新疆杨树/紫花苜蓿林草复合系统中根系分布特征及生产力

为了解杨树（Populus L.）/紫花苜蓿（Medicago sativa L.）林草复合系统中两种植物根系的分布及相互关系，利用WinRHIZOTM对3 a生紫花苜蓿和7 a生杨树在单作和间作条件下0~60 cm土层中的根长密度（RLD）、平均根直径（ARD）和比根长（SRL）的分布进行测定分析。结果表明：间作紫花苜蓿RLD降低了10.01%~54.29%，20~60 cm土壤中紫花苜蓿ARD降低了11.15%~37.30%, 间作苜蓿的SRL比单作苜蓿高10.52%~28.78%；间作增加了 0~40 cm土层中杨树ARD的20.36%~28.08%，增加了苜蓿种植区域0~20 cm土层中杨树RLD的15.51%~34.23%。杨树SRL受到的影响较小，仅在8月5日的0~20 cm 土层中测得单作和间作SRL存在差异，单作杨树SRL比间作杨树高14.46%。单作和间作苜蓿的最高产量均在第一次收获时期，间作降低了苜蓿的产量，在第一次、第二次和第三次收获中产量分别降低了24.7%、30.9% 和 43.7%，与单作苜蓿相比，杨树/紫花苜蓿林草复合系统中苜蓿的总产量减少了31.2%。通过计算土地当量比，发现杨树与紫花苜蓿复合经营为杨树林带增加了额外来自紫花苜蓿的收入，能够提高系统41%的生产力。综上所述，林草复合系统中紫花苜蓿根系分布及生长受到了不利影响，而杨树根系受到了有利的影响。相比单作种植，林草复合系统有较高的生产力和资源利用效率，具有提高新疆地区防护林带生态和经济回报率的潜能。     

中国三大自然区域紫花苜蓿土壤速效钾丰缺指标和推荐施钾量

为给内蒙古高原区、黄土高原区和西北荒漠绿洲区紫花苜蓿测土施肥奠定科学基础,采用零散实验数据整合法以及养分平衡-地力差减法,开展了三大自然区域紫花苜蓿土壤速效钾丰缺指标和推荐施钾量研究。结果表明,内蒙古高原区紫花苜蓿土壤速效钾第1~4级指标依次为≥342mg/kg、89~342mg/kg、24~89mg/kg和<24mg/kg,黄土高原区第1~6级指标依次为≥171mg/kg、96~171mg/kg、54~96mg/kg、30~54mg/kg、17~30mg/kg和<17mg/kg,西北荒漠绿洲区第1~4级指标依次为≥303mg/kg、140~303mg/kg、65~140mg/kg和<65mg/kg;当目标产量9~27t/hm²、钾肥利用率50%时,第1~6级土壤的推荐施钾量分别为0、54~162kg/hm²、108~324kg/hm²、162~486kg/hm²、216~648kg/hm²和270~810kg/hm²。     

