黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播草地土壤呼吸日变化特征

土壤呼吸是反映土壤质量和肥力性状的重要指标,阐明禾―豆混播草地土壤呼吸作用的变化规律及其影响因素,可以为准确评估混播草地的环境效应及响应提供依据。在2011和2012年6月份,采用动态密闭气室分析法,比较了白羊草(Bothriochloa ischaemum)与达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)不同比例间作混播草地总土壤呼吸速率的日变化特征、混播植物贡献率以及温度敏感性等。结果表明,不同混播比例草地的总土壤呼吸速率日变化为单峰型曲线,峰值出现在12:00~14:00。总土壤呼吸速率日均值高低顺序为单播白羊草白羊草和达乌里胡枝子间作单播达乌里胡枝子。不同间作比例草地的总土壤呼吸速率与白昼气温相关显著(P0.05),而与5、10和15 cm土层白昼土壤温度关系不明显;单播条件下,白羊草草丛的土壤呼吸对温度的敏感性高于达乌里胡枝子;各草地土壤呼吸Q10值的变化范围为1.48~2.61,以单播白羊草最高,单播达乌里胡枝子和两者间作混播草地间无显著差异(P0.05)。     

黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播的光合生理日变化研究

采用生态替代法,按照白羊草(Bothriochloa ischaemum,B)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica,D)行比设置了7种混播比例组合(即0∶10, 2∶8, 4∶6, 5∶5, 6∶4, 8∶2和10∶0),比较研究了白羊草在不同混播比例组合下的光合生理日变化特征。结果表明:不同混播比例组合下,白羊草光合速率日变化均呈双峰曲线,具有明显的光合"午休"现象,峰值分别出现在10:00和16:00左右,峰谷出现在12:00左右;除B4D6比例下白羊草蒸腾速率日变化呈双峰曲线外,其他比例下均呈单峰曲线;各混播比例组合下白羊草叶片水分利用效率日变化均呈双峰曲线,峰值和峰谷出现时间与光合速率一致。相比其他组合比例,白羊草在B8D2和B6D4比例下均具有较高的P_n日均值,较低的T_r日均值和较高的WUE_L日均值,说明这2种组合比例有利于改善其光合作用,提高其叶片水分利用效率。     

白羊草灌丛草地种群生态位的研究

运用以Shannon-Wieren指数为基础的生态位宽度计测公式和Pianka的生态位重叠计测公式,在土壤水分、土壤pH值、土壤全氮含量3个资源维上研究白羊草灌丛草地主要植物种群生态位宽度和生态位重叠关系.建群种白羊草的平均生态位最高,为0.905;达乌里胡枝子的生态位宽度仅次于白羊草.表明白羊草、达乌里胡枝子具有最强的耐受北方寒冷干燥及家畜放牧利用的能力.白羊草在3个资源维上同其他种群的生态位重叠值都较高,表明其在群落中具有较强的占据资源优势能力.因此,在对退化白羊草灌丛草地植被恢复时,白羊草和达乌里胡枝子是首选草种.     

白羊草灌丛草地种群生态位的研究

运用以Shannon-Wieren指数为基础的生态位宽度计测公式和Pianka的生态位重叠计测公式,在土壤水分、土壤pH值、土壤全氮含量3个资源维上研究白羊草灌丛草地主要植物种群生态位宽度和生态位重叠关系。建群种白羊草的平均生态位最高,为0．905;达乌里胡枝子的生态位宽度仅次于白羊草。表明白羊草、达乌里胡枝子具有最强的耐受北方寒冷干燥及家畜放牧利用的能力。白羊草在3个资源维上同其他种群的生态住重叠值都较高,表明其在群落中具有较强的占据资源优势能力。因此,在对退化白羊草灌丛草地植被恢复时,白羊草和达乌里胡枝子是首选草种。     

山西白羊草草地主要牧草营养价值综合评定

采用模糊数学方法,在测定白羊草草地五种主要牧草生物量和对其营养成分分析(干物质、有机物、粗蛋白质、灰分、钙、磷、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维)的基础上进行综合评价,进一步确认其营养价值重要性次序.结果表明:白羊草、隐子草为营养价值较高的牧草,尖叶铁扫帚属于营养价值一般的牧草,达乌里胡枝子、万年蓬属于营养价值较差的牧草.由综合结果S值的大小得出白羊草草地五种主要牧草营养价值排序为:白羊草隐子草尖叶铁扫帚万年蓬达乌里胡枝子.     

