植物根际促生菌菌肥在高寒草甸替代化肥效应研究

为探究青藏高原高寒草甸退化问题,从施肥可以改良草地退化的角度出发,本研究以青海省高寒草甸为研究对象,通过设置不同施肥处理,即对照不施肥（CK）、施加氮肥250 kg·hm^-2（N）、磷肥400 kg·hm^-2（P）、氮磷肥300 kg·hm^-2（NP）、有机肥2 000 kg·hm^-2（O）、植物根际促生菌（Plant growth-promoting rhizobacteria,PGPR）菌肥7.5 kg·hm^-2（J1）,15 kg·hm^-2（J2）,22.5 kg·hm^-2（J3）、PGPR菌肥+70%氮肥（J1+N）、PGPR菌肥+70%磷肥（J1+P）,对不同施肥处理高寒草甸的改良效果、PGPR菌肥的适用性以及菌肥替代化肥的效果进行分析。结果表明：NP显著提高地上生物量（P<0.05）,J1+N处理不仅增加了地上生物量,还可缓解施用N肥造成的物种丰富度下降,同时增加土壤水分和全氮含量（P<0.05）,又不会引起盐渍化。综上所述,J1+N处理能够部分替代化肥,减少无机化肥对生态环境的危害,推荐在高寒草甸施用。     

氮、磷添加对高寒草原群落多样性和生物量的影响

为探讨环青海湖区域轻度退化高寒草原适宜的氮（N）、磷（P）添加量,筛选区域N,P合施的优化方案,本试验选用尿素与磷酸二铵,采用随机区组设计,设置3个氮元素水平（35,70,140 kg·hm^-2）和3个磷元素水平（26,52,65 kg·hm^-2）,氮元素和磷元素水平组合为：N1P1（35,26 kg·hm^-2）,N1P2（35,52 kg·hm^-2）,N1P3（35,65 kg·hm^-2）,N2P1（70,26 kg·hm^-2）,N2P2（70,52 kg·hm^-2）,N2P3（70,65 kg·hm^-2）,N3P1（140,26 kg·hm^-2）,N3P2（140,52 kg·hm^-2）,N3P3（140,65 kg·hm^-2）9个施肥梯度,以不施肥为对照,研究N、P合施当年和次年对该草原群落特征的影响。结果表明：N、P合施显著（P<0.05）增加禾本科、豆科植物的盖度、高度和重要值。施肥不同程度降低了高寒草原植物群落多样性,但差异性不显著（P>0.05）。施肥当年与次年地上生物量分别增产59.22%~205.57%,73.41%~180.10%,次年比当年增产2.72%~17.34%。该区域最适宜植物生长的N、P添加量分别为70~140 kg·hm^-2,26~52 kg·hm^-2。综上所述,人工施肥是天然高寒草原轻度退化草地改良一种快速有效的措施,能够有效的提高草地生物量,同时也有利于草地植被的恢复。     

黄土丘陵区白羊草群落冠层结构和多样性特征对氮磷添加的响应

为探究氮磷添加对黄土丘陵区典型草地群落冠层结构和多样性特征的影响,本研究以白羊草(Bothriochloa ischaemum)群落为研究对象,采用裂区试验设计,主区设4个氮(N)处理(0,25,50,100kg·hm^-2·a^-1),副区设4个磷(P₂O₅)处理(0,20,40,80kg·hm^-2·a^-1),测定了群落高度、叶面积指数、光合有效辐射百分比、光不对称性、地上生物量和Shannon-Wiener指数。结果表明：氮添加显著增加了群落高度和叶面积指数;氮磷添加显著增加了光合有效辐射百分比、光不对称性和地上生物量,降低了Shannon-Wiener指数。单施氮和磷分别增加了矮多年生禾本科草和多年生豆科草生物量贡献比;50和100kg·hm^-2·a^-1的氮添加水平与磷配施增加了高多年生杂类草生物量贡献比。结构方程模型表明,氮磷添加下光不对称性的增加对物种多样性的影响不显著。综上所述,黄土丘陵区在采取施肥措施促进退化草地恢复过程中,要权衡地上生物量提高和物种多样性下降的关系。     

