT-PCR和RACE技术从白羊草(Bothriochloa ischaemum)中获得了全长cDNA,命名为BiNAC。序列分析表明,该cDNA片段全长为1549bp,开放阅读框1125bp,编码374个氨基酸,具有典型的NAC类蛋白的结构特征。进化树分析表明,该蛋白属于ATAF亚族,与高粱(Sorghum bi-color)亲缘关系最近,同源性达到94%。Real-time PCR检测结果表明,BiNAC基因在茎中的表达量最高,根中表达量最少,并且受NaCl胁迫表达上调。同时成功构建了植物表达载体pBI121-BiNAC-GUS,为进一步开展NAC基因的功能研究创造了条件。

晾晒和添加剂对白羊草青贮的影响

为探究含水量和添加剂对白羊草(Bothriochloa ischaemum)青贮的影响,以抽穗期新鲜的和晾晒的白羊草为原料,分别设计对照、添加甲酸(6mL.kg-1)或蔗糖(2%)处理,袋装密封青贮360d后取样分析。结果表明:晾晒处理白羊草青贮饲料的pH较高,乳酸和氨态氮含量极显著下降(P<0.01);添加蔗糖或甲酸能够改善白羊草青贮饲料的发酵品质,甲酸或蔗糖均能够极显著降低白羊草青贮饲料的pH、乙酸和氨态氮含量(P<0.01),极显著提高乳酸含量(P<0.01);添加甲酸或蔗糖显著提高了白羊草青贮饲料的干物质保存率(P<0.05);青贮之后,硝酸盐含量下降。添加剂可改善白羊草青贮饲料的发酵品质,而白羊草晾晒后再进行添加剂青贮则效果更佳。

山西南部山地白羊草群落的数量分类和排序

在样方调查的基础上,应用双向指示种分析(TWINSPAN)和除趋势对应分析(DCA)对山西南部山地白羊草群落进行了研究。TWINSPAN等级分类将62个样方分为17类,分类结果反映了植物群落类型与环境梯度之间的关系,并在DCA二维排序图上得到了较好的验证。DCA排序第一轴基本上反映了土壤含水量的变化梯度,第二轴基本上反映了土壤质地的变化梯度。种的DCA排序结果证明对群落生境有明显的指示作用,能客观反映群落的生境特征。

CO_2浓度升高、干旱胁迫和氮沉降对白羊草光响应曲线的影响

为揭示白羊草(Bothriochloa ischaemum(L.)Keng.)对全球气候变化的光合生理特征响应规律,采用盆栽控制试验,研究了白羊草在不同CO_2浓度、水分条件和施氮水平下叶片的叶绿素含量和光响应曲线特征。结果表明:随CO_2浓度升高和施氮量增加,白羊草叶片SPAD值,最大净光合速率(Pmax),表观量子效率(AQE)和光饱和点(LSP)均呈增加趋势;干旱胁迫降低了SPAD值,Pmax和LSP。多因素方差分析表明,CO_2浓度,水分处理和施氮水平对SPAD值,Pmax和LSP有极显著影响,施氮水平对AQE有极显著影响。CO_2浓度和水分处理对Pmax,AQE和LSP有显著的交互作用;CO_2浓度和施氮水平对Pmax,AQE和光补偿点(LCP)有极显著的交互作用;水分处理和施氮水平对Pmax,AQE和LSP有极显著的交互作用。RDA分析表明氮素是影响白羊草光合特征的最重要因素。全球CO_2浓度升高和氮沉降增加对干旱胁迫引起的白羊草光合速率下降有显著的缓解作用。

