披碱草属真菌病害研究进展

披碱草属是青藏高原高寒草地的优势禾草,在我国甘肃、青海、西藏、新疆、四川等高寒牧区广泛种植。真菌病害是限制披碱草生长的重要因素,可直接影响披碱草的产量和品质,进而制约草地农业生态系统的生产力。本研究对国内外近年来披碱草属真菌病害的病原学、发生规律及防治措施等方面进行归纳,展望了病害的研究前景和研究思路。截至目前,共计16种真菌病害已在披碱草属上报道,主要包括锈病、黑粉病、白粉病、麦角病、香柱病和叶斑病等病害;这些病害可对披碱草的叶片、叶鞘、茎秆、穗和种子等造成不同程度的危害。目前国内外针对披碱草属真菌病害的防治方法主要有抗病品种选育、种子处理、生态和化学治理。此外,筛选或培育携带内生真菌(Epichlo?)的新品种将是披碱草抗病研究的突破口之一。

建立草地农业系统,治理民勤荒漠化

民勤县是我国乃至全球沙漠化及其防治的"模式标本"。历史上,民勤土地沙漠化与大规模垦荒种植所构建的农业系统呈现一一映射关系,是畜牧文明和农耕文明斗争与融合的产物。民勤现行农业系统主要有3个问题:一是环境恶化,主要表现为地表水奇缺、地下水位迅速下降、补给困难、水质变坏;二是种植结构不合理,主要表现为种植结构单一、作物种植盲目追随市场、经济作物更替频繁;三是科技支撑水平低,节水技术未发挥应有的作用,一些农业高新技术的使用效果适得其反,荒漠区农业与绿洲农业缺少系统耦合,防治沙漠化的农业措施缺乏系统性。民勤县沙漠化防治的出路在于建立草地农业系统,应该遵守农业结构调整的生态原则、生产原则和经济原则,构建适应性的作物—家畜综合农业生产系统。

基于CCI-LC数据的甘南和川西北地区土地覆盖类型时空动态分布及草地面积变化驱动力研究

土地覆盖变化是评价生态系统健康的关键,并对可持续发展有重要意义。遥感技术是实现快速动态监测大面积土地覆盖变化的有效方法。结合野外实测土地类型数据和Landsat 8 OLI影像,对欧空局全球土地覆盖产品(CCI-LC)在甘南和川西北地区分类精度评价的基础上,分析了研究区1992-2015年土地覆盖类型的时空动态变化特征,并从自然和人为两方面因素出发,研究了该地区草地面积变化的驱动力。结果表明:1)CCI-LC产品在甘南和川西北地区的总体精度为76.79%,在六大土地覆盖类型中(草地、林地、裸地、水体、永久冰雪和人类占用地),草地的用户精度最高(94.88%)。2)在1992-2015年,草地面积整体上呈减少趋势,且在1994-2001年发生了较大的变化,减少了6760.53 km2,动态度为-0.53%·年-1。3)1992-2000年研究区主要发生草地、林地和人类占用地三者之间的相互转化,其中草地以转出为主;2000-2010年研究区土地覆盖类型的变化多样,草地仍以转出为主,但转出面积较上一时间段大幅度减少;2010-2015年间研究区地物类型的转换关系更加复杂,其中草地以转入为主,转入来源仅为林地和人类占用地。4)农业GDP和牧业GDP是甘南和川西北地区草地面积变化的主要驱动因素,且两者均与草地面积呈负相关关系。提供了一种宏观、快速、低成本分析长时间序列土地覆盖类型动态变化的遥感监测方法。

甘南和川西北地区草地植被NDVI变化及其驱动因素研究

草地是甘南和川西北地区最主要的植被覆盖类型,约占研究区面积的43.91%。为探明该地区草地的生长状况变化及其驱动因素,基于MOD13A3数据,采用趋势分析、变异系数、偏相关分析和残差分析,对研究区草地归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)时空动态变化和稳定性进行分析,并研究了气象因素和人类活动对草地NDVI变化的影响。结果表明:2000-2018年甘南和川西北地区草地生长期NDVI呈上升趋势的面积占比为74.17%,其中17.15%通过显著性验证;研究区草地NDVI整体较高(均值为0.7096),在19年间全区和各类型草地NDVI均呈波动上升趋势,生长状况稳定,仅有6.08%的草地波动幅度较大;温度和降水对研究区草地NDVI的变化主要呈正向驱动,且NDVI与温度呈正相关的面积(70.19%)大于降水(62.63%),人类活动在2000-2005年对草地NDVI呈负向影响,2006-2017年呈正向影响。

