青藏高原種植紫穗槐對土壤養(yǎng)分的響應

趙萍，代萬安，杜明新，等

摘要：目的：青藏高原草地退化嚴重，探索一種能適應并可有效治理沙化草地的植物十分困難。本研究通過我們已在西藏種植的灌木紫穗槐，研究其灌叢內(nèi)與灌叢外土壤各種形態(tài)氮素、全磷、有機碳的含量特征及土壤pH的差異，探討種植紫穗槐對青藏高原土壤養(yǎng)分的影響。方法：2011年9月在西藏拉薩選取2010年4月已種植未施過肥的紫穗槐各3塊樣地，在每塊樣地內(nèi)隨機選取5株中等大小樣株。灌叢內(nèi)在每株紫穗槐的灌叢下從 4個方位距離中心20～30 cm處，分別取0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm土壤，4點的土壤按土層分別混合為1個樣品，記為IC10、IC20、IC30、IC40、IC50。灌叢外用同樣方法在距離灌叢邊緣20 cm左右4個方位取不同深度土壤，相同深度的土壤混合為 1個樣品，記為 OC10、OC20、OC30、OC40、OC50。土壤樣品分析均采用國內(nèi)外通用的方法測定。結(jié)果：從測定結(jié)果可以看出，（1）有機碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、全磷均表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05）；相對于灌叢外土壤，灌叢內(nèi)土壤有機碳平均高出44.21%，土壤全氮平均高出 23.44%，土壤銨態(tài)氮平均高出 13.95%，硝態(tài)氮平均高出 37.6%，土壤全磷平均高出19.57%，土壤pH值平均低 1.69%。說明紫穗槐對土壤養(yǎng)分有明顯富集作用，這種明顯的富集效應說明根系分泌物或溢泌產(chǎn)物、根組織的脫落物等根產(chǎn)物是土壤有機碳的重要來源之一。（2）紫穗槐各層土壤全氮含量均顯著表現(xiàn)為灌叢內(nèi)高于灌叢外，富集率為23.44%（P＜0.05），這是由于紫穗槐根系發(fā)達易生根瘤，大量的根系分泌物以及根部組織的脫落物沉積于根部，增加了灌叢內(nèi)土壤氮的含量。（3）銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量均為灌叢內(nèi)顯著高于灌叢外，銨態(tài)氮富集率為13.95%，硝態(tài)氮為37.6%（P＜0.05），表現(xiàn)出紫穗槐對養(yǎng)分的富集作用。從2種無機態(tài)氮含量來看，硝態(tài)氮含量遠高于銨態(tài)氮，說明這一地區(qū)的無機態(tài)氮主要以硝態(tài)氮為主。（4）灌叢內(nèi)土壤全磷高于灌叢外，富集率在 19.57%（P＜0.05）左右，表現(xiàn)出了紫穗槐對土壤全磷明顯的富集作用。（5）種植紫穗槐后灌叢內(nèi)土壤的pH值相比灌叢外均有所下降，隨著土壤深度的增加，pH值表現(xiàn)出增加的趨勢。這是因為在表層土壤中根系活動旺盛，根系活動對土壤中的陰陽離子濃度的改變起到了很大的作用，根系的生長死亡和地上部落葉枯枝凋落等過程積累的有機物較多，改善了土壤的微環(huán)境，微生物的活動也對pH值降低起到了很大的作用。（6）土壤有機碳與銨態(tài)氮呈極顯著正相關關系（P＜0.01），與全磷呈顯著正相關關系（P＜0.05）；土壤全氮與全磷呈極顯著正相關關系（P＜0.01）；土壤銨態(tài)氮與全磷呈極顯著正相關關系（P＜0.01）；土壤 pH與有機碳、銨態(tài)氮呈極顯著正相關關系（P＜0.01）。結(jié)論：灌叢內(nèi)與灌叢外土壤特性存在顯著差異。相對于灌叢外土壤，灌叢內(nèi)土壤有機碳平均高出44.21%，土壤全氮平均高出 23.44%，土壤全磷平均高出 19.57%，土壤銨態(tài)氮平均高出13.95%，硝態(tài)氮平均高出37.6%，土壤pH值平均低 1.69%。青藏高原種植紫穗槐治理沙化草地效應明顯，值得推廣。

