干旱区苜蓿和沙打旺单混播下土壤水分利用格局的驱动力分析

大田条件下采用生物替代试验对沙打旺和苜蓿单播及混播的一年生人工草地进行了土壤水分利用动态格局调查研究.结果表明,3种密度下土壤水分随生育期变化相似,均呈下降趋势,但随播种密度增大,不同播种方式平均土壤水分利用效率逐渐增大,而2种牧草平均群体水分利用效率比较为混播下苜蓿>单播苜蓿>单播沙打旺>混播下沙打旺.牧草返青后,在中密度下显示出较宽的资源共享生态位,而低密度和高密度显示出稍窄的资源共享生态位.3种密度下整个生育期内苜蓿的相对竞争力均高于沙打旺,其中平均相对竞争力比较为高密度>中密度>低密度,而且随生育期变化苜蓿的相对竞争力持续增强.苜蓿对沙打旺的相对竞争力与混播处理中苜蓿对沙打旺的群体水分利用效率比有显著正相关.由此可见,在苜蓿与沙打旺一年生混播试验中苜蓿竞争力始终大于沙打旺,其中密度效应和水分利用为两者种间关系调节的重要影响因素.2种牧草混播中苜蓿生产力、群体水分利用效率与苜蓿对沙打旺的竞争优势为性状互利关系.因此,旱生环境中苜蓿与沙打旺的水分利用格局可能由2个物种种间竞争关系所驱动的,水分资源利用状况反应了两者对干旱胁迫环境下适应种间竞争的生活史对策.     

刈割扰动下半干旱区豆科牧草种间关系的反应

以苜蓿和沙打旺根据生物替代设计组成的简单混播种群为对象,通过调查2种牧草在刈割扰动下的生长反应,比较了单混播处理条件下3种播种密度刈割处理的种间关系和补偿性反应特点,探讨了种群稳定与演替的可能机制。结果表明苜蓿和沙打旺在刈割条件下,土壤水分利用竞争空间上移 20 cm,并且水分利用呈增加趋势,土壤平均水分为15%。刈割诱导低密度混播处理和高密度苜蓿单播处理土壤水分最高,分别达15.6%和15.8%。单播下,刈割可诱导中高密度单播沙打旺处理产量分别增加33%和29%,而混播方式下,刈割均导致沙打旺和苜蓿株高、分枝数和地上部生物量小于对照。在刈割干扰下,相比对照,苜蓿与沙打旺两者仍然为资源共享关系,但互利共生程度下降了21%,而混播种群中苜蓿对沙打旺的相对竞争力增加了17%。不论单播还是混播,刈割均可引发2种牧草显著的补偿机制。同时发现刈割干扰可激发更强的自疏作用。2种牧草的生长指标呈下降趋势可能是干旱、刈割和种间竞争或化感协同胁迫作用的结果,但共存与补偿机制有利于减缓这种负面效应。沙打旺和苜蓿的更新补偿时间上的异质性,实现资源利用生态位的分离,从而调控着2种牧草组成的种群稳定性,这对理解生物多样性维持机制具有重要的参考意义。     

土壤水分胁迫对新疆大叶苜蓿的生长及生物量的影响

采用盆栽法研究了不同土壤水分胁迫(田间持水量的90%,70%,40%,20%)对新疆大叶苜蓿的生长及生物量积累的影响。结果表明,土壤水分含量为田间持水量的70%时,苗高、地径、分枝数及侧根数均高于其他处理,叶片、茎、主根鲜生物量和干生物量均最大,最适宜新疆大叶苜蓿生长;土壤水分含量过高(田间持水量的90%)或过低(田间持水量的20%,40%)时,均不利于新疆大叶苜蓿生物量的形成;土壤水分胁迫抑制了新疆大叶苜蓿的生长发育,随着水分胁迫的加剧,苗高和地径生长速度均减慢。该结果为进一步了解新疆大叶苜蓿对水分胁迫的响应规律并为其在干旱区节水灌溉农业中的推广和种植以及为建立持久稳定高产的畜牧业草业生产体系提供理论依据。     