青藏高原退化草地的恢复潜势研究

近年来青藏高原高寒草地生态系统整体上呈现改善的状态,但仍有部分草地存在不同程度的退化,对青藏高原草地现状及恢复潜势进行评估对于青藏高原退化草地恢复政策的制定具有重要意义。基于2001-2019年气象数据与MODIS遥感影像,选用CASA模型和Thornthwaite Memorial模型分别计算了青藏高原现实净初级生产力(actual net primary productivity,NPP)和潜在净初级生产力(potential net primary productivity,PNPP),并以其差值评估草地恢复潜势,主要结论如下:1)2001-2019年青藏高原NPP呈现东南部高,西北部低的分布特征;青藏高原草地持续恢复区域占40.98%,持续稳定区域占12.72%,而持续退化区域仅占3.47%,青藏高原草地整体以可持续的恢复状态为主。2)2001-2019年青藏高原潜在净初级生产力最大值(maximum potential net primary productivity,PNPP_(m))呈现明显东南与西南部高,北部偏低的空间分布格局。各草地类型PNPPm多在1000 g C·m^(-2)左右。3)2001-2019年青藏高原草地恢复潜势呈现西南与东南部较高,北部偏低的分布情况。由此可见日喀则地区、阿里南部地区、阿坝藏族羌族自治州以及甘南藏族自治州等地的草地具有较高的恢复价值,在这些地区开展草地恢复的前景更好。研究结果为青藏高原退化草地恢复政策的制定提供科学与理论支撑,对指导青藏高原草地保护与生态系统恢复具有重要意义。

基于MODIS数据与机器学习的青藏高原草地地上生物量研究

青藏高原位于我国西部,又被称为“世界第三极”,对我国和世界的生态以及气候变化影响显著。为了评估2000-2020年青藏高原草地地上生物量(aboveground biomass,AGB)的变化情况,本研究采用多种机器学习方法结合MCD43A4产品数据模拟了草地地上生物量,并对该区域草地地上生物量的时空特征进行分析。结果表明:1)构建的机器学习模型中,Rborist模型精度最高,基于筛选后变量的R2达到0.6484。“prec_05”、“prec_06”、“tp_12”、“NDPI”、“prec_04”、“tmax_01”、“prec_08”、“prec_12”这8个变量与生物量相关;2)青藏高原东南部的生物量要高于西北部,呈现由东南向西北递减趋势;3)2000-2020年间青藏高原草地生物量稳步增长,整体向好发展。青藏高原61.38%的草地变化趋势不具有可持续性,4.67%的草地持续性轻微恶化,持续性明显恶化的区域占比1.19%,呈稳定或恢复趋势的区域占比32.76%。

放牧对天然草地昆虫群落的研究现状及进展

放牧是天然草地的主要利用方式,也是草地管理的基本手段。昆虫是草地生态系统中生物多样性的重要组成部分,但有关放牧对昆虫多样性影响的相关研究还较少。本文基于Web of Science和中国知网两个文献数据库平台,对近40年来国内外有关放牧与昆虫多样性的文献进行检索,总结了放牧对草地昆虫多样性影响的已有研究成果,分析了昆虫多样性在不同放牧条件下的变化趋势,讨论了放牧影响昆虫多样性的途径。最后,针对当前放牧对昆虫多样性影响的研究的不足,提出了放牧条件下草地昆虫学今后的研究重点。