來源出版物：草業(yè)學報, 2014, 23(3): 175-181

入選年份：2016

不同根型苜蓿根系發(fā)育能力研究

南麗麗，師尚禮，張建華

摘要：目的：苜蓿是當今世界上栽培面積最大的牧草，具適應性強、產(chǎn)草量高、品質(zhì)優(yōu)、改土培肥、持久性好、經(jīng)濟效益高等特點，素有“牧草之王”之稱，也是我國當前生態(tài)建設工程中應用最為廣泛的草種，其根系類型可劃分為直根型、側(cè)根型、根蘗型和根莖型4類。直根型苜蓿，也稱軸根型，大多數(shù)紫花苜蓿屬于這一類型，即有明顯的主根，株叢直立，適宜于刈割利用；側(cè)根型，大多數(shù)雜花苜蓿為該類型，即沒有明顯的主根，而有大量水平側(cè)根，根系伸展較廣，株叢直立—半直立，可刈牧兼用；根蘗型，具有較多的水平根，其上能生出很多不定芽，萌發(fā)形成新的植株，具有較強的伸展習性，單株覆蓋面積比非根蘗型苜蓿大多倍，較非根蘗型苜蓿耐寒、耐旱、耐牧，適宜于放牧利用；根莖型，根頸距地表相對較低，并從其主根的中軸發(fā)育出類似根狀的莖，萌發(fā)出營養(yǎng)枝，既可用于放牧型苜蓿草地的建植，又可作為刈割草地用苜蓿草種。根莖型清水紫花苜蓿是中國第一個通過國家審定的根莖型苜蓿品種。目前對直根型和根蘗型苜蓿種質(zhì)資源的收集、引種、育種、抗性評價、生產(chǎn)力評價、遺傳圖譜的構(gòu)建、基因組分析等方面進行了深入研究，對側(cè)根型苜蓿側(cè)根的發(fā)生機制、側(cè)根的遺傳特性、土壤、生長環(huán)境、種植密度、種植方式及病蟲害對側(cè)根的影響等方面進行了研究，對不同根型苜蓿的抗逆性、根頸變化特征、播種當年的根系發(fā)育能力、根系與產(chǎn)量的關系對比研究已有報道，有關不同根型苜蓿在不同生態(tài)區(qū)和不同年限的根系發(fā)育情況未見報道。本研究以根莖型、直根型和根蘗型苜蓿為材料，在田間條件下對不同根型苜蓿的根系發(fā)育能力進行比較研究，旨在了解不同根型苜蓿在半濕潤、半干旱和干旱區(qū)環(huán)境中的生長發(fā)育差異，為不同根型苜蓿在草地畜牧業(yè)和生態(tài)建設中的利用提供理論指導。方法：在甘肅省半濕潤區(qū)（天水）、半干旱區(qū)（蘭州）和干旱區(qū)（武威）3個生態(tài)區(qū)于苜蓿種植當年、生長第2年和生長第3年初花期各茬刈割時挖全根，除播種當年在甘肅天水刈割兩茬，在蘭州和武威各刈割一茬外，其余年份均刈割3茬。采用根系整體觀察和分層分析相結(jié)合的方法，測量主根長度、主根直徑、側(cè)根數(shù)、側(cè)根直徑，3個生態(tài)區(qū)于播種當年、生長第2年、生長第3年頭茬草刈割期，在長勢均勻的地方選取3個60 cm×60 cm的樣方，每10 cm一層挖取根系，把挖取的根系放在雙層紗布內(nèi)洗干凈，在量筒中測定根系的體積；放在105℃的烘箱中，烘24 h，稱取根系干重，計為根系生物量。結(jié)果：溫度、生長年限、不同生態(tài)區(qū)域?qū)Σ煌蛙俎５母堤匦杂酗@著影響。根莖型清水紫花苜蓿主根長度最短，主根直徑和側(cè)根直徑均最細，側(cè)根數(shù)較少；根蘗型野生黃花苜蓿和甘農(nóng)2號雜花苜蓿的主根長度較長，主根直徑和側(cè)根直徑均較粗，側(cè)根數(shù)較多；直根型隴東紫花苜蓿各項根系指標介于根莖型和根蘗型苜蓿之間，與根蘗型苜蓿更接近。主根直徑和側(cè)根直徑在溫度較高的夏秋季增長較快。在天水直根型隴東紫花苜蓿的根系生物量和根體積在種植當年、生長第二三年均最高；在蘭州和武威，種植當年、生長第二三年根蘗型甘農(nóng)2號雜花苜蓿的根系生物量和根體積均顯著高于根蘗型野生黃花苜蓿、直根型隴東紫花苜蓿和根莖型清水紫花苜蓿。不同根型苜蓿根系體積、生物量在3個生態(tài)區(qū)均表現(xiàn)為從表層到深層逐次遞減，隨著年限的增長逐年增大。結(jié)論：對各根型苜蓿綜合分析表明，根莖型清水紫花苜蓿在天水半濕潤區(qū)、根蘗型甘農(nóng)2號雜花苜蓿和黃花苜蓿在蘭州半干旱區(qū)和武威干旱區(qū)、直根型隴東紫花苜蓿在天水半濕潤區(qū)和蘭州半干旱區(qū)具有較強的根系發(fā)育能力，不同根型苜蓿根系發(fā)育能力的差異與各根型苜蓿的生物學特性有關。

