围栏封育和长期刈割对松嫩草地羊草和野古草种群营养繁殖特征的影响

营养繁殖是无性系禾草维持种群更新的主要方式之一,产生的潜在种群在预测种群空间结构和动态中发挥着重要作用。围栏封育和长期刈割等利用方式可以直接或间接影响植物的生长发育和繁殖策略。本研究以松嫩草地常见优势种羊草和伴生种野古草为研究对象,对围栏封育和长期刈割下两种禾草的分蘖节与根茎产生潜在种群的组成、大小和营养繁殖力进行对比分析。结果表明:两种利用方式下两种禾草的潜在种群均由分蘖节与根茎产生的芽和苗组成。羊草和野古草潜在种群分别由3和2个龄级组成,均为1龄潜在种群所占比例最高。相比围栏封育,长期刈割显著促进两种禾草分蘖节和根茎上的芽输出成苗,并且对羊草的促进作用高于野古草,羊草的分蘖节与根茎产生的总苗数在两种利用方式下均显著高于野古草。长期刈割显著促进羊草潜在种群的形成,不利于野古草潜在种群的形成。长期刈割能促进两种禾草种群的分株和根茎营养繁殖力,但未达到显著水平。羊草在围栏封育中采取产生大量芽和部分苗以增加潜在种群、在长期刈割中采取产生大量苗以顺利越冬成株的营养繁殖对策;野古草在围栏封育中采取只产生芽、而在长期刈割中采取产生相近比例芽和苗的营养繁殖对策。总的来说,两种利用方式下羊草与野古草种群均采取年轻龄级分蘖节与根茎具有更旺盛营养繁殖力以及长期刈割促进苗形成的相同适应策略,同时两种禾草在形成潜在种群比例上又存在着营养繁殖对策的差异,这可能是其分别成为本研究区内优势种和伴生种的主要原因之一。

不同土壤水分条件下松嫩草地土壤呼吸及其组分对氮添加和放牧的响应

量化土壤呼吸的时间变化(包括热时刻)并阐明不同土壤水分条件下(“干旱”和“湿润”)氮沉降增加和放牧干扰对自养呼吸和异养呼吸的影响,有助于准确估算区域生态系统的CO_(2)通量。本研究于2016年在松嫩草甸草原进行了氮添加和放牧处理试验,于2020年6~8月对土壤呼吸及其组分进行连续测定,并同步测定了土壤理化性质、土壤微生物特征和植物生物量。研究发现,在观测期间的“湿润”时期,所有处理的土壤呼吸和自养呼吸均高于“干旱”时期。各处理对土壤呼吸的影响受土壤水分条件调控,即在“干旱”条件下,放牧处理以及氮添加和放牧共同处理显著降低了土壤呼吸,而氮添加显著增加了土壤呼吸和自养呼吸,对异养呼吸无显著影响。在“湿润”条件下,放牧以及氮添加和放牧共同处理增加了土壤呼吸,单独氮添加对土壤呼吸及其组分均无显著影响。研究结果阐明了氮沉降增加和放牧干扰对自养呼吸和异养呼吸影响的水分条件依赖性。

植物克隆整合生态效应及潜在应用

克隆植物因特殊的克隆整合和空间拓展特性,在异质生境下展示出较高的生态适应性及适合度,这是其广泛存在于各类生态系统的一个重要原因。目前对克隆整合在个体或种群水平的生态学效应已有较深认识,而对群落及生态系统的影响及作用机制则明显关注不足。前期研究表明,克隆整合对土壤理化性质、根际微生物及个体竞争力均有显著影响,从而有利于克隆植物的成功入侵、生境修复及植被重建等。对群落及生态系统水平的克隆整合生态学效应的研究进行归纳和总结,分析了克隆整合对植物群落结构和生产力、根际微生物和土壤动物、生态系统碳固持、养分循环等的影响;阐释了克隆整合及空间拓展特性对退化生态系统的修复及作用机制,并指出今后克隆整合的研究应同时考虑微观(根际过程)和宏观(群落及生态系统)层次的效应以及短期与长期的效应。可将克隆整合与植物-土壤反馈等其他生态过程相联系,综合探究克隆整合的生态学意义。