家畜早期妊娠诊断的研究进展

本文从原理、方法、诊断时间和准确率等方面对家畜妊娠临床诊断法、实验室诊断法以及胎儿游离DNA检测法进行综述,总结了不同妊娠诊断方法的优缺点、发展趋势以及实际应用效果,为探索不同应用场景下适宜的家畜妊娠诊断方法提供参考。传统的临床诊断法具有快捷经济的优点,但准确率受人为操作影响较大;实验室诊断法提高了准确率,提早了检测时间,但存在成本高和检测标准不统一的局限性;胎儿游离DNA检测法可用于家畜胎儿性别鉴定,而非性别依赖性胎儿DNA特异性标志物仍需进一步探索。

放牧强度对高寒草地土壤微生物胞外酶化学计量的影响

土壤微生物是土壤养分释放或固持的重要调节者。本实验以青藏高原高寒草原为研究对象,以藏羊放牧强度控制实验为平台(对照(CK,0),轻度放牧(LG,2 sheep·hm^(-2)),中度放牧(MG,4 sheep·hm^(-2)),重度放牧(HG,6 sheep·hm^(-2))),开展不同放牧强度下高寒草地土壤和微生物养分变化特征及其对土壤微生物养分代谢的影响研究。结果显示:总体上,土壤碳氮磷含量在放牧干扰下呈减少趋势,而微生物碳氮磷含量及其化学计量的变化幅度较小;重牧的碳获取酶(β-葡萄糖苷酶)活性及化学计量显著高于其余处理。此外,中牧和重牧的C∶P不平衡和N∶P不平衡高于CK,而C∶N不平衡低于CK,这表示在中度或重度放牧下高寒草地主要受到碳、磷的限制。当面对自身与资源之间的养分不匹配时,高寒草地土壤微生物主要通过增加碳获取酶的分泌,来缓解在重牧下的养分限制。

湖羊主要经济性状的分子标记研究进展

湖羊原产于江浙太湖流域一带,是我国目前市场占有率最高的绵羊品种,具有繁殖力高、早期生长快以及适于舍饲等特性。随着人民生活水平不断提高,对肉类食物的需求增加,近年来对湖羊的经济性状的研究也在逐步推进。目前,湖羊的选育工作仍在进行,湖羊的多羔性状及生长性状的分子标记研究报道较多,湖羊的遗传多样性信息在不断丰富。本文对湖羊主要经济性状的分子标记进行综述,旨在为进一步的选育研究工作提供参考。

黄土高原丘陵沟壑区放牧补饲和舍饲肉羊的屠宰与肉质性能比较研究

栽培草地生产系统肉羊舍饲生产利弊共存。本研究通过对比舍饲与放牧补饲条件下的肉羊屠宰及肉质性能,旨在探究肉羊优质高效生产的模式。选取80只体况相当的6月龄育肥小尾寒羊,随机分为两组(全舍饲组和放牧补饲组),每组40只。其中舍饲组(HF)于圈舍内以全混合颗粒饲料饲喂,剩料10%的方式进行饲养。放牧补饲组(GS)白天于红豆草草地进行放牧,夜晚归牧后于圈舍进行补饲,补饲饲料与舍饲组相同。在90 d育肥试验结束后,从每个试验组选取6只接近该组平均体重的试验羊用于屠宰试验。研究发现不同饲养方式下,小尾寒羊的宰前活重、胴体重和滴水损失率均无显著差异(P>0.05)。GS组背最长肌肌纤维直径和肌纤维面积均极显著高于HF组(P<0.01);GS组与HF组相比总不饱和脂肪酸(TUFA)、总饱和脂肪酸(SFA)含量并无显著差异(P>0.05)。GS组γ-亚麻酸(C18:3n-6)含量高于HF组(P<0.05)。HF组小尾寒羊背最长肌中缬氨酸含量低于GS组(P<0.05),其余氨基酸含量则无显著差异(P>0.05)。由此可见,相较于全舍饲,放牧补饲可提升小尾寒羊肉营养品质,农区放牧补饲绵羊生产兼具生态与经济效益,应进行推广。