施肥和杂草防除对三江源区人工草地群落特征的影响

针对三江源区多年生人工草地可持续利用问题,采用杂草防除与施肥相结合的方式,对5龄垂穗披碱草(Elymus nutans)人工草地进行改良试验,研究了不同防除剂浓度和不同施肥水平对高寒人工草地群落特征和生产能力影响,为老龄"黑土型"人工草地可持续性利用提供科学依据。结果表明:喷施苯磺隆可有效降低群落中杂类草盖度、生物量和多样性,在苯磺隆108 g·hm^-2浓度时杂类草的防除效果好。随施肥量增加,群落中禾草总盖度和生物量的变化均显著增加,而杂类草生物量差异不显著。喷施苯磺隆108 g·hm^-2、施尿素150 kg·hm^-2和氯化钾60 kg·hm^-2时,改良效果显著高于其他处理,是三江源区人工草地进行改良的适宜参考标准。     

黄土丘陵区白羊草群落光谱特征对氮磷添加的响应

为利用草地群落光谱参数来评价氮磷施肥效应,本研究以安塞纸坊沟流域内白羊草（Bothriochloa ischaemum）群落为研究对象,测定计算不同氮磷添加[N处理：0（N₀）,25（N₂₅）,50（N₅₀）和100（N₁₀₀） kg N·hm^-2·a^-1;P处理（以P₂O₅计）：0（P₀）,20（P₂₀）,40（P₄₀）和 80（P₈₀） kg P₂O₅·hm^-2·a^-1]的草地群落光谱特征,同步测定草地群落地上生物量和盖度并计算群落多样性指数。结果表明：施氮显著增大群落地上生物量和盖度,施磷显著增加盖度,氮磷添加对群落多样性无显著影响;氮磷添加后,光谱在“蓝谷”,“绿峰”和“红谷”处的反射率均显著降低;单施氮对红边参数无显著影响,单施磷显著增大红边斜率及面积;植被指数在施氮或施磷后均显著增大,且磷添加的增幅大于氮。总体研究表明,施氮和施磷对草地生物量和盖度的影响不同,施磷能有效提高白羊草群落盖度和群体光合能力,N₅₀P₄₀处理提升群落光合能力最强。     

有机肥对羊草草原植物群落物种多样性和生物量的影响

本研究以呼伦贝尔天然羊草草原退化打草场为研究对象,分析蚯蚓粪和菌渣有机肥对退化草地的响应机制,研究不同处理对草原植物群落特征、生物量和物种多样性的影响。试验采用单因素随机区组设计,设置对照,蚯蚓粪45 t·hm^-2,30 t·hm^-2,15 t·hm^-2,菌渣45 t·hm^-2,30 t·hm^-2,15 t·hm^-2共7个处理。结果表明：施用菌渣和蚯蚓粪45 t·hm^-2时地上生物量和群落盖度较对照显著提高（P<0.05）,草原植物群落特征和物种多样性明显增加。有机肥对天然草地的恢复有一定促进作用,对羊草草原植物群落物种多样性和地上生物量有显著影响,其中菌渣和蚯蚓粪45 t·hm^-2施肥量时改良效果较好。     

添加氮素对退化高寒草地植被及营养品质的影响

施肥是众多草地恢复措施中提高草地肥力的主要方式之一,为了探讨高寒退化草地适宜的氮（N）添加量,以高寒退化草地为研究对象,设置不同施氮水平N1（10 kg·hm^-2）,N2（20 kg·hm^-2）,N3（30 kg·hm^-2）,N4（40 kg·hm^-2）,分析添加氮素对高寒退化草地群落物种多样性,生产力及牧草品质的影响。结果表明：随着施氮年份的延长,各施氮水平的物种数及多样性均明显降低,但各施氮水平间差异不明显;施氮增加了可食牧草地上生物量,总体表现为N3和N4水平高于其他水平,各功能群地上生物量在各施氮水平间以及同一施氮水平不同年份间的差异都不显著;施氮显著增加了牧草粗蛋白和粗脂肪含量（P<0.05）,随着施氮水平的增加,粗蛋白和粗脂肪含量均呈增加趋势,其中N4水平粗蛋白含量提高了41.55%。通过主成分分析以及结合草地群落变化特征,将高寒退化草地施氮量初步定为30~40 kg·hm^-2。本研究结果可为高寒退化草地的可持续性恢复和管理提供一定的理论基础。     

