黄土丘陵沟壑区三种豆科人工草地的植被与土壤特征

在黄土高原丘陵沟壑区以 4龄苜蓿 (Medicago sativa)、沙打旺 (Astragalus adsurgens)和甘草 (Giycyrrhiza uralensis)单播人工草地为材料 ,人工牧草、杂草和土壤 3方面研究了其生产性能和生态特性。在相同的管理条件下 ,沙打旺种群高度平均高于苜蓿 33.8% ,是甘草的 6 .2倍 ;苜蓿的密度分别是甘草和沙打旺的 5 .9倍和 2 .6倍 ;沙打旺盖度最大 ,苜蓿次之 ,甘草最小。三种牧草的地上生物量及其占群落生物量的比例依次是苜蓿 >沙打旺 >甘草 ;苜蓿种群生物量占群落的比例接近沙打旺 ,二者远高于甘草。甘草人工草地的杂草种数、杂草生物量及其生物量占群落的比例均最大。0～ 10 0 cm土层内三种人工草地的地下生物量依次为甘草 >苜蓿 >沙打旺。 0～ 10 0 cm土层内营养物质含量 :全 P,苜蓿 >甘草 >沙打旺 ;全 N,苜蓿与甘草接近 ,高于沙打旺 ;速效 P、速效 N都是甘草最高 ;有机质含量 ,苜蓿接近甘草、高于沙打旺。讨论了管理措施与人工草地的关系 ,加大投入是维持人工草地群落稳定的前提之一     

黄土高原半干旱区不同种植年限紫花苜蓿人工草地土壤微生物和线虫群落特征

建植紫花苜蓿人工草地是黄土高原植被恢复的重要措施之一。土壤微生物和线虫群落特征是评价和调控植被恢复的生态环境效应的重要依据。本研究在宁夏南部山区选取不同种植年限(1、2、6和12年)的紫花苜蓿人工草地为研究样地,以农田和天然草地作为对照,探索黄土高原人工草地植被恢复过程中土壤微生物和线虫群落的演变规律及其影响因素。结果表明: 1)种植苜蓿显著提高了土壤细菌群落的Chao1、ACE和Shannon多样性指数,并在种植苜蓿后第6年达到最高,但在种植6年和12年后真菌群落多样性降低;随着苜蓿种植年限的增加,真菌群落组成从农田逐渐向天然草地方向演变;2)土壤线虫数量与细菌群落多样性的变化趋势相同,在种植苜蓿后第6年出现峰值,该时期线虫群落结构组成与农田较相似,苜蓿12年样地则更接近天然草地;随着苜蓿种植年限的增加,食细菌线虫、植食性线虫比例总体呈上升趋势,食真菌线虫、杂食/捕食线虫比例呈下降趋势,土壤成熟度指数(MI)逐渐减小,植物寄生线虫指数(PPI)和线虫通路指数(NCR)则不断增大;3)在苜蓿人工草地植被恢复过程中,土壤有机碳、全氮和速效磷对土壤微生物群落结构影响较大,并进一步影响线虫群落结构;细菌和真菌群落优势类群和多样性与线虫的不同营养类群及生态指数之间存在密切联系,表明微生物群落结构与多样性对线虫群落具有显著影响;在不同种植年限苜蓿草地中,植物的生物量与多样性的变化可能通过影响土壤微生物与线虫食物资源状况从而引起其群落特征的改变。     