黄土丘陵区植被演替中不同草本植物间的化感效应

为了解植被演替过程中不同植物间的化感作用,选取黄土丘陵区退耕地撂荒演替中不同阶段的优势物种茵陈蒿(Artemisia capillaries)和铁杆蒿(Artemisia sacrorum),分析它们对其他植物种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:不同部位水浸提液由于其化感物质及其释放方式的不同,化感作用存在明显差异。演替前期物种茵陈蒿水浸提液对铁杆蒿和白羊草(Bothriochloa ischaemum)种子萌发有明显抑制作用,而对达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和白羊草幼苗的生长总体表现为促进作用;茵陈蒿根际土和根系水浸提液促进铁杆蒿、白羊草和达乌里胡枝子根的生长,而地上部水浸提液可促进白羊草和胡枝子根的生长。演替后期物种铁杆蒿对茵陈蒿和白羊草种子萌发有较强的抑制作用;其根际土和根系水浸提液可促进茵陈蒿、白羊草和达乌里胡枝子幼苗的生长;地上部水浸提液抑制白羊草和达乌里胡枝子幼苗的生长。茵陈蒿和铁杆蒿对于自身种子萌发以及幼苗的生长具有一定的自毒作用,表现为茵陈蒿根系和地上部水浸提液强烈抑制自身种子萌发;高浓度的铁杆蒿根系和地上部水浸提液对自身的种子萌发以及根、芽的生长具有明显抑制作用。综上所述,茵陈蒿和铁杆蒿不同部位水浸提液对4种受体植物种子萌发表现出不同程度的抑制作用,对根和芽的生长呈现出由"高抑低促"的作用。     

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。     

白羊草灌丛草地优势种牧草营养物质及瘤胃降解动态研究

对白羊草灌丛草地优势种牧草白羊草、达乌里胡枝子、尖叶铁扫帚、铁杆蒿和隐子草的营养动态进行了研究,结果表明:随着生育期的延续,牧草粗蛋白质和粗灰分含量逐渐降低,而酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维则呈相反的趋势;豆科牧草与铁杆蒿的粗蛋白质含量以现蕾期为转折点,禾本科牧草则以开花初期粗蛋白质含量较高.同时,对白羊草和达乌里胡枝子在绵羊瘤胃内的降解动态的研究表明:粗蛋白质含量高的其粗蛋白质降解率高,白羊草在开花期的粗蛋白质降解率高于抽穗期,但稍低于拔节期,达乌里胡枝子在现蕾期的粗蛋白质降解率高于分枝期;瘤胃降解率在前24h迅速上升,之后则较平缓;8月份白羊草处于开花期,为地上生物量的高峰期,对放牧极为有利.     

不同水肥条件下白羊草叶片叶绿素荧光特性研究

采用盆栽控制试验,比较研究了四种养分(不施肥、施N肥、施P肥和施N+P肥)处理和三种水分(充分供水、轻度水分胁迫、重度水分胁迫)水平下白羊草叶片叶绿素荧光动力学参数特征.结果表明:在不施肥(CK)处理中,重度水分胁迫下白羊草叶片的Fm、Fv/Fm、φPSII、qP和ETR显著最小,F0显著最大,表明重度水分胁迫会显著影响其叶片PSII反应中心活性.重度水分胁迫下,施N、P和N+P肥处理的Fm、Fv/Fm、φPSII和ETR显著大于CK,而F0显著小于CK,表明重度水分胁迫下N肥、P肥及其配施均能有效提高白羊草叶片PSII反应中心活性、开放程度和光合电子传递.不同水分处理下,施N+P肥比单施N肥和P肥能够更大程度提高白羊草叶片ETR值,显著减小水分胁迫对其F0、Fv/Fm和φPSII的影响,表明氮磷配施能更有效地改善其PSII反应中心结构和功能.     