高寒区施肥和混播对燕麦人工草地生物碳储量影响的研究

采用三因素四水平正交试验设计[L₁₆（4⁵）],研究了燕麦品种、施肥和箭筈豌豆混播对燕麦人工草地生物碳储量影响的研究,为燕麦人工草地生态评价提供理论依据。结果表明,品种、施肥和混播均显著影响燕麦草地生物碳储量,品种主要影响燕麦茎、穗和根生物碳储量,施肥主要影响燕麦叶生物碳和箭筈豌豆根生物碳储量;混播主要影响箭筈豌豆茎、叶生物碳储量。燕麦人工草地总碳储量为1 707.70~2 470.15 kg·hm^-2,其中利用青海甜燕麦和采用尿素+磷酸二铵+有机肥施肥处理,箭筈豌豆混播75 kg·hm^-2或60 kg·hm^-2时建植燕麦人工草地地上、地下总生物碳储量均表现较高,其地上总生物碳储量分别为2 204.7 kg·hm^-2,2 136.4 kg·hm^-2和2 008.0 kg·hm^-2,地下总生物碳储量分别为265.4 kg·hm^-2,247.4 kg·hm^-2和250.3 kg·hm^-2。各器官碳储量及群落总生物碳储量均随生育期的推进显著增加,在乳熟期达到最大。燕麦和箭筈豌豆地上总生物碳储量分别在燕麦抽穗期—开花期和开花—乳熟期增长迅速。     

不同剂型联合固氮菌肥对青稞促生效应和固氮能力研究

利用联合固氮菌(Associative nitrogen-fixing bacteria)制作菌肥,设7个处理:CK1(基质对照,泥炭拌种)、CK2(半量¹⁵N尿素)、1N(全量氮肥)、1/2NL(半量¹⁵N尿素₊液态菌肥)、NL(液态菌肥)、1/2NS(半量¹⁵N尿素₊固态菌肥)、NS(固态菌肥),通过温室盆栽实验,利用¹⁵N稳定性同位素稀释法,测定其对青稞(Hordeum vulgarevar.nudum Hook.f.)生长及固氮能力的影响。结果表明,本研究研制的联合固氮菌肥符合《农用微生物菌剂》质量标准(GB20287-2006),且固体菌肥的有效活菌数在检测的各个时期都高于液体菌肥。对于株高、地上生物量、地下生物量、根冠比来说,联合固氮菌肥与半量氮肥(110kg·hm^-2)配合施用,表现出与全量氮肥相近的促生效果,即可节约近一半的氮肥用量(110kg·hm^-2);固体菌肥和液体菌肥的固氮百分率和固氮量分别为17.44%、14.03%和22.87 kg·hm^-2、21.29 kg·hm^-2。并且,固体菌肥对青稞生长的促进作用优于液体菌肥。     

黄土丘陵区草地群落多样性和优势种养分对氮添加的响应

为探究大气氮沉降对黄土丘陵区草地群落多样性及其优势种生长的影响,本研究以白羊草(Bothriochloa ischaemum, Bi)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica, Ld)为优势种的草地群落为研究对象,设置3个氮添加处理(N0,0 kg ·hm^-2·a^-1;N25,25 kg ·hm^-2·a^-1;N75,75 kg ·hm^-2·a^-1),测定并分析了白羊草和达乌里胡枝子的株高、盖度、地上生物量(Aboveground biomass,AGB),物种多样性和养分含量。结果表明：氮添加处理下,Bi和Ld群落的总AGB显著提高;Bi群落中,氮添加显著降低物种多样性指数,而显著提高白羊草的全氮含量和氮磷比;Ld群落中,氮添加显著增加物种多样性指数,而显著降低达乌里胡枝子的全氮含量和氮磷比;相关性分析表明,物种多样性与白羊草的盖度和生物量呈显著负相关关系,与达乌里胡枝子的高度、盖度和AGB呈显著正相关。综上,氮添加促进了白羊草生长但抑制达乌里胡枝子,其群落优势种的AGB对物种多样性影响更加重要。     

