草原学

草原学

气候变暖对草地生态系统碳循环的影响

范月君，侯向阳，石红霄，等

目的：人类活动导致的温室效应以及由此造成的气候变暖对草地生态系统的影响已引起人们普遍关注。

气候变化将对陆地植物和动物的生长和分布以及生态系统的结构和功能产生深远的影响，并通过生态系统和全球碳循环反馈于全球气候变化。陆地碳循环作为全球碳循环中最重要的环节之一，涉及问题最多，也最复杂，陆地生态系统作为最可能的未知碳汇所在地已成为目前研究的热点区域。草地生态系统碳循环作为陆地生态系统碳循环的重要组成，是未来陆地生物圈碳源/碳汇的关键环节之一，揭示这一作用对精确理解碳循环的过程和相关政策的制定具有重要的指导意义。草地生态系统碳循环的研究有助于增进对全球碳循环的理解，且对准确评估碳循环及其由此引起的气候变化具有十分重要的作用。方法：利用文献检索对近 10 年相关文献进行整理、归纳、总结，围绕气候变暖对草地生态系统初级生产力、土壤呼吸、凋落物输入与分解、土壤碳库的影响，探讨了草地生态系统碳循环对气候变暖响应的机制及其过程，简述了相关研究进展，提出了草地生态系统碳循环研究存在的问题和未来重点发展的方向，并对草地生态系统碳循环的研究工作进行展望。结果：1）草地生态系统的 NPP对气候变化的响应不同，是受气候变暖条件下水分、CO2浓度、温度等关键因子及各关键因子交互作用的影响，同时不同草地类型的 NPP 的响应也是不同的。但总体来看，低纬度地区生态系统 NPP一般表现为降低，而中高纬度地区通常表现为升高或不变。2）土壤呼吸所释放的 CO2是温室气体之一，大气中 CO2的不断升高加剧了温室效应，可能导致全球变暖。全球变暖会大大刺激呼吸作用，导致更多的 CO2释放到大气捕捉热量。3）气候变化对根呼吸的影响主要是温度高低决定的，根系自养呼吸和微生物异氧呼吸是草地土壤释放 CO2的主体。4）气候变暖对凋落物分解的影响影响凋落物的生产量和质量及分解速率。5）气候变暖影响草地植被的净第一性生产力、固碳能力和土壤矿化速率。结论：全球变暖对草地生态系统的影响是一个复杂和长期的生态过程。气温变暖不仅仅是温度的升高，伴随着例如大气 CO2浓度的上升、土地利用和覆盖物的变化以及土壤水分和养分供应变化等其他环境因子的变化对草地生态系统碳输出和输入的影响。且草地生态系统分布地域比较广，草地类型种类多，该领域仍然还有一些问题和不足，在未来尚需加强 1）全球背景下草地生态系统土壤冬季呼吸研究。2）气候变暖与其他气候因子协同作用的研究。3）气候变暖对草地根际微生态系统的研究。

