提高甘肃省河西走廊荒漠草原畜牧业生产力的研究——以张掖市甘州区平山湖乡为例

在张掖市甘州区平山湖乡荒漠草原,设计了草原围栏封育,人工饲草料种植,饲草料加工利用及绒山羊改良等试验,结果表明:通过围栏休牧,2007,2008和2009年围栏休牧草地比自由放牧草地,植被盖度分别高出23.57%,18.47%和49.65%,生物量也分别高出34.08%,24.12%和50.78%;通过青贮玉米饲料地的建植,高产饲用玉米产量为13 428.8 kg/hm2,饲草干草产量提高3.26倍;玉米秸秆青贮后的利用率较未处理前提高35.83%,秸秆切碎后的利用率较整株饲喂提高25.83%;绒山羊杂交改良后,F1代羔羊产绒量提高26.7%,成活率提高7.8%。

“草类植物种子学”课程改革、建设与实践——以甘肃农业大学为例

以培养学生创新和探索能力为基本点,重点阐述了甘肃农业大学草业科学专业"草类植物种子学"课程建设的思路和途径。进行了课程体系的改革,包括编写本课程相对应的教材,完善教材体系;加强教师团队建设,丰富教学内容,改进教学模式,尝试多媒体自主讲学模式在草业科学教学中的实践;改善课程考核综合评定方式,强化学习过程的重要性;在教学中突出学生在学习中的主体地位,提高了学生学习的主动性;从而促使草类植物种子学课程建设向高水平方向迈进。

混播比例对陇中黄土高原扁蓿豆—无芒雀麦混播草地土壤养分含量及酶活性的影响

在甘肃陇中黄土高原地区,研究了扁蓿豆(Medicago ruthenica)与无芒雀麦(Bromus inermis)以不同混播比例(0∶10、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、10∶0)建植对播种当年草地土壤养分含量及酶活性的影响,并用灰色关联度分析法进行综合评价。结果表明,混播比例对于表层土壤养分含量及酶活性影响显著,对深层土壤影响不显著。10~20 cm土层,豆禾比5∶5处理的速效磷含量较CK1增加了38%,酶活性差异不显著(P>0.05)。20~40 cm土层,豆禾比8∶2处理的碱解氮含量较CK2和CK1分别增加了159%和115%(P<0.05)。相关性分析和主成分分析可知,扁蓿豆-无芒雀麦混播草地土壤养分含量与酶活性之间具有一定的相关性,且二者共同决定土壤肥力水平。综合评价认为,扁蓿豆与无芒雀麦混播比例为5∶5时,对土壤肥力的改善效果最好,为陇中黄土高原地区推荐种植比例。

甘肃省中部地区猫尾草新品系的抗寒性研究

本试验以甘肃农业大学培育的猫尾草(Phleum pratense)新品系(T)为试验材料,‘川西’猫尾草品种(CK1)和‘岷山’猫尾草品种(CK2)为对照,研究3个材料在低温胁迫(0℃,—10℃,—20℃,—30℃)下生理生化指标的变化,明晰其抗寒性强弱,为培育高产优质、抗性强的猫尾草新品系打下基础。结果表明:不同低温处理对供试猫尾草的可溶性糖(Soluble sugar,SS)含量、过氧化物酶(Peroxidase,POD)和过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性均有显著影响(P<0.05);对超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)和叶绿素(Chlorophyll,CHL)含量无显著影响。随着胁迫的加剧,供试材料的SS含量呈先降后升的趋势,在—20℃时含量最低(8.6 mg·g-1),POD活性呈先升后降趋势,在—20℃时活性最高(606.23 U·g-1·min-1),CAT活性呈上升趋势。在—10℃至—30℃处理下,T的SS含量均显著高于CK1和CK2(P<0.05),且不同低温胁迫处理下T的SOD,POD活性均显著高于CK1和CK2(P<0.05)。综合表明,猫尾草新品系(T)的抗寒性较强,适宜开展进一步的区域试验和生产试验。