贝加尔针茅割草地地上生物量对施肥及打孔的响应

呼伦贝尔割草地由于在利用时间和空间上比较固定,连年打草导致割草地严重退化。为保护呼伦贝尔割草地和促进草地生态恢复,采用打孔及“3414”土肥配方试验,施用氮、磷和钾肥作为试验处理因素,结合回归拟合及模拟寻优等分析方法,得到如下结论。单因素氮肥在非打孔区域对生物量的影响显著,且存在最佳施肥水平（施肥量为105 kg·hm^-2）和理论最高草地生物量（55.66 g·m^-2）;双因素中,打孔区域氮、磷和钾两两之间的组合效应均高于非打孔区域,说明打孔与施肥同时进行可改善施肥对草地生物量的影响程度,也说明打孔对草地生物量的提高具有促进作用。天然割草地采用“3414”土肥配方试验需要增加处理重复或者样点重复,以保证数据的集中性反映施肥处理效果。依据氮、磷和钾全信息模拟寻优结果,非打孔区域对应的施肥量分别为246.14 kg·hm^-2、246.75 kg·hm^-2和8.68 kg·hm^-2,此时草地最大地上生物量为62.09 g·m^-2;打孔区域的最优处理组合施肥量分别为氮肥231.50 kg·hm^-2、磷肥374.50 kg·hm^-2和钾肥25.20 kg·hm^-2,获得最大草地地上生物量为58.12 g·m^-2。     

毛苕子不同播种量与燕麦混播对群落竞争及燕麦生物量分配的影响

为探究宁夏干旱区燕麦与毛苕子混播的最佳播种量,本试验以燕麦（Avena sativa）和毛苕子（Vicia villosa）为研究对象,采用单因素随机区组设计,设五个毛苕子播种水平[33.0 kg·hm^-2（YM₁）、45.0 kg·hm^-2（YM₂）、57.0 kg·hm^-2（YM₃）,69.0 kg·hm^-2（YM₄）和81.0 kg·hm^-2（YM₅）]与燕麦（播种量为120.0 kg·hm^-2）混播,研究了不同播种量的毛苕子与燕麦混播对草地生产性能、燕麦生物量分配及群落竞争的影响。结果表明,YM₁,YM₂,YM₃和YM₅处理的混播草地干草产量均高于燕麦单播,其中在YM₂处理下干草产量达到最高（12 424.24 kg·hm^-2）,较燕麦和毛苕子单播分别提高了15.83%,63.18%;随着毛苕子播种量的增加,燕麦各器官生物量均发生显著变化（P<0.05）,其中在YM₃处理下燕麦单株地上生物量和总生物量最大;同时在各混播处理中,燕麦在混播草地中处于竞争优势;除YM₄外各混播处理的土地当量比均大于1。综合来看,当毛苕子播种量为45.0 kg·hm^-2时与燕麦混播草地生产力提高效果显著,土地利用率最大,是宁夏干旱区滴灌条件与燕麦混播的最佳播种量。     

氮添加对高寒人工草地垂穗披碱草(Elymus nutans)生长及光合特性的影响

为研究氮添加对高寒人工草地垂穗披碱草(Elymus nutans)生长及光合特性的影响,试验以高寒生态条件下垂穗披碱草为研究对象,通过施加不同水平氮素[0 kg·hm^-2·a^-1(N0),12 kg·hm^-2·a^-1(N1),24 kg·hm^-2·a^-1(N2),48 kg·hm^-2·a^-1(N3),96 kg·hm^-2·a^-1(N4)],探讨氮素对人工建植垂穗披碱草生长以及光合特性的影响,以期揭示垂穗披碱草对氮添加的响应规律。结果表明：N2,N3处理明显提高了垂穗披碱草株高、叶长、叶宽以及单叶面积;整个生育时期,随着氮肥施用量的增加,垂穗披碱草的净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率呈现先增后降的趋势,胞间CO₂浓度大体呈上升趋势,气孔导度变化不显著。综上,N2,N3处理可提高垂穗披碱草生长性能,促进其光合特性和水分利用效率。试验结果为垂穗披碱草的生长以及光合特性对氮沉降的响应提供理论基础。     