来源出版物：草业学报, 2012, 21(3): 294-302

入选年份：2014

草地生态系统氮循环关键过程对全球变化及人类活动的响应与机制

闫钟清，齐玉春，董云社，等

摘要：目的：氮（N）是蛋白质、核酸、酶、激素、叶绿素等物质的主要组成部分，对生态系统结构的组成和功能的发挥具有十分重要的影响。国际地圈与生物圈计划（IGBP）以及政府间气候变化委员会（IPCC）的许多大型研究计划均把氮素循环过程作为其核心研究内容。全球变化以及人类活动是氮循环变化的两大主要驱动因子，以往对于其驱动影响机制的探讨多集中在氮肥施用较多的农田生态系统，对草地以及森林等自然生态系统研究较少。草原生态系统作为地球上宝贵的自然资源，其功能的发挥对于维持全球及区域性生态平衡有极其重要的作用。因此，本文对目前国内外全球变化和人类活动因子对草地氮循环过程影响的相关研究成果及主要存在问题进行了综述，以期为今后采取合理的草地管理措施，有效防止草原退化、保证草地生态系统的可持续发展提供科学的指导，并对未来的相关研究提供一定的参考。方法：在草地生态系统中，氮的生物地球化学途径主要是在大气、土壤、植物、动物、微生物等之间进行，可分为外循环和内循环。外循环过程是指氮素向生态系统中输入和从生态系统中输出的过程，内循环过程是指氮素化学形态的转变和在系统中不同库间的转移过程，其过程主要包括植物对氮素的吸收利用、土壤氮素矿化、硝化和反硝化、铵离子的吸附和释放以及凋落物的分解等。本文在全球变化（CO2浓度升高、温度与降水变化、氮沉降）以及人类活动（放牧、开垦、火烧等）影响的大背景下，基于上述草地氮素外循环与内循环的不同过程，分别分析和探讨了这些主要人类活动以及全球环境变化对草地土壤中氮素迁移转化动态的影响，比较了不同研究结果的差异，剖析了其驱动机制的异同，在此基础上对未来亟待开展的研究工作进行了展望。结果：由于氮循环过程及其影响因素的复杂性，对草地生态系统当中全球变化和人类活动等影响因子的研究主要有以下结果：1）碳和氮之间的相互作用会调节氮的循环过程对不断升高的 CO2浓度的响应。2）降水量变化带来的土壤水分含量的变化主要通过对土壤的通气状况和氧分压的改变而对土壤 N2O 的产生和排放过程产生重要影响。3）长期的氮沉降能促进土壤有机氮的矿化速率。4）放牧存在一个合理的强度范围，在该范围内可以使草地在提供最大生产力的情况下达到土壤氮养分的保持与可持续利用。5）草地开垦为农田通常会加速土壤中氮的矿化分解速率，导致草地土壤的氮损失和土壤肥力的减弱。6）火烧可以通过改变土壤养分状况和土壤温度来直接或间接地影响氮素循环。结论：对草地生态系统而言，由于氮循环过程及其影响因素的复杂性，目前的研究一般通常只局限于氮循环的某一个环节，基于整个循环过程以及探讨多个全球变化因子耦合对氮循环过程影响的定量研究则很少涉及，且目前我国仍缺少长期、系统、大规模的相关科学研究计划，对驱动机制的分析也多局限于环境因子与氮循环过程变化的数理统计分析，缺乏对其微生物学驱动机制的深入探讨。

来源出版物：草业学报, 2014, 23(6): 279-292

入选年份：2014

镉胁迫下多年生黑麦草的光合生理响应

刘俊祥，孙振元，勾萍，等

摘要：目的：植物修复是治理土壤重金属镉污染的重要措施，多年生黑麦草（Loliumperenne）生物量大、富集能力强、可多次收获，具备修复植物的潜在特点。本文研究了多年生黑麦草对重金属 Cd2+的积累特性，阐明了Cd2+对多年生黑麦草生长的剂量效应及对叶片光合色素组成、气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响，探索了多年生黑麦草对 Cd2+抗性的光合生理基础。方法：将多年生黑麦草种子播于草炭土基质中，当实生苗长出三片展开叶时，将其转至 1/2Hoagland 营养液中，培养 14 天后分别进行 0，5，10，20 mg/L 的重金属 Cd2+处理，每处理安排多年生黑麦草 60 株，重复 3 次。Cd2+处理 6 d后，从每处理随机取 10 株多年生黑麦草，测定地上部和地下部的生物量、Cd 含量。对 5 mg/L Cd2+处理的植株，分别在处理后 0，0.25，1，3，6 d 测定多年生黑麦草叶片的光合色素含量、气体交换参数和叶绿素荧光参数。结果：对多年生黑麦草进行 0，5，10，20 mg/L 的Cd2+处理，6d 后测定地上部、地下部的生物量和 Cd 含量，结果表明 Cd2+处理显著降低了地上部、地下部的生物量；随处理浓度的升高，Cd在地上部、地下部的含量显著升高，地上部镉的分布比例显著升高，地下部镉的分布比例显著降低。在处理后 0，0.25，1，3，6 d，测定 5 mg/L Cd2+处理多年生黑麦草叶片的气体交换参数、光合色素含量和叶绿素荧光参数，结果表明 Cd2+胁迫下，叶片光合色素含量无显著变化，气体交换参数和叶绿素荧光参数均受到显著影响。处理 1 d 内，Pn、Gs和Ci具有相同的变化趋势；Pn在处理后 3 d 和 6 d 分别较0 d 显著下降了 24.4%和 23.4%；Tr在处理后 1 d 较 0 d显著上升了 74.1%，随时间的延长与处理 0 d 的差异不显著。Fv/Fo和 Fv/Fm在处理后 0.25 d、1 d、3 d 均较 0 d显著升高，处理 6 d 后二者降至 0d 水平。φPSⅡ、rETR和 qP 在处理 6 d 较 0 d 显著下降了 25.3%，25.3%和21.1%；qN 在处理 0.25 d、1 d 分别较 0 d 显著下降了15.6%，41.5%，随着处理时间的延长 qN 值显著升高。Y（NO）在处理 0.25 d、1 d 分别较 0d 显著上升了 30.8%，37.8%，处理 3 d、6 d 下降至与 0 d 无显著差异；Y（NPQ）在处理 1 d 较 0 d 显著下降了 36.9%，在处理 6 d 较 0 d显著上升了 17.0%。结论：Cd 在地上部的富集浓度和分配比例随处理浓度的增加显著升高，多年生黑麦草对重金属 Cd2+具有超量积累和持续转运的能力。Cd2+处理后 1 d 内，气孔限制因素导致了叶片光合速率的下降，随着处理时间的延长，叶肉细胞光合活性的降低是叶片光合受阻的主要原因。光合色素对重金属 Cd2+不敏感，Cd2+胁迫下 PSⅡ潜在光化学效率表现出短期内升高的应激响应，而 PSⅡ的实际光化学反应能力受 Cd2+的显著抑制。随着处理时间的延长，多年生黑麦草叶片光合机构通过增加调节性能量耗散、降低电子传递链的还原程度提高了自身的光保护能力。