不同利用方式对松嫩草地两种禾草种群构件特征的影响

通过对长期刈割和围栏封育下松嫩草地常见优势种羊草(Leymus chinensis)和伴生种野古草(Arundinella hirta)种群构件特征进行比较分析,结果表明:长期刈割和围栏封育下,羊草和野古草分株呈增长型年龄结构,根茎呈稳定型或增长型年龄结构。两种植物低龄级的分株和根茎的物质生产与贮藏能力更强。长期刈割下,羊草2龄、3龄分株数量和总分株数量以及1龄、2龄、3龄根茎长度和总根茎长度显著高于野古草;围栏封育下,野古草1龄和总的分株数量和生物量显著高于羊草。长期刈割促进羊草各龄级分株的产生,促进1龄根茎的伸长,显著降低根茎的生物量积累;显著降低野古草各龄级分株数量以及根茎的伸长和生物量积累。羊草根茎的扩展能力远高于野古草,羊草比野古草耐刈割,刈割后种群恢复能力高于野古草。

吉林西部一年两茬种植模式的作物产量及经济效益研究

本文以吉林省西部地区长岭县和通榆县为研究区域,探讨了半干旱地区小麦、燕麦与白菜、芥菜型油菜一年两茬种植模式的作物产量及经济效益,以期为适合当地的高效农作物栽培模式提供理论指导。研究以当地常规“玉米一年一茬”种植模式为对照,以小麦/白菜、小麦/芥菜型油菜和燕麦/芥菜型油菜一年两茬种植模式为试验处理,第一茬种植前青小麦、小冰麦、澳麦和加燕2号,第二茬种植白菜、芥辣菜和黑芥末。结果表明,一年两茬种植模式较玉米一年一茬种植模式作物总生长期延长了25~49 d,总产值提高了42.4%~94.0%。其中,加燕2号/芥辣菜和加燕2号/黑芥末种植模式的产值较高,分别达51092元·hm^(-2)和50042元·hm^(-2),是一年一茬玉米种植模式的1.94倍和1.90倍。加燕2号的最佳种植密度为245株·m^(-2),芥菜型油菜的最佳灌水量为4.52×10^(4) mm·hm^(-2)。因此,加燕2号/芥菜型油菜一年两茬种植模式适宜在吉林西部半干旱地区推广种植。

土壤解磷微生物促进植物磷素吸收策略研究进展

随着全球磷肥需求增加和磷矿资源储量短缺矛盾逐渐加重,土壤解磷微生物在促进磷循环方面的重要性日益突显,因此有必要对其种类和促进植物磷素吸收策略进行全面梳理总结。荟萃分析了土壤解磷微生物种类并构建了系统进化树,重点论述了土壤解磷微生物促进植物磷素吸收主要策略。土壤解磷微生物主要通过矿化和溶解作用直接活化难溶性磷,但其也能与植物根系互作间接活化磷素。其间接途径主要包括解磷微生物与根系分泌物和丛枝菌根真菌互作,它们通过碳磷交换间接活化磷素;其次包括一些解磷微生物可以通过固氮作用使植物生长受到磷的限制,从而调节植物磷酸盐转运系统间接活化土壤磷;解磷微生物也能通过分泌植物激素和生物防治剂促进植物根系生长间接促进植物磷素吸收。解磷微生物还能通过磷素固定减少磷流失,也可以通过加速自身磷素周转促进植物磷素吸收。对完善和发展解磷微生物主导的土壤磷循环和植物磷素吸收利用理论体系具有重要意义。

