灌溉制度对老芒麦(Elymus sibiricus)生长的影响

发展稳定、优质、高产人工草地是解决中国北方农牧交错带地区草畜矛盾的根本出路,而灌溉是发展人工草地的核心。本文于2001～2003年在河北坝上地区,研究了充分灌溉和关键生育期灌溉对不同利用年限老芒麦人工草地地上部和地下部生长的影响规律。结果表明,灌溉显著增加地上生物量和株高。从关键生育期灌溉的试验结果可知灌溉时间比灌溉量更能影响老芒麦地上部的生长;灌溉处理促进了根长密度、根重密度以及地下部生物量的增加,但不同灌溉处理之间地下部生物量差异不显著。

老芒麦(Elymus sibiricus)种群地上生物量空间分布格局研究

采用分形几何学的方法对老芒麦 ( Elymussibiricus)种群地上生物量空间分布格局进行了研究。结果表明 :1 )在某一时刻老芒麦不同植株地上生物量的空间分布格局具有相似性 ,7月 6日的分形维数最大 ,为 1 .50 54;6月 1 6日、7月 31日以及 8月 1 0日的分形维数较小 ,分别为 0 .70 0 1、0 .4 675和 0 .34 2 8。2 )虽然在整个生长季内 ,老芒麦地上生物量与株高的对数值之间存在线性关系 ,但仍然存在许多细节问题。 3)老芒麦株高在 2 0～ 59cm尺度范围内 ,双对数半方差图存在明显的 2个线性区域 ,反映出生物量空间分布格局的异质性。 4 )高度间隔为 4 cm以下的分形维数为 1 .634 65,高度间隔大于 4 cm时的分形维数为 1 .0 4 0

老芒麦(Elymus sibiricus L.)种子发育过程的形态解剖学特征

应用解剖学及组织化学方法对老芒麦种子发育过程进行了观察研究。结果显示 ,其种子发育过程的形态变化具有禾本科植物的典型特征 :胚胎发育为禾本型 ,胚乳为核型胚乳 ,其最外一层细胞发育为糊粉层 ,籽实皮由内珠被及子房内表皮发育而成 ;但有其特性 :合子未显示出极性 ,中贮藏有丰富的淀粉粒 ,第 1次分裂为横分裂 ,偶有斜向分裂 ,之后顶细胞纵分裂 ,基细胞横分裂 ;宿存助细胞可保留到椭圆形原胚时期 ,与丝状器都有PAS正反应 ,显示了宿存助细胞及丝状器与营养物质的转运有关 ;少数种子有胚发育迟缓的现象 ;不同种子发育的早期原胚之间存在淀粉粒含量的差异 ;约有 1%的成熟种子中缺胚或胚极小。

老芒麦Elymus Sibiricus L引种试验总结

川西北牧区解放后,牧业生产发展很快,有些地区牲畜头数增加两倍、三倍其至更多,使草场载畜量过重,饲草供不应求,成为牧业生产的限制因子。以若尔盖县两个国营牧场为例:向东牧场草场总面积13.43万亩,可利用面积8万亩,有大小牲畜11301头(只),折合羊单位20197只,每个羊单位有草场面积4亩;打更沟牧场草场总面积10万亩,可利用面积7万亩。有牲畜9059头(只),折合羊单位16892只,每个羊单位也只有草场面积4亩。

外源水杨酸对NaCl胁迫下老芒麦种子萌发和幼苗的影响

以老芒麦(Elymus sibiricus)为研究材料,探讨了不同浓度外源SA(0.25、0.5、1.0、1.5和2.0 mmol/L)对NaCl胁迫下种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:在150 mmol/L NaCl胁迫下,外源添加0.25、0.5、1.0 mmol/L的SA均能减缓盐胁迫对老芒麦造成的抑制作用。综合评价分析表明,外源添加0.25 mmol/L的SA效果最为显著(P<0.05),此时老芒麦的种子发芽势、根冠比、幼苗可溶性蛋白含量和POD活性分别提高了32.58%、21.15%、69.48%和81.09%,而丙二醛含量降低了73.40%。本研究表明在盐胁迫环境下,外源SA能通过提高老芒麦的抗氧化酶活性和消除由ROS引起的氧化损伤等方式维持其正常生长。本研究可为老芒麦在盐渍化土壤地区的推广、应用及生态治理提供一定的技术参考。