来源出版物：草业学报, 2012, 21(3): 191-197

入选年份：2015

不同土地利用方式对典型温性草原群落物种组成和多样性以及生产力的影响

李愈哲，樊江文，张良侠，等

摘要：目的：人类活动改变着原有草地生态系统的分布、结构和功能，草地利用和管理方式的转变常直接影响地表的植被覆盖状况和群落的组成。草地利用管理方式变化造成的地表植被的改变往往具体表现为群落物种结构组成、生物多样性水平和生产力水平变化等群落改变。为更为系统和深入的了解和比较不同土地利用、管理方式下，人类活动对典型温性草地群落物种组成、多样性和生产力水平及其构成比例的改变和影响，本研究选取锡林郭勒盟白音锡勒牧场为研究区，采用野外调查、取样测定等群落学调查方法，对6种不同利用、管理方式草地群落类型进行观测描述和比较分析，以期为人类活动对草原自然群落的影响和改变有更深入的理解，为了解草地利用管理方式差异造成的覆被变化所产生的生态意义提供参考。方法：以锡林郭勒典型温性草原区域不同利用、管理方式植物群落作为研究对象，选取当地较为常见的6种不同利用管理方式围封禁牧大针茅，围封禁牧羊草，公共放牧大针茅、私人放牧大针茅、大针茅火烧围封恢复和开垦人工饲草的典型草地设置实验样地，采用群落调查、收割称重和根钻取样等方法测定、比较上述群落的物种组成和生产力构成。进而利用调查数据计算比较了不同利用、管理方式下植物群落的物种丰富度、Gleason 指数、Shannon-Wiener 指数和Pielou 指数，以评估草地利用管理差异对植物群落物种多样性的影响。结果：结果表明放牧降低大针茅群落的地上、地下生物量，而长时间的围封显著增加群落的地上地下生产力（P＜0.05），但对群落物种组成和物种多样性影响不大（P＞0.05）。随着利用程度的减弱，群落C3生产力和所占比重逐渐上升（P＜0.05），C4植物生物量保持稳定（P＞0.05）但比例下降（P＜0.05）。火烧显著增加群落物种多样性（P＜0.05），同时显著降低地下生物量（P＜0.05），但地上生物量变化不大，同时 C4植物生物量显著上升。人工开垦极大改变了群落的物种组成，同时显著增加群落地上生物量，降低群落地下生物量，使群落获得了相对天然群落更高的地上/地下比。结论：围封会增加大针茅群落的地上、地下生物量，但对物种组成和多样性的影响不大，而放牧造成的退化主要减少了群落的地上地下生物量，以地下生物量的损失更为严重，同时 C3植物的生物量损失相对 C4更为严重，C3植物在群落地上生物量的构成比例逐渐下降。长期围封的大针茅群落物种多样性水平较长期围封的羊草群落低。火烧显著丰富了群落的物种组成，增加了群落物种多样性，但对群落的盖度高度和生产力水平的损失作用明显。人工饲草地的开垦彻底改变了天然群落的物种组成，物种多样性水平近于天然羊草群落而高于大针茅群落，同时地上生物量显著增加，但由于地下生物量损失严重，群落总生产力相对围封自然群落显著降低，近于公牧的天然大针茅群落。