施氮及豆-禾混播对草地群落及土壤呼吸的影响

豆-禾混播是提高水土资源保持和利用效率、抑制土地退化和维持土壤健康的重要栽培措施。本实验以紫花苜蓿(Medicago sativa)、无芒雀麦(Bromus inermis)、羊草(Leymus chinensis)、紫花苜蓿+无芒雀麦、紫花苜蓿+羊草5种不同类型的人工草地为研究对象,以施氮水平为辅因素,通过对地上生物量、光合特性和土壤呼吸强度的比较研究,探明施氮条件下豆-禾混播草地群落动态及土壤呼吸日变化特征,以期为内蒙古东部地区人工草地合理建植与利用提供理论依据。结果表明:与苜蓿单播和羊草单播的生物量相比,混播对提高草地总体的生物量效果不显著;与苜蓿混播能在不同程度上提高禾本科牧草的净光合速率,其中无芒雀麦提升效果显著,3种牧草单播的净光合速率表现为紫花苜蓿无芒雀麦羊草;施氮提高了不同建植方式下人工草地的平均土壤呼吸强度;与苜蓿混播能显著提高禾草草地的土壤呼吸强度,且最高点一般出现在10:00—12:00。     

苜蓿人工草地节肢动物群落的时间格局

调查了甘肃省庄浪县苜蓿人工草地节肢动物群落的组成及多样性变化,应用主分量分析和最优分割法对节肢动物群落的时间格局进行了研究。结果表明,苜蓿人工草地节肢动物群落的物种丰富度,多样性和均匀度指标在时间过程中的变化有明显的差异和规律性,6月下旬害虫和天敌的物种丰富度均达到最大值,但天敌的个体数量高峰明显落后于害虫,在时间变化过程中,影响节肢动物群落的主导因素和时间格局分化明显,根据研究结果,将苜蓿人工草地节肢动物群落在时间动态中的变化划分为5月上旬以前,5月中旬-6月上旬,6月中旬-7月中旬,7月中旬以后4个阶段,并结合气候,物候变化,分析了各阶段内主要害虫和天敌的发生特点,提出了害虫的治理对策。     

不同苜蓿品种人工草地土壤呼吸及对土气温度反应

用便携式土壤呼吸测定仪(Li-6400)测定不同苜蓿品种人工草地的土壤呼吸,并同步测定土壤层的温度、大气温度和土壤含水量.结果表明:5个苜蓿品种土壤呼吸速率日变化总体呈"双峰"曲线,黄花苜蓿、龙牧801和肇东苜蓿草地土壤呼吸的日最高值出现在6:00,最低值分别出现在14:00,8:00和12:00,俄罗斯苜蓿和杂花苜蓿草地土壤呼吸速率最大值均出现在8:00,最低值出现在14:00和12:00;5个苜蓿品种草地土壤呼吸速率值,总体变化趋势是杂花苜蓿>肇东苜蓿>黄花苜蓿、俄罗斯苜蓿>龙牧801;土壤呼吸与土壤温度呈线性正相关,与大气温度呈一元二次线性正相关.     

宁夏引黄灌区苜蓿品种对土壤微生物数量及酶活性的影响

为了解宁夏引黄灌区苜蓿种植对土壤微生物、酶活性的影响及其变化规律,合理评价苜蓿人工草地对土壤培肥的影响提供理论依据,本研究对宁夏引黄灌区8个苜蓿品种种植5年后土壤微生物数量和酶活性进行了研究。结果表明,在宁夏引黄灌区苜蓿种植5年后土壤中的微生物数量和酶活性在苜蓿品种间及不同土层间存在显著差异(p0.05)。在固原紫花地中土壤微生物数量和酶活性显著高于其它品种,在柏拉图、WL343HQ地中土壤微生物数量最少,且酶活性最低。所有苜蓿品种地中土壤微生物数量和酶活性均随土层深度的增加呈明显的降趋势。固原紫花对土壤肥力有较好的影响,而柏拉图和WL343HQ对土壤肥力的改善效果较差。     

