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蒙古冰草脱水素基因生物信息学识别及表达分析

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草地学报 2024年第3期32卷 684-692页

作者：翟永青马艳红范菠菠房永雨张学峰于卓李坤吴婧闫秀秀赵彦内蒙古农业大学农学院内蒙古呼和浩特010019 内蒙古自治区农牧业科学院草原研究所内蒙古呼和浩特010031 内蒙古农业大学草原与资源环境学院内蒙古呼和浩特010018

为挖掘蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)干旱胁迫响应的脱水素基因,本研究在转录组测序数据的基础上,利用生物信息学方法对蒙古冰草脱水素基因进行理化性质、亚细胞定位、保守基序、系统发育进化分析,对不同干旱处理的脱水素基因进... 详细信息

为挖掘蒙古冰草(Agropyron mongolicum Keng)干旱胁迫响应的脱水素基因,本研究在转录组测序数据的基础上,利用生物信息学方法对蒙古冰草脱水素基因进行理化性质、亚细胞定位、保守基序、系统发育进化分析,对不同干旱处理的脱水素基因进行差异表达分析。结果表明:共筛选到6个具有脱水素蛋白保守结构域的蒙古冰草脱水素基因,蛋白大小在81~275个氨基酸残基之间;分子量在0.83~2.75 kD之间;理论等电点在5.14~10.00之间;6个脱水素基因预测均位于细胞核;AmDHNs基因编码的蛋白均包括motif1和motif2;系统进化树发现DN14936_c0_g6,DN18948_c1_g4与已知具有抗旱功能的基因具有较高同源性。qRT-PCR分析与对照(CK)相比5个基因在干旱处理下显著差异表达,1个基因的表达量差异不显著,综合转录组测序数据和qRT-PCR分析表明6个基因的表达量随干旱处理时间延长总体呈上升趋势。本研究可为蒙古冰草抗旱相关脱水素基因的生物学功能验证提供理论基础。

关键词：蒙古冰草脱水素基因生物信息学分析干旱胁迫

接种4种丛枝菌根真菌对榆树幼苗抗旱性的影响

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中国水土保持科学 2024年第3期22卷 146-153页

作者：张月欣麻云霞马秀枝李钢铁张博内蒙古农业大学林学院呼和浩特010018 内蒙古农业大学沙漠治理学院呼和浩特010018

干旱造成植物根系吸水困难,导致植物生长倒退。丛枝菌根(arbusular mycorrhiza,AM)真菌能够与寄主植物根系形成互惠共同体,改善寄主植物的生长发育状况。选用摩西斗管囊霉、幼套近明球囊霉、根内根孢囊霉及其三者混合菌种为试验菌剂,以... 详细信息

干旱造成植物根系吸水困难,导致植物生长倒退。丛枝菌根(arbusular mycorrhiza,AM)真菌能够与寄主植物根系形成互惠共同体,改善寄主植物的生长发育状况。选用摩西斗管囊霉、幼套近明球囊霉、根内根孢囊霉及其三者混合菌种为试验菌剂,以盆栽榆树幼苗为供试材料,通过人工控水的方法设置3种水分梯度:正常供水、中度干旱、重度干旱。研究在干旱胁迫下4种AM真菌对榆树幼苗抗旱性的影响,结果表明:1)在不同水分条件下,与未接种对照植株相比,接种AM真菌均不同程度的增加了榆树幼苗的株高、根冠比和菌根依赖性,降低菌根侵染率;2)在3种水分条件下,与对照植株相比,接种AM真菌均不同程度的降低榆树幼苗丙二醛含量,提高了榆树幼苗过氧化氢酶、过氧化物酶、过氧化物歧化酶活性;3)随着水分供应量的减少,榆树幼苗的净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度逐渐降低,胞间CO 2浓度逐渐升高;4)菌根榆树幼苗耐旱能力均强于非菌根幼苗,其耐旱能力从强到弱依次为混合菌剂>幼套近明球囊霉>根内球囊霉>摩西球囊霉>CK。

