天然草原生產(chǎn)力調控機制與途徑研究

目錄
**章世界和中國草原退化研究概述1
**節(jié)世界草原退化研究1
一、世界草原退化概況1
二、世界草原退化和恢復研究概述5
第二節(jié)中國草原退化研究8
一、中國草原類型和分布概況8
二、中國草原退化的概念和原因9
三、中國草原退化的狀況10
四、中國退化草原修復治理的工程和政策實踐11
第三節(jié)放牧利用影響草原生產(chǎn)力的研究綜述21
一、天然草原生產(chǎn)力衰減與放牧利用關系的研究21
二、放牧利用對草原土壤和植物的影響研究23
三、植物對放牧的生理響應及植物矮小化的研究24
四、植物矮化的表觀遺傳與分子機制研究25
五、草原生產(chǎn)力提高的調控研究26
第二章天然草原生產(chǎn)力調控機制研究進展28
**節(jié)天然草原生產(chǎn)力調控機制研究的重要性和意義28
一、草原生產(chǎn)力調控機制研究是科學修復和保護利用草原的前提基礎28
二、草原生產(chǎn)力調控機制研究的社會經(jīng)濟及科學意義30
三、草原生產(chǎn)力調控機制的研究重點32
四、主要研究平臺概況34
第二節(jié)草原植物對長期過度放牧響應的關鍵生態(tài)學過程38
一、區(qū)域草原生產(chǎn)力變化過程及主要驅動因素38
二、過度放牧改變典型草原植物種群的空間分布格局42
三、草原植物對長期過度放牧的表型可塑性響應46
第三節(jié)長期過度放牧導致草原生產(chǎn)力衰減的土壤學和植物學機制59
一、土壤理化性狀與微生物特性劣化對營養(yǎng)要素供給功能的制約機制59
二、放牧導致草原生產(chǎn)力下降的植物學機制79
第四節(jié)放牧優(yōu)化和人工干預快速恢復草原生產(chǎn)力的原理與技術途徑110
一、放牧優(yōu)化對維持與提高草原生產(chǎn)力的作用機制111
二、人工干預快速提高草原生產(chǎn)力的技術途徑135
第五節(jié)總結和展望160
一、揭示了草原植物對長期過度放牧響應的關鍵生態(tài)學過程161
二、揭示了長期過度放牧導致草原生產(chǎn)力衰減的土壤學和植物學
機制161
三、系統(tǒng)研究了放牧優(yōu)化和人工干預快速恢復草原生產(chǎn)力的原理與技術途徑161
第三章放牧對草原土壤關鍵要素的影響163
**節(jié)概述163
一、放牧對草原土壤影響的已有研究概況163
二、放牧對草原土壤影響的研究重點163
第二節(jié)放牧利用對草原土壤理化性狀、水分的影響164
一、放牧利用下草原土壤養(yǎng)分變化164
二、放牧利用下草原土壤物理性狀、水分變化166
第三節(jié)放牧利用對草原土壤微生物的影響172
一、不同放牧年限對土壤微生物群落結構及功能的影響172
二、不同放牧強度下土壤微生物群落多樣性與土壤理化性質的互作機制174
第四節(jié)放牧利用對土壤氮素轉化的影響176
一、不同草原利用方式對土壤有機氮庫及其礦化的影響176
二、不同草原利用方式對土壤有機質組分和化學結構的影響182
三、長期放牧草原土壤中硝化活性及其微生物機制的研究185
四、牲畜排泄物對****生物釋放路徑的影響研究190
五、放牧草原土壤硝化微生物和甲烷氧化微生物互作對溫室氣體排放的影響192
第五節(jié)放牧利用對土壤磷素轉化的影響198
一、不同圍欄年限下叢枝菌根真菌數(shù)量與植物生長及吸磷量的關系198
二、不同圍欄年限下土壤微生物量碳氮磷的季節(jié)性變化及其對植物養(yǎng)分吸收的影響200
三、干濕交替過程中土壤微生物量磷周轉與磷素有效性202
四、圍欄對土壤水穩(wěn)性團聚體中活性磷組分的影響203
五、草原返青期人工模擬降雨對土壤微生物量及牧草生物量的影響203
第六節(jié)放牧條件下土壤磷生態(tài)過程與植物生長及演替的關系210
一、不同生長時期和放牧利用下草原群落物種組成與環(huán)境因子的關系210
二、長期過度放牧導致草原物種優(yōu)勢度差異的地下部機制214