刈割对苜蓿人工草地昆虫群落结构及动态的影响

运用物种丰富度 (S)、个体数量 (N)、申农指数 (Shannon' s index,H′)、均匀度指数 (E)作为多样性分析的综合指标 ,分析了不同刈割次数苜蓿人工草地昆虫的群落结构和季节动态。结果表明 ,刈割对群落物种丰富度的影响主要是部分稀有害虫种类 ,对优势种和常见种的影响较小。随着刈割次数的增加 ,害虫的物种丰富度下降。刈割对天敌的种类及数量影响较小 ,其影响主要发生在刈割初期。苜蓿人工草地昆虫各类群落的多样性和均匀度指标在时间过程中的变化呈明显的差异和规律性 ,且受刈割次数的影响较大。当 6月上旬苜蓿进入现蕾末期和开花初期时 ,正值害虫始盛期 ,蚜虫、蓟马、盲蝽等优势类群的虫口数量很大 ,总群落和害虫亚群落的多样性和均匀度均很低 ,此时刈割 ,可以有效地降低优势害虫类群的虫口数量 ,提高各类群落的多样性和均匀度 ,增强天敌的自然控制能力 ,使第 2茬苜蓿的害虫数量一直保持在较低的水平。在苜蓿种子生产田 ,当 6月上旬害虫进入始盛期后 ,数量开始急速增长 ,是防治的关键时期     

藏北高原牧区人工草地建设布局的适宜性分析

人工草地是缓解天然草地退化和提升草地生产力的一种有效途径,但人工草地建设发展需注重区域布局、种植区划、经营管理等战略问题,尤其是在高寒牧区建立人工草地,目前还存在诸多值得探讨的科学问题。为此,选取藏北高原高寒牧区为研究区,基于遥感数据,土壤数据,气象数据,地形和土地利用数据,结合野外实地调查,从可利用土地资源角度考虑,通过分析藏北现有人工草地建设的立地条件,识别出区域适宜人工草地建设的潜在分布区,并与现有人工草地分布位置及其面积进行对比分析和验证,以期为区域未来人工草地建设布局提供科学指导。研究结果表明:在各种约束因子的限制下,藏北满足人工草地建设条件的适宜区域极其有限,难以发展大面积的人工草地建设工程。水热条件和海拔是限制区域人工草地建设的主要地理因素,尤其是那曲地区,绝大部分区域无法满足人工牧草生长活动的积温需求。因此,区域牧草种植规划中需重点考虑牧草品种的生物学特性。另一方面,在藏北高寒牧区建立人工草地必须慎重,今后人工草地种植规划还需要加强牧草的抗寒性和抗旱性研究,在人工草地的管理方面要特别关注已建人工草地的可持续性和稳定性,防止出现草地退化和沙化等问题。     

人工草地在退化草地恢复中的作用及其研究现状

分析了草地类型生态系统退化的现状、原因及其恢复途径,提出人工草地的建立是恢复退化天然草地的有效途径;综述了人工草地的研究进展。提出高效型人工草地的建立是缓解草原压力、促进牧区可持续发展的良策;从高效角度出发。种植饲用玉米可以作为建立人工草地的一个有益尝试．     

松嫩草原中度退化草地不同植被恢复方式下土壤螨类群落特征的差异

应用类群数、个体密度、多样性指数和MI指数等多个群落参数,研究不同植被恢复方式下松嫩草原中度退化草地土壤螨类群落特征的差异。研究结果表明,与过度放牧样地相比,种植苜蓿和围栏封育样地的土壤环境相对优越,它们拥有较高的土壤螨类类群数、个体密度和群落多样性以及中气门螨类MI指数。在土壤螨类群落结构所有参数中,多样性指数(H′)和中气门螨类MI指数,种植苜蓿和围栏封育样地均明显高于过度放牧样地,这些差异反映了种植苜蓿和围栏封育对中度退化草地土壤螨类的群落结构具有明显改善作用。然而研究结果也显示,围栏封育样地土壤螨类群落多样性指数(H′)和中气门螨类MI指数尽管明显高于过度放牧样地,但是依然显著低于种植苜蓿样地,表明选择种植苜蓿较围栏封育可能更利于松嫩草原中度退化草地土壤螨类群落的恢复与重建。     

Industrial process proteomics: alfalfa protein patterns during wet fractionation processing