紫花苜蓿、黑麦草和狼尾草对Cu、Pb复合污染土壤修复能力的研究

随着经济和社会的发展,土壤重金属污染对粮食安全及人类的身体健康构成了巨大的威胁,而目前对于土壤重金属污染的治理主要以植物修复为主。为了寻找适宜修复Cu、Pb复合污染土壤的牧草,采用盆栽试验法,将试验的植物设置9组处理:1组对照组(CK),不添加任何重金属盐;4组单一污染,即单一Cu低(Cu1,200 mg×kg-1)、高浓度(Cu2 400 mg×kg-1),单一Pb低(Pb1 300 mg×kg-1)、高浓度(Pb2 800 mg×kg-1);4组Cu、Pb复合污染(Cu1Pb1、Cu1Pb2、Cu2Pb1、Cu_2Pb_2)。通过比较紫花苜蓿(Medicago sativa)、黑麦草(Lolium perenne)、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)的适应能力和富集特征,研究了这3种常见牧草植物对受Cu、Pb复合污染土壤的修复效果。结果表明:1)紫花苜蓿地上部和根部生物量均在Pb1处理组时最大,显著高于其他处理组;黑麦草地上部生物量在Cu1Pb1处理组最大,根部生物量在Pb1处理组最大;狼尾草地上部生物量在Cu_2Pb_2处理组最大,根部生物量在Cu2处理组最大。2)Cu单一污染下,狼尾草抗性系数最大;Pb单一污染下,紫花苜蓿抗性系数最大;Cu-Pb复合污染下,狼尾草的抗性系数较大。高浓度Cu处理组3种牧草植物的地上部生物量、根部生物量和抗性系数均呈现:狼尾草黑麦草紫花苜蓿,且狼尾草显著大于黑麦草和紫花苜蓿。3)种植3种牧草植物后,土壤重金属Cu、Pb含量均有所降低。在一定浓度下,土壤Cu-Pb重金属间会相互促进对方在牧草植物中的吸收。4)3种牧草中紫花苜蓿地上部对Cu的富集系数在Cu_2Pb_2处理组最大,达1.61;黑麦草根部对Cu的富集系数在Cu_2Pb_2处理组最大,达3.80;3种牧草地上部和根部对Pb的富集系数只在黑麦草根部的Cu1Pb1处理组时大于1,达1.46。5)黑麦草对Pb的吸收能力较强,且主要积累在根系;紫花苜蓿对Cu-Pb复合污染综合修复效果最好。紫花苜蓿和黑麦草分别在Cu-Pb复合污染和Pb单一污染土壤中对Pb的转运系数大于1,分别为2.72和2.06,反映其对土壤中的Pb具有富集潜力。综合表明,黑麦草对重金属Pb具有较强的耐性,在Pb单一污染土壤的植物修复及尾矿废弃地的植被重建中,可优先作为选择的材料;紫花苜蓿对重金属Cu、Pb均具有较强的耐性,在重金属Cu单一或Cu-Pb复合污染土壤的植物修复及尾矿废弃地的植被重建中,可优先作为选择的材料。     

河西荒漠灌区紫花苜蓿施肥效应及其基于数据包络分析法的经济效益研究

为科学准确地评判河西走廊苜蓿主产区紫花苜蓿饲草生产中施肥措施对其产品质量及生产收益的影响,本研究以“甘农3号”紫花苜蓿为材料,通过2016、2017年2年田间试验,以该区域紫花苜蓿饲草生产的平衡施肥推荐方案(N 103.5 kg·hm^-2、P₂O₅ 105 kg·hm^-2、K₂O 90 kg·hm^-2)为对照,探讨了不施肥及3种不完全施肥(缺氮偏施、缺磷偏施、缺钾偏施)处理下紫花苜蓿的生产性能,并采用数据包络分析法(DEA)对其经济效益进行分析。结果表明:与不施肥相比,施肥措施各处理均显著提高紫花苜蓿产量、蛋白总量,降低其酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维,提高了相对饲用价值,从而改善了紫花苜蓿品质,并有效增加了经济效益;与氮、磷、钾平衡施肥相比,各偏肥处理的紫花苜蓿产量和品质均显著低于平衡施肥,尤以缺磷偏施的降幅最大,2016、2017年2年的产量和蛋白总量降幅分别达到25.9%、25.7%和33.4%、33.1%。因此,磷是河西荒漠灌区紫花苜蓿饲草生产的养分限制因子,氮、磷、钾对该地区紫花苜蓿生产性能影响顺序为:磷>氮>钾。运用数据包络分析法(DEA)分析出河西荒漠灌区紫花苜蓿的施肥效应为氮、磷、钾平衡施肥的经济效益最优,为DEA有效;不完全施肥的3个评价单元及不施肥评价单元为DEA无效,其中,不施肥经济效益最低,3个不完全施肥评价单元中的缺磷偏肥的紫花苜蓿经济效益比缺氮偏肥和缺钾偏肥更低;另外还以DEA模型推算出不同施肥措施下紫花苜蓿饲草生产经济效益改进的具体方案,其中,不施肥的紫花苜蓿饲草生产需调整的幅度最大,调整额度达10678.88 CNY·hm^-2,各施肥措施需调整的幅度排序为:不施肥>缺磷偏施>缺氮偏施>缺钾偏施。     