长期连续种植苜蓿草地地上部分生物量与土壤水分的空间差异性

基于苜蓿长期连续种植定位试验,研究了不同施肥与采样位置差异对苜蓿草地地上部分生物量和土壤水分的影响。苜蓿长期连续种植19年后,施肥对苜蓿地上部分生物量的影响不显著;试验样地内呈由外及内植株高度逐渐下降、地上部分生物量积累逐渐减小的“生物漏斗”现象,距样地中心位置不同引起的差异远远超过施肥处理引起的差异。中下层土壤水分也呈类似的漏斗状分布。相关分析表明,苜蓿地上部分生物量与1 m以下土壤水分含量呈显著相关,表明在长期连续种植条件下下层土壤水分状况是决定苜蓿草地生长状况的主要因素。     

渭北旱塬苜蓿和沙打旺生产力对种间竞争的响应

大田条件下采用生态替代试验对沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)单播及混播的当年草地进行地上生物量动态及种间竞争的研究。结果表明:单混播苜蓿地上生物量与其绝对生长速率显著大于沙打旺,并且随播种密度升高而增大,3种密度下苜蓿单混播生产力均在2005年6月最高,其中两牧草地上生物量的累积与返青天数均呈显著正相关。不同密度处理下两牧草表现为阶段性的资源共享和资源竞争关系,随密度增大,资源共享程度降低,而资源竞争反之。但中高密度下整个生育期内苜蓿的相对竞争力均高于沙打旺,低密度在返青后开始出现种间竞争关系,随生育期变化竞争增强。混播当年苜蓿竞争力始终大于沙打旺,其中密度效应为两者种间关系调节的重要影响因素。混播中苜蓿生物量与苜蓿对沙打旺的竞争优势为性状互利关系。因此,植物生产力对物种种间关系的积极响应可能为旱生环境中植物生活史对策的重要特征。     

半干旱区退耕地紫花苜蓿生长特性与土壤水分生态效应

本文系统研究了黄土高原半干旱地区不同立地条件下,20年生紫花苜蓿(Meducagi sativa L.)生长变化特征与土壤水分的消耗与恢复过程。结果表明:紫花苜蓿不同生长阶段生产力差异较大,年生长的6-8月份,即在水热同步条件下,紫花苜蓿形成较高地上生物量,为年生长的盛期,但土壤水分消耗过度,降至年最低点;紫花苜蓿产草量不同生长年限均达极显著差异,在山地、塬地和川地3种立地条件下均呈规律性变化特征,即在生长的4～8年间,3种立地条件下紫花苜蓿均为旺盛生长阶段,第10年土壤含水量降到最低,土壤干层厚度高达300～720 cm,土壤水分严重亏缺;10年后随紫花苜蓿的基本衰败,土壤水分开始缓慢恢复;第15～20年,3种立地类型500 cm土层以上土壤水分可恢复到接近种植前的土壤含水量,而500 cm以下土壤通体干燥化严重,水分恢复极为缓慢,且恢复难度较大。因而,在黄土高原半干旱区紫花苜蓿适宜生长年限应为8～10年,第4～8年为苜蓿生长的高峰期。     

矿区排土场人工草地土壤水分及入渗特征效应

本研究以露天煤矿排土场新土体上建植的不同人工草地为对象,分析了不同人工草地地上生物量、土壤水分及土壤入渗性能。结果表明,不同人工草地地上生物量之间差异显著(P<0.05),灌木和草灌混播草地的地上生物量比单一草种草地高,冰草+沙蒿和沙打旺+沙蒿草地地上生物量分别比单一种植冰草和沙打旺的草地高40.84%~47.88%和27.31%~53.49%;不同人工草地土壤含水量随深度增加而增大,20~30 cm层土壤含水量花棒草地最高;不同人工草地地上生物量和土壤水分的累加值呈负相关关系;草灌混播草地的平均土壤初始入渗速率比单一草种草地高44.25%。本研究结果表明,在矿区排土场新土体改良和植被恢复建设中应以草灌混播人工草地为主,可有效提高草地生产力,改善土壤的水分状况和入渗性能,利于植被生长的可持续。     