草地早熟禾无融合生殖胚囊发育的转录组学分析

为探究草地早熟禾无融合生殖胚囊发育过程中基因表达谱的变化,本研究利用高通量Illu-mina Hiseq测序技术对‘清水’草地早熟禾无融合生殖子房发育的无孢子起始细胞发生时期(8DBA)和无孢子生殖胚囊发育时期(6DBA、4DBA和2DBA)共4个阶段的小穗进行转录组测序。结果显示,不同差异分组(2DBA vs 4DBA、2DBA vs6DBA和2DBA vs 8DBA)共有13575个DEGs,包括7191个上调基因和6384个下调基因。GO富集分析发现,3个差异分组的DEGs显著富集在过氧化氢的响应、蛋白质重折叠、营养水库活动、错误折叠蛋白结合和双糖生物合成等过程中。KEGG通路分析表明,3个差异分组的DEGs显著富集在代谢途径、次生代谢产物的生物合成、淀粉和蔗糖代谢及内质网中的蛋白加工等通路上,在2DBA vs 8DBA分组中发现植物激素信号转导途径的富集。4个时期占比最多的转录因子家族是NAC、AP2/ERF-ERF和MYB-related等。将在4个发育阶段特异性高表达的基因OPR1、ASN2、SAMS2、HSP81-2、PXG4和FPK2作为与‘清水’草地早熟禾无融合生殖胚囊发育相关的候选基因。qRTPCR分析表明,除WOX2在4DBA上调,与RNA-seq的表达存在差异外,其余16个DEGs的表达量变化趋势与高通量测序结果基本一致。

草地早熟禾BBML基因的克隆及表达模式分析

为探究婴儿潮(BABY BOOM,BBM)基因诱导草地早熟禾(Poa pratensis)体胚发生的潜在功能,本研究采用同源克隆方法获得PpBBML(PpBBM-like)基因,并对其进行生信分析、亚细胞定位和表达模式分析。结果表明:PpBBML编码的蛋白具BBM特有的bbm-1基序且定位于细胞核,并与小麦(Triticum aestivum)BBM亲缘关系最近。PpBBML的表达水平存在组织特异性,表达量为花药>茎基>幼叶>根茎>老叶>不定根。6-BA,NAA(除0 h外),MeJA和EBR(除4 h外)处理后的PpBBML表达量均高于CK;GA3处理后的PpBBML表达量均低于CK。在仅添加生长素的愈伤组织诱导培养基上,其表达量在接种第2 d最高。综上所述,PpBBML是AP2亚家族的转录因子基因,其表达量在幼嫩组织中最高且受到不同激素的诱导,并在愈伤组织形成初期表达量急剧上升,因此,该基因可能具有诱导草地早熟禾胚性愈伤组织发生的潜力。

甘肃早熟禾属野生植物资源分布研究

通过野外调查、鉴定分析标本和查阅相关文献,对甘肃省早熟禾属野生植物资源及其分布进行了初步研究,结果表明:甘肃省有早熟禾属植物35种2变种,分属于微药组、早熟禾组、大禾组、林地组、低山组、类早熟禾组、砾地组、泽地组和中亚组9个组,其中低山组种类最多,微药组和早熟禾组次之。从亚区分布看,青藏高原植物亚区种的数量居首(9组30种),占总种数的81%;其次是中国-喜马拉雅森林植物亚区(8组28种),亚洲荒漠植物亚区和中国-日本森林植物亚区在组数和种数上相对较少。从分布地区看,甘南和张掖(祁连山)等寒冷高海拔地区种类最多(33种),占全省的89%,其次是酒泉(阿尔金山)、临夏、陇南、天水和武威,兰州、定西及白银种数贫乏。分析认为,甘南和张掖祁连山地区是甘肃早熟禾属植物的多度中心。

持续危害下抗、感蓟马苜蓿无性系大田生长特性研究比较

以大田单株筛选、扦插扩繁的抗蓟马无性系R-1和感蓟马无性系I-1为材料,以相邻苜蓿田自然发生的牛角花齿蓟马作为虫源,于第2茬苜蓿生长期间测定抗、感蓟马苜蓿无性系健康株和受害株的生长指标及各指标损失率。结果表明:R-1I、-1无性系受蓟马危害后,株丛的自然高度、绝对高度、再生速率、节间长、茎粗、叶面积、叶片干重、茎秆干重、茎叶比均显著下降,而枝条数和节间数均显著增加,但最终单株生物量显著下降,说明R-1和I-1无性系对大田蓟马持续危害的补偿生长为不足补偿;相关性分析表明,R-1I、-1无性系自然高度、叶片干重的损失率与单株生物量的损失率具有极显著的正相关性,其次是再生速率、叶面积,而节间数、枝条数的增加率与单株生物量的损失率具有显著的负相关性。综合各生长指标的损失率,R-1无性系的各项生长指标均优于I-1无性系。