关键词：榆树丛枝菌根真菌抗旱性

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放牧强度对优势种群与植物群落地上现存量关系的影响

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草地学报 2024年第5期32卷 1440-1447页

作者：王梓晗吕世杰王忠武刘红梅闫宝龙王颖杰韩国栋李治国内蒙古农业大学内蒙古呼和浩特010018 内蒙古自治区林业科学研究院内蒙古呼和浩特010010 内蒙古民族大学农学院内蒙古通辽028000 内蒙古赤峰市森林草原保护发展中心内蒙古赤峰024000

为探究优势种对植物群落结构和功能的影响,本研究以内蒙古短花针茅草原为研究对象,整理不同降水年份(2014—2016年)和4个放牧试验区(对照,Control,CK;轻度放牧,Light grazing,LG;中度放牧,Moderate grazing,MG;重度放牧,Heavy grazing,... 详细信息

为探究优势种对植物群落结构和功能的影响,本研究以内蒙古短花针茅草原为研究对象,整理不同降水年份(2014—2016年)和4个放牧试验区(对照,Control,CK;轻度放牧,Light grazing,LG;中度放牧,Moderate grazing,MG;重度放牧,Heavy grazing,HG)下优势种群和植物群落地上现存量数据,采用对比分析和数据包络(CCR模型)分析,发现伴随放牧强度和降水量的变化,不同优势种群地上现存量的响应存在差异。LG区下的短花针茅和无芒隐子草的地上现存量高于CK、MG和HG区。冷蒿的地上现存量对放牧响应的敏感性高于短花针茅和无芒隐子草。受放牧强度影响,植物群落地上现存量由短花针茅、无芒隐子草和冷蒿这三种优势种的调控转为主要以短花针茅调控。重牧和极端干旱年份导致优势种与植物群落地上现存量的双向协调作用丧失。

关键词：荒漠草原放牧强度降水量 CCR模型地上现存量

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基于KNDVI的大兴安岭生态功能区植被覆盖变化时空特征及驱动力分析

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环境科学 2024年

作者：王子昊王冰张秋良萨如拉内蒙古农业大学林学院内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站

大兴安岭作为中国唯一的寒温带针叶林区，具有极其重要的生态价值及意义。探究大兴安岭植被时空变化及驱动因素，对于大兴安岭生态保护、我国生态安全及推动可持续发展具有重要意义。基于MOD09GA构建了核归一化植被指数（KNDVI），将其... 详细信息

大兴安岭作为中国唯一的寒温带针叶林区，具有极其重要的生态价值及意义。探究大兴安岭植被时空变化及驱动因素，对于大兴安岭生态保护、我国生态安全及推动可持续发展具有重要意义。基于MOD09GA构建了核归一化植被指数（KNDVI），将其作为衡量植被生长状况的指标，采用Theil-Sen斜率分析、Mann-Kendall检验和Hurst指数等方法，研究了大兴安岭生态功能区植被的时空动态变化及其未来发展趋势。通过最优参数的地理探测器，确定了相关环境因子对大兴安岭植被覆盖变化的驱动力。结果表明：①2001～2020年内，大兴安岭植被覆盖在空间分布上呈现出由北向南逐渐递减的趋式，KNDVI总体以0.03 （10a）-1速率增加；②2001～2020年内，大兴安岭地区植被覆盖的空间分布格局始终保持东北～西南的方向性，并显示出向东北方向迁移的趋势。③土地利用类型的变化是影响大兴安岭生态功能区植被覆盖变化的主导因子；④与单因子相比，多因子之间的交互作用能够更好的解释植被覆盖的时空分异性。研究结果能够为深入理解大兴安岭生态功能区植被变化的内在机制，可持续发展以及应对全球气候变化提供科学建议。

