氮磷硅添加对青藏高原高寒草甸垂穗披碱草叶片碳氮磷的影响

以甘南高寒草甸常见牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)为研究对象,比较不同氮磷硅添加下,垂穗披碱草叶片对元素添加的反应。研究发现:氮添加显著提高土壤中硝态氮和铵态氮的含量;磷添加提高了土壤中全磷和速效磷的含量;高浓度的硅单独、硅与氮或磷混合可提高土壤中硝态氮的含量或全磷和速效磷的含量;氮和磷单独添加分别能提高垂穗披碱草叶片全氮和全磷含量,高浓度的硅单独、硅与氮或磷混合添加都能提高垂穗披碱草叶片全氮和全磷的含量。就硅元素而言,高浓度的硅添加,硅与氮或磷混合添加能提高土壤硝态氮、全磷和速效磷的含量,促进垂穗披碱草对土壤中氮磷的吸收,从而使植物叶片中氮磷的含量增加。     

Effects of nitrogen and silicon application on leaf nitrogen content and net photosynthetic rate of Elymus nutans in alpine meadow

AimsElymus nutans is one of the dominant plant species in alpine meadow. Purpose of this research was to study the effects of nitrogen and silicon application on leaf nitrogen content and net photosynthetic rate in this species to provide scientific basis for fertilization practice in alpine meadow.MethodFour levels nitrogen combined with four levels silicon was applied to E. nutans plants in the alpine meadow. Leaf nitrogen content and net photosynthetic rate of E. nutans were measured.Important findings The results showed that there was a significant improvement in leaf nitrogen content and net photosynthetic rate of the E. nutans with nitrogen or silicon application alone; However, there was a significant interaction between nitrogen and silicon treatments on leaf nitrogen content and net photosynthetic rate; Combining with the three different levels nitrogen, low level silicon (Si₁) application did not increase leaf nitrogen content and net photosynthetic rate, but middle level silicon (Si₂) could significantly increase the leaf nitrogen content; Combining with the low (N₁) or middle (N₂) level nitrogen, middle level silicon (Si₂) application could significantly increase the net photosynthetic rate; Compared with that control without fertilization, the middle level nitrogen combined with the same level silicon treatment had the highest average of leaf nitrogen content and net photosynthetic rate, which increased by 119.99% and 85.70%, respectively. This study indicated application of nitrogen combined with silicon application enhanced leaf nitrogen content and net photosynthetic rate of E. nutans, and 8 g·m^-2silicon application had the best result among other treatments.     

刈割、施肥和浇水对垂穗披碱草补偿生长的影响

植物的补偿生长特性受放牧强度和生境资源获得性的影响。通过为期2年的野外控制实验,研究了刈割高度(留茬1cm、3cm及不刈割)、施肥(施、不施)和浇水(浇、不浇)处理对垂穗披碱草(Elymus natans)补偿生长的影响,并结合对各处理分株密度、比叶面积、净光合速率和相对生长率的变化研究,探讨了其补偿生长机制。结果表明:刈割后垂穗披碱草分株种群密度显著增加,补偿生长高度显著降低,比叶面积和相对生长率随刈割强度增加而呈上升趋势,叶片净光合速率变化不显著;施肥能显著增加垂穗披碱草的补偿生长高度、比叶面积、叶片净光合速率和相对生长率;浇水处理以及刈割、浇水、施肥处理之间的交互作用均不显著。可见,在刈割条件下,垂穗披碱草具有一定的密度补偿机制,但由于刈割抑制补偿性高生长,导致分株高度出现低补偿。因此,即使刈割后比叶面积和株高相对生长率显著增加,也不一定必然引起株高的超补偿;但施肥可显著提高垂穗披碱草的补偿能力,增加耐牧性,证实了改进后的限制资源模型的预测。     