三江源区玛多县草地植被覆盖动态变化研究

在建立玛多县草地植被覆盖遥感监测和评价指标体系的基础上,运用地理信息系统软件和基于植被指数的象元二分法模型,反演了玛多县1985-1988年、1995-1998年和2005-2008年3个时期的草地盖度影像,分析了玛多县不同时期草地植被覆盖的动态变化。结果表明：1985-1988年到1995-1998年高覆盖和中高覆盖草地分别减少了1 452.50 km^2和599.56 km^2,而中覆盖、低覆盖和极低覆盖草地分别增加了56.63 km^2,948.95 km^2和1 046.49 km^2,说明6年间草地覆盖度在逐年降低,尤其低覆盖和极低覆盖草地下降速度快,程度大;1995-1998年到2005-2008年高覆盖和中高覆盖草地依然表现为减少,分别减少了855.67km^26、9.86 km^2,但相比上一期,有了很大程度的降低;低覆盖和极低覆盖草地分别减少了222.75 km^2、424.52 km^2,虽然面积不大,但趋势可喜,这两类型草地覆盖首次出现了逆向转化,说明2000年以来实施的＂青海三江源自然保护区生态保护和建设总体规划＂生态建设项目效果明显,并运用马尔科夫模型对2015-2018年玛多县草地覆盖度进行了预测,极低覆盖草地面积约为1 579.55 km^2,恢复到了20世纪80年代的水平,草地植被覆盖持续恶化逐步得到控制。

人工恢复沙化草地的土壤微生物和酶活性的研究

对不同恢复程度的4种沙化草地的植被、土壤微生物以及土壤酶活性的恢复状况、变化规律和相互关系的研究结果表明,各样地微生物的组成中,细菌占微生物总数的90%以上,其次,放线菌,真菌数量最少;人工恢复时间相同而植被类型不同的样地中的微生物数量有差异;退化草地随着恢复年限的增长,沙化草地三大微生物数量随之增加;土壤酶活性中,恢复3-5年的过氧化氢酶活性均显著高于未恢复的（P〈0.05）;恢复4年和5年的蛋白酶活性极显著高于恢复3年和未恢复的（P〈0.01）;而各组样地的蔗糖酶活性则差异不显著。

一株来自东祁连山高寒草地土壤纤维素分解真菌培养特性的研究

对一株来自东祁连山高寒草地土壤具有纤维素分解能力的真菌的培养特性进行了研究。结果表明:供试菌株的菌丝生长温度5～35℃,最适生长温度30℃;在参试的pH范围均能生长,并且在pH7.08的环境生长最快;供试菌株具有一定的耐盐和抗干旱胁迫的能力;对不同的碳、氮源利用能力不同,在供试的11种碳源和12种氮源中,乳糖和大豆蛋白胨分别为最适碳源和氮源。以1.5%的水琼脂培养基为对照菌株,在黑麦草(Lolium perenne)浸提液培养基上生长较快,三叶草(Trifolium repens)的浸提液培养基上的生长速度较慢,其余的天然纤维素浸提液培养基上的生长速度差异不明显。

不同季节南方人工改良草地载畜量研究

在南方高海拔山区,研究不同放牧强度(7.5、15、30和45羊/hm2)和放牧季节对人工改良草地和家畜生产性能的影响,对不同季节人工改良草地适宜载畜量进行探讨。结果表明:不同放牧强度对地上现存量和家畜生产性能有显著影响(P<0.05)。地上现存量(Yh,g/m2)与放牧率(S,羊/hm2)之间呈线性负相关;日增重(Ya)和放牧率(S)之间呈线性负相关;公顷增重(Gh)和放牧率(S)之间呈二次方相关;冬春和夏秋季节公顷最大增重时的适宜放牧率分别为10.7和30.3羊/hm2,最大地上现存量分别为134.1 g/m2和153.8 g/m2,表明南方人工改良草地冬春季节和夏秋季节适宜的草地利用率分别为35.7%和65.7%。