昆虫触角感器类型及其功能研究进展

触角感器是昆虫对环境变化产生行为响应的重要基本结构单元,作为昆虫内部神经系统与外部环境进行信息交流的关键接口,受到广泛关注。由于不同环境压力的作用,长期适应性进化使昆虫触角上着生有不同类型的感器,且执行着差异化的生物学功能。触角感器在昆虫识别寄主、寻找配偶、躲避天敌等行为变化中具有重要作用,若深入理解昆虫行为变化的内在机理,则有必要清晰认识昆虫触角感器类型与潜在功能。本文对已有研究结果进行系统性综述与总结。截止目前,共发现有61种昆虫触角感器类型,且触角感器存在种内与种间特征差异。同时针对12种常见的触角感器功能进行梳理,提出昆虫触角感器未来可深入开展的研究方向。本文全面了解各昆虫触角感器类型特征和功能,为从形态结构方面进行昆虫分类研究提供新视角,也为今后从化学生态学角度深入开展昆虫行为对环境改变的适应性等研究提供科学依据。

松嫩平原不同生境蝴蝶群落多样性及其保护建议

随着气候变化加剧和人类活动影响,生物多样性变化及其保护逐渐受到广泛关注。蝴蝶作为开花植物的传粉媒介和生态环境监测及评价的关键指示者,其多样性变化能够在一定程度上反映生境状况,因此,有必要清晰认识不同生境中的蝴蝶多样性变化。为明确松嫩平原蝴蝶资源和不同生境的群落多样性差异,采用样线法于2016年5月-2018年8月对松嫩平原的割草草地、湿地、农田、放牧利用草地及恢复草地共五种生境类型进行调查研究。结果发现,调查共记录蝴蝶5108头,隶属于6科21属26种,其中牧女珍眼蝶(Coenonympha amaryllis)和红珠灰蝶(Plebejus argyrognomon)为优势种类,分别占蝴蝶个体总数的25.61%和31.66%,且在五种生境类型中均有分布。不同生境类型中,蝴蝶群落的物种丰富度指数和均匀度指数无明显差异,而恢复草地生境的蝴蝶群落Shannon-Wiener多样性指数较高,优势度指数较低。农田生境中的蝴蝶个体数量较少,且群落组成与其他四种生境之间均具有显著差异。五种生境类型中的蝴蝶数量和多样性均呈现一定的月动态和年动态变化趋势。除湿地和农田外,其余三种生境中蝴蝶物种和个体数量从5月到8月均持续升高。四种生境的蝴蝶物种数量、个体数量(除农田外)在2018年均出现明显下降趋势。物种丰富度指数等指标的月动态和年动态在不同生境类型间存在较大差异。这些结果表明,生境类型和人类活动与蝴蝶多样性变化关系密切,表现为单一生境中蝴蝶多样性较低,复杂生境有利于保护蝴蝶多样性。本研究有助于厘清松嫩平原蝴蝶资源的基础数据,并为该地区蝴蝶多样性保护和利用及评估该区域生态环境提供一定理论支撑。

东北退化草原恢复演替系列羊草和寸草无性系种群构件营养繁殖特征比较

营养繁殖是无性系草本植物种群更新的主要方式,根茎型草本植物通过营养繁殖形成的构件年龄结构在种群现状分析、动态预测和恢复演替动态分析中发挥着重要作用。本研究以东北退化草原恢复演替系列5个阶段中主要无性系草本植物羊草和寸草为研究对象,对两植物种分株和根茎的年龄结构、各龄级分株生产力、根茎贮藏力以及分株和根茎营养繁殖力进行了对比分析。结果表明:各恢复演替阶段羊草和寸草分株均呈增长型年龄结构,根茎呈稳定型或增长型年龄结构。不同恢复演替阶段羊草分株生产力和根茎贮藏力均强于寸草。随草原恢复演替的进程,羊草1 a根茎贮藏力呈显著上升趋势,寸草2 a分株生产力呈显著下降趋势。羊草与寸草共生的恢复演替阶段中,羊草根茎营养繁殖力均强于寸草。总体上,不同恢复演替阶段中羊草与寸草构件年龄结构特征具有相似性,但随草原恢复演替的进程,羊草种群增强幼龄和壮龄分株营养繁殖力的繁殖策略较寸草种群仅增强幼龄分株营养繁殖力的繁殖策略更有利于种群的维持和扩展。羊草将逐渐取代寸草成为群落中的优势种。