A proteome reference map of major soluble proteins from Medicago sativa (alfalfa) leaves and stems has been established for the first time. Among 195 spots analyzed by mass spectrometry and N-terminal Edman sequencing, 117 spots were unambiguously identified, representing 87 different proteins. Of these 87 proteins, 13 proteins were directly identified from the partial genome of Medicago sativa, 30 from expressed sequenced tags (ESTs) of the model legume Medicago truncatula and 44 from closely relative species by a cross-species protein identification method. The proteome map of Medicago sativa was then set as a reference to study the major high protein content products that are generated during the wet fractionation process of alfalfa green biomass. Using two-dimensional electrophoresis, we studied the variation of the protein patterns at different steps of the industrial-scale process. We clearly show that the process induces significant changes including chemical modifications, proteolytic events, and heat-shock protein responses. Strikingly, a certain level of cellular regulation is conserved during biomass processing, as exemplified by the induction of some heat shock proteins. Finally, all the results obtained in this proteomic study may help to identify novel products and to improve process designs in alfalfa biomass plants.     

不同刈割程度对紫花苜蓿生长、净光合速率和可溶性糖含量的影响

研究不同刈割程度对紫花苜蓿生长和相关生理指标影响的结果表明：适度刈割可以提高苜蓿的再生能力和生物量;刈割后苜蓿的叶绿素a含量和叶绿素a／b比值及净光合速率均增加;其叶中的可溶性糖含量也增加,轻度刈割的最高,重度刈割的次之,不刈割的最低。     

黄土丘陵沟壑区不同植被类型土壤微生物特性

采用熏蒸-提取法、Biolog微平板培养法,研究了定西典型人工乔木林、人工灌木林、农田、撂荒地、天然草地等植被类型下0～20cm土层土壤微生物生物量和土壤微生物群落代谢多样性,并通过通径分析的方法解释了土壤微生物与土壤养分的关系,从土壤微生物的角度对当地典型植被类型做出了评价.结果表明:相对于耕作而言,退耕还林(草)对恢复土壤微生物资源具有积极意义;研究区垄坡荒地、撂荒地和油松林的土壤微生物生物量碳较高,其次为柠条林、苜蓿地、侧柏-山杏和道沿荒地,以小麦和马铃薯农田较低;研究区垄坡荒地、撂荒地、油松林、柠条林和苜蓿地的土壤微生物生物量氮较高,小麦和马铃薯农田较低;具有根瘤固氮菌的植被(柠条和苜蓿)的土壤微生物生物量氮占全氮的比例最高;农田由于长期生物量损耗且补充不足,其土壤微生物的储量和活性均很低,而通过种植人工乔木林、灌木林或弃耕撂荒,土壤微生物数量和活性能恢复到天然草地的水平,且效果随恢复年限的增加而更显著;柠条灌木林通过20a的恢复,其地下微生物数量与50a林龄的油松林相近,其微生物活性和土壤养分利用效率甚至超过了油松林.综合考虑不同立地条件下植被的土壤微生物特性,认为豆科灌木(如柠条)是恢复植被的较好选择.     

Variation in the relationship between nitrogen fixation, leghemoglobin, nodule numbers and plant biomass in alfalfa (Medicago sativa) caused by treatment with arsenate, heavy metals and fluoride

Potential relationships between alfalfa ( Medicago sativa L. cv. Vernal) acetylene reduction activity (ARA) and leghemoglobin content, nodule numbers, shoot biomass, root biomass, or total plant biomass were estimated using linear regression analysis after treatment with a range of concentrations of arsenate, Cd²⁺, Cu²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, and F^–. There were highly significant positive linear regressions between ARA and all the other plant values in the control plants, but this linear relationship was significantly altered between ARA and one or more of the other parameters in all treatments. There was also evidence for an alteration of the slope in some of the treatments when compared to control treatments even though a linear model was still applicable.     