施肥对垂穗披碱草根系中丛枝菌根真菌的影响

采用传统染色与克隆测序的方法,研究了8年不同施肥(氮磷)梯度对垂穗披碱草根系中丛枝菌根(AM)侵染率和AM真菌群落的影响.结果表明: 随施肥浓度升高, 垂穗披碱草根系单位根长AM总侵染率从67.5%下降至7.3%,丛枝侵染率从5.2%降至0.1%.根系共检测出24个AM真菌分子种,但随着施肥浓度上升,AM真菌的平均物种丰富度从6种下降至2.6种.不同施肥处理对AM真菌群落结构有显著影响,土壤速效磷和根系氮含量与AM真菌群落呈极显著相关.氮磷有效性随施肥梯度逐渐上升,且与AM侵染率和AM真菌物种丰富度呈显著负相关.施高浓度氮磷肥对AM共生体有明显的抑制作用,导致AM真菌物种多样性丧失.     

资源获得性和种内竞争对垂穗披碱草生长繁殖的影响

研究了垂穗披碱草(E lym us nutans)在不同光照强度、不同土壤养分和不同密度下的生长和繁殖特性。结果表明增加施肥量使垂穗披碱草的新增分蘖百分数、分蘖大小、营养繁殖和有性繁殖输出及其效力明显增加,贮藏生长效力相对减少;提高光照强度增加新增分蘖百分数、营养繁殖输出、有性繁殖输出和效力以及贮藏生长效力,减少营养繁殖效力;低密度下新增分蘖百分数、分蘖大小和营养繁殖效力显著增加,高密度下营养繁殖输出、有性繁殖输出和效力以及贮藏生长效力较高。在高施肥×高光照、高施肥×高密度和高光照×高密度处理下,植物有性繁殖输出和营养繁殖输出显著高于其它处理。低密度条件下新增分蘖百分数较高,高密度条件下有性繁殖效力较高。三因子互作对性状无显著作用。营养繁殖效力与有性繁殖效力无显著相关,这两者与贮藏生长效力为负相关。以上结果说明丰富的资源(高施肥、高光照)有利于植物生长和繁殖,种内竞争水平对体内的资源分配会产生很大影响。这些特性既与环境因子有关,又与植物性状间的内在联系有关,共同决定该种群在群落中的动态和稳定性。     

青藏高原乳酸菌对垂穗披碱草青贮饲料发酵品质的影响

摘要:【目的】为了探究青藏高原乳酸菌对垂穗披碱草发酵品质的影响。【方法】本试验将3株从青藏高原垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)中筛选的耐低温乳酸菌(戊糖片球菌PP-6,植物乳杆菌LP-2和清酒乳杆菌LS-5)作为添加剂加入垂穗披碱草进行青贮,同时对其生理生化特性进行研究,并以低海拔条件下分离得到的相同菌种的商品化乳酸菌制剂为对照,研究所筛选的3 株优良乳酸菌在低温(15 ℃)和常温条件(25 ℃)下对垂穗披碱草青贮饲料发酵品质的影响。【结果】试验结果表明,在碳源利用方面,分离得到的戊糖片球菌PP-6(Pediococcus pentosaceus)发酵棉子糖、乳糖、山梨醇、蜜二糖和蔗糖,清酒乳杆菌LS-5(lactobacillus sakei)可发酵棉子糖、苦杏仁苷、鼠李糖、乳糖、山梨醇、木糖、阿拉伯糖、蜜二糖和蔗糖,而相同菌种的商品菌均不能利用,表明高原乳酸菌具有更广泛的糖源利用特性。将筛选得到的3株低温生长优良菌株进行青藏高原垂穗披碱草青贮发酵试验,青贮50 d后,与对照的商品菌处理相比,在15 ℃时,清酒乳杆菌LS-5显著降低了青贮饲料pH值、丙酸含量和氨态氮/全氮值(P＜0.05),且能够保存更多的水溶性碳水化合物和粗蛋白;植物乳杆菌LP-2(lactobacillus plantarum)和戊糖片球菌PP-6作为复合添加剂显著提高了青贮饲料乳酸含量(P＜0.05),显著降低了氨态氮/全氮值和中性洗涤纤维含量(P＜0.05),能够保存更多的粗蛋白。但在25 ℃时,此3株菌与对照菌种相比均无明显优势。【结论】上述结果表明,从青藏高原分离筛选的3株菌种在低温条件下可有效提高青藏高原垂穗披碱草青贮饲料的发酵品质。     

