草原学

青藏高原种植紫穗槐对土壤养分的响应

赵萍，代万安，杜明新，等

摘要：目的：青藏高原草地退化严重，探索一种能适应并可有效治理沙化草地的植物十分困难。本研究通过我们已在西藏种植的灌木紫穗槐，研究其灌丛内与灌丛外土壤各种形态氮素、全磷、有机碳的含量特征及土壤pH的差异，探讨种植紫穗槐对青藏高原土壤养分的影响。方法：2011年9月在西藏拉萨选取2010年4月已种植未施过肥的紫穗槐各3块样地，在每块样地内随机选取5株中等大小样株。灌丛内在每株紫穗槐的灌丛下从 4个方位距离中心20～30 cm处，分别取0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm土壤，4点的土壤按土层分别混合为1个样品，记为IC10、IC20、IC30、IC40、IC50。灌丛外用同样方法在距离灌丛边缘20 cm左右4个方位取不同深度土壤，相同深度的土壤混合为 1个样品，记为 OC10、OC20、OC30、OC40、OC50。土壤样品分析均采用国内外通用的方法测定。结果：从测定结果可以看出，（1）有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、全磷均表现出显著差异（P＜0.05）；相对于灌丛外土壤，灌丛内土壤有机碳平均高出44.21%，土壤全氮平均高出 23.44%，土壤铵态氮平均高出 13.95%，硝态氮平均高出 37.6%，土壤全磷平均高出19.57%，土壤pH值平均低 1.69%。说明紫穗槐对土壤养分有明显富集作用，这种明显的富集效应说明根系分泌物或溢泌产物、根组织的脱落物等根产物是土壤有机碳的重要来源之一。（2）紫穗槐各层土壤全氮含量均显著表现为灌丛内高于灌丛外，富集率为23.44%（P＜0.05），这是由于紫穗槐根系发达易生根瘤，大量的根系分泌物以及根部组织的脱落物沉积于根部，增加了灌丛内土壤氮的含量。（3）铵态氮和硝态氮含量均为灌丛内显著高于灌丛外，铵态氮富集率为13.95%，硝态氮为37.6%（P＜0.05），表现出紫穗槐对养分的富集作用。从2种无机态氮含量来看，硝态氮含量远高于铵态氮，说明这一地区的无机态氮主要以硝态氮为主。（4）灌丛内土壤全磷高于灌丛外，富集率在 19.57%（P＜0.05）左右，表现出了紫穗槐对土壤全磷明显的富集作用。（5）种植紫穗槐后灌丛内土壤的pH值相比灌丛外均有所下降，随着土壤深度的增加，pH值表现出增加的趋势。这是因为在表层土壤中根系活动旺盛，根系活动对土壤中的阴阳离子浓度的改变起到了很大的作用，根系的生长死亡和地上部落叶枯枝凋落等过程积累的有机物较多，改善了土壤的微环境，微生物的活动也对pH值降低起到了很大的作用。（6）土壤有机碳与铵态氮呈极显著正相关关系（P＜0.01），与全磷呈显著正相关关系（P＜0.05）；土壤全氮与全磷呈极显著正相关关系（P＜0.01）；土壤铵态氮与全磷呈极显著正相关关系（P＜0.01）；土壤 pH与有机碳、铵态氮呈极显著正相关关系（P＜0.01）。结论：灌丛内与灌丛外土壤特性存在显著差异。相对于灌丛外土壤，灌丛内土壤有机碳平均高出44.21%，土壤全氮平均高出 23.44%，土壤全磷平均高出 19.57%，土壤铵态氮平均高出13.95%，硝态氮平均高出37.6%，土壤pH值平均低 1.69%。青藏高原种植紫穗槐治理沙化草地效应明显，值得推广。