关键词：大兴安岭核归一化植被指数(KNDVI) 驱动力地理探测器植被变化

基于遥感生态指数的内蒙古生态环境质量时空演化及生态管理分区

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环境科学 2024年

作者：赵娜王冰王子昊张秋良内蒙古农业大学林学院内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站

内蒙古是我国北方重要的生态安全屏障，研究其生态环境质量的时空演化并进行生态管理分区，对于推进生态环境管理与发展具有重要意义。基于GEE云平台，利用2000～2023年MODIS遥感影像数据提取热度、绿度、干度和湿度这4个指标，通过主... 详细信息

内蒙古是我国北方重要的生态安全屏障，研究其生态环境质量的时空演化并进行生态管理分区，对于推进生态环境管理与发展具有重要意义。基于GEE云平台，利用2000～2023年MODIS遥感影像数据提取热度、绿度、干度和湿度这4个指标，通过主成分分析方法构建遥感生态指数模型(RSEI)，结合CV变异系数、Sen + Mann Kendall和Hurst指数，分析了内蒙古地区的生态环境质量时空变化及未来趋势，并利用地理探测器探讨了其影响机制，且基于人类活动强度和生态环境质量采用象限法进行生态管理分区。结果表明：①2000～2023年内蒙古地区的生态环境质量主要以差、较差和一般为主，空间上呈现由东向西递减分布趋势；内蒙古地区在2000～2005年经历退化，之后生态环境质量缓慢改善。②内蒙古地区不显著改善和不显著退化区域面积最广，整体环境质量较稳定，但西部地区生态系统较脆弱、易发生波动，且未来变化趋势中持续退化与持续改善面积较大，西部地区预计成为未来改善的主要区域。③单因子探测结果显示：对RSEI值的影响力由大到小为降水、土壤类型、土地利用类型、气温、植被类型、高程、人口密度、GDP和夜间灯光；各驱动因子对RSEI变化的交互作用均呈现双因子或者非线性的增强，说明各驱动因子交互作用可以提高生态环境质量空间分异的解释力。④基于人类活动强度和生态环境质量的耦合，将内蒙古12个盟市分为生态发展协调区、生态发展保护区和生态发展风险区。研究可为内蒙古地区生态环境保护和可持续发展提供科学依据。

关键词：生态环境质量遥感生态指数(RSEI) 谷歌地球引擎(GEE) 生态管理分区内蒙古

土壤微生物和氮添加对柠条根际微生境及根系形态的调控作用

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林业科学 2024年第9期60卷 80-89页

作者：张盛晰何炎红郝龙飞聂正英刘婷岩王云鹏滑永春内蒙古农业大学林学院呼和浩特010019 万家沟林场国家油松良种基地呼和浩特010010 内蒙古自治区林业科学研究院呼和浩特010010 敖汉旗林业和草原局赤峰024314

【目的】探究氮沉降背景下土壤微生物对柠条根际微生境特征的影响,探明微生境变化对柠条根系形态构建的调控规律,为脆弱生态系统的生态修复提供理论依据。【方法】在土壤灭菌处理(灭菌土和非灭菌土)基础上,对1年生柠条盆栽苗木进行接菌... 详细信息