南苜蓿、天蓝苜蓿、紫花苜蓿根茎叶中皂苷含量的测定和比较

采用比色法测定南苜蓿、天蓝苜蓿、紫花苜蓿根茎叶中的皂苷含量。以齐墩果酸为标准品,利用香草醛-冰醋酸体系,在545nm处检测,浓度在50μg/mL～150μg/mL范围内线性关系良好,其回归方程为Y=0.0073X-0.2178,相关系数R=0.9994。本法简便、快速、准确、可靠。实验结果表明,南苜蓿、天蓝苜蓿、紫花苜蓿三者中,根中皂苷含量大于茎中和叶中皂苷含量,紫花苜蓿根中皂苷含量略高于其他两种苜蓿;叶中皂苷含量与茎中皂苷含量无明显差异。     

单一与复合污染条件下两种敏感性植物对Cd、Zn、Pb的吸收效应

为了进一步研究镉、锌、铅 3种重金属元素间的相互作用以及对植物吸收重金属能力的影响 ,在模拟单一重金属污染试验研究的基础上 ,采用正交回归设计方案 ,研究了 Cd、Zn、Pb复合污染情况下紫花苜蓿和披碱草两种敏感性植物对 3种重金属的吸收效应。结果表明 ,在单一污染条件下 ,镉元素对紫花苜蓿生长的影响大于锌、铅 ,铅元素对披碱草生长的影响大于锌、镉 ;紫花苜蓿对于镉的吸收累积显著高于披碱草 ,植物内镉元素浓度最高达到 1 0 88.5 mg/kg,而披碱草对于铅元素的吸收则高于紫花苜蓿 ,植物内铅元素浓度最高达到 1 3 4 5 .5 mg/kg。在复合污染条件下 ,两种植物对铅、锌和铅、镉的吸收在不同浓度范围内分别存在存在着协同效应和拮抗效应 ;同时两种植物对锌、镉元素在实验涉及浓度范围内都存在着拮抗效应。这对于深入研究复合污染条件下重金属的土壤环境化学行为 ,对植物的综合毒性以及不同植物对重金属的吸收累积效应等 ,具有一定的参考意义     

乌兰布和沙漠东北缘三种豆科绿肥植物生物量和养分含量及其对土壤肥力的影响

土壤肥力是限制乌兰布和沙漠东北缘沿黄灌区建立高产绿洲的主要因子之一。在内蒙古自治区磴口县试验地种植3种绿肥植物,比较它们改良土壤的效果。结果表明,1～2年生紫花苜蓿的总生物量干重为最高,而沙打旺则因其抗风沙能力强,地上部分生长较其它两种植物为好,由于植株中水分含量较高,其生物量的鲜重在三者中是最高的。2年生绿肥植物总生物量干重和养分含量的测定结果则显示,全氮和全磷含量的变化趋势为沙打旺〉紫花苜蓿〉草木樨,而全钾含量则为紫花苜蓿〉草木樨〉沙打旺;从3种植物对土壤改良效果来看,改良作用为沙打旺〉紫花苜蓿〉草木樨。与两种常用的绿肥作物相比,沙打旺因其对风沙较强的抗性而具有较高的改良土壤能力,因此在同类型的沙漠绿洲开发初期可以作为改良土壤的首选植物。     

乌兰布和沙区紫花苜蓿根系吸水模型

在实测获得根重密度和土壤含水量的基础上,运用土壤水分运动方程及Penman-Monteith公式,计算得到干旱沙区不同水分处理下紫花苜蓿(MedicagosativaL.)根系吸水速率和蒸腾强度.结果表明紫花苜蓿根系吸水速率与土壤剖面含水量和根重密度密切相关.苜蓿地水分消耗规律在分枝期以棵间蒸发为主,在开花期和结实期以植株蒸腾为主.建立了干旱沙区紫花苜蓿根系吸水模型,经回归分析得到模型中的各个参数,通过对回归结果的方差分析表明,模型的相关性较好(R2=0.890,p<0.05);另外从模型验证的结果看,土壤剖面含水量模拟值与实测值基本吻合,说明本文提出的根系吸水模型其可靠性较好.     