根瘤菌、施氮量及频率对苜蓿生长和纤维含量的影响

为探究根瘤菌、施氮量与施肥频率三因素对‘草原3号’杂花苜蓿（Medicago varia Martin.‘Caoyuan No.3’）生长及纤维含量的影响,本研究采用完全随机区组设计,设置有无接种根瘤菌、5种施氮量（600 kg·hm^-2,750 kg·hm^-2,900 kg·hm^-2,1 050 kg·hm^-2,1 200 kg·hm^-2）与3种施肥频率（4次、6次、8次）三因素试验,测定生长速率、地上生物量、纤维素含量等指标。结果表明：接种根瘤菌会促进第三茬苜蓿的生长,而使酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维含量下降。本试验条件下,接种根瘤菌,施氮量为900 kg·hm^-2,施肥频率为6次时,地上生物量最大。     

施氮量对科尔沁沙地燕麦生物量及物质分配规律的影响

在科尔沁沙地研究不同施氮条件下燕麦（Avena sativa L.）株高、地上生物量、地下生物量、总生物量,以及根冠比、茎叶比、叶片贡献率、茎秆贡献率、根系贡献率和穗贡献率等相关指标,探讨沙壤土条件下不同施氮量对燕麦的影响,为科尔沁沙地燕麦氮肥管理提供参考。结果表明：燕麦株高、地上生物量、总生物量随着施氮量增加呈现先增加后降低的变化趋势,均在N3（375 kg·hm^-2）达到最高值,值分别为：90.6 cm,1 878.6 g·m^-2,2 341.2 g·m^-2;不同施肥梯度之间叶片贡献率、穗贡献率、根系贡献率、茎叶比、根冠比均表现出一定差异,而茎秆贡献率差异不显著;其中,随着施肥量的增加,叶片贡献率和穗贡献率均呈现先增加后降低的变化趋势;建议本试验条件下,燕麦最佳追施氮肥量375 kg·hm^-2,追施氮肥范围300~450 kg·hm^-2之间。     

农艺措施对紫花苜蓿种子产量组分的影响

以‘甘农6号’紫花苜蓿为试验材料,研究施肥（磷肥）、灌溉和种植密度3种农艺措施对紫花苜蓿种子产量组分和产量的影响。结果表明,在施肥处理下,紫花苜蓿单位面积生殖枝数与种子产量关联性最大;在灌溉处理下,紫花苜蓿每花序小花数与种子产量关联性最大;在密度处理下,每花序荚果数与种子产量的关联性最大。宁夏盐池地区紫花苜蓿种子生产,可在现蕾期和盛花期适当灌溉675 m³·hm^-2;施磷肥180 kg·hm^-2作为底肥,在种植第2年至第4年种子总产量达1 228.02 kg·hm^-2;种植密度控制行距为60 cm,株距为30 cm,在种植第2年至第4年种子总产量达1 882.17 kg·hm^-2。     

施肥对轻度退化草甸草原割草地植物群落特征的影响

通过在草甸草原轻度退化割草地上喷施多功能肥料,对比施肥前后割草地草群的高度、盖度和地上生物量变化情况,分析轻度退化割草地喷施肥料后的植物群落特征变化趋势。研究结果表明,喷施叶面肥对割草地草群的盖度影响不大,但能够明显提高草群的高度和地上生物量,施肥2年割草地的草群高度较对照草群平均增加了7.32 cm,草群地上生物量增加了39.42 kg/667 m²。     