【目的】探究氮沉降背景下土壤微生物对柠条根际微生境特征的影响,探明微生境变化对柠条根系形态构建的调控规律,为脆弱生态系统的生态修复提供理论依据。【方法】在土壤灭菌处理(灭菌土和非灭菌土)基础上,对1年生柠条盆栽苗木进行接菌和未接菌试验,并设置3个氮添加[不施氮(0N)、低氮(LN)和高氮(HN)]处理。生长季结束后,对比分析各处理的土壤微生物生物量、土壤养分转化相关酶和土壤养分等指标以及苗木细根形态变化,探究微生态环境变化与根系形态构建的关联性。【结果】1)在不施氮和低氮处理中,非灭菌土处理的柠条根际土壤微生物生物量碳含量均显著高于灭菌土处理;在高氮处理中,灭菌土处理的柠条非菌根苗土壤微生物生物量碳含量最低。在不同氮添加处理中,灭菌土处理的柠条菌根苗根际土壤碳转化相关酶活性均高于非菌根苗(P<0.05),而非灭菌土处理和接菌处理交互作用下的柠条根际土壤可溶性碳含量高于单一处理(P<0.05)。2)在不同氮添加处理中,非灭菌土处理下柠条非菌根苗根际土壤微生物生物量氮含量显著高于灭菌土处理(P<0.05);非灭菌土处理和接菌处理交互作用下的柠条根际土壤氮转化相关酶活性显著高于单一处理(P<0.05)。在低氮和高氮处理下,土壤灭菌处理的非菌根苗根际有效氮含量显著高于其他处理(P<0.05)。3)在高氮处理中,非灭菌土处理和接菌处理交互作用下的柠条根际土壤微生物生物量磷含量和碱性磷酸酶活性显著高于其他处理(P<0.05),且柠条根际土壤有效磷含量介于非灭菌土处理和接菌处理的单一作用之间。4)在高氮处理中,灭菌土处理的柠条菌根苗各根系形态指标最大;而不施氮处理中,非灭菌土处理的柠条非菌根苗各根系形态指标最小。5)冗余分析表明,影响苗木根系形态的关键因子中解释度最大的为微生物生物量碳含量,且为正调控作用。多元线性回归分析表明,对苗木根系形态影响最大的是碱性磷酸酶活性,且表现为负调控作用。【结论】在外源氮输入背景下,非灭菌土处理和苗木接菌处理协同作用有利于维持植物根际微生境的平衡,且高氮处理中根际微生境的限制因子转化为磷元素;接菌处理促进柠条根系生长,土壤灭菌限制根系生长。根系生长与土壤碳、磷元素循环关系密切,土壤微生物生物量正调控根系形态构建,磷转化相关酶表现为负调控根系形态构建。

关键词：柠条土壤灭菌苗木接菌氮添加根际微生境根系形态

不同放牧强度对短花针茅荒漠草原生物多样性的影响

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草地学报 2024年第3期32卷 848-858页

作者：春风张峰吴永胜赵萌莉内蒙古师范大学地理科学学院内蒙古呼和浩特010022 内蒙古农业大学草原与资源环境学院内蒙古呼和浩特010019

生物多样性对维持生态系统功能与服务至关重要,结合物种、谱系及功能多样性理解群落构建十分必要。本研究以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原植物群落为对象,研究了对照、轻度、中度及重度放牧下不同维度生物多样性对不同载畜... 详细信息

生物多样性对维持生态系统功能与服务至关重要,结合物种、谱系及功能多样性理解群落构建十分必要。本研究以内蒙古短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原植物群落为对象,研究了对照、轻度、中度及重度放牧下不同维度生物多样性对不同载畜率的响应。研究结果表明:各放牧处理均显著降低物种丰富度、Simpson、Shannon-Wiener及Pielou指数。此外,中度和重度放牧处理均降低了谱系多样性。各放牧处理均显著降低了群落功能丰富度(FRic)、功能分异度(FDiv)、功能分散指数(FDis)及Rao二次熵指数(RaoQ);中度和重度放牧处理显著降低了群落功能均匀度(FEve)。总体而言,随放牧强度的增大,群落功能多样性呈现出逐渐降低的趋势。此外,物种、谱系及功能多样性之间存在显著或极显著的相关性。总之,对不同维度生物多样性的分析有利于理解植物群落构建机制,为草地合理利用及可持续性提供一定的理论基础。

关键词：荒漠草原放牧功能性状谱系结构

毛乌素沙地不同林龄樟子松人工林林下植物多样性和生物量的动态变化

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生态学杂志 2024年

作者：胡尔查王铮李梓豪杨海峰李卓凡王晓江高润红内蒙古大青山森林生态系统国家定位观测研究站内蒙古农业大学林学院内蒙古自治区林业科学研究院

研究人工林林下植物多样性和生物量的动态变化，对评估沙地植被恢复成效和人工林管理具有重要意义。以毛乌素沙地不同林龄（Ⅰ龄级：林龄≤10 a、Ⅱ龄级：10 a20 a）樟子松人工林为研究对象，对比分析了不同林龄林下植物群落特征，并用... 详细信息