“光伏+草业”模式促进草原牧区光伏发电与草业发展共赢

光伏产业是当前中国发展最为迅猛的新能源产业之一,但大面积土地占用和电力消纳是限制地面光伏电站大力发展的瓶颈。近年来,中国的光伏电站建设正向土地价格低廉的草原牧区快速扩展;与此同时,中国的草原面临退化严重、草业生产效率较低,特别是草原牧区电力供给能力薄弱的问题。因此,如何将光伏发电与地方草业发展有机结合,实现草原牧区清洁能源生产和草业发展的双赢,是光伏产业与草业发展面临的新问题和新机遇。通过论述中国草原牧区应用“光伏+草业”模式对光伏发电和草业发展的益处,指出了“光伏+草业”模式的发展需要解决的主要问题和未来研究与实践探索的主要方向。将光伏发电与地方草业结合能充分发挥二者各自的优势、弥补短板,从而实现双赢。随着技术的不断进步,“光伏+草业”模式的运营机制会不断完善,该模式下的光伏发电技术、草业生产技术和运营管理机制等问题都能够得到解决。未来,低碳、环保、高效、高收益的“光伏+草业”模式必将在中国广大的草原牧区得到大力应用。

农业土壤健康评价体系研究进展

农业土壤健康状况对全球粮食安全和生态安全意义重大。由于人类活动等因素造成的土壤质量下降问题普遍存在,如何提高农业土壤健康状况已经成为全球关注的热点和前沿问题。系统介绍了国内外土壤健康评价体系及其应用现状,并总结了现有土壤健康评价体系在农业管理实践中的应用,以此探讨土壤健康评价体系在中国的发展趋势。现有的土壤健康评价体系需要加入新指标和新技术以及建立我国农业土壤健康网络,利用大数据监测管理实践与农业土壤健康之间的关系,开发适合中国气候环境与土壤条件的农业土壤健康评价体系。最后,基于土壤健康评价体系的建立和社会层面对农业土壤健康的认知,提出了维护我国农业土壤健康的解决途径,旨在为维护我国农业土壤健康、实现可持续发展目标提供理论支持。

动物个性研究进展

“个性”是指不同时空条件下动物种群个体间行为的稳定差异。大量的理论和实验性研究表明,个性差异在动物界普遍存在,其是种群多度和分布、物种共存及群落构建的重要驱动因子。介绍了动物个性的概念、分类及衡量指标,将前人测量个性类型的方法加以总结;随后介绍了动物个性的生态学意义,尤其是个性对动物生活史策略、种群分布与多度、群落结构和动态、生态系统功能和过程以及疾病与信息传播等的影响。在此基础上,进一步分析了在人类活动增加等全球变化背景下,动物个性如何调控动物个体行为、种群和群落动态对这些环境变化的响应。阐述了动物个性的形成与维持机制,并对未来的研究方向进行了展望。

芽菜收获对松嫩盐碱化紫花苜蓿草地综合收益的影响

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)芽菜作为优质食材,适当比例收获对草地总体收益有重要影响。本研究采用全因子随机区组设计,设置苜蓿芽菜收获时期(早、中和晚)以及收获比例(0,10%,30%和50%)2个因素,探究了松嫩盐碱化较重区域返青期不同阶段收获芽菜对草地生产性能和总收益的影响。结果表明:返青晚期收获时芽菜和苜蓿干草的产量均最高。干草粗蛋白含量和相对饲用价值在早期收获芽菜后最高。返青早期芽菜极小,收获成本高,而晚期收获时芽菜的可食用性大幅降低,综合分析收获芽菜与苜蓿干草的总收益,发现返青中期收获30%芽菜时最高。此时,分枝数和株高的补偿性增加,干草总产量分别比10%与50%时高98.67%和41.44%,总产量达5082kg·hm^(-2)。因此,在松嫩盐碱化程度较重的草地中,返青中期收获30%芽菜,既能收获较多的优质芽菜,又能获得较高的干草产量,最终可提升草地综合收益。