土壤肥力综合评价的实验教学改革

草地生态化学实验课是甘肃农业大学草业学院草业科学专业本科三年级学生的必修课。通过该实验课程教学,使学生掌握植物及土壤样品采集与制备、营养指标的测定原理与技术等技能。为进一步培养学生分析问题和解决问题的能力,在实验教学过程中还加入了土壤测定指标数据分析及肥力进行综合评价环节,使学生学会用Q检验法科学取舍所测定数据,掌握通过模糊数学中的加权乘法原理对土壤肥力综合评价的数据统计方法,了解分析采集样地土壤肥力特征,进而提出土壤的管理利用措施。实验结果的统计分析及其对土壤肥力的综合评价是对实验教学内容的进一步补充及诠释,从而形成野外“观”+室内“测”+数据“统计”+结果“分析”的较系统全面的教学体系。实验教学思路及体系的补充与完善不但可以提高学生动手和独立工作的能力,培养学生敢想敢为的素质,为学生今后从事草业科学教学、科研、生产等工作打下坚实的基础。

氮添加对高寒生态条件下垂穗披碱草草地土壤肥力的影响

为探究不同氮素添加水平对高寒生态条件下垂穗披碱草草地土壤肥力的影响,试验选取祁连山高寒草地开展垂穗披碱草草地氮素添加研究。采用单因子试验设计,设5个氮素添加水平,分别为0kg/hm^(2)(N0)、12kg/hm^(2)(N1)、24kg/hm^(2)(N2)、48kg/hm^(2)(N3)和96kg/hm^(2)(N4),每处理4次重复。于2020年7月和8月施肥两次后,9月采集各处理0~10cm、10~20cm、20~30cm土层样品测定肥力指标,研究不同施氮水平对土壤肥力的影响。结果表明:随施氮量增加,10~20cm土层有机质含量呈增加趋势,在N4处理下较对照增加39.17%(P<0.05),0~10cm土壤碱解氮和速效磷含量呈先升后降趋势,分别在N2和N3处理下达到最大值,土壤速效钾在N4处理下达到最大值。同一施氮水平下,除N4处理外,随着土层深度的增加,土壤速效养分含量总体呈下降趋势,土壤有机质在N3和N4施氮水平呈先升后降趋势。总体来看,施氮对土壤全量养分、pH值及含水量影响不明显。双因素方差分析表明,施氮水平对土壤全氮产生显著影响(P<0.05),土层深度对有机质、速效磷及速效钾产生显著或极显著影响(P<0.05或P<0.01)。灰色关联度分析表明,仅从改善高寒生态条件下垂穗披碱草草地土壤肥力效果来看,48kg/hm^(2)施氮量效果较好。

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。

高寒灌丛草地两种柳根部可培养内生真菌多样性及季节动态

植物内生真菌可以提高宿主抗逆性,在宿主植物中的分布受环境因素的影响,因此,研究高寒地区特殊生境下植物内生真菌群落具有重要意义。以东祁连山灌丛草地两种优势灌木山生柳(Salix oritrepha)和川滇柳(Salix rehderiana)为试验材料,采用组织培养法进行灌木根部内生真菌分离,将形态学和ITS测序分析方法相结合进行真菌鉴定,分析两种柳根部内生真菌的多样性及其季节动态。两种柳根部内生真菌多样性丰富,共分离出121株真菌,隶属于11个属。山生柳根部内生真菌多样性高于川滇柳,两种柳根部内生真菌的菌群相似性系数为0.56,优势属均为曲霉属(Aspergillus)和脉孢霉属(Neurospora)。不同季节内生真菌多样性存在一定的差异,春季和夏季山生柳根部内生真菌多样性较秋季更为丰富,而川滇柳根部内生真菌不同季节差异不大。此次分离还得到多株罕见的内生真菌,说明该区域真菌资源具有一定的特殊性。以上结果为探明高山灌木柳对高寒地区特殊生境的生态适应机制与其根部内生真菌的关系奠定了基础。