來源出版物：草業(yè)學報, 2014, 23(2): 117-124

入選年份：2016

不同種植年限人工苜蓿草地植物和土壤化學計量特征

楊菁，謝應忠，吳旭東，等

摘要：目的：生態(tài)化學計量為探究植物與土壤之間的C、N、P相關性及植物生長與養(yǎng)分供應的關系提供了有效手段。對不同種植年限人工苜蓿地植物和土壤C、N、P及化學計量特征進行分析，揭示C、N、P隨著年限的變化在植物與土壤中的交換過程和格局，從而為該區(qū)域科學施肥，制定合理的輪作周期以及評價高產(chǎn)栽培條件下紫花苜蓿改良土壤的效應提供理論參考。方法：以空間代替時間的方法為前提，通過野外調(diào)查與室內(nèi)分析，測定不同種植年限（種植 1，3，4，5及 8年）人工苜蓿草地苜蓿葉片、莖稈及0～20 cm土壤中C、N、P含量及其化學計量比，利用方差分析和皮爾森相關分析，研究了不用種植年限對人工苜蓿草地土壤和植物養(yǎng)分含量及其化學計量比的影響。結(jié)果：1.0～20 cm土壤C、N含量隨種植年限的增加，呈先增后減的趨勢，P含量與之相反，各年限間有顯著差異（P＜0.05）。（2）隨種植年限的增加，苜蓿葉片C含量總體呈下降趨勢，P含量先升后降。莖中各養(yǎng)分的變化規(guī)律與土壤養(yǎng)分變化規(guī)律相似，變化幅度小于葉片養(yǎng)分。（3）苜蓿葉片 N︰P及C︰P與葉片P含量顯著負相關，與葉片N含量無顯著相關性，土壤 P與莖的 C、N、P及化學計量比均有一定相關性。（4）土壤C與土壤P顯著負相關（P＜0.05），土壤N與葉片P顯著正相關（P＜0.05），與葉片C︰P顯著負相關（P＜0.05）；土壤N︰P與葉片N顯著正相關（P＜0.05）；葉片 C︰P與葉片 C︰P極顯著正相關（P＜0.05）；葉片P與葉片 C︰P及葉片 N︰P極顯著負相關（P＜0.05）。（5）土壤C與莖稈P極顯著負相關（P＜0.05），與莖稈C、莖稈C︰N、莖稈C︰P及莖稈N︰P顯著正相關（P＜0.05）。土壤P與莖稈N和莖稈C︰N 分別顯著正相關（P＜0.05）和顯著負相關（P＜0.05）。土壤 C︰P與莖稈 C、莖稈 C︰N及莖稈 C︰P顯著正相關（P＜0.05），與莖稈 N 顯著負相關（P＜0.05）。莖稈C︰P與莖稈N︰P呈極顯著正相關性（P＜0.05）。結(jié)論：土壤C含量隨種植年限的增加而增加，在5年時達到峰值，土壤N含量在3年時達到最大值，土壤P含量呈先降后升的趨勢，這主要受苜蓿生長期內(nèi)對P的吸收規(guī)律影響。植物的C︰N和C︰P除與植物體中養(yǎng)分含量高低有關，也與植物的生長速度改變有關。苜蓿葉片P含量隨種植年限的增加呈先升后降的趨勢，苜蓿生長主要受到P含量的影響。苜蓿莖作為連接土壤和葉片的中間部分，其各養(yǎng)分含量基本均高于土壤而低于葉片，變化趨勢與土壤養(yǎng)分變化規(guī)律相似，變化幅度小于葉片養(yǎng)分。土壤P與莖的C、N、P及化學計量特征均有一定的相關性。