内蒙古南部黄土丘陵区土壤水分与二年生苜蓿生长初析

本文通过对内蒙古南部黄土丘陵区非灌水条件下的土壤水分状况与二年生苜蓿生长进行了初步研究。结果表明：土壤储水量变化与苜蓿生物量积累趋势基本相一致，土壤水分动态变化受苜蓿生长影响表现出“上保水、下耗水”现象。40厘米以下苜蓿地土壤含水量低于天然草地土壤含水量3-4%（θv)，而表层土壤含水量依然高于天然草地2%（θv)左右，全生育期内，苜蓿地土壤水分消耗超过天然草地70毫米左右，1米以下土壤含水量已经反映出少量亏缺。     

地表覆盖对黄土高原水蚀风蚀交错区人工草地水分利用的影响

以陕西省神木县六道沟小流域为研究区域,对不同覆盖处理下的紫花苜蓿人工草地土壤温度和土壤水分以及苜蓿的水分利用效率进行研究,探讨了黄土高原北部紫花苜蓿人工草地的水分消耗过程。结果表明,地表覆盖可以显著降低土壤0-6cm表层温度;同时覆盖可以增加浅层土壤水分含量,不同覆盖方式下土壤深层水分含量没有明显差异;覆盖处理下的苜蓿产量及水分利用效率均高于对照处理,说明苜蓿株间覆盖可以提高苜蓿产量以及苜蓿的水分利用效率,覆盖可以作为该区牧草地提高生产力的有效方法。     

灌溉地不同人工牧草草地土壤水分及生长特征变化

对2003-2005年人工牧草草地不同深度不同时间灌水前后的水分变化特征进行研究,发现0-40 cm含水率变化大而且快称多变层;40-80 cm牧草水分利用层,80-100 cm稳定贮水层。分析美国大叶、德国大叶、沙打旺、红豆草生长状况,在相同气候和管理条件下美国大叶单株鲜重最大。用土壤水分平衡法估算美国大叶、沙打旺两种牧草的全年耗水量和土壤水分贡献系数,结果表明,在干旱缺水地区种植美国大叶是发展草产业的较好品种。     

刈割次数对紫花苜蓿镉吸收影响及生理响应

采用盆栽试验研究了4种镉(Cd)浓度(0,10,25,50 mg/kg)下,刈割次数(1次,2次,3次)对紫花苜蓿生长和Cd累积量的影响及其生理响应。结果发现,多次刈割提高了紫花苜蓿地上部分的生长速率,促进了地上部分生物量的累积,3次刈割下地上部平均生长速率可达61.6 mg/(株·d),但3次刈割显著抑制了根系的生长(P<0.05)。生长季内2次和3次刈割可以促进根系Cd吸收,增加地上部分Cd累积量,进而提高紫花苜蓿Cd富集量,单株最大镉积累量出现在25 mg/kg Cd浓度的2次刈割处理中,达到75.98 μg/株。同时,2次或3次刈割会降低紫花苜蓿相对电导率、MDA含量,增加脯氨酸含量,改善紫花苜蓿在Cd胁迫下的生理状况。综合分析表明,当土壤Cd浓度不高于25 mg/kg时,紫花苜蓿生长季内2次刈割可以提高Cd污染土壤修复效率。     

灌溉量对草坪草地上、地下植物量分配的影响

采用大田试验和室内分析相结合的方法,探讨了灌溉与草坪草地上及地下植物量的关系,结果表明:草坪草的生长速度随着水分的增加而增加,草坪草的生长具有时滞性,生长模式遵循"慢-快-慢"的规律;整个生长期内草坪草修剪植物量大小顺序为:高羊茅Festuca arundinacea＞草地早熟禾Poa pratensis＞多年生黑麦草Lolium perenne,与生长速度呈显著正相关;叶片含水量与土壤储水量之间呈正相关,与气温呈负相关;轻度水分胁迫下水分利用效率较高;对水分的敏感性,黑麦草最强,高羊茅最弱;地下植物量最大值出现在春季,秋季为根系的恢复生长期;轻度水分胁迫有助于根系的生长,充足水分条件不利于高羊茅根系生长;根系的空间分布呈乘幂函数关系.     