研究人工林林下植物多样性和生物量的动态变化，对评估沙地植被恢复成效和人工林管理具有重要意义。以毛乌素沙地不同林龄（Ⅰ龄级：林龄≤10 a、Ⅱ龄级：10 a20 a）樟子松人工林为研究对象，对比分析了不同林龄林下植物群落特征，并用结构方程模型路径分析分析了林分因子对林下植物群落的影响。结果表明：樟子松人工林林下灌、草植物组成共记录到20科47属57种，其中灌木3种。草本植物以菊科、禾本科、豆科和藜科植物种类较多，占总草本植物种的50%。随着林龄的增加，林下草本植物科、属、种数呈先减少后增加的规律。随着林龄的增加，林下多年生草本植物增加，一、二年生植物相对减少，偏旱生植物减少、偏中生植物增加。樟子松人工林不同林龄林下草本层Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、Margalef丰富度指数均随着林龄的增加呈先减少后增加的规律，Pielou均匀度指数随林龄的增加而逐渐增加，但各龄级之间差异不显著（P>0.05）。结构方程模型路径分析结果显示，乔木层盖度与灌木层盖度和生物量之间存在负效应关系，乔木层盖度、灌木层盖度与林下草本层盖度、地上生物量、物种丰富度和Shannon多样性指数之间均存在正效应关系。灌木层地上生物量与林下草本盖度、地上生物量、物种丰富度和Shannon多样性指数之间存在负效应关系。综上，毛乌素沙地樟子松人工林植被恢复模式有利于林下草本植物的恢复，未来沙地植被恢复中应合理配置乔、灌木，适当调控林分密度和结构，增加盖度，以提高林下物种多样性和群落稳定性。

关键词：樟子松人工林林下植被物种多样性地上生物量毛乌素沙地

毛乌素沙地生态系统碳储量时空变化及其驱动因素分析：以乌审旗为例

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生态与农村环境学报 2024年

作者：李悦赵红霞胡尔查胡永宁王铮内蒙古农业大学林学院内蒙古自治区林业科学研究院内蒙古大青山森林生态系统国家定位观测研究站

随着防沙治沙任务的不断推进，毛乌素沙地植被盖度显著提高，大量沙地转为草地、林地。预测碳储量的时空变化，探究其变化的驱动因素，可为毛乌素沙地生态系统保护和土地利用规划提供科学依据。本研究以乌审旗为例，基于1990—2020年土... 详细信息

随着防沙治沙任务的不断推进，毛乌素沙地植被盖度显著提高，大量沙地转为草地、林地。预测碳储量的时空变化，探究其变化的驱动因素，可为毛乌素沙地生态系统保护和土地利用规划提供科学依据。本研究以乌审旗为例，基于1990—2020年土地利用数据，采用PLUS-InVEST模型探讨过去30年及2035年4种情景（自然发展情景、可持续协调发展情景、生态保护情景和经济发展情景）碳储量时空变化，并借助地理探测器模型和LMDI模型探究引起碳储量变化的驱动因素。结果显示：（1）30a乌审旗耕地、林地、水域和建设用地面积扩张，草地和沙地面积缩减；草地和林地作为主要碳储存地，30a生态系统碳储量增加266.59×104t，林地面积的增长是碳储量增加的主要原因。（2）2035年自然发展情景碳储量增加最多，生态保护情景次之。4种发展情景碳储量较2020年分别增加122.46×104t（NE），3.60×104t（ED），81.67×104t（EP），18.66×104t（SC）。（3）地理探测器模型得出DEM、NDVI和转入林地面积对碳储量变化的解释力最大；LMDI模型得出林地转入面积和经济发展对碳储量影响呈正相关关系。研究结果表明：多情景分析不仅有助于深入全面了解碳储量时空及格局演变特征，还有利于制定满足城镇集约化和生态高质量发展且兼顾增汇的土地利用规划策略。

关键词：土地利用变化碳储量情景模拟驱动因素毛乌素沙地