库布齐沙地6种植物叶绿素荧光参数比较

利用便携式叶绿素荧光分析仪测定了库布齐沙地油蒿（Artemisia ordosica）、中间锦鸡儿（Caragana intermedia）、羊柴（Hedysarum laev）、沙柳（Salix cheilophila）、紫花苜蓿（Medicago sativa）和达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）的叶绿素荧光参数。结果表明,固定荧光(F0)、最大荧光(Fm)、PSⅡ的潜在活性(Fv/F0)、PSⅡ最大光学效率(Fv/Fm)、光化淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(NPQ)、PSⅡ实际光化学效率(Yield)7项叶绿素荧光参数表现出不同程度的差异。在6种沙地植物中,中间锦鸡儿、羊柴、沙柳、油蒿4种灌木植物的Fm、Fv/F0、Fv/Fm、qP、Yield值均显著（P<0.05）高于草本状半灌木达乌里胡枝子和草本植物紫花苜蓿,这表明中间锦鸡儿、羊柴、沙柳、油蒿的光合能力大于达乌里胡枝子和紫花苜蓿。然而,达乌里胡枝子和紫花苜蓿的NPQ显著高于中间锦鸡儿、羊柴、油蒿、沙柳,说明紫花苜蓿和达乌里胡枝子的叶片通过热耗散的能量较多,这两种植物通过热耗散消耗掉过剩光能,从而避免了沙地强光环境对光合机构的破坏。     

不同水肥条件下白羊草光合生理生态特征研究Ⅱ.光响应曲线

为揭示黄土丘陵区乡土草种白羊草(Bothriochloa ischaemum (L.) Keng.)在不同水肥供应条件下的光合生理特征,本研究采用盆栽控制实验,比较研究了白羊草在2种水分水平(HW-80%FC和LW-40FC%)和3种养分(CK,P和NP)处理下的光合光响应曲线特征。结果表明:非直角双曲线模型能很好的拟合白羊草光响应曲线。充分供水条件下(HW),土壤NP营养提高了白羊草最大净光合速率(P′_max),降低了暗呼吸消耗(R_d)并且保持较低的光合补偿点(LCP)和较高的光饱和点(LSP),表明NP营养有利于提高白羊草对光照的广幅适应能力和光合潜力。水分胁迫条件下(LW),P处理显著提高了白羊草P′_max,其表观量子效率(a)和LCP也相对较高,表明施磷将有利于提高干旱条件下白羊草的光合能力。     

香豆素对草地早熟禾等6种补播材料种子萌发特性的影响

香豆素是草地早熟禾(Poa pratensis)产生的主要化感物质,为筛选适宜补播草地早熟禾草地的种子材料,本试验采用不同浓度(0,20,40,60,80,100 μg·mL^-1)的香豆素处理'晋农1号’达乌里胡枝子(Lespedeza davurica 'Jinnong No. 1’)、'太行’白羊草(Bothriochloa ischaemum 'Taihang’)、二月兰(Orychophragmus violaceus)和3个品种的草地早熟禾：'幸运星’(Poa pratensis 'Luckystar’)、'珠峰’(Poa pratensis 'Everest’)、'新歌莱德’(Poa pratensis 'Nuglade’)进行发芽试验,测定种子萌发、幼苗生长指标,计算综合化感效应指数。结果表明,达乌里胡枝子、白羊草分别在20 μg·mL^-1和40 μg·mL^-1香豆素处理下,种子萌发与幼苗生长受到化感促进作用最显著;随处理浓度升高,白羊草受化感抑制程度最轻,其次是达乌里胡枝子。结合天然草地中的共生情况,推测'晋农1号’达乌里胡枝子和'太行’白羊草适宜与草地早熟禾组合,在草地补播中发挥重要作用。本研究结果可为后续补播试验奠定基础。     

