天然草原生產(chǎn)力調(diào)控機(jī)制與途徑研究

目錄
**章世界和中國(guó)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(fù)研究概述5
第二節(jié)中國(guó)草原退化研究8
一、中國(guó)草原類型和分布概況8
二、中國(guó)草原退化的概念和原因9
三、中國(guó)草原退化的狀況10
四、中國(guó)退化草原修復(fù)治理的工程和政策實(shí)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(guān)系的研究21
二、放牧利用對(duì)草原土壤和植物的影響研究23
三、植物對(duì)放牧的生理響應(yīng)及植物矮小化的研究24
四、植物矮化的表觀遺傳與分子機(jī)制研究25
五、草原生產(chǎn)力提高的調(diào)控研究26
第二章天然草原生產(chǎn)力調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展28
**節(jié)天然草原生產(chǎn)力調(diào)控機(jī)制研究的重要性和意義28
一、草原生產(chǎn)力調(diào)控機(jī)制研究是科學(xué)修復(fù)和保護(hù)利用草原的前提基礎(chǔ)28
二、草原生產(chǎn)力調(diào)控機(jī)制研究的社會(huì)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)意義30
三、草原生產(chǎn)力調(diào)控機(jī)制的研究重點(diǎn)32
四、主要研究平臺(tái)概況34
第二節(jié)草原植物對(duì)長(zhǎng)期過度放牧響應(yīng)的關(guān)鍵生態(tài)學(xué)過程38
一、區(qū)域草原生產(chǎn)力變化過程及主要驅(qū)動(dòng)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(duì)長(zhǎng)期過度放牧的表型可塑性響應(yīng)46
第三節(jié)長(zhǎng)期過度放牧導(dǎo)致草原生產(chǎn)力衰減的土壤學(xué)和植物學(xué)機(jī)制59
一、土壤理化性狀與微生物特性劣化對(duì)營(yíng)養(yǎng)要素供給功能的制約機(jī)制59
二、放牧導(dǎo)致草原生產(chǎn)力下降的植物學(xué)機(jī)制79
第四節(jié)放牧優(yōu)化和人工干預(yù)快速恢復(fù)草原生產(chǎn)力的原理與技術(shù)途徑110
一、放牧優(yōu)化對(duì)維持與提高草原生產(chǎn)力的作用機(jī)制111
二、人工干預(yù)快速提高草原生產(chǎn)力的技術(shù)途徑135
第五節(jié)總結(jié)和展望160
一、揭示了草原植物對(duì)長(zhǎng)期過度放牧響應(yīng)的關(guān)鍵生態(tài)學(xué)過程161
二、揭示了長(zhǎng)期過度放牧導(dǎo)致草原生產(chǎn)力衰減的土壤學(xué)和植物學(xué)
機(jī)制161
三、系統(tǒng)研究了放牧優(yōu)化和人工干預(yù)快速恢復(fù)草原生產(chǎn)力的原理與技術(shù)途徑161
第三章放牧對(duì)草原土壤關(guān)鍵要素的影響163
**節(jié)概述163
一、放牧對(duì)草原土壤影響的已有研究概況163
二、放牧對(duì)草原土壤影響的研究重點(diǎn)163
第二節(jié)放牧利用對(duì)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(duì)草原土壤微生物的影響172
一、不同放牧年限對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及功能的影響172
二、不同放牧強(qiáng)度下土壤微生物群落多樣性與土壤理化性質(zhì)的互作機(jī)制174
第四節(jié)放牧利用對(duì)土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響176
一、不同草原利用方式對(duì)土壤有機(jī)氮庫(kù)及其礦化的影響176
二、不同草原利用方式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)組分和化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響182
三、長(zhǎng)期放牧草原土壤中硝化活性及其微生物機(jī)制的研究185
四、牲畜排泄物對(duì)****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(duì)溫室氣體排放的影響192
第五節(jié)放牧利用對(duì)土壤磷素轉(zhuǎn)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(zhǎng)及吸磷量的關(guān)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(duì)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(zhuǎn)與磷素有效性202