来源出版物：草业学报, 2013, 22(1): 42744

入选年份：2015

半干旱沙地生境变化对植物地上生物量及其碳、氮储量的影响

周欣，左小安，赵学勇，等

摘要：目的：沙漠化逆转过程和沙地退化植被恢复过程中，植被生物量、碳氮储量及植被碳氮固存潜力发生了显著的变化，影响了区域生态系统恢复和碳氮平衡。通过研究科尔沁沙地沙丘固定过程中的不同生境对植物群落物种组成，植被生物量变化以及植物群落组成的生活型、C3和 C4植物功能型等方面的影响，分析半干旱沙地生境变化对植物地上部分生物量及碳、氮储量的影响。方法：选择沙丘长期封育固定过程中的流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘以及封育的草地4种生境类型作为研究对象，在每个生境类型上建立 3 个 20 m×20 m 的典型样地，在每个样地随机设置 5 个 1 m×1 m 的样方，用于调查记录植物的种类、高度、盖度等。在各样方中用收割法分物种获取各个物种，并按照叶和枝（包括极少量的茎）分类，分别测得叶干重与枝干重，二者之和即为该物种生物量。采用元素分析仪测定样方中每种植物叶和枝样品的碳氮含量。将4种生境的植物种按照植物种生活型划分为一年生草本（包含一年生或二年生草本）、多年生草本和灌木 3 个类型；根据不同光合作用途径分为 C3植物和 C4植物。计算过程中，植物碳氮含量及储量均须乘以相应的权重。结果：1）在固定沙丘和草地上，黄蒿均为优势种，分别占其相应群落总优势度的 39.59%和 47.20%；半固定沙丘的优势种为差巴嘎蒿，占群落总优势度的 44.07%；在流动沙丘上，一年生草本植物沙米为优势种，重要值为 61.86%。2）固定沙丘的叶干重、枝干重、总生物量及其碳氮储量均显著大于（P＜0.05）流动沙丘与半固定沙丘；固定沙丘的总生物量、总碳氮储量分别是流动沙丘的 23.94 倍、24.41倍、22.17 倍，是半固定沙丘的 3.84 倍、3.54 倍、5.15倍。草地的叶干重、枝干重、总生物量、枝碳储量、总碳储量、枝氮储量均显著小于（P＜0.05）固定沙丘，而大于流动沙丘；草地的总生物量是固定沙丘的 53.09%，是流动沙丘的 12.71 倍。半固定沙丘叶碳含量、枝碳含量、总碳含量、枝碳储量均显著大于流动沙丘（P＜0.05）；而叶氮含量、枝氮含量、总氮含量均小于流动沙丘（P＜0.05）。3）从生物量的生活型组成来看，在流动沙丘、固定沙丘和草地3种生境上，一年生植物是主要组成部分；半固定沙丘上的主要为灌木。随着沙丘的固定，一年生植物生物量及一年生和多年生草本的碳含量依次增加。半固定沙丘的灌木碳含量（45.68%）显著高于流动沙丘和固定沙丘，灌木氮含量在草地最大（2.19%）（P＜0.05）。一年生、多年生草本碳储量分别在固定沙丘（108.25 g/m2）、草地（12.73 g/m2）最高；固定沙丘一年生植物、灌木的碳储量分别是流动沙丘的 31.76 倍、16.45 倍。固定沙丘一年生植物和灌木的氮储量（分别为 4.04 g/m2和 0.85 g/m2）显著大于流动沙丘；草地上多年生草本氮储量（0.47 g/m2）是半固定沙丘的 16.79 倍。半固定沙丘灌木氮储量是多年生草本的 24.75 倍，固定沙丘的一年生植物是多年生草本的 16.31 倍。4）流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和草地 C4植物功能群占其群落的比重，依次分别是 60.01%，9.13%，4.00%和 17.35%。除草地外，其他 3 个生境 C3植物氮含量均小于 C4，而C3植物碳氮比大于 C4。随着沙丘的固定，C4植物的碳含量逐渐增大。草地 C3植物氮含量最大（1.85%），半固定沙丘 C3植物氮含量（1.14%）最小。半固定沙丘 C3及 C4植物碳氮比显著高于其他各生境。除流动沙丘外，其他 3 种生境上 C3、C4植物碳、氮储量差异极显著。C3植物在固定沙丘的碳、氮储量分别是流动沙丘的 57.06倍、54.18 倍，C4植物在草地上的碳、氮储量分别是半固定沙丘的 3.98 倍、4.91 倍。结论：植物的地上生物量（包括叶干重、枝干重、总生物量）及其碳氮含量与储量对不同的沙地生境的响应具有显著差异。沙丘固定过程中生物量及其碳氮储量逐渐增加，固定沙丘植被具有较大的碳氮固存潜力，一年生植物、C3植物对其碳氮的固存具有重要的贡献作用；沙丘固定过程中 C3植物对C4植物生物量的下降具补偿作用。