不同苜蓿品种叶片特征、光合生理特性与产量性状的比较

以国内外引进的8个紫花苜蓿(Medicago sativa L.)品种为试验材料,对比研究不同品种的叶片特征、产量性状和光合生理特性,采用相关性分析和通径分析法,探讨其与产量的关联性,以期为高产紫花苜蓿种质的筛选提供依据。结果表明:供试紫花苜蓿品种单株干重的变幅为0.88~1.21 g;各性状与单株干重的相关性按大小排序依次为:单株叶干重>比叶重>蒸腾速率>单株叶片数>叶形指数,单株叶干重是最突出的叶片特征指标。对单株干重的影响程度从大到小依次为:比叶重>气孔导度>可溶性蛋白>株高>蔗糖>可溶性糖>叶绿素总量,其中,比叶重是单株干重的主要决定因子。综上,高产紫花苜蓿种质筛选的重要指标包括:单株叶干重和比叶重,8个紫花苜蓿品种中‘甘农9号’、‘WL319HQ’和‘SG501’的单株干重、单株叶干重和比叶重均较大,可作为高产种质在育种工作中加以研究利用。

披碱草属野生居群表型多样性及其与环境关系研究

以来自8省区38个披碱草属野生居群的22个表型性状为调查对象,利用变异系数及多样性指数法对性状内和性状间及种间的表型变异进行分析,并对表型性状与地理气象因子间的关系进行相关性分析,用平均聚类法对38个居群进行分类,以揭示不同来源披碱草属种质资源表型多样性。结果显示:(1)营养器官性状中旗叶至穗基部长变异系数最高(44.695%),穗部性状中的每穗小穗数变异系数最高(77.005%)。(2)披碱草、麦宾草、圆柱披碱草与老芒麦这4个种间总体平均多样性指数为0.920～1.560,披碱草最高,麦宾草次之,圆柱披碱草最低。(3)表型性状变异受海拔、经度及年均温的影响较大。(4)UPGMA聚类结果将所有材料分成4组,披碱草属植物性状的表型特征没有严格按地理距离而聚类。研究表明,披碱草属植物野生种质材料具有丰富的表型多样性,表型性状与环境之间关系密切,采集过程中应尽量保持居群的完整性,最大程度地保护中国披碱草属牧草的遗传多样性。

杜鹃灌丛草地响应休牧的植被特征变化

初步探讨了不同休牧模式恢复杜鹃灌丛草地的地上生态过程。结果表明,全生长季休牧对灌丛草地灌木片层产生了积极影响,柳、鬼箭锦鸡儿和金露梅等饲用灌木的高度有明显恢复;苔藓和地面枯草存量增加,灌下微生境趋优;灌间草本群落高度、盖度和生物量有不同程度增加;不同休牧模式在生长季各阶段的表现存在差异,8月份草地禾草+莎草与杂类草的产草量之比:全生长季休牧、枯草期轻牧(全年1.67羊单位/hm2)为1.61,全生长季休牧、枯草期重牧(全年3.49羊单位/hm2)为0.73,对照为0.66,全生长季休牧草地的草群得到优化;枯草期高强度放牧也会影响杜鹃灌丛草地的生态恢复。

扁蓿豆种子发芽试验方法的研究

以采集于甘肃镇原、天水和景泰的3份扁蓿豆种子为材料,研究了浓硫酸浸种、温度以及光照、预冷处理条件下扁蓿豆种子的发芽特性,确定扁蓿豆种子适宜发芽条件及发芽试验的初次和末次记数时间。结果表明,98%浓硫酸浸种10-40min均显著提高了扁蓿豆种子的发芽率和发芽指数,其中30-35min处理下的发芽率和发芽指数最高。3份扁蓿豆种子在15-30℃温度范围内均能发芽,适宜发芽温度为25℃恒温,其次为30℃恒温。8h、750-1250lx光照有利于扁蓿豆幼苗的子叶脱离种皮,也有利于鉴别种苗健康程度。5℃预冷7d处理对扁蓿豆种子发芽促进作用不明显。在25℃恒温光照条件下扁蓿豆种子发芽试验的初次和末次计数时间分别为第6d和第14d。