模拟根系分泌物输入对高寒退化草地土壤微生物残体的影响

微生物残体是稳定土壤碳库的重要来源，对退化生境碳的固持和积累具有重要意义。植物根系分泌物作为植物-土壤-微生物"交流"的媒介，是调控土壤微生物残体迁移转化的关键。因此，以极度退化草地土壤为对象，以氨基糖为标志物，模拟研究了不同氮浓度（低氮-LN：0.1 gN/kg；高氮-HN：0.2 gN/kg）和多样性（3种化合物、9种化合物）根系分泌物输入对土壤微生物残体的影响。结果表明：（1）根系分泌物输入可显著增加高寒退化草地土壤微生物残体含量，且主要由真菌残体贡献。其中高氮和低多样性处理增加最明显，微生物残体和真菌残体分别增加了101.14%，125.16%，而低氮和高多样性处理微生物残体和真菌残体仅增加了35.79%，33.51%。（2）根系分泌物的输入可增加土壤β-葡萄糖苷酶、土壤磷酸酶和过氧化物酶活性，促进微生物的生长，而降低β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性，减少微生物残体的分解。（3）回归分析结果显示，土壤微生物残体与土壤环境的C/N呈显著负相关，与微生物生物量C/N呈显著正相关。上述结果表明，在未来退化草地恢复中，可充分利用模拟根系分泌物输入的土壤固碳策略，即通过提高土壤氮的有效性，促进微生物的生长，加快代谢周转，进一步提高微生物残体含量。     

季节性雪被对青藏高原东缘高寒草甸2种优势植物碳、氮积累和分配的影响

依据2006~2008冬季的自然雪被分布状况,在青藏高原东缘的高寒草甸中设置3条样带（即深雪、中雪和浅雪）。在2009年的生长季,在3个雪梯度样带中,分别测定了2种优势植物圆穗蓼（Polygonum macrophyllum）和黑褐穗苔草（Carex atrofusca subsp. Minor）生物量和碳氮营养积累及分配的动态特征。结果表明,深雪能够促进圆穗蓼和黑褐穗苔草生物量和碳氮养分的积累,可能使它们产生的凋落物数量更多且质量更好。深雪更有利于圆穗蓼（非禾本科草本植物）根系生物量、碳氮养分的积累;深雪不仅同时促进黑褐穗苔草（禾本科植物）地上部分和根系生物量、碳氮积累,而且还使其种子产量增加和质量提高,潜在地增强了黑褐穗苔草种子的繁殖能力,可能使得黑褐穗苔草的种间竞争能力增强。可以预见,未来季节性雪被的变化,必定会引起青藏高原东缘高寒草甸的初级生物量及其结构、植物群落物种组成等均发生相应变化。     

植物的亲缘选择

亲缘选择是指在一个随机交配群体中的个体基于亲缘关系而以一种非随机性的方式相互作用,其作用结果是亲缘个体得到更大的广义适合度。综述了亲缘选择和亲缘竞争两种观点以及各自的试验支持证据;分析了导致亲缘选择试验结果出现分歧的原因,认为这主要是由于对亲缘选择理解上的模糊以及试验设计的不严谨所致。植物间的亲缘选择研究不仅相对较少,对亲缘选择的机制研究更为欠缺,这就造成了目前对此问题在科学认识上出现不少盲点。综合前期研究,提出今后对亲缘选择的研究应该首先界定"亲缘"程度,同时改良试验设计方案,选择多种不同生境下的物种对亲缘选择进行深入研究,并且考虑环境因子对植物亲缘选择的影响。同时,对植物亲缘识别机制的研究应该从生理生化方面出发,通过定性定量地分析探索植物根系分泌物在植物亲缘识别中的作用和作用途径。     

若尔盖高寒草地退化沙化过程中土壤养分与团聚体结构的变化特征

若尔盖地处青藏高原东缘, 是黄河上游重要的水源涵养地。近来受过度放牧、鼠虫害等影响, 若尔盖高寒草地出现严重退化, 部分草地已完全沙化。草地沙化已成为若尔盖高寒草地生态安全所面临的重大问题。研究以若尔盖典型的沙化地区麦溪乡为研究对象, 以植被覆盖率为沙化梯度划分标准, 分别划分未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化5种不同退化阶段草地, 探究退化沙化过程中草地土壤养分与团聚体结构变化特征。结果表明: (1)退化沙化过程中, 土壤养分含量总体随着草地沙化程度的加剧而显著下降(P<0.05)。(2)退化沙化过程中土壤团聚体结构发生明显变化, 团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GWD)随着沙化程度的加剧而显著降低(P<0.05); 各粒级团聚体百分比仅5—2 mm粒级团聚体在重度退化阶段发生显著降低变化(P<0.05), 其他粒级并未表现出明显的变化趋势。(3)团聚体MWD与微生物生物量、有机质、全氮、硝态氮、有机碳均呈显著或极显著正相关, 与pH呈极显著负相关(P<0.01)。在整个草地退化沙化过程中, 土壤养分含量显著下降, 土壤结构受到严重破坏, 二者之间变化关系紧密。草地沙化治理与防护过程中, 要兼顾土壤结构修复与养分输入, 处理好土壤团聚体结构稳定与养分转化间的交互关系。     