来源出版物：草业学报, 2014, 23(6): 36-44

入选年份：2014

不同叶型白三叶抗氧化保护及渗透调节生理对干旱胁迫的响应

李州，彭燕，苏星源

摘要：目的：白三叶（Trifolium repens）是我国广泛栽培应用的优良豆科牧草之一，具有产量高，牧草品质优良，生物固氮作用，为各种畜禽所喜食等特点。但由于白三叶属浅根系植物，喜冷凉湿润气候，耐热、耐旱性较差，在我国温带、亚热带等广阔区域，干旱是限制其利用潜力发挥的重要逆境因子。大叶型白三叶产量高、抗逆性较差，一般用作饲草栽培；而小叶型白三叶产量低，但抗逆性较强，一般用作草坪绿化。本试验通过研究两种叶型白三叶在干旱胁迫及复水条件下叶片水分状况、细胞膜稳定性、膜质过氧化水平、抗氧化酶活性和渗透调节物质等不同的生理响应，来探讨白三叶耐旱性之间的差异，有助于更好的理解白三叶的抗旱机制，同时为选择优良耐旱性白三叶品种提供理论依据。方法：以大叶型白三叶川引拉丁诺（CV. chuanyin Ladino）和产自爱尔兰的小叶型白三叶（PI288084）为供试材料。川引拉丁诺采自四川农业大学科园区，小叶型白三叶由美国种质资源库（NPGS）提供。将两种材料的匍匐茎移栽至直径 24 cm 和深 30 cm 的盆钵中。茎段移栽成活后，每周向每盆白三叶中均匀施入等量的 Hoagland’s 全营养液，在温室中培养6个月后，用于试验处理。共设2个处理，每个处理设4个重复。分别为大叶型白三叶干旱及复水处理组和小叶型白三叶干旱及复水处理组，两组处理土壤饱和水分后让其自然干旱 12 d，然后复水 6 d。分别于干旱处理的第 0，5，9 和 12 天及复水后的第 3和 6天采取植株叶片测定各个指标。叶片相对含水量（RWC）采用烘干法测定；电导率（EL）采用电导仪测定；丙二醛（MDA）采用硫代巴比妥酸法测定；超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法测定；可溶性糖含量采用蒽酮乙酸乙酯比色法测定；甜菜碱含量采用饱和雷氏盐比色法测定；游离脯氨酸和鸟氨酸转氨酶（OAT）活性采用茚三酮比色法测定。结果：1）相较于大叶型白三叶，小叶型白三叶在干旱第 9 和 12 天维持了显著较高的叶片 RWC，复水之后两种叶型白三叶 RWC 均显著升高，且两者之间没有显著差异。2）大叶型和小叶型白三叶叶片 EL 随着干旱胁迫时间的增加而增大，复水之后都呈下降趋势。干旱 9 d和 12 d 及复水 6 d 后，小叶型白三叶维持了显著较低的EL。从干旱第9天起直到复水后的第6天这整个过程中，小叶型白三叶相较于大叶型白三叶具有显著较低的MDA 含量。3）两种叶型白三叶叶片 SOD 和 CAT 活性随着干旱时间的延长逐渐升高，在干旱第9天达到最大值。相较于大叶型白三叶，在整个干旱和复水的过程中小叶型白三叶 SOD 和 CAT 活性始终维持在较高水平。干旱 12d 后，两种叶型白三叶叶片 SOD 和 CAT 活性都呈下降趋势，但小叶型白三叶这两种抗氧化酶活性显著高于大叶型白三叶。复水 3 d 后，小叶型白三叶也具有显著高的 SOD 和 CAT 活性。4）在干旱 12 d 时，两种叶型白三叶游离脯氨酸含量达到峰值，小叶型白三叶上升了 99.52%，大叶型白三叶上升了 43.45%，且二者之间差异显著。干旱胁迫和复水条件下，小叶型白三叶具有比大叶型白三叶显著较高的 OAT活性。同时，小叶型白三叶在干旱和复水过程中也具有显著较高的可溶性糖和甜菜碱含量。结论：白三叶对干旱胁迫的响应是由多种内部生理生化反应共同完成的，不同叶型白三叶之间的抗旱性存在差异。小叶型白三叶之所以具有较好的抗旱性，一方面由于它在干旱胁迫过程中能够维持显著较高的 SOD 和 CAT 等抗氧化酶活性，具有良好的清除活性氧的能力，降低了干旱胁迫对植物造成的膜质过氧化伤害，维持细胞膜稳定性；另一方面是它能够干旱过程中合成更多的诸如游离脯氨酸、可溶性糖和甜菜碱等渗透调节物质，具有相对较高的渗透调节能力，以保证水分在干旱胁迫下更合理的利用和散失。