四、圍欄對(duì)土壤水穩(wěn)性團(tuán)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(duì)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(zhǎng)及演替的關(guān)系210
一、不同生長(zhǎng)時(shí)期和放牧利用下草原群落物種組成與環(huán)境因子的關(guān)系210
二、長(zhǎng)期過度放牧導(dǎo)致草原物種優(yōu)勢(shì)度差異的地下部機(jī)制214
三、放牧利用對(duì)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(jié)論和展望225
第四章放牧對(duì)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(duì)草原植物表型特征研究的綜述228
二、研究平臺(tái)概況及方法230
第二節(jié)放牧干擾下草原植物個(gè)體性狀的可塑性響應(yīng)及其對(duì)個(gè)體生物量的調(diào)控232
一、草原植物個(gè)體性狀對(duì)放牧干擾的響應(yīng)232
二、植物個(gè)體不同性狀對(duì)放牧的差異化響應(yīng)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(gè)體表型性狀對(duì)其生物量的調(diào)控作用244
第三節(jié)典型草原群落種群特征對(duì)放牧干擾的響應(yīng)247
一、重牧干擾和退化群落恢復(fù)過程中主要種群空間分布格局變化247
二、不同種群對(duì)放牧干擾的差異性響應(yīng)及其適應(yīng)策略249
三、種群特征對(duì)不同放牧強(qiáng)度的響應(yīng)253
第四節(jié)不同放牧強(qiáng)度對(duì)群落特征的影響256
一、不同放牧強(qiáng)度對(duì)群落生物量的影響256
二、不同放牧強(qiáng)度對(duì)群落物種生態(tài)位的影響258
三、不同放牧強(qiáng)度對(duì)群落物種多樣性的影響261
四、草原植物功能屬性對(duì)草原植物生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)262
五、重度放牧對(duì)典型草原群落動(dòng)態(tài)的影響265
第五節(jié)放牧干擾下群落優(yōu)勢(shì)植物矮小化的初步判別標(biāo)識(shí)與標(biāo)準(zhǔn)265
一、個(gè)體性狀變化對(duì)干擾的指示265
二、羊草性狀對(duì)割草干擾的指示266
三、羊草性狀對(duì)放牧干擾的指示266
四、種群格局變化對(duì)群落物種小型化的指示267
五、群落演替對(duì)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(xué)計(jì)量學(xué)研究268
一、不同放牧梯度冷蒿莖葉水浸提液對(duì)牧草種子萌發(fā)的影響268
二、不同放牧梯度對(duì)冷蒿莖葉水浸提液化感物質(zhì)成分及樟腦含量的影響269
三、放牧干擾對(duì)草原生態(tài)系統(tǒng)土壤、植物化學(xué)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(shì)277
二、1981～2011年典型草原生產(chǎn)力的變化趨勢(shì)277
三、1981～2011年區(qū)域群落現(xiàn)存量、放牧采食量的變化趨勢(shì)277
第八節(jié)結(jié)論和展望281
一、植物矮小化標(biāo)識(shí)與標(biāo)準(zhǔn)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(duì)區(qū)域尺度上群落生產(chǎn)力的認(rèn)識(shí)：功能屬性主導(dǎo)了內(nèi)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(duì)生產(chǎn)力的影響283
第五章草原植物對(duì)放牧的生理生化響應(yīng)機(jī)制284
**節(jié)概述284
第二節(jié)放牧對(duì)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(duì)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(duì)羊草JA與ABA生物合成相關(guān)基因mRNA表達(dá)水平的影響288
三、不同放牧強(qiáng)度對(duì)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(qiáng)度下植物的滲透調(diào)節(jié)機(jī)制和抗氧化酶調(diào)節(jié)機(jī)制293
一、不同放牧強(qiáng)度下植物滲透調(diào)節(jié)機(jī)制293
二、不同放牧強(qiáng)度下植物抗氧化酶調(diào)節(jié)機(jī)制297
三、不同季節(jié)放牧利用下植物滲透調(diào)節(jié)機(jī)制和抗氧化酶調(diào)節(jié)機(jī)制298
第四節(jié)不同放牧強(qiáng)度對(duì)典型草原優(yōu)勢(shì)種光合生理的影響302
一、季節(jié)放牧樣地優(yōu)勢(shì)種植物光合生理響應(yīng)機(jī)理（毛登牧場(chǎng)）303
