基于SPEI指数与GIS技术的高寒草地干旱生态风险动态评价

干旱风险研究是环境研究的前沿热点。本研究结合GIS 空间分析和统计方法,以甘南州为研究区,计算了研究区1955-2014 年不同时间尺度的标准化降水蒸散指数(standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI),选取适合监测甘南州高寒草地干旱的最佳时间尺度的SPEI,并且基于SPEI 指数、干旱风险概率模型,进行了干旱生态风险评价。结果显示:1)基于SPEI 指数监测高寒草地的最优值为SPEI6;2)Morlet 连续小波分析的结果显示出研究区高寒草地呈现明显的以3-6 年为短周期的“干-湿”变化;3)在空间分布上,近15 年以来高寒草地生长季干旱发生的区域主要在甘南州的东部,而西部相对来说发生干旱的频率较低。整体而言,近15 年间整个研究区干旱呈现逐渐减弱的状态;4)未来干旱风险较高区域在碌曲县南部和玛曲县南部,尤其是玛曲湿地周围。本研究结果可为相关的草地资源生态安全研究提供有益的参考。

不同程度退化草地的植被土壤特征及其相互间的关系

以云南省会泽县典型亚高山退化草地为研究对象,采用植物群落样方调查,利用非度量多维尺度(non-metric multidimensional scaling,NMDS)等分析方法,对该区域不同退化程度下草地植物群落物种组成与多样性以及土壤理化性质的变异趋势及其内在关联进行了探究。结果表明,草地植物物种多样性指数、盖度和均匀度均随退化程度加剧而增加,但是植物群落中牧草类物种多样性及其比例均呈下降趋势,而毒杂草类植物多样性及其比例则呈上升趋势。整体上中度和重度退化草地的土壤养分含量相比于轻度退化草地的土壤养分含量呈明显下降趋势。在不同退化程度草地群落中,植物物种多样性指数与0–20 cm土层pH均有显著关系(P<0.05),但是影响退化草地植物物种多样性变异的土壤因子组合及其解释率并不一致。本研究初步探讨了我国南方亚高山草地在不同退化程度下的植物群落特征、土壤理化性质及二者间的内在关联,为探究该区域草地退化机制及退化草地的恢复措施提供了科学依据。

两种草木犀属植物光合-光响应研究

研究了中国两种草木犀属植物白花草木犀(Melilotus albus)和黄花草木犀(Melilotus officinalis)的叶片光合-光响应曲线。结果显示:(1)黄花草木犀的Amax(25.94μmol/m2·s)略较高于百花草木犀(24.38μmol/m2·s),同时黄花草木犀还具有较高的光饱点(Lsp)(560.7μmol/m2·s)和补偿点(27.7μmol/m2·s)。(2)白花草木犀的表观量子效率(0.075)高于黄花草木犀(0.051),较低的光强下(<600μmol/m2·s),白花草木犀具有较高的光能转化效率;而当光强高于600μmol/m2·s时,黄花草木犀光能转化效率较高。(3)g s和T r都对光合有明显的影响,但是Tr的增大幅度更为显著,最终导致黄花草木犀的WUE在略低于白花草木犀。表明两种草木犀属植物在最大光合速率和减少水分散失上存在权衡关系,即黄花草木犀在最大光合速率略高于白花草木犀,但是白花草木犀具有更高的水分利用效率,这可能是植物自身对于环境长期适应而形成自身稳定遗传的生存策略,因而在引种和栽培时应根据实际情况选择适合的品种。