紫花苜蓿和菊苣比叶面积和光合特性对不同用量保水剂的响应

为研究紫花苜蓿(Medicago sativa)和菊苣(Cichorium intybus)叶片生长和光合生理对不同用量保水剂的适应能力和生理响应机制,以不施保水剂作为对照(CK),测定了施用不同用量保水剂(15 kg · hm~(-2),30 kg · hm~(-2))条件下大田种植的紫花苜蓿(Medicago sativa)和菊苣(Cichorium intybus)的比叶面积和光合特性.结果表明,保水剂对紫花苜蓿的比叶面积无显著影响(P>0.05),但对菊苣的比叶面积具有显著影响(P<0.05).对紫花苜蓿而言,保水剂施用量为15 kg · hm~(-2)时,其P_n、g_s和WUE均显著高于对照(P<0.01),但施用量为30 kg · hm~(-2)处理时,其P_n、和g_s均显著低于对照处理(P<0.01),但是却维持较高的WUE;对菊苣而言,施用保水剂降低了其P_n和T_r(P<0.01),但WUE与对照无显著差异(P>0.05),这表明紫花苜蓿和菊苣采取两种不同的生理适应策略来适应变化了的水分环境条件.紫花苜蓿P_n与g_s、P_n与T_r的相关性均以保水剂施用量为30 kg · hm~(-2)处理最紧密(P<0.01),而P_n与WUE的相关性则以对照最为紧密,依次为15 kg · hm~(-2)处理和30 kg · hm~(-2)处理;菊苣P_n与g_s、Tr和WUE的相关性强弱均表现为15 kg · hm~(-2)处理<30 kg · hm~(-2)处理<对照,表明保水剂影响叶片气体交换参数之间的关系.研究表明,不同植物叶片参数和光合特性对保水剂的响应并不具有一致性,植物可以根据环境条件的变化调节其形态和生理过程,以维持其正常生长.     

AFLP-based assessment of genetic diversity among nine alfalfa germplasms using bulk DNA templates.

Improving commercial utilization of perennial Medicago collections requires developing approaches that can rapidly and accurately characterize genetic diversity among large numbers of populations. This study evaluated the potential of using amplified fragment length polymorphism (AFLP) DNA markers, in combination with DNA bulking over multiple genotypes, as a strategy for high-throughput characterization of genetic distances (D) among alfalfa (Medicago sativa L.) accessions. Bulked DNA templates from 30 genotypes within each of nine well-recognized germplasms (African, Chilean, Flemish, Indian, Ladak, Medicago sativa subsp. falcata, Medicago sativa subsp. varia, Peruvian, and Turkistan) were evaluated using 34 primer combinations. A total of 3754 fragments were identified, of which 1541 were polymorphic. The number of polymorphic fragments detected per primer combination ranged from 20 to 85. Pairwise D estimates among the nine germplasms ranged from 0.52 to 1.46 with M. sativa subsp. falcata being the most genetically dissimilar. Unweighted pair-group method arithmetic average (UPGMA) analysis of the marker data produced two main clusters, (i) M. sativa subsp. sativa and M. sativa subsp. varia, and (ii) M. sativa subsp. falcata. Cluster-analysis results and D estimates among the Chilean, Peruvian, Flemish, and M. sativa subsp. varia germplasms supported the hypothesis that Peruvian was more similar to original Spanish introductions into Central and South America than Chilean. Hierarchical arrangement of the nine germplasms was supported by their respective geographic, subspecific, and intersubspecific hybrid origins. Subsets of as few as seven highly informative primer pairs were identified that produced comparable D estimates and similar heirarchical arrangements compared with the complete dataset. The results indicate that use of primer-pair subsets for AFLP analysis of bulk DNA templates could serve as a high-throughput system for accurately characterizing genetic diversity among large numbers of alfalfa populations.