生态系统健康的研究历史与现状

生态系统健康的研究主要经历了3个发展阶段。第1个阶段,生态系统健康的思想萌芽;包括2个亚阶段:环境健康与生态系统的知识积累,生态系统健康的思想准备。第2个阶段,生态系统健康学的形成;包括基础理论构建与方法论构建2个亚阶段,分别以"生态系统健康"术语的出现与VOR评价方法的确立为标志。第3个阶段,生态系统健康评价的实践,以CVOR的理论与实践为代表。生态系统健康评价方法的发展,经历了单因子罗列法、单因子复合法、功能评价法和界面过程法4个阶段,体现关键生态过程是指标选择的重要标准,多指标的综合化是健康评价的发展趋势。生态系统健康是多学科交叉的产物,健康的评价体现了阈值的思想,生态系统的健康具有层次性。

Epichloe内生真菌对禾草种子萌发影响研究进展

种子是农业生产实践中最基本的生产资料,其萌发对植物物种的生存和繁衍起着决定性作用,但此过程易受到环境因素的影响,提高种子在胁迫环境下的萌发质量对禾草建植具有重要意义。Epichloe内生真菌与禾草形成互惠共生关系,可促进共生体种子萌发并提高对环境胁迫抗性,使其在植物群落中占据优势生态位,因此对动植物及微生物生态系统产生广泛影响。将国内外关于Epichloe属内生真菌在不同生境及处理下对宿主禾草种子萌发的影响进行综述,重点探讨Epichloe属内生真菌对宿主禾草种子在正常生长条件和胁迫环境下的萌发及化感效应等方面的作用,发现内生真菌在正常萌发条件和胁迫环境中均能促进种子萌发,而在化感作用下萌发响应不一致,同时,内生真菌的侵染能显著缓解贮藏时间对种子萌发的负效应。通过对前人研究的总结,建议今后应加强对Epichloe内生真菌促进禾草种子萌发及提高抗性生理生化等方面的研究,揭示内生真菌与禾草共生对种子萌发的影响机制,从而筛选出优良内生真菌菌株,以期利用内生真菌资源为禾草种质资源的创制开辟新途径。

禾草-内生真菌人工接种技术研究进展

内生真菌侵染禾草既可提高宿主植物在群落中的竞争力,又可引起家畜中毒,因其特殊的双重特性而受到国内外学术界的广泛关注。由于禾草内生真菌具有宿主特异性使其资源的利用开发受到限制。随着分子生物学和基因组学的发展与应用,越来越多优良的内生真菌被发现,禾草组织培养再生体系也已逐步建立,对禾草内生真菌人工接种技术的传统方法有一定程度的改进。筛选具有优良特性的内生真菌菌株,通过人工接种的方法建立既对家畜无毒又能提高宿主品质及抗性的共生体是当前和今后研究的方向与热点。对现有的禾草内生真菌人工接种技术进行了综述,发现目前主要的接种方法有:无菌苗接种法、注射接种法、愈伤组织接种法、种子接种法和成株接种法。其中无菌苗接种法技术趋于成熟而应用广泛,但该方法与注射接种法均对植物有所伤害,增加了幼苗死亡率;愈伤组织接种法潜在成功率较高,但目前成熟的组织培养再生体系建立不完全而应用较少;种子切口接种法是新的接种方法的尝试,该方法操作简便,但目前并无成功接入的范例;种子浸菌接种法对植物组织造成的物理伤害小,幼苗存活率高,能够有效提高接种成功率。通过对现有人工接种技术的研究与探讨,以期借鉴开发其他微生物人工接种方法,同时探索新的接种成功率更高、相容性更好的接种手段,拓展内生真菌在禾草的共生范围,获得更多具有优良性状的共生体。