不同放牧强度和水分处理下荒漠草原土壤呼吸与群落地下生物量的关系

为比较短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原不同放牧强度下不同水分处理对土壤呼吸、根系现存量和根系净生长量的影响,揭示土壤呼吸与地下生物量之间的关系,本研究在内蒙古荒漠草原不同放牧强度试验区进行对比性试验。放牧强度试验采用完全随机区组设计,将50 hm²试验样地分为不放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4个梯度,3次重复。每个放牧强度下设有4个不同水分处理（减水50%、自然降水、增水50%和增水100%）。在不同水分处理小区内,采用开路式土壤碳通量测量系统LI-8100测定土壤呼吸速率,用根钻法测定根系现存量,根袋法测定根系净生长量。结果表明：不同放牧强度对土壤呼吸和群落地下生物量没有产生显著性影响（P>0.05）;土壤呼吸速率随着降水的增多显著增加（P<0.05）;在整个生长季中,土壤呼吸速率呈现先增高后下降的趋势;群落地下生物量在减水50%处理下显著降低（P<0.05）,根系净生长量在增水100%处理下最高,显著高于减水50%处理（P<0.05）;土壤呼吸速率与根系现存量和根系净生长量存在显著的正相关关系（P<0.05）。因此,在干旱的荒漠草原,水分是影响土壤呼吸和群落生长发育的主要因素。     

水分胁迫对新疆准东地区钠猪毛菜的生活史对策的影响

水是制约干旱区植物生长的关键性限制因子.选取新疆准东干旱荒漠地区优势物种钠猪毛菜为研究对象,通过田间控制试验方法研究分析不同水分梯度对钠猪毛菜生长策略的影响,为新疆准东地区大规模露天矿区植被重建工作提供参考.结果表明:1)在不同生长时期,水分胁迫对钠猪毛菜的生物量分配具有显著影响,根冠比随胁迫程度增加而增加,地上生物量...     

骆驼刺幼苗生长和功能性状对不同水氮添加的响应

采用盆栽实验,设计干旱(30%~35%FC)、中水(60%~65%FC)和湿润(80%~85%FC)3个水分梯度以及不施氮、低、中、高4个氮素水平的完全随机组合试验,连续2年研究了不同水分和氮素添加对骆驼刺幼苗生物量、叶片和细根功能性状的影响,并分析了不同功能性状间的相关性。结果表明,骆驼刺幼苗的生物累积、叶片和细根功能性状均受到水氮交互作用的显著影响,但不同生长时期响应格局不同。对于1年生幼苗,总根系生物量在干旱低氮处理下最高,但与中水不施氮处理差异不明显;比叶面积和叶氮含量在干旱中氮处理下均显著高于其他处理,叶片组织密度值却最低;在干旱高氮处理下细根比根长显著高于其他处理,细根组织密度却明显较低。对于2年生幼苗,中水中氮处理的叶片、细根、地上和地下生物量累积均最高;比叶面积在对照处理(干旱不施氮)下最高,叶片组织密度值却最低;干旱低氮处理的细根比根长显著高于其他处理,但细根组织密度明显较低。叶片与细根功能性状间无明显相关性,但叶片与总根系生物量呈极显著正相关。叶氮含量与比叶面积也呈显著正相关,细根比根长与细根组织密度、比叶面积与叶片组织密度均呈显著负相关。这表明叶片与细根功能性状对水氮条件变化的响应并不同步,地上与地下生长的关联主要表现为叶片和根系生物量累积变化的一致性。     