种群密度与施肥对垂穗披碱草刈割后补偿作用的影响

 以甘南亚高山草甸常见牧草垂穗披碱草(Elymus nutans)为对象,通过考察种群密度、施肥与刈割处理等对植物生长和生殖的影响效应,比较了垂穗披碱草在5个密度及2个施肥实验处理条件下对4种刈割处理的补偿性反应特点。结果表明,在所有密度及施肥处理条件下,早期轻度刈割处理 (分蘖期刈割,留茬4 cm) 都有利于植物的补偿作用,后期重度处理 (拔节期刈割,留茬2 cm) 可显著降低植物的地上部分生物量及生殖部分干重 (穗重)。在不施肥情况下,刈割对垂穗披碱草的影响程度随种群密度而加大,在低密度处理中早期轻度刈割的植物发生了超补偿。可以认为,低密度种群中植物具有较多的分蘖是植物在刈割后表现出较高补偿能力的一个重要生物学原因。实验还发现,施肥可提高植物个体的分蘖能力和秆叶再生能力,因而总体上可增强植物的补偿能力,并且在中等密度条件下垂穗披碱草的补偿能力较强,尽管没有发生超补偿现象。不过,施肥主要是有利于植物地上营养器官的补偿,生殖器官的补偿程度较小一些。试验结果对科学管理人工草场具有一定的指导意义。     

光照，施肥及刈割对垂穗披碱草生长的影响

以甘南高寒草甸常见牧草垂穗披碱草（Elymus nutans）为研究对象,比较不同光照、肥力条件下,垂穗披碱草对刈割的生长和补偿反应。研究发现,光照和肥力存在交互作用。施肥、中度光照下,未刈割单株垂穗披碱草地上生物量最大,为3．239g。施肥、中度光照下,比较刈割植株地上生物量补偿发现：晚期刈割单株地上生物量的补偿大于早期刈割;刈割强度无显著影响;刈割两次单株地上生物量的补偿最大。施肥、中度光照、晚期、轻度、一次刈割时,单株垂穗披碱草地上生物量累积最大,为4．500g。全光照、未施肥条件下,刈割对单株地上生物量的补偿无影响。就补偿机制而言,植株地上生物量的增加以地下生物量为代价。     

光照强度和肥力变化对垂穗披碱草生长的影响

在野外条件下,采用析因设计,对光照和肥力变化影响下垂穗披碱草的生长参数进行测定,评估垂穗披碱草对异质环境的适应特性。光照分为高光照(100%光照强度)、中度光照(43.5%光照强度)与低光照(6.74%光照强度);肥力分为施肥与不施肥。结果表明,垂穗披碱草在光照强度由高光照(100%)向中度光照(43.5%)变化情况下,地上生物量、分蘖数无变化,株高增大,光照强度减小到6.74%时,地上生物量、分蘖数、株高均减小。比叶面积(SLA)随光照强度的减弱而增加,相对生长率(RGR)随光照强度的减弱而减小,施肥对SLA和RGR无影响。根冠比在中度光照和低光照下各处理之间差异均不显著,高光照(100%)下增加肥力,根冠比增大。施肥时,叶分配随光照强度的减弱而增加,繁殖分配减小,不施肥时,叶分配与繁殖分配在高光照(100%)和中度光照(43.5%)下无差异,低光照(6.74%)下,叶分配增大,繁殖分配减小。施肥时茎分配在中度光照强度(43.5%)下最大,高光照强度(100%)下次之,低光照强度(6.74%)下最小,不施肥时,茎分配在高光照(100%)和中度光照(43.5%)下无差异,低光照(6.74%)下减小。研究表明:垂穗披碱草是一个光照耐受型物种,光照强度减小到全光照一半时仍可正常生长。在低光环境中,垂穗披碱草通过增加株高和大而薄的叶片,来适应环境,资源主要在叶分配、茎分配、繁殖分配之间进行了权衡。     

