西北半干旱区紫花苜蓿-小黑麦间作对根际土壤养分和细菌群落的影响

我国西北半干旱区土地贫瘠,土壤pH和碳酸盐含量高,容易形成盐碱地,抑制土壤微生物活性,导致土壤养分匮乏。为了改善西北干旱地区土壤健康状况,本研究通过连续3年田间试验,探讨了紫花苜蓿-小黑麦间作对根际土壤养分和根际土壤细菌群落结构的影响。结果表明: 根际土壤中,间作紫花苜蓿有机质含量显著大于单作紫花苜蓿,而pH及速效钾含量显著低于单作紫花苜蓿;间作小黑麦有机质、碱解氮、有效磷及速效钾含量均显著大于单作小黑麦。细菌序列数、种群分类单元(OTU)、丰富度和多样性均表现为间作大于单作。在门水平上,变形菌门和拟杆菌门分别占总分类单元的31.1%～33.4%和22.4%～32.2%,且间作下拟杆菌门比例高于单作。放线菌门数量在单作下显著大于间作,酸杆菌门数量在小黑麦间作下显著大于单作,疣微菌门数量在紫花苜蓿间作下显著大于单作。在属水平上,噬冷菌属、黄杆菌属、Gp6和Chryseolinea数量均表现为单作大于间作,纤维弧菌属相反。相关性分析表明,变形菌门、拟杆菌门与pH呈显著负相关,拟杆菌门与有机质、全氮、碱解氮呈显著正相关;而绿弯菌门、浮霉菌、酸杆菌门、疣微菌门和芽单胞菌门与有机质和碱解氮呈显著负相关。紫花苜蓿-小黑麦间作是改善西北半干旱区土壤的一种有效措施。     

基于产量效应的间作紫花苜蓿/禾本科牧草光能利用特征

为探究紫花苜蓿/禾本科牧草间作下光能利用特性、光能利用诸因素的产量效应及其调控机理,通过2017—2019年3年田间试验,以紫花苜蓿、饲用小黑麦(C3植物)、饲用玉米(C4植物)3种单作模式为对照,研究了紫花苜蓿/小黑麦和紫花苜蓿/玉米两种间作模式下的产量效应、光能利用各因子对产量形成的影响、光能利用特征差异及机理。结果表明: 两种间作模式的土地当量比均大于1,表明两种间作模式的土地利用率都高于单作,均有高于单作的产量效益,且增产潜力较大的是紫花苜蓿/小黑麦间作模式。光能利用各因子对产量的贡献依次是: 叶面积指数(1.531)＞净光合速率(0.882)＞胞间CO₂浓度(0.282)＞蒸腾速率(-0.229)＞冠层开度(-0.291)＞光合有效辐射截获率(-0.681)＞气孔导度(-0.751)。其中,叶面积指数不仅是表征光合能力的重要指标之一,更是以收获营养体为目标的牧草作物产量的重要构成因子,光合特性诸因素中净光合速率是影响产量的主要因子。与单作相比,间作下紫花苜蓿、小黑麦、玉米的净光合速率均存在差异,且表现为相同的规律。间作下净光合速率提高的主要途径为: 小黑麦和玉米通过增强CO₂的羧化固定能力,提高对强光的利用能力,从而提高净光合速率,促进产量增加;而紫花苜蓿则是通过提高功能叶的叶绿素b含量,改变叶绿素构成,增强对光能的收集和传递,从而提高净光合速率,促进其在弱光下光合能力的提高和正常生长。     

三种豆科植物DGAT1基因家族的分子特征与进化分析

二脂酰甘油酰基转移酶广泛存在于动物、植物及酵母中,是催化三脂酰甘油生物合成的关键酶.在大豆、苜蓿和百脉草基因组中共挖掘到7个DGAT1基因,并剖析该基因的分子特征与进化关系.基因结构分析表明,3种豆科植物DGAT1基因的外显子数目变异大,其范围为3- 16.蛋白特征分析显示,3种豆科植物分享8个保守基序,同时发现2个大豆物种特有的保守基序.EST数目统计分析结果表明,该基因在3种植物的根、茎、叶、花、子叶与体细胞胚中表达,其中花器官表达量最高,EST数目占了34％.进化分析揭示了DGAT1基因是一个古老的基因家族,在植物演化历程中基因数目发生扩增现象,但其功能区仍然保持较高的保守性.     

间作对不同类型饲料作物光能利用特征及生产能力的影响

为探究豆-禾间作模式中的光能利用特征及产量效应,本研究以苜蓿、小黑麦、燕麦、玉米、甜高粱5种单作模式为参照,对苜蓿-小黑麦、苜蓿-燕麦、苜蓿-玉米和苜蓿-甜高粱4种间作模式开展田间试验,研究其光能利用特征和生产能力,并采用通径分析法探讨光能利用各指标对产量形成的贡献程度.结果表明: 光能利用各指标对产量的贡献由大到小依次是叶面积指数(LAI,1.236)、净光合速率(P_n,0.519)、冠层开度(DIFN,0.302)、胞间CO₂浓度(C_i,-0.026)、气孔导度(g_s,-0.116)、蒸腾速率(T_r,-0.188)、光合有效辐射(PAR)截获率(FIPAR,-1.708);光能利用率(LUE)作为光能利用各指标的综合体现,其数值最大(1.367).与单作相比,间作提高了4种禾本科牧草的LAI、P_n、g_s、T_r和FIPAR,降低了DIFN和C_i,而苜蓿则呈相反的变化趋势.4种禾本科牧草间作下LUE与单作相比均显著提高,其中,小黑麦和燕麦的平均增幅(35.2%和30.4%)高于玉米和甜高粱(28.7%和26.3%),且与小黑麦、燕麦间作的苜蓿其LUE的平均降幅(6.1%和8.3%)明显低于与玉米、甜高粱间作(21.8%和24.5%).4种间作模式的土地当量比(LER)均大于1,其中,苜蓿-小黑麦和苜蓿-燕麦的LER值显著大于苜蓿-玉米和苜蓿-甜高粱.LAI对产量的直接贡献最大,其次是P_n.4种间作模式中,苜蓿-小黑麦和苜蓿-燕麦的光能利用提升潜力和增产潜力更大.