乳酸菌添加剂对不同生育期菊芋茎叶青贮发酵品质的影响

为了研究乳酸菌添加剂对不同生育期菊芋(Helianthus tuberosus)茎叶青贮发酵品质的影响,本研究分别在孕蕾前期和开花期采集整株菊芋地上茎秆,带回实验室待水分降至65%左右时,切碎装袋青贮。试验设两个处理组,即对照组(不添加乳酸菌组,CK,0 cfu·g–1)和乳酸菌添加组(LAB,5×106 cfu·g–1),青贮60 d后开封,对青贮饲料进行感官评定和实验室营养成分分析评定。结果表明,1)在菊芋开花期,添加乳酸菌组青贮饲料的pH、氨态氮/总氮比值显著降低,乳酸、乙酸含量显著升高(P <0.05);但在孕蕾前期添加乳酸菌其乳酸含量显著降低(P <0.05),乙酸含量、氨态氮/总氮比值显著升高(P <0.05)。2)菊芋开花期较孕蕾前期茎叶青贮后pH、乙酸、粗灰分含量、体外干物质消化率显著降低(P <0.05),而乳酸、可溶性糖含量显著升高(P <0.05)。以上结果说明,菊芋开花期刈割添加乳酸菌做青贮能够获得较高的发酵品质。

添加玉米粉、草粉及乳酸菌对马铃薯淀粉渣青贮发酵品质的影响

为探究马铃薯(Solanum tuberosum)淀粉渣最优的青贮方式,本研究分别以马铃薯淀粉渣(PP)、马铃薯淀粉渣+玉米粉(PC)、马铃薯淀粉渣+燕麦草粉(PG)作为青贮原料,再以添加乳酸菌(LAB)作为处理,以添加等量蒸馏水作为空白对照(CK),经过30d发酵后,对所有青贮饲料发酵品质进行测定。结果发现:1)PG青贮的粗蛋白(crude protein,CP)相比于PG、PP青贮显著降低(P<0.05),而PP青贮和PC青贮的差异不显著(P>0.05)。2)PP、PC和PG青贮中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)含量差异显著(P<0.05),与CK相比,添加LAB后PP、PC青贮的NDF和PP青贮的酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)含量显著降低(P<0.05)。由于添加了NDF和ADF含量较高的燕麦草粉,PG青贮组NDF和ADF显著高于其余两组处理(P<0.05)。3)PP和PC青贮的相对饲喂价值(relative feed value,RFV)显著高于PG青贮(P<0.05)。4)与淀粉渣原样相比,各个处理青贮后的pH均有不同程度的降低,乳酸含量显著升高(P<0.05)。PC青贮pH显著低于PP和PG青贮。青贮饲料在添加LAB后,PC青贮组的pH和PG组的丙酸含量显著降低(P<0.05),PG青贮组的总酸含量显著升高(P<0.05)。综合适口性以及青贮后的化学成分和发酵品质各项指标,马铃薯淀粉渣和玉米粉混合青贮效果较好,而添加乳酸菌后青贮效果更佳。

牦牛粪沉积对青藏高原高寒草甸土壤酶活性的影响

牦牛粪归还是维持青藏高原草地生态系统功能的主要途径之一。以往的研究主要关注牦牛粪沉积对土壤理化性质的影响,但是对土壤微生物群落及其功能的研究较少。本研究分析了牦牛粪沉积对青藏高原高寒草甸土壤酶活性及其潜在调控因子的影响,结果表明:牦牛粪添加显著增加了土壤微生物生物量碳(MBC)(P <0.001)和土壤微生物生物量氮(MBN)(P <0.001)含量,分别增加了14.24%和20.29%。牦牛粪添加显著增加了土壤β-1, 4-葡萄糖苷酶(BG)(P <0.001)、β-1, 4-木糖苷酶(BX)(P <0.001)和脲酶(URE)(P <0.001)活性,分别增加了8.4%、8.2%和6.6%。牦牛粪添加显著增加了土壤水分含量(SMC)(P <0.01)、可溶性有机碳(DOC)(P <0.001)和可溶性有机氮(DON)(P <0.001)含量,但降低了土壤pH(P <0.001)。冗余分析表明,土壤酶活性与DOC (P <0.001)、DON (P <0.001)、MBC (P <0.001)和MBN (P <0.001)呈显著正相关关系,而与土壤pH (P <0.05)呈显著负相关关系。此外,可利用性基质(DOC和DON)对土壤酶活性的调控比微生物生物量(MBC和MBN)更重要。本研究结果表明,牦牛粪沉积通过为土壤微生物提供易于利用的碳源和养分,促进了土壤微生物活动,在调节青藏高原放牧生态系统土壤碳和养分循环中起着重要作用。