一氧化氮参与调控油菜素内酯增强高山离子芥悬浮细胞抗寒性

为探究油菜素内酯(BRs)诱导提高植物的抗寒性是否受一氧化氮(NO)信号分子调控,以高山离子芥(Chorispora bungeana)悬浮细胞为材料,分别用24-表油菜素内酯(EBR)、NO供体SNP、NO清除剂PTIO、一氧化氮合成酶(NOS)抑制剂L-NAME、EBR+PTIO以及EBR+L-NAME进行处理,分析在低温胁迫下以上处理对细胞抗寒性、活性氧(ROS)水平以及抗氧化防御系统的影响。结果表明:(1)外源EBR处理可以缓解低温胁迫对悬浮细胞活力的抑制以及离子渗漏和膜脂过氧化程度的加剧,从而增强细胞对低温的抗逆能力。SNP处理对上述生理指标的影响与EBR类似。(2)在低温胁迫下,与EBR处理细胞相比,EBR+PTIO以及EBR+L-NAME处理会导致悬浮细胞活力下降,离子渗漏和膜脂过氧化程度显著升高,表明阻断NO信号会降低EBR诱导提高的抗寒性。(3)与仅受低温胁迫的细胞相比,外源EBR处理导致细胞NO含量和NOS活性进一步升高,而EBR诱导的NO积累可以被PTIO或L-NAME所抑制。(4)EBR、SNP处理均可以明显抑制低温胁迫下离子芥悬浮细胞过氧化氢(H_(2)O_(2))含量、超氧阴离子(O_(2)·^(-))产生速率和羟自由基(OH-)含量的升高,并显著增强抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性以及增加抗坏血酸(AsA)和还原性谷胱甘肽(GSH)的含量,从而缓解低温造成的氧化损伤,而PTIO、L-NAME会不同程度抑制低温胁迫下EBR的这些保护功能。综上所述,EBR通过激活离子芥悬浮细胞的NOS活性来促进细胞内源NO积累,从而提高其抗寒性。EBR处理可以抑制低温胁迫下ROS过量积累并增强细胞的抗氧化防御能力,这两个过程都受NO信号分子调控,从而缓解低温造成的氧化损伤,防止膜脂过氧化程度加剧,提高细胞对低温胁迫的抗逆性。因此,低温胁迫下,高山离子芥悬浮细胞NOS来源的NO是EBR信号转导的下游信号分子。

重要牧草组学数据图形可视化展示工具的构建及应用

随着高通量测序技术的快速发展,多种牧草的基因组和转录组的测序数据相继公布,生物科学已经进入了后基因组时代;基因组学的研究重心也从基因组的结构转向基因功能的挖掘和验证层次,而基因在不同组织的表达量对基因功能挖掘具有重要指导作用。在先前的研究中,育种科学家经常通过柱状图、表格或普通热图等形式对不同组织间的表达量数据进行展示。但这些展示方法形式较为单一,且结果不够美观,读者难以快速有效地获取相关信息。为了更加直观、美观、全面地展示组学数据,本研究以TBtools软件为基础,以紫花苜蓿、蒺藜苜蓿、羊草、黄花草木樨等10种重要牧草为研究对象,结合Adobe Illustrator绘制的SVG文件,构建了一套牧草组学数据可视化工作流程,并以紫花苜蓿中MsSAP基因的表达模式以及不同逆境胁迫下基因的表达模式等为例,从数据获取、热图绘制以及结果展示等方面进行详细介绍。通过与传统的图形展示方式相比较,结果发现,利用本研究提供的牧草SVG图形文件以及可视化流程对多组学数据进行可视化,科研人员能够更快速、高效、美观地展示自己的多组学研究结果,从而为后续深入挖掘功能基因及功能验证提供指导。

畜牧领域专业学位研究生“双导师三段制”培养模式探索与思考:以兰州大学为例

畜牧领域专业学位研究生是为畜牧业输送人才的重要途径,进一步完善该领域研究生的培养模式对满足产业人才需求和研究生的职业选择具有重要意义。现行的畜牧领域专业研究生培养过程存在培养方式和产业需求不太匹配、导师队伍实践能力弱和“双导师三段制”培养模式缺少标准等问题。本文从提升导师专业实践能力、系统设计“双导师三段制”培养模式和培养研究生创新创业能力等角度探索和尝试,为提升畜牧领域专业学位研究生理论、实践和创新创业能力提供参考。