氮磷肥配施对高寒区垂穗披碱草饲草产量及营养品质的影响

为探究高寒区垂穗披碱草(Elymus nutans)饲草产量和营养品质对氮磷肥配施的响应,在果洛高寒区以建植第3年的垂穗披碱草人工草地为研究对象,设置不同氮磷肥配比处理(氮肥3个水平N：75,125,175kg·hm^-2,磷肥4个水平P₂O₅：90,135,180,225kg·hm^-2),研究氮磷肥配施对高寒区垂穗披碱草饲草产量和营养品质的影响,旨在确定果洛高寒区刈割型垂穗披碱草人工草地的合理施肥量。结果表明：氮磷肥配施显著提高了垂穗披碱草的干草产量,2茬饲草干草产量与不施肥处理相比平均增幅分别为74.10%和58.56%;氮磷肥配施处理能够改善垂穗披碱草营养品质,2茬饲草粗蛋白含量与不施肥处理相比平均增幅分别为103.99%和49.91%,并且降低了第二茬饲草的中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(Acid detergent fiber,ADF)和粗纤维(Crude fiber,CF)含量。综合分析得出,施175 kg·hm^-2 N肥同时配施135kg·hm^-2P肥处理下垂穗披碱草生产性能和营养品质最佳,配施180kg·hm^-2P肥处理次之。因此,建议在果洛高寒区,每两年施N肥175kg·hm^-2配施P肥135～180kg·hm^-2进行刈割型垂穗披碱草人工草地的施肥管理。     

微生物菌肥对退化高寒草甸地上生物量和土壤理化性质的影响

本研究以青海省贵南县退化高寒草甸为对象,评估了富含乳酸菌和醋酸杆菌的微生物菌肥在不同的添加梯度（150 mL·m^-2,200 mL·m^-2和250 mL·m^-2）下对高寒退化草甸地上植被生物量和土壤理化性质的影响。研究发现：地上植被的生物量随着微生物菌肥施用量和施用时间的增加整体上呈增加趋势,最大值均出现在施用量为200 mL·m^-2的处理,分别为192.32 g·m^-2（2017年）,191.76 g·m^-2（2018年）和202.68 g·m^-2（2019年）,菌肥施用处理第三年的地上植被生物量比对照高184.24%;土壤有机碳（Total organic carbon,TOC）和全氮（Total nitrogen,TN）含量在0~10 cm土壤表层中均在施用量为200 mL·m^-2处理达到最大,在10~20 cm土层中,TOC和TN在菌肥施用量为250 mL·m^-2时增加至37.49 g·kg^-1和3.32 g·kg^-1;土壤铵态氮含量在微生物菌肥施用前两年显著增加而后下降,而硝态氮含量在施用第三年显著增加。土壤有效磷含量随施用量和施用时间的增加整体上呈增加趋势。结果表明富含乳酸菌和醋酸杆菌的微生物菌肥在退化高寒草地修复中具有改善土壤理化性质的潜力。     

现蕾期磷添加对菊芋块茎产量及物质分配规律的影响

本试验以菊芋（Helianthus tuberosus L.）为研究对象，在其现蕾期进行不同梯度磷肥处理，测定其根系、茎杆、叶片、花和块茎生物产量，计算根冠比、茎叶比和各器官比重等相关指标，分析磷肥对菊芋生物量和物质分配的影响，为菊芋高产栽培提供依据。结果表明：随着磷肥施用量增加，菊芋地上生物量、地下生物量和总生物量均呈现先增加后降低的变化趋势，磷肥施用量为75 kg·hm^-2时，菊芋地上生物量、地下生物量和总生物量均达到最大值，分别为352.32 g·plant^-1，112.85 g·plant^-1和150.47 g·plant^-1；随着磷肥施用量增加，块茎生物量呈现先升高后降低的变化趋势，磷肥施用量为37.5 kg·hm^-2时达到最高（64.22 g·plant^-1）；随着磷肥施用量增加，茎叶比和根冠比均呈现先升高后降低再升高的变化趋势，施肥量为37.5 kg·hm^-2达到最高值；叶片比重和块茎比重均随着施肥量的增加呈现先升高后降低的变化趋势。综上所述，75 kg·hm^-2和37.5 kg·hm^-2是地上生物量和地下块茎获得高产的最佳磷肥施用量。