盐分胁迫对紫花苜蓿发芽特性的影响

研究了美国WL系列的5个包衣紫花苜蓿品种种子在不同盐浓度下的发芽特性,筛选出适宜不同盐浓度的苜蓿品种,为紫花苜蓿推广种植提供依据。试验使用人工气候箱,采用纸上发芽法,滤纸作为发芽床。以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)的种子为研究对象,随机选取各品种的苜蓿种子,包衣完整无破损,每皿50粒,试验设7个浓度梯度:0、20、40、60、80、100、120 mmol/L,每个品种3组重复试验,采用单因素设计。每天记录当天的发芽数目,各个梯度的盐溶液在种子的生长阶段对紫花苜蓿种子发芽率、发芽势、幼苗单株鲜重、幼苗根长、幼苗茎长、叶重、根重、发芽指数、活力指数均有不同影响,对数据进行测定分析后,结果发现:(1)在20～60 mmol/L盐溶液中的紫花苜蓿种子萌发良好,说明紫花苜蓿种子能够在弱盐环境中正常发芽。(2)5种紫花苜蓿种子对盐的耐受性由高到低排列为:WL903WL168HQWL343HQWL353LHWL363HQ。     

刈割次数对苜蓿相关表型性状与饲草产量的影响

试验选取4份苜蓿材料,设4次刈割处理,观察测试表型性状及干物质的变化动态,并用DPS7.05数据处理系统对各性状指标与饲草产量的关系进行计算分析,以探讨刈割次数对苜蓿表型性状及饲草产量的影响,为高效优质生产提供依据。结果表明,刈割频度显著影响苜蓿越冬率(P<0.05),苜蓿株高、茎粗、茎叶比、分枝数等指标均随刈割次数增加呈明显降低趋势,其中WL525苜蓿首次刈割与其他3次刈割时的株高、茎粗均呈现显著性差异(P<0.05),茎叶比差异性不显著(P>0.05);而苜蓿饲草产量则随刈割次数增多而增加,与刈割1次的情况相比,WL525苜蓿刈割4次后产量增量最多,达1885kg/hm₂;4次刈割后试验材料饲草总产量从高到底的次序依次为WL525>WL903>赛迪>惊喜。全部材料中与饲草产量关联度最大的指标为株高和茎粗,其中株高与惊喜苜蓿饲草产量的关联系数最大,达0.3751;茎粗与WL525苜蓿、WL903苜蓿饲草产量的关联系数最大,分别为0.2854、0.1944。     

紫花苜蓿土壤浸提液对蜀葵的化感作用

为探究紫花苜蓿对蜀葵种子萌发和生长的化感作用，采取了紫花苜蓿根际及距离根际20、40、60 cm处表层5~10 cm的土壤，采用高效液相色谱法（HPLC）检测土壤浸提液（分别表示为R、D20、D40、D60）中5种有机酸类化感物质的含量。采用生物检测方法分析测定了土壤浸提液对蜀葵种子萌发的影响，并通过盆栽试验测定了紫花苜蓿与蜀葵间作条件下蜀葵叶绿素、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白及生物量等生理生态学指标。结果表明： 5种有机酸在紫花苜蓿根际的含量最高，随着与根际距离的增加有机酸含量逐渐减少；R处理下，蜀葵发芽率和发芽指数比对照（蒸馏水）分别降低6.23%和31.32%，根长和苗长则与对照相比分别显著减少了56.11%和48.94%。盆栽实验结果表明，紫花苜蓿和蜀葵间作对蜀葵地上和地下生物量均产生明显抑制作用，与单种时相比分别减少8.01%和23.99%；间作使蜀葵叶绿素含量降低、MDA和可溶性蛋白含量升高。研究表明，紫花苜蓿对蜀葵有明显的化感作用，种植时不宜过密，应至少保持间距60 cm。     

氮磷钾配施对酒泉市紫花苜蓿种子产量的影响

采用"3414"试验设计,研究了制种紫花苜蓿氮、磷、钾肥料效应及推荐施肥量。结果表明,在干旱盐碱条件下,随着施肥量的增加,紫花苜蓿种子产量亦逐渐提高,施氮增产0.84%～17.37%,施磷增产51.38%～59.63%,施钾增产-0.58%～1.3%。与无肥处理相比,所有处理均增产,增产率在11%～79%。氮钾和磷钾互作效应降低紫花苜蓿种子产量,而氮、磷互作效应提高紫花苜蓿种子产量。与产量最高的中磷处理相比,缺氮、缺磷和缺钾处理的相对产量分别为85.2%、62.64%和98.56%。结合肥料效应函数法和养分丰缺指标法,得出河西走廊干旱盐碱条件下制种紫花苜蓿推荐年施氮(N)、磷(P_2O_5)和钾(K_2O)的量分别为100、190、60 kg/hm~2。     