青藏高原东部高寒沼泽湿地动态变化及其驱动因素研究

20世纪中后期以来,在全球气候变化和人类活动的影响下,青藏高原湿地生态系统变的极其敏感和脆弱。运用遥感与地理信息系统技术,以Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像为主要数据源,解译了青藏高原东部甘南和川西北地区1991、2000、2010和2016年4个时期的沼泽湿地;利用转移矩阵和湿地动态度,分析了沼泽湿地的空间变化、转移方向和变化速率;采用景观指数,分析了沼泽湿地景观格局变化;结合气象数据和相关统计资料并利用灰色关联度法,分析了沼泽湿地变化的驱动因素。结果表明:1)研究区沼泽湿地主要分布在东北部,1991-2016年4个时期的面积分别为6739.89、6231.39、5849.59和5649.35 km^2,处于持续减少的状态,26年间面积共减少了1090.54 km^2。2)26年来,研究区沼泽湿地的动态度从-7.54%减小至-3.42%,面积变化速率持续减慢,高寒草地是沼泽湿地转出和转入的主要类型。3)沼泽湿地的斑块数量先增加后减少,斑块密度持续增大,反映了沼泽湿地的破碎程度增高;最大斑块指数先降低后小幅升高,斑块形状指数先升高后小幅下降,反映了沼泽湿地的优势度降低,景观形状趋于复杂化;分离度指数先增大后小幅减小,聚集度持续降低,反映了沼泽湿地从单独紧凑的状态趋向离散化发展。4)人为因素是影响青藏高原东部沼泽湿地面积变化的首要原因,其次受到气候因素的影响,各因子影响力大小依次是牧业生产总值>国民生产总值(GDP)>人口数量>温度>蒸发量。沼泽湿地面积与各因子呈明显的负相关关系,面积随牧业生产总值、GDP、人口数量、温度和蒸发量的增加而减小。

施氮和利用方式对黄土高原禾豆混播草地产量、品质和水分利用的影响

本研究设置紫花苜蓿(Medicago sativa L.,A)、无芒雀麦(Bromus inermis L.,B)单播及两者混播(AB)3种草地类型,每种类型下设3个施氮水平(N1:0 kg·hm^-2;N2:80 kg·hm^-2;N3:160 kg·hm^-2)和2种利用方式(G:放牧;M:刈割),以探究施氮与利用方式对栽培草地产量、品质和水分利用的影响。结果表明:AB处理的粗蛋白和鲜干草产量及水分利用效率(Water use efficiency,WUE)显著高于A和B;A和AB处理与B相比,显著提高粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量,显著降低中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)含量,进而提高相对饲用价值(Relative feeding value,RFV);N3处理的粗蛋白含量和鲜干草产量及WUE显著高于N1和N2,且N3处理与N1相比,显著提高牧草粗蛋白、粗脂肪、粗灰分含量和相对饲用价值,降低NDF和酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber,ADF)含量;放牧下的粗蛋白和鲜干草产量及WUE显著高于刈割。因此,紫花苜蓿和无芒雀麦混播草地进行放牧且施氮160 kg·hm^-2是一种适宜黄土高原栽培草地的管理措施。

基于随机森林的高寒草地地上生物量高光谱估算

草地地上生物量(Aboveground biomass,AGB)是衡量草地生产力的关键因素,准确测定草地AGB具有重要意义。高光谱因具有时效性强、不破坏草地等特点被广泛用于草地生理生态指标的测定。本研究提取和计算了海北试验站高寒草地冠层的原始光谱(Original spectrum,OR)反射率、一阶微分光谱(First derivative spectrum,FD)反射率、光谱位置面积参数(Spectral parameters of spectral position and area,PA)和植被指数(Vegetation indices,VI)4种不同类型的特征变量,使用连续投影算法(Successive projections algorithm,SPA)和递归特征消除算法(Recursive feature elimination,RFE)进行特征选择,采用随机森林算法(Random forest,RF)构建草地AGB估测模型。结果表明:在由4种特征变量分别构建的草地AGB估测模型中,基于VI的RF模型精度最高(测试集R2=0.70,RMSE=557.87 kg·ha^(-1)),实测AGB与估测AGB的线性R2达到0.72;不同类型特征变量组合构建的草地AGB估测模型中,PA+VI组合的RF模型精度最高(R2=0.71,RMSE=548.97 kg·ha^(-1)),实测AGB和估测AGB的线性R2达到0.73。