来源出版物：草业学报, 2013, 22(2): 257-263

入选年份：2015

轮作对土壤养分、微生物活性及细菌群落

结构的影响

陈丹梅，陈晓明，梁永江，等

摘要：目的：云南省是我国烤烟主产区，烤烟轮作比例达 80%以上。烟地夏季主要轮作玉米和水稻，分别占种植面积的 64.7%和 27.6%，冬季一般种植油菜和绿肥或休闲。在烤烟生产过程中选择科学的轮作模式，是减轻连作障碍，保持整个农业生产健康和持续发展的重要措施，但相关研究较少。为了深入了解轮作模式对土壤的影响，本试选择云南烟区 4种主要轮作模式，通过对土壤养分、微生物活性及细菌群落结构的分析对其进行综合评价。方法：本研究利用云南省烟草农业科学研究院的长期轮作试验，选择烤烟-休闲-玉米（fluecuredtobacco-fallowness-maize，T-F-M）、烤烟-油菜-玉米（fluecuredtobacco-canola-maize，T-C-M）、烤烟-油菜-水稻（fluecuredtobacco-canola-rice，T-C-R）和烤烟-苕子-水稻（fluecuredtobacco-vetch-rice，T-V-R）4 种轮作处理，试验始于 1998 年，施肥同当地大田生产情况，水稻、玉米和油菜秸秆全部切碎还田，绿肥收割多次后未彻底收割的残桩全部翻压入土。在 2014 年油菜和苕子旺长期采集 0～20 cm 的耕层土壤，采用常规分析方法及 454 高通量测序技术，分别就不同轮作模式对土壤养分、微生物活性及细菌群落结构的影响进行分析。结果：经过 16年的不同轮作种植后，各处理土壤pH 值变化于 6.2～7.1 之间，仍然在粮、油、经、蔬等多种作物种植的适合范围之内；有机质和有效氮、磷、钾含量提高或无显著变化，说明在高强度轮作种植条件下，辅以秸秆还田或冬季休闲均可保持或提高土壤肥力和土地生产力。土壤微生物碳氮含量，蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性均以 T-V-R 处理最高，同时细菌多样性指数最高且优势度指数最低，说明在此种轮作模式条件下，土壤生态环境改善，有益于细菌生长繁殖，数量增多，种群增加，密度增大。在不同轮作处理的土壤中，土壤微生物碳氮比高低相差约 2.5 倍，意味着它们的群落结构发生了显著变化。高通量测序结果 表 明 ， 土 壤 细 菌 的 16SrDNA 读 数 依 次 为 5395（T-F-M）、5864（ T-C-M）、5528（ T-C-R）和 6614（T-V-R），分别代表 885，973，969 和 987 种（属）类的细菌，归属于变形菌、绿弯菌、放线菌、酸杆菌和拟杆菌等 31个门类，其中变形菌门的数量最多，占总量的 24.69%～32.49%。此外，在 4 种轮作处理的土壤中，前 5 种门类的细菌相同，15种优势菌株有 6种（属）一样，均有较高的丰富度，但也因种植模式不同而变化。结论：土壤是决定细菌组成的基本要素，种植模式可不同程度地改变它们的种群结构。不同轮作方式均有益于保持或提高土壤肥力和土地生产力，从土壤有机质、有效养分、酶活性、微生物碳氮含量以及细菌种群结构和多样性等方面看，烤烟-苕子-水稻（T-V-R）轮作最佳，该种植模式具有潜在的推广应用价值。