三、放牧利用對土壤和植物N∶P的影響：整合分析217
四、不同草原類型區(qū)放牧-植物-土壤相互之間的變化過程與規(guī)律：整合分析222
第七節(jié)結論和展望225
第四章放牧對草原植物表型特征及群落生產(chǎn)力的影響228
**節(jié)概述228
一、放牧對草原植物表型特征研究的綜述228
二、研究平臺概況及方法230
第二節(jié)放牧干擾下草原植物個體性狀的可塑性響應及其對個體生物量的調控232
一、草原植物個體性狀對放牧干擾的響應232
二、植物個體不同性狀對放牧的差異化響應239
三、過度放牧干擾下羊草“矮化記憶”研究243
四、放牧干擾下草原植物個體表型性狀對其生物量的調控作用244
第三節(jié)典型草原群落種群特征對放牧干擾的響應247
一、重牧干擾和退化群落恢復過程中主要種群空間分布格局變化247
二、不同種群對放牧干擾的差異性響應及其適應策略249
三、種群特征對不同放牧強度的響應253
第四節(jié)不同放牧強度對群落特征的影響256
一、不同放牧強度對群落生物量的影響256
二、不同放牧強度對群落物種生態(tài)位的影響258
三、不同放牧強度對群落物種多樣性的影響261
四、草原植物功能屬性對草原植物生產(chǎn)力的貢獻262
五、重度放牧對典型草原群落動態(tài)的影響265
第五節(jié)放牧干擾下群落優(yōu)勢植物矮小化的初步判別標識與標準265
一、個體性狀變化對干擾的指示265
二、羊草性狀對割草干擾的指示266
三、羊草性狀對放牧干擾的指示266
四、種群格局變化對群落物種小型化的指示267
五、群落演替對群落物種小型化的指示267
第六節(jié)不同放牧梯度冷蒿化感作用和放牧干擾化學計量學研究268
一、不同放牧梯度冷蒿莖葉水浸提液對牧草種子萌發(fā)的影響268
二、不同放牧梯度對冷蒿莖葉水浸提液化感物質成分及樟腦含量的影響269
三、放牧干擾對草原生態(tài)系統(tǒng)土壤、植物化學元素的影響271
第七節(jié)1981～2011年典型草原區(qū)區(qū)域植被生產(chǎn)力變化及主要影響因素分析276
一、1981～2011年研究區(qū)氣候（氣溫、降水、干燥度）變化趨勢277
二、1981～2011年典型草原生產(chǎn)力的變化趨勢277
三、1981～2011年區(qū)域群落現(xiàn)存量、放牧采食量的變化趨勢277
第八節(jié)結論和展望281
一、植物矮小化標識與標準的確立281
二、放牧利用下草原主要植物種群生態(tài)位、重要值的變化規(guī)律282
三、利用多元回歸建立了羊草單株重模型282
四、對區(qū)域尺度上群落生產(chǎn)力的認識：功能屬性主導了內蒙古草原生產(chǎn)力283
五、縣域尺度上1981～2011年群落生產(chǎn)力的變化以及氣候、放牧、管理對生產(chǎn)力的影響283
第五章草原植物對放牧的生理生化響應機制284
**節(jié)概述284
第二節(jié)放牧對典型草原植物羊草與大針茅激素水平的影響284
一、極重度放牧對羊草植物激素水平的影響285
二、放牧脅迫及模擬放牧脅迫對羊草JA與ABA生物合成相關基因mRNA表達水平的影響288
三、不同放牧強度對羊草不同器官的植物激素水平的影響291
第三節(jié)不同放牧強度下植物的滲透調節(jié)機制和抗氧化酶調節(jié)機制293
一、不同放牧強度下植物滲透調節(jié)機制293
二、不同放牧強度下植物抗氧化酶調節(jié)機制297
三、不同季節(jié)放牧利用下植物滲透調節(jié)機制和抗氧化酶調節(jié)機制298
第四節(jié)不同放牧強度對典型草原優(yōu)勢種光合生理的影響302
一、季節(jié)放牧樣地優(yōu)勢種植物光合生理響應機理（毛登牧場）303
二、中期放牧樣地不同放牧強度下優(yōu)勢種植物光合響應機理（中德樣地）307
三、短期放牧樣地不同放牧強度下優(yōu)勢種植物光合響應機理（草原研究所放牧樣地）315