老芒麦抗逆性评价研究进展

老芒麦(Elymus Sibiricus Linn.)在我国青藏高原地区的人工草地建植、天然草地恢复改良、草地畜牧业发展等方面发挥重要作用。近年来,我国对老芒麦抗旱性、耐寒性以及抗盐碱性等抗逆性评价研究较多,评价指标也比较丰富,从形态学指标到生理生化指标逐渐深入,在老芒麦抗逆性评价方面取得了诸多成果。综述我国老芒麦研究中涉及的主要抗逆性评价指标研究进展,旨在为老芒麦抗性研究、种质资源的评价利用以及评价指标的选择提供一定参考。

不同生长年限老芒麦根际土壤肥力特征

【目的】探讨生长年限对老芒麦根际土壤肥力的影响,为老芒麦种植提供土壤养分管理和施肥参考。【方法】以种植于青海省海晏县“青牧1号”老芒麦根际土壤为研究对象,连续2年(2018年和2019年)监测不同生长年限3个样地(样地1:3龄到4龄;样地2:4龄到5龄;样地3:7龄到8龄)老芒麦根际土壤化学特征变化规律。【结果】2019年3个样地pH值分别较2018年降低了2.77%、2.25%和2.24%,速效钾含量分别减少了18.08%、48.24%和41.32%。2年之间样地2和样地3有机质变化差异不显著,而全钾分别较2018年升高了11.36%和10.78%。样地1和样地2全磷含量均降低,但样地3含量升高了33.59%。样地3全氮降低显著且较2018年减少了30.65%;3个样地老芒麦根际土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性随生长年限增加均呈显著降低趋势(P<0.05),而土壤脲酶活性则明显增加了29.70%、13.41%和118.08%。【结论】主成分分析表明,3龄和4龄老芒麦根际土壤肥力较高,全氮和蔗糖酶对老芒麦根际土壤质量贡献最大。

野生老芒麦种质资源鉴定与基部叶鞘绒毛变异分析

为更好地利用老芒麦(Elymus sibiricus L.)野生资源,本研究从我国青藏高原、西北、华北、东北地区以及国外部分地区共采集了1723份野生披碱草属种质资源,通过表型特征观测和流式细胞仪检测,共鉴定出了990份野生老芒麦种质,246份垂穗披碱草种质,并测得老芒麦的DNA含量在5.86~7.30 Gb之间,平均DNA含量为6.66 Gb;垂穗披碱草材料的DNA含量在9.50~10.36 Gb之间,平均DNA含量为9.97 Gb。研究结果显示,在西北、华北以及东北地区的部分野生老芒麦材料在苗期基部叶鞘出现了绒毛,分析发现该表型出现的概率与经度和纬度呈极显著正相关关系(P<0.01),与海拔、年年均气温以及年平均降雨量呈极显著负相关关系(P<0.01)。表明老芒麦苗期基部叶鞘绒毛的有无与环境因子之间存在着必然的联系,可能是老芒麦种质应对不同环境类型的适应性机制之一。本研究为老芒麦的形态鉴定提供了新的依据,为老芒麦种质资源挖掘和育种应用提供了材料基础。

川西北高原短芒型老芒麦种质形态变异及遗传亲缘关系分析

本研究开展了短芒型老芒麦(Elymus sibiricus L.)种质的筛选和综合评价,以筛选优质种质。基于55个形态学指标和SCoT分子标记对川西北地区24份短芒型老芒麦种质以及两份老芒麦对照材料进行形态变异及遗传亲缘关系分析。形态学指标在26份材料之间表现出丰富的遗传多样性,Shannon-Wiener’s多样性指数(H)范围为0.66~2.01;变异系数(CV)范围为4.62%~45.93%,聚类分析将26份老芒麦资源分为5个大类。基于SCoT分子标记,共扩增出多态性条带96条,多态性比率为67.61%。平均有效等位基因数为1.46,平均Nei’s基因多样性指数为0.27,平均Shannon’ s多样性指数为0.38,供试材料的DICE遗传相似性系数为0.67~0.87。通过遗传相似系数的聚类分析,可将26份材料分为四大类。群体遗传结构分析将供试材料划分为两个类群,Q2类群来源单一,Q1类群拥有混合来源。Esdm24,Esdm6,Esdm22这3份种质的芒等相关性状具有优异的性状,可以作为短芒型老芒麦的选育的后备材料。