山西东南部白羊草群落植物种多样性研究

采用双向指示种分析法 ,将山西东南部白羊草群系分为 17个群丛。采用样方法统计分析其多样性 ,应用丰富度指数 (R1 )、Simpson指数 (λ)、Shannon- Weiner指数 (H′)和均匀度指数 (E1 )研究 17个白羊草群丛的植物种多样性 ,对其多样性指数间的关系进行相关分析。结果表明 ,1)组成白羊草群系的维管植物有 76种 ,隶属于 2 8科 6 0属 ,其中草本植物占总种数的 78.95 %。在生态构成上以中生性植物为主 ,占 6 9.74 % ;2 )群系植物种多样性指数的大小受立地生境和人为活动的综合影响。群系间植物种多样性指数的平缓变化表明 17个群丛对地带性气候具有相似的适应性 ;3)依据群系植物种多样性指数的大小对 17个群丛进行排序后发现 :含有灌木的群丛比纯草群丛的植物种多样性指数明显偏高 ;4 )用 H′指数、λ指数和 E1 指数描述群丛性质时存在较好的一致性 ,λ指数和

不同水肥条件下白羊草光合生理生态特征研究Ⅰ.光合生理日变化

为揭示黄土丘陵区乡土种白羊草(Bothriochloa ischaemum L. Keng.)在不同水肥供应条件下的光合生理特征,本研究采用盆栽控制实验,比较研究了白羊草在2个水分水平(HW-80%FC和LW-40FC%)和3个养分(CK、P和NP)处理下的光合生理日变化特征。结果表明:HW下白羊草光合速率日变化均呈"三峰"型曲线。LW下,P和NP处理呈"双峰"型曲线,CK处理呈"三峰"型曲线,均具有明显的光合"午休"现象。不同水肥条件下白羊草叶片水分利用效率日变化均呈"L"型。HW下,白羊草光合速率日均值无肥处理显著高于其他处理(P<0.05),LW下,3养分处理间白羊草光合速率日均值无显著差异,而不同养分处理下,土壤水分胁迫均显著降低了白羊草光合速率日均值,并使光合"午休"程度加剧,水分是限制白羊草光合生理过程的首要因素。

黄土高原白羊草种群分布格局对水热梯度的响应

为揭示白羊草(Bothriochloa ischaemum)种群地带性分布与水热梯度的关系,试验于2005年-2009年,采用野外调查与定位监测相结合的研究方法,分析了黄土高原半干旱-半湿润区水热梯度对白羊草群落分布与生态幅的影响。结果表明,受海拔高度的影响,白羊草的垂直分布已由适宜生长的500 m-1700 m海拔范围扩展到海拔1950 m的上界,种群密度达3-4株/m2,生殖枝数为12株/丛,生物量为12 g/丛;受降水梯度等影响,白羊草的水平分布范围已由森林草原地带的建群种或优势种扩展到了典型草原地带,并从伴生种上升为优势种。在荒漠草原地带的沟谷阳坡也常呈偶见种出现,并从年降雨500 mm-800 mm的适宜区扩大到300 mm-900 mm范围的降雨区。因此表明,在全球气候变化背景下,典型指示植物-白羊草种群受区域水热环境的影响,生态幅逐渐扩大,但其稳定性有待长期研究。

不同形态氮肥及施氮量对白羊草产量和品质的影响

为了提高饲草产量和品质,为白羊草(Bothriochloa ischaemum)生产创造最大效益,本实验采用随机区组设计,分别用尿素(U)、硫酸铵(AS)、硝酸铵钙(CAN)3种形态氮肥分别以0,30,60,120,240kg N·hm^(-2)施氮水平对田间栽培的白羊草进行施肥处理。结果表明:施60kg N·hm^(-2)尿素的干草产量最高达到13.5t·hm^(-2),其次为AS-N60和CAN-N120。对于白羊草的粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量,施U时均以U-N60水平时最佳,施AS时均以AS-N120水平最高。施用CAN时,其EE、NDF在60kg N·hm^(-2)的含量最适宜,而CP和ADF的含量在120kg N·hm^(-2)含量最好。结合产量、营养品质及经济效益,以施用60kg N·hm^(-2)的尿素较适宜。