来源出版物：草业学报, 2015, 24(12): 56-65

入选年份：2015

高等植物适应盐逆境研究进展

张金林，李惠茹，郭姝媛，等

摘要：目的：土壤盐碱化已经成为制约农作物生长及产量的重要因子之一，寻求将盐碱化对植物的危害降低到最小程度的策略势在必行。关于植物对盐逆境适应能力的研究已成为全球关注的热点，如何提高植物的耐盐能力也已成为研究的重中之重。深入探究高等植物适应盐逆境的机制，有助于提高植物耐盐性，增加作物产量和保护生态环境。本文通过文献调研并结合所在实验室的近期研究成果，梳理了高等植物适应盐逆境的重点研究进展并提出了未来的研究方向。方法：本文就高等植物适应盐逆境的研究进展，通过对大量文献的分析整理并结合所在实验室的研究成果，分别从盐逆境对植物的危害、植物耐盐的生理机制、植物耐盐相关基因研究进展和提高植物耐盐性的途径四个方面进行了梳理和整合分析。在此基础上，对高等植物适应盐逆境方面的未来研究方向进行了展望。结果：高等植物适应盐逆境的研究主要从以下方面开展：1）盐逆境对植物造成的危害首先表现为渗透胁迫，并且持续存在；紧接着表现为离子失调引起的毒害和营养元素的亏缺；最后引起的氧化胁迫导致膜透性的改变、生理生化代谢的紊乱和有毒物质的积累，进而引起植物生长发育受抑和形态建成的改变。2）植物受到盐害胁迫时，会采取两种方式来减轻盐胁迫造成的危害：躲避盐离子的伤害和增强对盐胁迫的耐受性。植物避盐的方式主要分为四种：泌盐、稀盐、积盐和拒盐。除此之外，所有高等植物都可以通过渗透调节、营养元素平衡和增强抗氧化胁迫等3个方面的生理调节过程来增强对盐胁迫的耐受性。3）高等植物耐盐相关基因的研究主要集中在离子转运（质膜与液泡膜）蛋白基因、渗透调节相关基因、信号传导相关基因、细胞抗氧化相关基因等。4）提高植物耐盐性的途径包括抗盐锻炼，加入生长调节剂和培育耐盐新品种等。结论：近年来对于作物的耐盐性研究发展迅速，但在很大程度上仍然停留在通过鉴定和利用拟南芥中已知的相应基因来进行耐盐性调控的水平。用正向遗传筛选作物盐敏感突变体从而确定作物中重要的耐盐基因仍然没有广泛开展，这种方法将有助于找到新基因或特定的作物耐盐机制。由 3 种类型的 Na+转运体调控的 3 种细胞水平耐盐机制（控制 Na+吸收，增强 Na+外排，提高 Na+区域化）在整株植物中的协调作用仍然没有完全搞清楚，还需要在生理和分子水平上进一步研究。这些转运体不仅仅对植物耐盐性很重要，而且还涉及到其他的细胞生理学过程。盐生植物为阐明高等植物耐盐机制的研究提供了天然资源，利用亲缘关系密切的盐生植物和甜土植物以及比较基因组学研究方法将有助于阐明盐生植物耐盐性的遗传基础；此外，转录组学、蛋白质组学和表观遗传学等手段将加速盐生植物耐盐机制的研究和耐盐基因的大量挖掘。