典型草原打草场主要牧草生产特性、 营养成分及饲用价值评价

以典型草原5种主要牧草羊草(Leymus chinensis)、大针茅(Stipa grandis)、达乌里胡子枝(Lespedeza davurica)、扁穗冰草(Agropyron cristatum)和中华隐子草(Cleistogenes chinensis)为研究对象,通过饲料常规营养成分的检测分析和牧草品质评定预测公式对其生产特性、营养成分及饲用价值进行综合分析比较。结果表明:大针茅的产量最高,为235.06 kg/hm2,牧草营养成分高低排序为:扁穗冰草大针茅中华隐子草羊草达乌里胡枝子,饲用价值高低排序为:扁穗冰草大针茅羊草中华隐子草达乌里胡枝子。结合牧草的实际生产产量,综合评价5种牧草的利用价值及质量品质为:扁穗冰草大针茅中华隐子草羊草达乌里胡枝子。本研究可以为该地区典型草原主要牧草在家畜营养中的应用提供合理的参考依据。     

褪黑素对干旱胁迫下达乌里胡枝子幼苗生长及叶片水分生理的影响

为探究褪黑素对植物苗期干旱胁迫的影响,本试验在干旱胁迫下对'晋农1号’达乌里胡枝子（Lespedeza davurica）叶面施加了不同浓度（25,50,100,200和400 μmol·L^-1）褪黑素,并测定了幼苗生长及叶片水分生理指标。结果显示,与干旱对照组相比,施加适宜浓度的外源褪黑素可显著提高干旱胁迫下达乌里胡枝子的地上部鲜重、叶片鲜干比、叶片相对含水量、可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸含量（P<0.05）,并显著降低水分饱和亏（P<0.05）,表明褪黑素可提高苗期达乌里胡枝子的抗旱性。通过模糊隶属函数分析进一步发现,提高达乌里胡枝子幼苗抗旱性的外源褪黑素最佳浓度为100 μmol·L^-1。     

水分胁迫及复水对达乌里胡枝子光合特性的影响

以来自山西的6个生态型达乌里胡枝子(Lespedeza davurica(Laxm.)Schindl)为材料,通过测定干旱胁迫和复水后植物叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、水分利用效率(WUE)、胞间CO₂浓度(C_i)和叶绿素含量等指标,研究了不同生态型达乌里胡枝子在水分胁迫下和复水后光合特性与抗旱性的关系。结果表明:随干旱胁迫程度加剧,6个生态型达乌里胡枝子P_n,T_r和G_s值均有较大幅度的降低,水分利用效率呈下降趋势,光合作用减弱。其中沁水和沁源生态型的P_n下降速度快、幅度大、抗旱性差,阳泉和交口生态型的P_n下降速度慢、幅度小、抗旱性强;复水后抗旱性强的生态型恢复至正常状态的能力强,其WUE比抗旱性差的生态型高。抗旱性由强到弱的顺序是:阳泉>交口>太谷>静乐>沁源>沁水。     

水分胁迫及复水对达乌里胡枝子酶促防御系统影响

选用来自山西的6个生态型达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)在干旱胁迫和复水后,研究植物叶片含水量、膜脂过氧化物和保护酶活性变化来探索不同生态型达乌里胡枝子在水分胁迫下和复水后酶促防御系统与抗旱性关系。结果表明:随干旱胁迫时间延长,达乌里胡枝子的叶片相对含水量和植株相对生长率逐渐下降,脯氨酸含量和丙二醛(MDA)含量上升,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性先升高后下降。复水后,各指标均有不同程度恢复,SOD、POD、CAT 3种酶活性比复水前低,而且比对照低,降低幅度最大的是SOD酶,其次是CAT和POD酶。干旱胁迫下,抗旱性强的阳泉、交口生态型MDA积累少,细胞膜受到伤害较轻,3种酶彼此协调保持酶系统的防御能力较强。抗旱性弱的沁水、沁源生态型MDA积累较多,细胞膜受到伤害较重,POD、CAT两种酶相互协调作用,而SOD同POD、CAT协调性较差。6个生态型达乌里胡枝子的抗旱性由强到弱顺序是:阳泉>静乐>太谷>交口>沁水>沁源。     