外源褪黑素对NaCl胁迫下老芒麦种子萌发和幼苗生长的影响

为探究外源添加褪黑素(MT)对NaCl胁迫下老芒麦(Elymus sibiricus)的缓解效应,并筛选出促进老芒麦种子萌发和幼苗生长的最佳MT浓度,以国审品种‘雅江’老芒麦为供试材料,研究不同浓度外源MT(50、100、300、500、800、1000μmol·L^(–1))处理对NaCl胁迫(100 mmol·L^(–1))下老芒麦种子萌发率及其幼苗生长形态和生理特性的影响。结果表明:外源添加不同浓度的MT均能减缓盐胁迫对老芒麦造成的抑制作用,且综合评价分析表明,外源添加100μmol·L^(–1)MT的效果最佳,此处理下老芒麦种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数分别较NaCl胁迫下提高了12.7%、61.3%、37.3%和75.0%,幼苗的根冠比提高了59.9%,过氧化物酶(POD)活性和可溶性蛋白含量分别增加了75.1%和153.4%,而丙二醛(MDA)含量降低了29.3%。这表明在盐胁迫环境下,外源MT处理能增强老芒麦的抗氧化酶活性,并清除体内过量的活性氧(ROS),抑制细胞膜质过氧化,以此提高老芒麦幼苗的耐盐性。本研究结果可为建立和优化‘雅江’老芒麦在盐碱环境下的栽培提供理论依据。

若尔盖高寒草地优势牧草植物根际促生菌的筛选及特性

通过探究若尔盖高寒草地优势牧草根际促生菌的分布特征,筛选植物根际促生菌(PGPR),为研制适宜高寒草地的微生物菌剂提供菌种资源。本研究在低温条件下,采用选择性培养基,从若尔盖高寒草地中的早熟禾(Poa annua)、老芒麦(Elymus sibiricus)根际筛选PGPR。通过钼锑抗比色法测定菌株的溶磷能力,利用乙炔还原法测定菌株的固氮能力,通过16S rRNA基因扩增与系统发育分析确定菌株的分类地位。结果表明,共分离筛选出49株PGPR,其中,溶磷菌28株、固氮菌21株。溶磷菌中17株菌能够溶解无机磷,溶磷量介于290.32~457.77μg·mL^(-1),菌株PBRS2溶无机磷量最大,达457.77μg·mL^(-1);11株菌能够溶解有机磷,溶磷量介于1.64~6.95μg·mL^(-1),菌株MBRS15溶有机磷量最大,达6.95μg·mL^(-1)。21株固氮菌的固氮酶活性介于93.33~234.35 nmol·(h·mL)^(-1),菌株NARS10固氮酶活性最高,达234.35 nmol·(h·mL)^(-1)。从老芒麦根际筛选的PGPR最多。根表土(RS)区域菌株的促生特性较强。通过灰色关联分析,筛选出9株促生特性优良的PGPR,经16S rRNA鉴定,7株属于假单胞菌属(Pseudomonas),1株属于红育菌属(Rhodoferax),1株属于马赛菌属(Massilia),以假单胞菌属为优势菌属。这9株促生特性优良的PGPR可为后续研制适宜若尔盖高寒草地的微生物菌剂提供优良菌种资源。

切根对5龄老芒麦根系土壤养分和微生物生物量及C,N,P化学计量特征的影响

本文以5龄老芒麦(Elymus sibiricus L.)为研究对象,采用分光光度计和氯仿熏蒸等方法测定土壤养分和微生物生物量,探讨了“一”字切根(RT1)和“十”字切根(RT2)处理对老芒麦根系土壤养分和微生物生物量及C,N,P化学计量特征的影响。结果表明:除土壤pH和速效钾外,2种切根处理均能改善土壤养分和提高微生物生物量碳氮磷含量,其微生物生物量碳和氮含量在RT1处理下增加更显著。同时,切根处理使土壤碳氮比、碳磷比、微生物量氮磷比增加,氮磷比、微生物量碳氮比降低,表明切根处理可以缓解老芒麦生长过程中受土壤N,P元素的限制。相关性分析表明,土壤有机碳和全氮与微生物量碳、氮和微生物量氮磷比显著正相关,土壤碳磷比与微生物量磷和氮显著正相关。2种切根处理均改善了老芒麦根系土壤环境,为老芒麦人工草地的科学管理提供理论依据。