二、中期放牧樣地不同放牧強(qiáng)度下優(yōu)勢(shì)種植物光合響應(yīng)機(jī)理（中德樣地）307
三、短期放牧樣地不同放牧強(qiáng)度下優(yōu)勢(shì)種植物光合響應(yīng)機(jī)理（草原研究所放牧樣地）315
第五節(jié)基于同位素技術(shù)的放牧對(duì)草原植物碳分配的影響318
一、放牧方式對(duì)典型草原生態(tài)系統(tǒng)地上和地下碳儲(chǔ)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(duì)逆境脅迫的生理響應(yīng)330
一、低磷脅迫對(duì)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(fù)合脅迫對(duì)羊草光化學(xué)活性的影響342
四、刈割脅迫對(duì)羊草生理活性的影響347
第七節(jié)放牧脅迫下植物在生長(zhǎng)和防御中的權(quán)衡機(jī)制348
一、不同放牧強(qiáng)度對(duì)優(yōu)勢(shì)種植物生長(zhǎng)的影響349
二、不同放牧強(qiáng)度對(duì)優(yōu)勢(shì)種植物防御的影響350
三、不同放牧強(qiáng)度下植物激素對(duì)生長(zhǎng)-防御的調(diào)控350
第八節(jié)結(jié)論及展望353
第六章草原植物矮小化的分子調(diào)控與表觀遺傳基礎(chǔ)355
**節(jié)概述355
一、研究背景和思路355
二、研究?jī)?nèi)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(guān)鍵性狀差異分析361
二、放牧與模擬采食對(duì)羊草表型可塑性的差異化影響365
三、芽培下羊草矮化對(duì)其莖葉異速生長(zhǎng)模式的影響367
第三節(jié)過度放牧下矮小化羊草轉(zhuǎn)錄組分析370
一、野外放牧羊草和圍封羊草轉(zhuǎn)錄組370
二、室內(nèi)培養(yǎng)矮小化羊草和野生型羊草轉(zhuǎn)錄組371
三、長(zhǎng)期刈割羊草和圍封羊草轉(zhuǎn)錄組373
四、唾液處理的羊草轉(zhuǎn)錄組376
五、羊草轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析376
第四節(jié)過度放牧導(dǎo)致的矮小化羊草激素信號(hào)及其代謝途徑關(guān)鍵基因表達(dá)分析380
一、羊草不同組織實(shí)時(shí)熒光定量PCR內(nèi)參基因的篩選380
二、與赤霉素和油菜素內(nèi)酯相關(guān)的基因表達(dá)分析382
三、羊草光合相關(guān)基因的定量分析和酶活性測(cè)定384
四、過度放牧導(dǎo)致的矮小化羊草氮代謝相關(guān)基因分析386
五、不同利用方式下羊草磷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因的差異表達(dá)分析392
第五節(jié)過度放牧導(dǎo)致的矮小化羊草蛋白質(zhì)組學(xué)分析393
第六節(jié)羊草全基因組甲基化測(cè)序（WGBS）分析399
一、DNA甲基化的作用及調(diào)控機(jī)制399
二、全基因組甲基化測(cè)序分析399
三、羊草全基因組甲基化測(cè)序結(jié)果分析400
第七節(jié)外源噴施褪黑素對(duì)羊草生長(zhǎng)的影響402
一、研究背景402
二、材料與方法404
三、結(jié)果與分析405
第八節(jié)結(jié)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(zhuǎn)錄組分析409
三、過度放牧導(dǎo)致的矮小化羊草激素信號(hào)及其代謝途徑關(guān)鍵基因表達(dá)分析410
四、過度放牧導(dǎo)致的矮小化羊草蛋白質(zhì)組學(xué)分析研究411
五、羊草全基因組甲基化測(cè)序分析研究411
六、野外噴施褪黑素對(duì)羊草生長(zhǎng)的影響412
第七章放牧優(yōu)化對(duì)提高草原生產(chǎn)力的作用機(jī)理與途徑413
**節(jié)概述413
一、優(yōu)化放牧調(diào)控草原生產(chǎn)力的研究背景和思路413
二、優(yōu)化放牧調(diào)控草原生產(chǎn)力的研究方法與技術(shù)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(jī)理415
一、放牧行為各因子對(duì)草地土壤碳固持的影響機(jī)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(shù)提高土壤養(yǎng)分及其周轉(zhuǎn)速率422
第三節(jié)優(yōu)化放牧技術(shù)有利于維持與提高草地生產(chǎn)力和周轉(zhuǎn)速率426
一、典型草原優(yōu)化放牧技術(shù)研究427
二、短花針茅荒漠草原適度放牧技術(shù)研究433
三、不同放牧方式對(duì)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(zhuǎn)化率440
一、優(yōu)化放牧對(duì)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