不同处理对藏北地区退化人工草地垂穗披碱草种群克隆表型的影响

以不同退化程度和采用不同恢复措施的垂穗披碱草人工草地为对象,通过野外调查和室内分析相结合的方法研究了各类草地垂穗披碱草克隆种群相关表型特征的差异,结果表明,随着人工草地建植年限的延长,草地退化渐趋严重,垂穗披碱草克隆种群相关表型参数显著降低.相比较而言,封育可以提高种群的有性繁殖能力,但施肥和补播措施可以显著提高垂穗披碱草种群的克隆生长,其株高、分株数以及株丛数显著增加,而有性繁殖能力相对降低.因此,针对藏北高原以垂穗披碱草为最主要建群种或单优种群的退化草地恢复,施肥和补播应为最有效措施.     

Effects of intercropping on photosynthetic rate and net photosynthetic nitrogen use efficiency of maize under nitrogen addition

研究间作后作物光合碳同化和光合氮利用效率(PNUE)对氮投入的响应, 对阐释间作产量优势的氮调控效应, 指导间作氮肥管理有重要意义。本研究设置玉米(Zea mays)单作、玉米间作两种种植模式的4个氮水平(N0, 0 kg·hm ^-2; N1, 125 kg·hm ^-2; N2, 250 kg·hm ^-2; N3, 375 kg·hm ^-2), 分析间作与施氮量对玉米叶片特征、光合参数、PNUE和产量的影响。结果表明: 与单作相比, 间作显著增加玉米叶片的叶干质量和比叶质量; 各施氮水平(除N3)下, 间作中靠近马铃薯(Solanum tuberosum)侧的玉米叶面积均显著高于单作玉米。单间作对比发现, 间作提高了玉米光饱和点和暗呼吸速率。单作、间作靠玉米侧(I-M)、间作靠马铃薯侧(I-P)的玉米PNUE均随施氮量增加而降低, 降幅以I-P最大; 施氮量低于250 kg·hm ^-2时, 相同施氮量下的玉米PNUE和净光合速率(P_n)均以I-P最高, I-M和单作次之。间作显著提高了玉米产量(土地当量比>1)。该研究中当施氮量≤250 kg·hm ^-2时, 间作I-P的玉米叶片P_n和PNUE显著提高可能是间作玉米产量提高的重要原因。     

间作对氮调控玉米光合速率和光合氮利用效率的影响

研究间作后作物光合碳同化和光合氮利用效率(PNUE)对氮投入的响应, 对阐释间作产量优势的氮调控效应, 指导间作氮肥管理有重要意义。本研究设置玉米(Zea mays)单作、玉米间作两种种植模式的4个氮水平(N0, 0 kg·hm ^-2; N1, 125 kg·hm ^-2; N2, 250 kg·hm ^-2; N3, 375 kg·hm ^-2), 分析间作与施氮量对玉米叶片特征、光合参数、PNUE和产量的影响。结果表明: 与单作相比, 间作显著增加玉米叶片的叶干质量和比叶质量; 各施氮水平(除N3)下, 间作中靠近马铃薯(Solanum tuberosum)侧的玉米叶面积均显著高于单作玉米。单间作对比发现, 间作提高了玉米光饱和点和暗呼吸速率。单作、间作靠玉米侧(I-M)、间作靠马铃薯侧(I-P)的玉米PNUE均随施氮量增加而降低, 降幅以I-P最大; 施氮量低于250 kg·hm ^-2时, 相同施氮量下的玉米PNUE和净光合速率(P_n)均以I-P最高, I-M和单作次之。间作显著提高了玉米产量(土地当量比>1)。该研究中当施氮量≤250 kg·hm ^-2时, 间作I-P的玉米叶片P_n和PNUE显著提高可能是间作玉米产量提高的重要原因。     