来源出版物：草业学报, 2015, 24(12): 220-236

入选年份：2015

草原碳汇管理对策

张英俊，杨高文，刘楠，等

摘要：目的：我国约有4亿 hm2草原，草原具有强大碳汇功能，但人们对草原碳汇管理的认识和研究还不足。草原碳汇功能不仅受到气候因素的影响，如 CO2、温度及降雨等，同时还受到人为因素的影响，如草原开垦、放牧、割草、施肥、人工草地建植等草地管理与利用方式。通过分析这些因素对草原碳汇功能的影响及其作用机制，以期对我国草原管理实践提供借鉴。方法：本文通过整理分析近些年国内外的主要研究结果，归纳整理了影响草地碳汇功能的主要因素，包括气候因素和人类活动，进而总结归纳了各个因素对草地碳汇功能的影响途径和作用方式。结果：1）气候变化对草原碳汇的影响。生产力较高的草地类型是我国草地的碳汇主体，而植被生产力与全球气候变化密切相关。空气中 CO2浓度增加或降雨量增加，使得草原生产力提高，草原碳固持能力随之提高。温度对不同草原类型生产力的影响不同。在温带湿润草原，随温度升高草地生产力提高；而干旱和半干旱草原，温度升高蒸发加剧，降低草地生产力和碳固持。2）开垦对草原碳汇的影响。草原开垦对草原碳储存的影响很大，导致土壤中大量有机碳释放，使草原成为碳源。原因有五：其一，草地耕翻导致土壤有机碳发生“稀释”作用；其二，土壤水蚀影响；其三，土壤风蚀影响；其四，翻耕将土壤有机质暴露在空气中，促进呼吸分解；其五，多年生草本变为农作物，收获地上部分，造成碳损失。轮作体系、保护性耕作以及免耕技术能够降低土壤有机质的损失。3）放牧利用对草原碳汇的影响。合理放牧可以增加草原土壤碳固持，而重度或过度放牧会导致土壤有机碳下降。放牧对土壤有机碳的作用有三条途径：群落净生产力途径、土壤氮储存途径和枯落物的分解途径。合理放牧可以增加根碳和土壤碳的比例。而过度放牧降低了凋落物的碳输入，加快其分解释放。4）割草利用对草原碳汇的影响。刈割对土壤有机质含量影响很大，高强度的刈割利用显著降低土壤有机质含量。其原因在于：降低光合产物的地下转运，地上植被的带走，减少了凋落物，对割草地的初级生产力产生负反馈。对于割草地，通过施肥等管理，及时返还草地损失的营养物质，可增加草地净初级生产力，有效提高其固碳能力。5）草地改良措施对草原碳汇的影响。施肥、补播、耕翻和灌溉等改良措施促进草原植被更新，提高草原生产力，增强草原固碳能力。农田弃耕和围封禁牧增强草地碳汇功能，配合施肥补播等其它管理措施，可以促进植被恢复，提高其固碳效率。退耕还草增加草原碳汇。结论：以草原碳汇为管理目标，必须综合考虑气候变化和放牧割草利用等因素的影响，采取适应性管理措施。首先，合理放牧可以增加土壤碳固持，如家畜粪尿返还草地，合适的放牧率，适量的施肥等。第二，高强度的刈割利用不利于草地碳汇。选择合适的刈割时间和刈割高度，保证牧草储存足够的营养物质越冬。也可通过施用粪尿或肥料，返还营养物质。第三，放牧或割草利用的草地，采用施肥管理要考虑生态因素，确定合适的施肥时间和施肥量，提高草地碳固持能力。第四，农田弃耕和围封禁牧提高草地碳汇功能。可通过配合施肥、补播、翻耕、灌溉等方式缩短草地恢复时间，提高固碳效率。第五，退耕还草促进草原碳汇，固碳能力强弱为：豆科禾本科混播＞多年生豆科牧草＞多年生禾草＞一年生禾草。而草原开垦会使草地由碳汇变为碳源。

来源出版物：草业学报, 2013, 22(2): 290-299

入选年份：2015