第五節(jié)基于同位素技術的放牧對草原植物碳分配的影響318
一、放牧方式對典型草原生態(tài)系統(tǒng)地上和地下碳儲量的影響318
二、光合碳在草地系統(tǒng)中的分配320
三、光合碳在草原生態(tài)系統(tǒng)中的穩(wěn)定分配328
第六節(jié)羊草對逆境脅迫的生理響應330
一、低磷脅迫對羊草光合生理生化特性的影響330
二、缺磷與低磷脅迫下羊草光合生理生化特性的比較分析336
三、缺磷加高溫復合脅迫對羊草光化學活性的影響342
四、刈割脅迫對羊草生理活性的影響347
第七節(jié)放牧脅迫下植物在生長和防御中的權衡機制348
一、不同放牧強度對優(yōu)勢種植物生長的影響349
二、不同放牧強度對優(yōu)勢種植物防御的影響350
三、不同放牧強度下植物激素對生長-防御的調控350
第八節(jié)結論及展望353
第六章草原植物矮小化的分子調控與表觀遺傳基礎355
**節(jié)概述355
一、研究背景和思路355
二、研究內容和方法357
第二節(jié)過度放牧下羊草矮小化表型可塑性分析361
一、水培條件下過度放牧羊草和不放牧羊草關鍵性狀差異分析361
二、放牧與模擬采食對羊草表型可塑性的差異化影響365
三、芽培下羊草矮化對其莖葉異速生長模式的影響367
第三節(jié)過度放牧下矮小化羊草轉錄組分析370
一、野外放牧羊草和圍封羊草轉錄組370
二、室內培養(yǎng)矮小化羊草和野生型羊草轉錄組371
三、長期刈割羊草和圍封羊草轉錄組373
四、唾液處理的羊草轉錄組376
五、羊草轉錄組關聯(lián)分析376
第四節(jié)過度放牧導致的矮小化羊草激素信號及其代謝途徑關鍵基因表達分析380
一、羊草不同組織實時熒光定量PCR內參基因的篩選380
二、與赤霉素和油菜素內酯相關的基因表達分析382
三、羊草光合相關基因的定量分析和酶活性測定384
四、過度放牧導致的矮小化羊草氮代謝相關基因分析386
五、不同利用方式下羊草磷轉運相關基因的差異表達分析392
第五節(jié)過度放牧導致的矮小化羊草蛋白質組學分析393
第六節(jié)羊草全基因組甲基化測序（WGBS）分析399
一、DNA甲基化的作用及調控機制399
二、全基因組甲基化測序分析399
三、羊草全基因組甲基化測序結果分析400
第七節(jié)外源噴施褪黑素對羊草生長的影響402
一、研究背景402
二、材料與方法404
三、結果與分析405
第八節(jié)結論409
一、過度放牧下羊草矮小化表型可塑性分析409
二、過度放牧下矮小化羊草轉錄組分析409
三、過度放牧導致的矮小化羊草激素信號及其代謝途徑關鍵基因表達分析410
四、過度放牧導致的矮小化羊草蛋白質組學分析研究411
五、羊草全基因組甲基化測序分析研究411
六、野外噴施褪黑素對羊草生長的影響412
第七章放牧優(yōu)化對提高草原生產(chǎn)力的作用機理與途徑413
**節(jié)概述413
一、優(yōu)化放牧調控草原生產(chǎn)力的研究背景和思路413
二、優(yōu)化放牧調控草原生產(chǎn)力的研究方法與技術路線414
第二節(jié)優(yōu)化放牧提高草地土壤碳固持的途徑及機理415
一、放牧行為各因子對草地土壤碳固持的影響機制415
二、適度放牧有利于植被-土壤系統(tǒng)碳蓄積和草地生產(chǎn)力綜合提高416
三、優(yōu)化放牧影響植被地上部分組成及地上和地下生物量分配420
四、優(yōu)化放牧技術提高土壤養(yǎng)分及其周轉速率422
第三節(jié)優(yōu)化放牧技術有利于維持與提高草地生產(chǎn)力和周轉速率426
一、典型草原優(yōu)化放牧技術研究427
二、短花針茅荒漠草原適度放牧技術研究433
三、不同放牧方式對羊草功能性狀的影響437
第四節(jié)優(yōu)化放牧提高家畜生產(chǎn)力及飼草轉化率440
一、優(yōu)化放牧對單位家畜增重的影響440
二、優(yōu)化放牧與單位面積草地家畜載畜力441
第五節(jié)生