“应用生态学”教学改革的探讨与实践

“应用生态学”课程可以满足国家对具有高水平生态学理论和实践素养的创新型人才的需求。以东北师范大学生物科学和生物技术专业开设的“应用生态学”课程为例,介绍了该课程教学改革的主要措施,包括综合运用传统教学、现场教学及自选题目报告三种教学模式。通过教学改革,激发了学生的学习和科研兴趣,提高了学生综合运用知识的能力,培养出能够为社会发展做出贡献的创新型生态学人才。此研究也可为国内其他高校“应用生态学”课程的设计和改革提供参考和借鉴。

思政教育理念融入高校“动物学”课程的教学探索

高校专业课程教学过程中融入思政元素是落实立德树人根本任务的重要途径,课程思政是提升高校人才培养质量的重要方面之一。“动物学”是生命科学相关专业的必修课程,其中隐含多种思政教育元素,课程思政与专业知识相融合的教学模式,能够加强大学生的思想道德素养。本文通过探讨理性思维与钻研的科学精神、文化自信与爱国情怀、野生动物保护及动物资源的可持续利用、有害动物与人类关系,以及生态文明建设角度,深入挖掘专业知识体系中的思政元素,在传授专业知识的同时润物无声培养高思想政治素养的专业人才,全方位助推新时代大学生高素质发展,实现高质量育人目标。

不同种皮颜色紫花苜蓿种子萌发特性及幼苗生长对碱胁迫的响应

土壤碱化对植物幼苗的成功定植有明显抑制效应,探究碱性环境中种子的萌发及幼苗生长状况对于农业生产具有重要意义。本研究采用碱性盐碳酸钠(Na2CO3)模拟碱性环境,研究不同强度碱胁迫[0(CK,对照)、-0.1、-0.2、-0.3、-0.4和-0.6 MPa]对两种种皮颜色(黄色和黑褐色)紫花苜蓿种子(Medicago sativa)萌发和幼苗生长的影响。结果表明,对照条件下的黄色种子,其发芽率、发芽势、发芽指数、根系和种子活力指数分别比黑褐色种子高143.43%、151.33%、137.35%、38.69%和103.39%;在轻度碱胁迫(-0.2~-0.1 MPa)下黄色种子萌发能力增强,且对中度以上碱胁迫(<-0.3 MPa)的耐受力优于黑褐色种子;而轻度碱胁迫下,黑褐色种子的萌发和生长已受到明显抑制,且在重度碱胁迫(-0.6~-0.4 MPa)下无法存活。因此,实际生产中,挑选黄色种子比例更高的种子,更有利于土壤盐碱化区域紫花苜蓿草地的建植。

干旱条件下氮磷添加对羊草干草产量及饲用品质的影响

本研究以松嫩平原单优种羊草(Leymus chinensis)为研究对象,分析营养添加对其产量及饲用品质的影响。试验采用全因子随机区组设计,设置降雨量(对照、减雨30%)以及氮(0、纯氮100 kg·ha^(-1)·a^(-1))、磷(0、纯磷100 kg·ha^(-1)·a^(-1))添加3个因素。结果表明:对照降雨条件下,氮添加和氮磷同时添加处理分别使羊草干草产量、粗蛋白含量、粗脂肪含量显著增加79.9%和97.1%,3.2%和2.5%,0.8%和1.0%,但酸性洗涤木质素含量显著降低4.3%和10.1%;减雨30%条件下,所有处理中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量不变,而氮添加与氮磷同时添加时粗蛋白和粗脂肪含量有所提高,磷添加对二者均无显著影响;同时,不论降雨量如何变化,磷添加均使酸性洗涤木质素和灰分含量增加。因此,就羊草草地而言,无论降雨正常还是干旱,氮添加和氮磷同时添加均能提高羊草产量和品质,而磷添加对牧草产量和品质没有促进作用。实际生产中,推荐只施氮肥或者氮磷配施,不单独施用磷肥。

