放牧强度和短期休牧对青藏高原东部高寒草甸优势物种根系分泌速率的影响

放牧强度和短期休牧对青藏高原东部高寒草甸优势物种根系分泌速率的影响内容摘要：

2016-08-25 DOI: 10.3724/SP.J.1145.2015.10022 http://www.cibj.com/ 应用与环境生物学报 Chin J Appl Environ Biol 2016，22 ( 4 ) : 0555-0560 放牧强度和短期休牧对青藏高原东部高寒草甸 优势物种根系分泌速率的影响* 陈冬明1, 2 孙 庚2** 郑群英3 张楠楠2 冉启凡4 史长光3 徐良英5 曾 凯1 刘 琳1** 1 四川农业大学动物科技学院草学系 成都 611130 中国科学院成都生物研究所，中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室，生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室 成都 610041 3 四川省草原科学研究院 成都 610097 4 重庆市畜牧科学院 荣昌 402460 5 九寨沟风景名胜区管理局 九寨沟 623402 2 摘 要 根系分泌物是调节土壤养分循环的关键物质，对土壤微生物生理活性和有机物分解等土壤生态过程有关键影 响. 为了解放牧条件下根系分泌物分泌速率和变化规律，在放牧管理试验样地上，采用原位草本根系分泌物收集法， 在生长旺季测定不同放牧强度（不放牧、轻度放牧、重度放牧）和放牧停止后1 d和21 d取样（视为短期休牧）青藏高 原高寒草甸优势物种垂穗披碱草（Elymus nutans）的根系分泌速率. 结果显示：放牧条件下，垂穗披碱草在生长旺季正 午的根系分泌平均速率（以C计）为851.29 μg g-1 h-1. 放牧停止后1 d，不放牧、轻度放牧和重度放牧的根系分泌速率无 显著差异；而放牧停止后21 d，轻度放牧的根系分泌速率[（1 032.33 ± 53.63）μg g-1 h-1]和地上生物量增量显著高于不放 牧，重度放牧则与不放牧差异不显著. 本研究表明，轻度放牧和适当短期休牧能够增加根系分泌速率，并可能通过正 反馈作用刺激植物地上补偿生长. （图3 表2 参51） 关键词 根系分泌物；放牧强度；垂穗披碱草；高寒草甸；野外原位根系分泌物测定法 CLC S812 (271): Q945.78 The effects of grazing on root exudates of dominant species in an alpine meadow of the eastern Tibetan Plateau* CHEN Dongming1, 2, SUN Geng2**, ZHENG Qunying3, ZHANG Nannan2, RAN Qifan4, SHI Changguang3, XU Liangying5, ZENG Kai & LIU Lin1** 1 Department of Grassland Science, College of Animal Science and Technology, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China Key Laboratory of Mountain Ecological Restoration and Bioresource Utilization & Ecological Restoration Biodiversity Conservation Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China 3 Sichuan Academy of Grassland Science, Chengdu 610097, China 4 Chongqing Academy of Animal Sciences, Rongchang 402460, China 5 Jiuzhaigou National Preserve Management Bureau, Jiuzhaigou 623402, China 2 Abstract Root exudates are the key substances in regulating soil nutrient cycling, and they have pivotal impacts on soil microbial activity and organic matter decomposition. This paper aimed to clarify secretion rates and changes of root exudates under grazing condition. We conducted a grazing management experiment and adopted in situ method to measure root exudates of the dominant species Elymus nutans under different grazing intensities (no grazing, light grazing, heavy grazing) and different days after grazing stopped (1 day and 21 day) during the peak growing season in an alpine meadow of the eastern Tibetan Plateau. The results showed an average rate of root exudates of E. nutans as 851.29 μg C g-1 root h-1 during the peak growing season. The rate of root exudates was significantly higher in light grazing than no grazing, but there was no significant difference between heavy grazing and no grazing. The rate of root exudation 1 day after grazing showed no significant difference from that of no grazing, while the rate was significantly higher in 21 day after grazing than in 1 day after grazing and the no grazing. This study showed that both light grazing and rest grazing could enhance the rate of root exudation, therefore beneficial to maintenance of soil fertility in an alpine meadow ecosystem. Keywords root exudates; grazing intensity; Elymus nutans; alpine meadow; in situ method to trap root exudates of herb 收稿日期 Received: 2015-10-22 接受日期 Accepted: 2015-11-23 *国家自然科学基 金项目（31500346，31350110328）、四川省科 技 厅项目（2014HH0017，2015HH0025，2015JY0231，2016HH0082）、中国科学院 “西部之光”项目和中国科学院成都生物研究所青年研究员项目资助 Supported by the National Natural Science Foundation of China (31500346, 31350110328), the Chinese Academy of Sciences Western Light Program, the Sichuan Science & Technology Department (2014HH0017, 2015HH0025, 2015JY0231, 2016HH0082) and the Chengdu Institute of Biology Youth Professor Program **通讯作者 Corresponding authors ( E-mail: sungeng@cib.ac.cn; 463783757@qq.com) 556 放牧强度和短期休牧对青藏高原东部高寒草甸优势物种…… 4期 根系分泌物是植物在生长过程中通过活根向生长 基质 中释放的各种物质的统 称. 根 系分泌 物是 复 杂的非 均一混 合物，不仅有质子、无机离子（H+ 、NH4+、Na+ 、K+ 、Ca 2+ 、 Mg 2+等），还有大量的有机物质（氨基酸、有机酸、糖等）[1-2]. 根系分泌物中含有大量可被微生物利用的有机化合物，尤其 是小分 子可溶性有机物，可作为碳源直接 被微 生物利用 [3-4]. 在营养 缺 乏时，根 系分泌 物 能 通 过 对土壤中矿质 元 素的 溶 解、螯合、迁移和活化等作用提高土壤养分的有效性 [5-7] . 总 之，根系分泌物具 有调控根际微 生物活性和群落结构 [8-11]、 影响土壤有机物分解和养分代谢 [12]的功能，被认为是调节土 壤过程的关键物质 [13]. 以往有关根系分泌物的研究，多为无菌溶液培养，即在 无 微 生物 消耗 根 系分泌 物条 件下，收 集分析溶 液中的有机 物 [14] . 这些 研 究 虽然 有助于理 解 根际沉积 过程中植物的生 理过程，但是不能确定生长在土壤中的植物根系释放的有机 物碳 含量 [14] . 近年来，同位素标 记技术（13CO2）也越 来越多 地被用于根系分泌物研究 [15] . 然而，在野外条件通过同位素 标记不能确定总碳流以及被标记碳的百分比 [16-17]，更不能准 确定量进入土壤的有机碳. 目前，Philips和Meier等在对火炬 松根系分泌 物的研 究中提出了一种新的根系分泌 物收 集方 法— —原位根系分泌物收集法. 该方法在野外尽可能避免干 扰植物的条件下，从完整根系中收 集到了根系分泌物，为其 他植物的原位根系分泌物研究提供了很好的参考 [18-22]. 青藏 高原 东部 植 被 类 型为高寒 草甸，生