黄土丘陵区弃耕地群落演替过程中的物种多样性研究

选择9个弃耕地,对群落内植物种类、盖度、密度和生物量进行调查,分析了黄土丘陵沟壑区弃耕地植被恢复演替与物种多样性变化过程,结果表明:1)在弃耕时间为2,6,9,13,16,19,25,30和40年的群落中,演替序列为:猪毛蒿Artemisia scopari 群落→达乌里胡枝子Lespedeza davurica群落→冰草Agropyron cristatum群落→(达乌里胡枝子 铁杆蒿A.sacrorum)群落→白羊草Bothriochloa ischaemum群落→(白羊草 达乌里胡枝子)群落→(长芒草Stipa bungeana 达乌里胡枝子)群落→狼牙刺Sophora viciifolia群落;2)整个演替阶段的生活型:一年生草本群落→多年生草本群落→半灌木群落→灌丛群落;3)演替阶段主要以菊科、禾本科、豆科植物为主;4)Shannon-wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数在9年达到最高值,在25年时最低,而Simpose指数呈相反的趋势;5)2个相邻演替阶段具有较高的相似性系数.该区弃耕地植被恢复的进展演替缓慢,物种组成单一,群落结构简单,可以通过人为干扰(如补植等)加速植被的恢复.     

不同水肥条件下白羊草光合生理生态特征研究I.光合生理日变化

为揭示黄土丘陵区乡土种白羊草(Bothriochloa ischaemum L. Keng.)在不同水肥供应条件下的光合生理特征,本研究采用盆栽控制实验,比较研究了白羊草在2个水分水平(HW-80%FC和LW-40FC%)和3个养分(CK、P和NP)处理下的光合生理日变化特征.结果表明:HW下白羊草光合速率日变化均呈"三峰"型曲线.LW下,P和NP处理呈"双峰"型曲线,CK处理呈"三峰"型曲线,均具有明显的光合"午休"现象.不同水肥条件下白羊草叶片水分利用效率日变化均呈"L"型.HW下,白羊草光合速率日均值无肥处理显著高于其他处理(P<0.05),LW下,3养分处理间白羊草光合速率日均值无显著差异,而不同养分处理下,土壤水分胁迫均显著降低了白羊草光合速率日均值,并使光合"午休"程度加剧,水分是限制白羊草光合生理过程的首要因素.     

水分和磷肥对达乌里胡枝子不同叶位叶绿素荧光参数特征的影响

采用盆栽控制试验,研究了达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)在3种水分水平[分别为土壤田间持水量的80%(HW)、60%(MW)、40%(LW)]与2种肥料处理（P处理：纯P 0.1 g·kg-1干土;对照：不施肥）下不同叶位叶绿素荧光参数特征。结果表明,P处理中,MW下旗叶F0和Fv/Fm值显著低于中叶,Fm值差异不显著,说明在轻度水分胁迫下旗叶PSⅡ反应中心受到的损伤较小,虽然旗叶和中叶电子传递没有差异,但旗叶光能转换效率比中叶高。另外,P处理显著降低了达乌里胡枝子叶片NPQ值,同时显著提高了MW下新叶和旗叶Fv/Fm值,说明施用P肥能够有效减少叶片对光能的热耗散,并提高其在一定水分胁迫下的光能利用能力,增强达乌里胡枝子对黄土丘陵区的适应能力。     

不同水肥条件下达乌里胡枝子的光合-光响应曲线特征

为揭示黄土丘陵区达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)在不同土壤水分与养分供应条件下的光合生理特征,采用盆栽控制试验,比较研究了在3种水分水平(高水HW,80±5%田间持水量FC;中水MW,60±5%FC和低水LW,40±5%FC)与4种养分处理(CK, N, P和NP)下达乌里胡枝子生长旺期的叶片光合-光响应曲线特征。结果表明:直角双曲线修正模型比非直角双曲线模型更准确地拟合了不同水肥条件下达乌里胡枝子的光合-光响应曲线。HW水平下,P处理显著提高达乌里胡枝子的最大净光合速率(P_nmax),表观量子效率(AQY)与光饱和点(LSP);施磷肥有利于提高充分供水条件下达乌里胡枝子的光合能力,单施磷肥可以改善其在水分胁迫条件下叶片光合作用,以及提高达乌里胡枝子对光能的广幅利用能力。