外源赤霉素和吲哚乙酸对老芒麦生长、生理特性及染色体端粒的调控

本研究以‘川草2号’老芒麦(Elymus sibiricus‘Chuancao No.2’)为材料,采用砂培法,通过测定幼苗形态、生理特性和端粒酶活性,研究喷施不同浓度(30,75和150 mg·L^(-1))赤霉素(Gibberellin,GA3)和吲哚乙酸(Indole acetic acid,IAA)后对老芒麦幼苗生长发育过程的影响,以期为促进老芒麦生长、提高产量甚至防止早衰提供理论依据。结果表明,各处理提高了株高、叶长、叶面积和地上生物量,150 mg·L^(-1)GA3和30 mg·L^(-1)IAA处理利于老芒麦植株生长和生物量积累。GA3各处理降低了10~15 d的叶绿素含量和第15 d的丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量,显著提高了0~5 d的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性、0~15 d的过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性、第10 d过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性及第15 d的端粒酶活性。IAA各处理显著提高了10~15 d的可溶性蛋白含量,提高了0~5 d的SOD活性及0~15 d的POD活性。主成分综合评价得出,150 mg·L^(-1)GA3处理效果优于30和75 mg·L^(-1)GA3及30,75和150 mg·L^(-1)IAA处理效果。

中国野生老芒麦形态多样性研究与种质利用潜力分析

为揭示野生老芒麦形态变异特征和遗传背景,对我国野生老芒麦主要分布区域不同生态类型的104个居群520份野生老芒麦种质进行了23个形态指标测定和遗传多样性分析。结果表明:不同生境老芒麦材料的形态特征存在显著差异,数量性状变异系数为9.49%~49.56%;聚类分析将104个居群分为具有各自明显特征和开发利用潜力的4类;形态特征与地理环境因子的相关性分析发现,野生老芒麦抽穗早晚及茎秆叶鞘基部小刺等特殊性状与其海拔呈显著相关;主成分分析发现,株高、抽穗、茎节数、单株干鲜重、旗叶长宽等指标代表了老芒麦67.79%形态多样性,是造成老芒麦形态特征变异的主要因素,可作为老芒麦形态分化的重要参考指标。

青藏高原老芒麦穗部性状年际差异分析和穗型划分

为明确不同穗型老芒麦农艺性状的年际间差异,以本研究团队前期提出的老芒麦穗型分类方法为基础,筛选出9份穗型差异较大且稳定的老芒麦材料,连续三年对种子产量和农艺性状进行比较研究。结果表明,老芒麦在生长第2年的种子产量、花序性状、小穗性状、种子长和千粒重均最大,之后随着年限增加呈逐渐下降趋势,不同试验材料年际间种子产量及农艺性状的变化不一致。以单穗重作为穗型的分类方法适用于不同生长年限的老芒麦,不同年份的供试材料均被分为3类,不同生长年限三种穗型的分类标准分别为:生长第2年轻穂型(TST)(<0.75 g),中穗型(MST)(0.75~1.15 g),重穗型(HST)(>1.15 g);生长第3年TST(<0.57 g)、MST(0.57~0.87 g)和HST(>0.87 g);生长第4年TST(<0.24 g)、MST(0.24~0.48 g)和HST(>0.48 g)。不同穗型老芒麦的有效分蘖数之间差异不显著,而花序性状、小穗长、种子长和千粒重存在显著差异;在不同生长年限,HST的穗长、单序籽粒数、单序籽粒重、单穗重、着粒密度、小穗长和种子产量均高于TST,三种穗型单序籽粒重和单穗重随着单穗重的增加而增大。本研究结果为选育适合青藏高原不同地区的高产牧草新品种提供了科学数据和理论依据。

切根与分株移栽对老芒麦植物-土壤系统化学计量特征的影响

本研究通过对不同来源的5龄老芒麦[海拔分别为2 223 m、1 195 m的新疆野生老芒麦(S1和S3);西藏野生老芒麦(S2);栽培种‘川草2号’老芒麦(S4)]进行“一”字切根(RC1)和“十”字切根(RC2)及分株移栽(RT)的处理,以未处理母株为对照(CK),研究各处理措施对老芒麦植株和土壤主要营养元素碳(C)、氮(N)、磷(P)及其计量特征的影响,以期为延缓老芒麦衰老技术的选择奠定基础。结果表明,RC1处理基于大多材料来说,能很好地提高地上部植株的N、P含量以及地下土壤的N、P含量,降低植株的C:N;RC2处理能提高部分材料的地上部植株的C含量、C:P以及土壤的C和P含量;RT处理则对大多数材料的C含量有明显的提高。相关性和冗余分析(RDA)结果显示,植物与土壤均受N含量的限制。综合而言,“一”字切根对5龄老芒麦复壮具有比较显著的效果。