刈割对入侵植物牛膝菊生长和繁殖特征的影响

本研究以未刈割为对照,设置轻度刈割(剪除株高的1/4)、中度刈割(剪除株高的1/2)和重度刈割(剪除株高的3/4)3个强度以及3个频次(刈割1、2和3次)的刈割处理;研究刈割对牛膝菊(Galinsoga parviflora Cav.)生长和繁殖特征的影响,并比较不同刈割处理下牛膝菊干质量补偿指数差异。结果显示:刈割强度和刈割频次对牛膝菊生长和有性生殖特征有极显著或显著影响。总体上看,与对照相比,刈割处理会减少牛膝菊分枝数、茎干质量和叶干质量,促进其分枝伸长。重度刈割会明显降低茎干质量、叶干质量、总干质量和茎干质量分配;刈割3次会明显减少牛膝菊茎干质量、叶干质量、花序干质量、百粒质量、茎干质量分配、叶干质量分配和生殖分配,增加根干质量和根干质量分配。刈割1和2次的牛膝菊会将资源优先分配到繁殖器官。轻度刈割3次的牛膝菊种子干质量和种子数最大且显著高于其他处理组,而百粒质量显著低于对照;重度刈割3次的牛膝菊种子干质量和种子数明显低于对照。说明牛膝菊在面对外界频繁干扰时会首先产生小而多的种子,实现种群的扩散和延续,但当干扰超过一定强度时,其有性生殖会受到抑制。此外,牛膝菊干质量补偿指数总体随着刈割强度的增加而降低,重度刈割均会使牛膝菊出现显著的欠补偿生长。总之,刈割能够控制牛膝菊的地上部分生长,多次重度刈割可抑制其有性生殖,最终实现有效防控。

土壤水分对外来入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)存活和生长特征的影响

为探究土壤水分对空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)存活和生长的影响,通过设置5个水分梯度(30%,70%,97%土壤含水量和淹水5 cm,10 cm)及繁殖茎段上叶片有无的实验处理组合,研究了空心莲子草存活率和形态特征在不同土壤水分条件下随时间的变化情况.结果表明:97%水分处理的空心莲子草存活率最高,茎长随时间增长最快,节数和叶数最多;淹水10 cm去叶处理的植株存活率最低,茎长和节数随时间增长最缓慢,叶片脱落最严重;淹水10 cm带叶处理的植株存活率、茎长、节数、叶数显著高于去叶处理.繁殖茎段上叶片储存的营养物质对空心莲子草的存活和生长及耐受水分胁迫具有一定促进作用;空心莲子草能够根据自身营养储备情况采取不同的策略应对不同的土壤水分条件,这些策略有利于提高空心莲子草对水分胁迫的忍耐程度进而广泛扩散.

大兴安岭森林草原过渡带典型植物群落动态变化特征

大兴安岭森林草原过渡带是大兴安岭森林与呼伦贝尔草原接壤的关键区域。由于过渡带本身的脆弱性,气候变化和过度放牧等人为因素的干扰导致区域内植物群落结构和功能发生剧烈变化。然而,气候变化和放牧双重作用对森林草原过渡带草地植物群落动态影响的研究还鲜有报道。以内蒙古陈巴尔虎旗森林草原过渡带为研究对象,分别于2008、2009、2010和2019年沿着草甸草原—森林草原过渡区域—林间草地—森林的梯度进行野外调查,对比分析11年间受气候变化和过度放牧的双重干扰下,该区域植物物种丰富度、Raunkiear生活型功能群、牧草饲用价值以及群落生物量随时间的变化动态。结果表明:从总体上看,与2008—2010年均值相比,2019年植物物种数量明显下降,其中禾本科牧草减少10余种;植物Raunkiear生活型功能群组成发生显著变化,其中一、二年生植物物种数增加4%,地面芽植物降低8%;牧草饲用价值中优等牧草所占比例下降5%,劣等牧草比例增加7%;总地上生物量显著下降35%。在过渡带各区段中,草甸草原群落结构和功能受气候和过度放牧影响更加明显。与2008—2010年均值相比,2019年草甸草原群落物种丰富度降低12%,优等牧草比例降低4%,劣等牧草比例增加7%,植物地上生物量更是显著降低62%。对区域气候和放牧因素分析可得,年降水量和年均温与过渡带地上生物量均显著相关,其中降水是导致过渡带整体上生产力下降的主要因素;而过度放牧是导致草甸草原群落生产力下降的主要因素。