油蒿叶片氮分配对其最大净光合速率季节变异的影响

植物最大净光合速率的季节变异性及其氮调控机制是近年来植物生理生态领域研究热点,对荒漠植物光合最大净光合速率季节动态及其叶氮影响,特别是叶氮分配对最大净光合速率调控机制的了解仍非常有限。2018年5—10月在宁夏盐池毛乌素沙地,对当地主要建群种油蒿(Artemisia ordosica)进行生长季原位观测,测定其叶光合光响应曲线(A-PAR)、CO₂响应曲线(A-Ci)和叶氮含量,结合环境观测数据,分析A-PAR关键参数最大净光合速率(A_max)的季节变异和叶片氮分配相关参数对A_max的调控。结果表明,油蒿叶片A_max在生长期季节变异系数(Cv)为14%,在完全展叶中期,光合氮利用效率(PNUE)有最大值11.82μmolCO₂ gN^-1 s^-1,此时叶片氮素在光合系统中的分配比例最大,A_max有最大值29.48μmol CO₂ m^-2s^-1,油蒿光...     

黑龙江省次生林主要组成树种光合能力与叶片含氮量研究

以黑龙江省次生林主要组成树种蒙古栎、白桦、水曲柳、山杨、胡桃楸、黄波罗为研究对象,测定自然状态下这6个树种的光合能力,并分析光合能力与叶片含氮量之间的关系.研究结果表明,树种的光合能力存在明显的季节变化,不同树种间的光合能力、光合潜力存在差异.生长季中,胡桃楸具有最高的光合能力最大值,白桦具有最高的年平均光合能力,蒙古栎具有最大的光合潜力.蒙古栎叶片含氮量与光合能力线性正相关(r=0.97),白桦、水曲柳叶片含氮量与光合能力呈二次曲线相关(r=0.61,r=0.51).     

Variation of nitric oxide emission potential in plants: a possible link to leaf N content and net photosynthetic activity

Aims Ecological systems, especially soils, have been recently recognized as an important source of atmospheric nitric oxide (NO). However, the study on the contribution of plants to atmospheric NO budget is significantly lagged. The specific objectives of this study are to reveal the phylogenetic variation in NO emission potential existing in various plant species and find out the possible leaf traits affecting NO emission potential.Methods We measured NO emission potential, leaf N and C content, C:N ratio, specific leaf area, net photosynthetic rate (P n) and estimated photosynthetic N use efficiency (PNUE) of 88 plant species. Further investigation of the relationships between NO emission potential and leaf traits were performed by simple linear regression analysis and pair-wise correlation coefficients analysis.Important findings Major results are as follows: (1) NO emission from plant species exhibited large variations, ranging from 0 to 41.7 nmol m ?2 h^-1, and the species frequency distributions of NO emission potential could be fitted to a log-normal curve. (2) Among 88 species, NO emission potential was the highest in Podocarpus macrophyllus, but lowest in Zanthoxylum nitidum and Vernicia montana. (3) NO emission potential has strong correlation to leaf N content, P n and PNUE. The variations in NO emission potential among diverse plant species may be closely related to leaf N level and net photosynthetic ability.     

棉花叶片氮含量的空间分布与光合特性

在棉花生长旺季,将冠层按高度分多层测定了田间叶片含氮量和叶片净光合速率对光合有效辐射通量密度的响应(光响应曲线,Pn-PPFD response curve)及相应的生物指标.结果表明,各层叶片氮含量与光合作用关系密切,各层平均值大小依次为上层＞中层＞下层,对应层叶片的最大净光合速率Pmax、表观暗呼吸速率Rd、光补偿点LCP及光饱和点LSP均从上到下依次递减,与氮含量分布一致,而表观光合量子效率AQY则略有不同;氮含量的指数衰减系数 kn =0.762(R2=0.593),根据观测结果,棉田叶片氮含量(N)空间分布可以用相对累积叶面积指数(Lc/Lt)为自变量的指数方程来模拟,从而为建立光合作用机理模型与进行生产力奠定基础.