來源出版物：草業(yè)學報, 2014, 23(2): 340-345

入選年份：2016

禾草內(nèi)生真菌研究及應用進展

田沛，張光明，南志標

摘要：目的：禾草內(nèi)生真菌指在禾草體內(nèi)渡過全部或大部分生活周期，而禾草本身不顯示任何外部癥狀的一大類真菌。內(nèi)生真菌感染大部分禾草形成互惠共生體，提高共生體對環(huán)境適應性，并進而對動物、微生物以及整個生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生廣泛的影響，使內(nèi)生真菌成為近年來牧草和草坪草研究中的熱點問題。通過查閱國內(nèi)外有關禾草內(nèi)生真菌的相關文獻，總結(jié)歸納了內(nèi)生真菌對寄主植物、家畜、昆蟲及食物鏈、病原真菌和菌根真菌等微生物和生物群落及生態(tài)系統(tǒng)的影響，并探討了基因組學和代謝組學等新技術在禾草內(nèi)生真菌研究上的應用和利用新內(nèi)生真菌菌株進行牧草和草坪草新品種選育的新進展。方法：利用文獻綜述法。結(jié)果：隨著對內(nèi)生真菌資源越來越深入的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)了大量新的禾草-內(nèi)生真菌共生體，目前已發(fā)表鑒定43種Epichlo?內(nèi)生真菌。由于內(nèi)生真菌種類的多樣性，其對寄主植物的有益作用明顯受環(huán)境、寄主、內(nèi)生真菌傳播方式等因素的影響，在某些情況下并不能促進生長和提高抗逆性，因此更迫切需要研究內(nèi)生真菌與寄主相互作用的機制。內(nèi)生真菌與禾草共生時，通過產(chǎn)生以生物堿為代表的多種次生代謝物降低家畜的采食并提高抗蟲性，這些次生代謝物可在采食者體內(nèi)的累積，并進而對上一級營養(yǎng)層甚至生態(tài)系統(tǒng)中多級營養(yǎng)層產(chǎn)生影響。內(nèi)生真菌對共生體-其它微生物的相互作用也產(chǎn)生顯著影響，尤其影響地上部分病原真菌和細菌以及地下部分菌根真菌和土壤微生物群落，并通過改變土壤的營養(yǎng)元素水平，影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能。通過這些直接或間接的影響，內(nèi)生真菌在生物群落和整個生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。由于內(nèi)生真菌的上述重要作用，基因組學、蛋白組學和代謝組學以及相應的信息生物學技術也應用到禾草內(nèi)生真菌的研究中，內(nèi)生真菌全基因組序列的測定，明確了次生代謝物合成途徑調(diào)控基因的多樣性及其與功能的關系，尋找其它相關的功能基因和蛋白；基因工程技術闡釋了維持內(nèi)生真菌與寄主動態(tài)平衡的分子機制，構(gòu)建無毒菌株；蛋白組學和代謝組學的應用，對共生體產(chǎn)生次生代謝物進行了更加細致深入的分析，并明確很多新的次生代謝物的功能，鑒定了更多新的有利用前景的化合物。利用這些技術篩選出對家畜無毒的內(nèi)生真菌菌株，通過接種技術建立新的既具有抗逆性，又對家畜無毒的禾草-內(nèi)生真菌共生體，提高禾草的品質(zhì)并確保對動物的安全性，在牧草及草坪草育種上獲得了巨大成功，已有多個高羊茅和多年生黑麥草品種投放市場。結(jié)論：禾草內(nèi)生真菌的研究得到了突飛猛進的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)了越來越多的Epichlo?屬禾草內(nèi)生真菌，對其分類、分布、生理、生態(tài)、代謝、遺傳以及與寄主植物的相互作用等方面開展了大量的研究工作，這將有助于整體認識和理解內(nèi)生真菌的系統(tǒng)發(fā)育過程，進行優(yōu)良禾草的選育和改良，加強對內(nèi)生真菌資源的利用和保護。

來源出版物：草業(yè)學報, 2016, 25(12): 206-220

入選年份：2016