施氮及添加硝化抑制剂对苜蓿草地N2O排放的影响

为探究旱作紫花苜蓿(MedicagosativaL.)栽培草地氧化亚氮(N_2O)排放对施氮水平及添加硝化抑制剂的响应特征,采用传统静态箱法研究了不同施氮水平[0kg(N)·hm~(-2)(N0)、 50kg(N)·hm~(-2)(N50)、 100kg(N)·hm~(-2)(N100)和150kg(N)·hm~(-2)(N150)]以及添加硝化抑制剂双氰胺(DCD)150kg(N)·hm~(-2)(N150+DCD)对陇东苜蓿草地N_2O排放特征的影响。结果显示,监测期内N0、N50、N100和N150处理N_2O平均排放速率分别为3.5μg·m~(-2)·h~(-1)、4.1μg·m~(-2)·h~(-1)、5.0μg·m~(-2)·h~(-1)和6.1μg·m~(-2)·h~(-1),随着施氮梯度的增加, N_2O排放速率呈增加趋势。添加硝化抑制剂DCD对N_2O排放产生明显的抑制作用。与N150处理相比, N150+DCD处理下苜蓿草地N_2O平均排放速率下降50.7%, N_2O累计排放量显著降低61.6%(P0.05)。施氮对苜蓿产量没有显著影响,而N0、N50、N100和N150处理下单位苜蓿产量N_2O排放量随氮肥梯度的增加而增加,各处理分别为6.5 mg·kg~(-1)、7.8 mg·kg~(-1)、11.3 mg·kg~(-1)和12.5 mg·kg~(-1)。N_2O排放受土壤含水量影响深刻,生长季N_2O排放通量与土壤水分呈显著正相关关系(P0.05),而与土壤温度无显著相关性(P0.05)。综上,旱作紫花苜蓿栽培草地N_2O排放通量随施氮水平的增加明显增加,在相同施氮水平下添加硝化抑制剂DCD能显著抑制N_2O排放。相关研究结果对于该区域苜蓿草地合理施肥以及N_2O减排具有一定的实践指导意义。     

施磷对苜蓿光合产物在根茎叶的分配及抗蓟马的影响

为了明确施磷后紫花苜蓿根、茎、叶中光合产物分配与苜蓿抗蓟马能力的关系,本试验以紫花苜感虫品种‘甘农3号’和抗虫品种‘甘农9号’为材料,以北方苜蓿蓟马类优势害虫牛角花齿蓟马(Odontothripsloti)为研究对象,设0mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)、27mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)、54mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)、81mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)和108mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)5个磷水平,分别记为P0、P1、P2、P3和P4,在苜蓿6叶期,按3头·株~(-1)接入牛角花齿蓟马,分别于苜蓿持续受害7 d、14 d和21 d时,评价苜蓿的受害指数,测量单株叶、茎、根生物量和根、茎、叶中的可溶性糖和淀粉含量。结果表明:随着施磷水平的升高,‘甘农3号’和‘甘农9号’苜蓿的受害指数降低,总体以P3水平下最低;受害7 d时,两个苜蓿品种受害指数均下降但不显著;受害14 d和21 d时受害指数下降显著(P0.05)。施磷后苜蓿根、茎和叶生物量均显著增加,在蓟马为害前期(7d)和中期(14d)苜蓿受害较轻时,生物量向叶中分配较多;在受到持续较重的为害后(21d),苜蓿的生物量更多向根系分配,相应分配到叶部的生物量有所下降,茎秆中的生物量分配比例变化不显著。相对于‘甘农3号’,各施磷水平下‘甘农9号’分配到叶中的生物量更多。施磷后苜蓿根、茎和叶中可溶性糖和淀粉含量显著增加,随着受害时间的持续,苜蓿根、茎和叶中的淀粉含量总体下降,而可溶性糖含量持续增加;在受害14 d和21 d时,‘甘农9号’的叶和根中的可溶性糖及淀粉含量明显高于‘甘农3号’。总之,施磷可有效增强苜蓿对蓟马的耐害性,在虫害压力适中时,施磷促进了苜蓿地上部分的补偿生长,虫害压力较大时,施磷保证根系的生长以维持其生存。随着受害时间的持续,苜蓿存贮型碳水化合物淀粉的含量趋向减少,根、茎和叶中的可溶性糖含量升高,使较多的资源用于苜蓿光合器官和贮藏器官的构建。P3水平[81 mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)]为本试验中苜蓿最佳施磷水平。