放牧对青藏高原东部两种典型高寒草地类型凋落物分解的影响

为认识放牧对青藏高原东部中生性的高寒草甸草地和半湿生的沼泽草地凋落物分解的影响,在这两种草地上分别设置了围栏和放牧样地,研究了其各自的混合凋落物样品和4个优势物种(发草Deschampsiacaespitos、鹅绒委陵菜Potentilla anserine、木里苔草Carexmuliensis、藏嵩草Kobresiatibetica)凋落物的分解和养分释放动态,这4个优势物种也大致代表了当地沼泽草地生态系统在放牧和气候变暖驱动下逆行演替不同阶段的优势物种类群。结果表明,各优势物种凋落物的分解速率有显著差异;放牧在总体上促进了凋落物的分解,但不同物种的响应有所不同;放牧对凋落物C的释放影响不显著或有抑制作用,但对N、P的释放具有一定促进作用。对各优势物种凋落物分解和养分释放模式的分析表明,群落逆行演替过程中,凋落物分解和C释放加速,可能促进沼泽湿地退化的正反馈效应。草甸草地的退化标志物种鹅绒委陵菜具有较高的凋落物质量和分解速度,反映了中生条件下植物应对牲畜啃食采用"逃避"而非"抵抗"策略的趋向。     

不同年龄瑞香狼毒的根水提液对青藏高原高寒草甸4 种常见植物的化感作用

瑞香狼毒是我国主要的草地毒害草, 也是青藏高原高寒草甸危害最为严重的草地毒害草之一。已有研究表明, 狼毒根系及其器官具有化感作用, 但是对不同年龄狼毒植株化感作用的差异尚未见报道。研究选取2 个年龄段(3-5 龄与8-10 龄)的狼毒植株, 对比研究了其根系水提液对4 种高寒草甸常见植物垂穗披碱草(Elymus nutans)、歪头菜(Vicia unijuga)、草玉梅(Anemone rivularis)、川西翠雀(Delphinium tongolense)种子和幼苗生理与生长的化感作用。结果显示: 狼毒根系水提液提高了4种植物种子内脯氨酸含量和质膜透性含量以及幼苗苗内丙二醛(MDA)和超氧化物歧化酶(SOD)含量, 降低了4 种植物萌发种子体内可溶性糖和可溶性蛋白含量, 并且有效的抑制4 种植物根系与幼苗的生长。同等浓度的根系水提液, 8-10 龄的狼毒对4种常见植物种子和幼苗的生长与生理的化感作用大于3-5 龄的狼毒所产生的化感作用, 其中8-10 龄狼毒稀释10 倍根系水提液对部分植物种子与幼苗的生理和生长的化感作用与3-5 龄狼毒根系水提原液所产生的化感作用相似。研究表明瑞香狼毒随年龄增加化感作用增强, 8-10 龄狼毒比3-5 龄狼毒在群落竞争中有更大的竞争优势, 其高龄狼毒较低浓度的根系水提液产生了与低龄狼毒较高浓度的水提液相似的化感效应。     

