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)。     

白羊草根系形态特征对土壤水分阶段变化的响应

根系形态特征是评价植物适应胁迫环境的重要指标。以黄土丘陵半干旱区天然草地群落优势种白羊草为材料,研究了其根系生长和形态特征与水分供应条件的关系。采用盆栽控制试验,设置3个水分处理:高水(HW,80%田间持水量)、中水(MW,60%田间持水量)和低水(LW,40%田间持水量),分别在拔节期、开花期、结实期改善水分供应水平,在生育期末测定了白羊草根系生物量和各项形态指标。结果表明:白羊草根系生长与水分供应条件密切相关,持续高水处理有利于白羊草根系生长,其根系生物量、总根长和根表面积均显著提高(P<0.05);水分胁迫抑制了白羊草根系生长,但对白羊草根系平均直径影响不显著;根系生物量、总根长和根表面积间存在显著的正相关关系(P<0.01);不同生育期阶段胁迫后复水,白羊草根系表现出较强的可塑性,在拔节期复水且高的复水幅度能够显著提高白羊草根系生物量、总根长和根表面积(P<0.05)。这些说明白羊草根系对干旱胁迫有较强的耐受能力,其对阶段干旱胁迫后复水的响应与生育期及复水前干旱胁迫程度密切相关。     

与达乌里胡枝子混播下白羊草光合对干旱及短期补水的响应

为揭示黄土丘陵区优良乡土草种白羊草[Bothriochloa ischaemum(L.)Keng]和达乌里胡枝子[Lespedeza davurica(Laxm.)Schindl.]混播时的光合生理特征及其与土壤水分的关系,采用盆栽控制试验,按照生态替代法设置了白羊草(B)和达乌里胡枝子(D)6种混播比例组合(2︰10、4︰8、6︰6、8︰4、10︰2、12︰0),标记为B2D10、B4D8、B6D6、B8D4、B10D2、B12D0;设置高水(80%土壤田间持水量,HW)、中水(60%土壤田间持水量,MW)和低水(40%土壤田间持水量,LW)3种水分供应条件,并在白羊草拔节期进行短期补水处理:即分别从中水提到高水(MHW)、低水提到高水(LHW)和低水提高到中水(LMW)。连续测定和比较了不同处理下白羊草光合生理特征——净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和水分利用效率(WUE)的动态变化。结果表明:1)在恒定水分供应条件下,各混播比例中白羊草叶片光合生理参数在HW处理下显著最高,LW处理下显著最低,说明水分是限制其叶片光合作用的主要因子;2)短期补水后,白羊草叶片光合生理参数均是在LHW下增加幅度最大,LMW下增加幅度最小;各混播比例中白羊草光合生理参数在MHW下恢复到稳定水平时间最快,说明较高的补水幅度和土壤前期含水量有利于补水后叶片光合作用提高;3)在B10D2和B8D4混播比例下,白羊草不仅具有较高的Pn、较低的Tr和较高的WUE,且短期补水后Pn和WUE增加幅度较大,Tr增幅较小,说明这两种混播比例有利于改善其光合作用。综合表明,经历短期干旱胁迫后补水,白羊草光合生理活性出现恢复现象,恢复速度和程度与混播比例和补水前土壤水分水平相关。     

黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播草地生产力与土壤水分利用研究

为合理利用黄土丘陵区优良乡土草种,并寻求利用其进行人工草地建设的最佳混播比例组合,选取白羊草(Bothriochloa isaemum)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为研究材料,采用生态替代法,按照二者行比设置7种混播比例组合(即0∶10,2∶8,4∶6,5∶5,6∶4,8∶2和10∶0),比较研究混播比例对草地植株株高、地上生物量和水分利用效率等的影响。结果表明:混播草地中白羊草与达乌里胡枝子的株高均明显高于各自单播草地;混播草地的地上生物量和水分利用效率均显著高于二者各自单播草地;草地地上生物量和水分利用效率以白羊草和达乌里胡枝子混播比例为6∶4的显著最高,单播达乌里胡枝子草地(即0∶10比例组合)显著最低。表明,白羊草与达乌里胡枝子存在混播互补效应,其中比例组合为6∶4的草地在生物量和水分利用效率方面具有比较优势。     

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。