来源出版物：草业学报, 2014, 23(3): 175-181

入选年份：2016

不同根型苜蓿根系发育能力研究

南丽丽，师尚礼，张建华

摘要：目的：苜蓿是当今世界上栽培面积最大的牧草，具适应性强、产草量高、品质优、改土培肥、持久性好、经济效益高等特点，素有“牧草之王”之称，也是我国当前生态建设工程中应用最为广泛的草种，其根系类型可划分为直根型、侧根型、根蘖型和根茎型4类。直根型苜蓿，也称轴根型，大多数紫花苜蓿属于这一类型，即有明显的主根，株丛直立，适宜于刈割利用；侧根型，大多数杂花苜蓿为该类型，即没有明显的主根，而有大量水平侧根，根系伸展较广，株丛直立—半直立，可刈牧兼用；根蘖型，具有较多的水平根，其上能生出很多不定芽，萌发形成新的植株，具有较强的伸展习性，单株覆盖面积比非根蘖型苜蓿大多倍，较非根蘖型苜蓿耐寒、耐旱、耐牧，适宜于放牧利用；根茎型，根颈距地表相对较低，并从其主根的中轴发育出类似根状的茎，萌发出营养枝，既可用于放牧型苜蓿草地的建植，又可作为刈割草地用苜蓿草种。根茎型清水紫花苜蓿是中国第一个通过国家审定的根茎型苜蓿品种。目前对直根型和根蘖型苜蓿种质资源的收集、引种、育种、抗性评价、生产力评价、遗传图谱的构建、基因组分析等方面进行了深入研究，对侧根型苜蓿侧根的发生机制、侧根的遗传特性、土壤、生长环境、种植密度、种植方式及病虫害对侧根的影响等方面进行了研究，对不同根型苜蓿的抗逆性、根颈变化特征、播种当年的根系发育能力、根系与产量的关系对比研究已有报道，有关不同根型苜蓿在不同生态区和不同年限的根系发育情况未见报道。本研究以根茎型、直根型和根蘖型苜蓿为材料，在田间条件下对不同根型苜蓿的根系发育能力进行比较研究，旨在了解不同根型苜蓿在半湿润、半干旱和干旱区环境中的生长发育差异，为不同根型苜蓿在草地畜牧业和生态建设中的利用提供理论指导。方法：在甘肃省半湿润区（天水）、半干旱区（兰州）和干旱区（武威）3个生态区于苜蓿种植当年、生长第2年和生长第3年初花期各茬刈割时挖全根，除播种当年在甘肃天水刈割两茬，在兰州和武威各刈割一茬外，其余年份均刈割3茬。采用根系整体观察和分层分析相结合的方法，测量主根长度、主根直径、侧根数、侧根直径，3个生态区于播种当年、生长第2年、生长第3年头茬草刈割期，在长势均匀的地方选取3个60 cm×60 cm的样方，每10 cm一层挖取根系，把挖取的根系放在双层纱布内洗干净，在量筒中测定根系的体积；放在105℃的烘箱中，烘24 h，称取根系干重，计为根系生物量。结果：温度、生长年限、不同生态区域对不同根型苜蓿的根系特性有显著影响。根茎型清水紫花苜蓿主根长度最短，主根直径和侧根直径均最细，侧根数较少；根蘖型野生黄花苜蓿和甘农2号杂花苜蓿的主根长度较长，主根直径和侧根直径均较粗，侧根数较多；直根型陇东紫花苜蓿各项根系指标介于根茎型和根蘖型苜蓿之间，与根蘖型苜蓿更接近。主根直径和侧根直径在温度较高的夏秋季增长较快。在天水直根型陇东紫花苜蓿的根系生物量和根体积在种植当年、生长第二三年均最高；在兰州和武威，种植当年、生长第二三年根蘖型甘农2号杂花苜蓿的根系生物量和根体积均显著高于根蘖型野生黄花苜蓿、直根型陇东紫花苜蓿和根茎型清水紫花苜蓿。不同根型苜蓿根系体积、生物量在3个生态区均表现为从表层到深层逐次递减，随着年限的增长逐年增大。结论：对各根型苜蓿综合分析表明，根茎型清水紫花苜蓿在天水半湿润区、根蘖型甘农2号杂花苜蓿和黄花苜蓿在兰州半干旱区和武威干旱区、直根型陇东紫花苜蓿在天水半湿润区和兰州半干旱区具有较强的根系发育能力，不同根型苜蓿根系发育能力的差异与各根型苜蓿的生物学特性有关。