两份老芒麦种质材料萌发期抗旱性评价

【目的】本试验以同德老芒麦和DJ-01老芒麦的种子为试验材料,探究2份老芒麦种子萌发期的抗旱性。【方法】试验采用-0.1MPa、-0.3MPa、-0.5MPa、-0.7MPa、-1.0MPa的高分子渗透剂聚乙二醇-6000(PEG-6000)溶液模拟干旱胁迫,以蒸馏水为对照组(CK),测定两份老芒麦种子的发芽指标及其抗旱系数。【结果】当胁迫水势低于-0.1MPa时,老芒麦种子发芽率降至22%以下,发芽势降至10%以下;当胁迫水势低于-1.0MPa时,老芒麦种子均不萌发;当胁迫水势为-0.1~-0.3MPa时,利于老芒麦胚根的生长。【结论】干旱胁迫均抑制了两份老芒麦种子的萌发,且随着干旱胁迫强度的增强,其发芽率、发芽势、相对发芽率、相对发芽势等均呈现下降趋势;当胁迫水势较低时,干旱胁迫对老芒麦胚根的生长具有促进作用。

老芒麦种质资源抗寒性综合评价及冷胁迫下的生理反应

为了筛选出抗寒性强的老芒麦种质并深入研究其抗寒机制,本研究采用盆栽法,测定了-4℃冰冻处理下43份老芒麦种质资源的相对电导率、叶绿素含量、最大光化学效率,并通过隶属函数综合评价法从中筛选出一份最抗寒种质(I-1-4-1)和一份低温敏感种质(09-244)。进一步对I-1-4-1与09-244进行4℃冷处理和-4℃冰冻处理,分析了低温胁迫下I-1-4-1与09-244叶片相对含水量、细胞膜透性、渗透调节物质、抗氧化系统、叶绿素荧光特性等指标的差异。结果表明:-4℃胁迫下,I-1-4-1的叶绿素含量、光系统Ⅱ最大光化学效率、实际光化学效率、光化学淬灭系数、非光化学淬灭系数均高于09-244,表明I-1-4-1能维持光合作用高效进行;I-1-4-1叶片中超氧阴离子、过氧化氢含量均低于09-244,而过氧化氢酶的活性高于09-244,表明相比于09-244,I-1-4-1具有更强的活性氧清除能力;I-1-4-1的相对电导率和丙二醛含量均低于09-244,表明I-1-4-1的细胞膜受损程度较低;此外,I-1-4-1通过积累更多的游离脯氨酸含量以提高渗透调节能力来适应低温胁迫引起的细胞脱水。主成分分析共提取了2个主成分,累积贡献率超过85%,其中,第一主成分主要为叶绿素荧光和细胞膜透性变化的相关指标;第二主成分主要为渗透调节物质的变化情况。研究结果为老芒麦抗寒性评价及抗寒种质筛选提供了参考。

短期施有机肥对‘川草2号’老芒麦AMF种类及分布的影响

为探究高寒地区短期施有机肥对禾本科牧草丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落多样性及群落结构的影响,本研究以‘川草2号’老芒麦为试验材料,进行田间小区试验,设置施有机肥(F)与不施有机肥(CK)处理,在生长结束后采集根周和根际土壤用于分析微生物的组成,测序后利用FUNGuild筛选AMF的操作分类单元(Operational taxonomic units,OTU),对根周和根际土壤AMF群落多样性和组成,以及它们与环境因子的相关性进行分析。结果表明:‘川草2号’老芒麦共生的AMF群落共有7个属,根周土壤的物种数大于根际土壤;AMF群落多样性受土壤pH值和牧草鲜重影响最大,为极显著负相关关系(P<0.01);有机肥增加了根周土壤AMF的多样性和物种数,降低了根际土壤AMF的物种数,且降低了根周和根际土壤AMF优势菌属近明球囊霉属(Claroideoglomus)的相对丰度。该结果为高寒地区牧草种植地田间养分管理和AMF多样性之间关系提供了理论依据。