不同管理措施对川西北草地土壤氮和碳特征的影响

川西北地区是我国的主要牧区之一。草地承包后, 草地建设中出现了各种草地经营管理方式———围栏、翻耕和完全的人工建设。采用常规化学分析和气压过程分离 (BarometricProcessSeparation, BaPS) 法, 对不同类型草地 (天然放牧草地、围栏草地、翻耕草地和人工草地 ) 的土壤氮、碳库以及反硝化速率、总硝化速率、N2 O和CO2 排放速率进行了研究。结果表明 :研究地点土壤有机质、全氮含量分别为 10 1.8和 5.1g·kg-1, 比典型的亚高山土壤有机质和全氮含量 (分别是 181.3和 7.4 g·kg-1) 明显低, 而且, 与通常的观念不同的是, 土壤NO3 - N含量是NH4+ N含量的 3~11倍。这可能是由于研究地过度的人为干扰造成的。研究还发现, 不同管理措施对土壤氮、碳库, 氮转化速率和土壤呼吸有显著影响。天然放牧草地围栏后, 土壤有机质和全氮含量明显升高, 比如, 围栏草地和翻耕草地的有机质、全氮含量分别比天然放牧草地高 6 1%、5 8%和 4 6 %、5 1%。氮转化速率和土壤呼吸大大加快, 尤其是在翻耕草地, 比如, 翻耕草地的总硝化速率和N2 O排放速率分别是天然放牧草地的 5.1和 2.4倍。因此, 虽然春季翻耕可能提高作物 (包括牧草 ) 产量, 但它同时也承担了巨大的生态学风险, 包括增加排放到大气中的CO2 和N2 O的量以及淋溶到地下水的NO3 -的量。因此, 建议在川西北亚高山区的人工草地建设中慎重选择翻耕措施。研究还发现, 研究地土壤的总硝化速率是净硝化速率的 2 0~ 93倍, 净硝化速率不能反映高海拔地区土壤硝化的准确状况。     

瑞香狼毒对青藏高原东部高寒草甸主要物种花粉萌发和种子结实的花粉化感效应

花粉化感是一类特殊的化感作用,能够抑制其它物种的花粉萌发和种子结实。研究了瑞香狼毒(Stellera chamaejasme)花粉水浸提液对其它物种花粉萌发和种子结实的潜在化感抑制作用,包括:在实验室中,用一系列浓度的狼毒花粉水浸提液对与它同花期的其它6个物种(秦艽(Gentiana macrophylla Pall.var.fetissowii),湿生扁蕾(Gentianopsis paludosa(Hook.f.)Ma var.paludosa),鳞叶龙胆(Gentiana squarrosa Ledeb.),椭圆叶花锚(Halenia elliptica D.Don var.elliptica),高原毛茛(Ranunculustanguticus(Maxim.)Ovcz.var.tanguticus)和鹅绒委陵菜(Potentilla anserina L.var.anserina))以及自身花粉进行测试,测定花粉萌发率;在野外,在其它4个物种(秦艽,湿生扁蕾,鳞叶龙胆和椭圆叶花锚)的柱头上施用上述浓度的狼毒花粉水浸提液,观察种子结实率。实验室的花粉萌发试验证明,狼毒花粉对自身花粉萌发没有自毒作用,而其它受试的所有物种的花粉萌发率随着狼毒花粉浸提液浓度的增加呈显著地非线性降低。大约3个狼毒花粉的浸提液就可以抑制受试的多数物种的50%的花粉萌发。在野外试验中,发现受试的4个物种种子结实率随狼毒花粉浸提液浓度的增加呈显著地非线性降低。狼毒可能通过花粉化感对其周围其它物种的有性繁殖存在抑制作用,但其它物种可能通过花期在季节或昼夜上的分异避免受到狼毒花粉化感作用的影响,或者通过无性繁殖来维持种群繁衍。     

牲畜粪便对草地生态系统影响的研究进展

粪便归还是放牧影响草地生态系统的主要途径之一。本文对粪便分解过程和粪便对草地生态系统的土壤理化性质、微生物活性、植物群落结构和生物量、牲畜取食格局影响等方面的研究进展进行了综述,最后提出了草地生态系统牲畜粪便研究的未来趋势。     

稻瘟菌无毒基因的分子检测及其指纹类型分析

针对稻瘟菌中Avr-Pita与AvrPiz-t两个无毒基因,设计特异性引物,利用PCR方法对吉林省103株稻瘟菌菌株进行分子检测,并结合AVR-Pib、AVR-C039、PWL2和ACE1 4个无毒基因在其中85个菌株中的分布情况,绘制出基于这6个无毒基因的指纹类型.结果表明,Avr-Pita基因和AvrPiz-t基因在吉林省稻瘟菌中的分布频率分别为86.41%和62.14%;建立的指纹类型显示,85株稻瘟菌分布于9种类型中,其中类型1为主要类型,其分布频率为40.00%:根据30个已知生理小种的菌株在指纹类型中的分布情况,初步发现类型7与吉林省优势生理小种ZE1可能存在对应关系,并应用于稻瘟菌优势生理小种的特异性分子检测;其他指纹类型与中国生理小种并无明显对应关系.明确了无毒基因Avr-Pita与AvrPiz-t在吉林省稻瘟菌中的分布情况,构建了无毒基因的指纹类型,为水稻抗瘟育种和稻瘟菌优势小种的分子监测提供理论依据.