来源出版物：草业学报, 2014, 23(2): 117-124

入选年份：2016

不同种植年限人工苜蓿草地植物和土壤化学计量特征

杨菁，谢应忠，吴旭东，等

摘要：目的：生态化学计量为探究植物与土壤之间的C、N、P相关性及植物生长与养分供应的关系提供了有效手段。对不同种植年限人工苜蓿地植物和土壤C、N、P及化学计量特征进行分析，揭示C、N、P随着年限的变化在植物与土壤中的交换过程和格局，从而为该区域科学施肥，制定合理的轮作周期以及评价高产栽培条件下紫花苜蓿改良土壤的效应提供理论参考。方法：以空间代替时间的方法为前提，通过野外调查与室内分析，测定不同种植年限（种植 1，3，4，5及 8年）人工苜蓿草地苜蓿叶片、茎秆及0～20 cm土壤中C、N、P含量及其化学计量比，利用方差分析和皮尔森相关分析，研究了不用种植年限对人工苜蓿草地土壤和植物养分含量及其化学计量比的影响。结果：1.0～20 cm土壤C、N含量随种植年限的增加，呈先增后减的趋势，P含量与之相反，各年限间有显著差异（P＜0.05）。（2）随种植年限的增加，苜蓿叶片C含量总体呈下降趋势，P含量先升后降。茎中各养分的变化规律与土壤养分变化规律相似，变化幅度小于叶片养分。（3）苜蓿叶片 N︰P及C︰P与叶片P含量显著负相关，与叶片N含量无显著相关性，土壤 P与茎的 C、N、P及化学计量比均有一定相关性。（4）土壤C与土壤P显著负相关（P＜0.05），土壤N与叶片P显著正相关（P＜0.05），与叶片C︰P显著负相关（P＜0.05）；土壤N︰P与叶片N显著正相关（P＜0.05）；叶片 C︰P与叶片 C︰P极显著正相关（P＜0.05）；叶片P与叶片 C︰P及叶片 N︰P极显著负相关（P＜0.05）。（5）土壤C与茎秆P极显著负相关（P＜0.05），与茎秆C、茎秆C︰N、茎秆C︰P及茎秆N︰P显著正相关（P＜0.05）。土壤P与茎秆N和茎秆C︰N 分别显著正相关（P＜0.05）和显著负相关（P＜0.05）。土壤 C︰P与茎秆 C、茎秆 C︰N及茎秆 C︰P显著正相关（P＜0.05），与茎秆 N 显著负相关（P＜0.05）。茎秆C︰P与茎秆N︰P呈极显著正相关性（P＜0.05）。结论：土壤C含量随种植年限的增加而增加，在5年时达到峰值，土壤N含量在3年时达到最大值，土壤P含量呈先降后升的趋势，这主要受苜蓿生长期内对P的吸收规律影响。植物的C︰N和C︰P除与植物体中养分含量高低有关，也与植物的生长速度改变有关。苜蓿叶片P含量随种植年限的增加呈先升后降的趋势，苜蓿生长主要受到P含量的影响。苜蓿茎作为连接土壤和叶片的中间部分，其各养分含量基本均高于土壤而低于叶片，变化趋势与土壤养分变化规律相似，变化幅度小于叶片养分。土壤P与茎的C、N、P及化学计量特征均有一定的相关性。

来源出版物：草业学报, 2014, 23(2): 340-345

入选年份：2016

禾草内生真菌研究及应用进展

田沛，张光明，南志标

摘要：目的：禾草内生真菌指在禾草体内渡过全部或大部分生活周期，而禾草本身不显示任何外部症状的一大类真菌。内生真菌感染大部分禾草形成互惠共生体，提高共生体对环境适应性，并进而对动物、微生物以及整个生态系统产生广泛的影响，使内生真菌成为近年来牧草和草坪草研究中的热点问题。通过查阅国内外有关禾草内生真菌的相关文献，总结归纳了内生真菌对寄主植物、家畜、昆虫及食物链、病原真菌和菌根真菌等微生物和生物群落及生态系统的影响，并探讨了基因组学和代谢组学等新技术在禾草内生真菌研究上的应用和利用新内生真菌菌株进行牧草和草坪草新品种选育的新进展。方法：利用文献综述法。结果：随着对内生真菌资源越来越深入的调查，发现了大量新的禾草-内生真菌共生体，目前已发表鉴定43种Epichloë内生真菌。由于内生真菌种类的多样性，其对寄主植物的有益作用明显受环境、寄主、内生真菌传播方式等因素的影响，在某些情况下并不能促进生长和提高抗逆性，因此更迫切需要研究内生真菌与寄主相互作用的机制。内生真菌与禾草共生时，通过产生以生物碱为代表的多种次生代谢物降低家畜的采食并提高抗虫性，这些次生代谢物可在采食者体内的累积，并进而对上一级营养层甚至生态系统中多级营养层产生影响。内生真菌对共生体-其它微生物的相互作用也产生显著影响，尤其影响地上部分病原真菌和细菌以及地下部分菌根真菌和土壤微生物群落，并通过改变土壤的营养元素水平，影响土壤微生物群落结构和功能。通过这些直接或间接的影响，内生真菌在生物群落和整个生态系统中发挥重要作用。由于内生真菌的上述重要作用，基因组学、蛋白组学和代谢组学以及相应的信息生物学技术也应用到禾草内生真菌的研究中，内生真菌全基因组序列的测定，明确了次生代谢物合成途径调控基因的多样性及其与功能的关系，寻找其它相关的功能基因和蛋白；基因工程技术阐释了维持内生真菌与寄主动态平衡的分子机制，构建无毒菌株；蛋白组学和代谢组学的应用，对共生体产生次生代谢物进行了更加细致深入的分析，并明确很多新的次生代谢物的功能，鉴定了更多新的有利用前景的化合物。利用这些技术筛选出对家畜无毒的内生真菌菌株，通过接种技术建立新的既具有抗逆性，又对家畜无毒的禾草-内生真菌共生体，提高禾草的品质并确保对动物的安全性，在牧草及草坪草育种上获得了巨大成功，已有多个高羊茅和多年生黑麦草品种投放市场。结论：禾草内生真菌的研究得到了突飞猛进的发展，发现了越来越多的Epichloë属禾草内生真菌，对其分类、分布、生理、生态、代谢、遗传以及与寄主植物的相互作用等方面开展了大量的研究工作，这将有助于整体认识和理解内生真菌的系统发育过程，进行优良禾草的选育和改良，加强对内生真菌资源的利用和保护。

来源出版物：草业学报, 2016, 25(12): 206-220

入选年份：2016