拔节期水分胁迫对荻生长和生物质特性的影响

用盆栽土培法研究了土壤水分胁迫对拔节期荻(Miscanthus sacchariflorus(Maxim.)Benth.)生长和生物质特性的影响.结果表明:土壤水分条件对荻的生长影响显著,严重胁迫(土壤相对含水量(RWC)为40%)对荻生物量的抑制作用明显强于轻度胁迫(RWC60%),而轻度胁迫与充分供水(RWC80%)处理间差异不显著;随着水分胁迫强度的增加,荻地下部分生物量比例逐渐增加,从而使根冠比显著增加;土壤水分条件对荻的生物质特性影响显著,随着土壤含水量的下降,荻茎叶中挥发分含量逐渐下降,而灰分含量逐渐增加;茎、叶中的钾、氯与土壤含水量呈负相关,而硫、硅与土壤含水量呈正相关.     

土壤容重对野生香根草幼苗根系形态及其生物量的影响

香根草因其具有发达的根系而被许多国家用于水土保持,但紧实土壤影响根系的生长,而土壤容重与土壤紧实度密切相关。为了掌握粤西野生香根草对紧实土壤的适应状况,用人工土柱研究了容重分别为1.20 g/cm³ (D_1.20)、1.35 g/cm³ (D_1.35)和1.58 g/cm³ (D_1.58)的土壤对其根系形态和生物量的影响。结果表明：1）随容重增大,根系和地上部生物量下降,根冠比降低,植株的根表面积、根长密度和根体积密度减小,而平均根直径增大。2）容重影响根系的空间分布,D_1.20和D_1.35处理的根系在上、下层分布较多,中间层分布少,表明粤西野生香根草具有深根型特性;高容重阻止根向下延伸,D_1.58处理的根系主要分布0～6 cm的土层内。3）D_1.20和D_1.35土壤的平均根直径随土层加深减小,而D_1.58的则增加。本实验结果说明粤西野生香根草能耐较紧实（D_1.35）的土壤,高紧实土壤（D_1.58）虽然限制其生长,但对表土层根系的分布影响小。并就容重对粤西野生香根草固土护坡的影响进行了讨论。     

NaCl渐进胁迫对啤酒大麦幼苗生长、离子分配和光合特性的影响

砂培条件下,对啤酒大麦幼苗在等量NaCl 梯度(每周以17.1 mmol/L NaCl递增)渐进胁迫下生长和生理的响应进行研究。结果表明,随着盐浓度的递增,啤酒大麦地上生物量、株高显著低于对照组,而根系生物量和根冠比高于对照组,低盐分、短时间盐胁迫能刺激根系生长。盐分胁迫至高浓度(≥85.5 mmol/L NaCl)时,随着胁迫时间的持续,大麦幼苗生长受到抑制,地上含水量明显下降;短时间内适应低浓度盐胁迫后,一定程度上提高了啤酒大麦的净光合速率(P_n),而高浓度盐分能显著抑制大麦的净光合速率,气孔导度(G_s),胞间CO₂浓度(C_i)和蒸腾作用(T_r);高浓度、长时间盐分渐进胁迫下,影响大麦光合特性的主要是非气孔因素。大麦地上部Na⁺和Cl^-含量随介质中NaCl浓度的递增和胁迫时间的延续呈逐渐上升趋势,而根系中Na⁺含量呈下降趋势,Cl^-含量则呈逐渐上升的趋势。处理组大麦地上部K⁺/Na⁺明显低于对照,且随着盐浓度的递增而减小,说明在盐分胁迫过程中,地上部分优先积累 Na⁺。选择性吸收和运输K⁺是啤酒大麦适应渐进盐胁迫的生理生态机制。     

土壤水分对捷达苜蓿幼苗的影响

通过盆栽试验,研究了土壤水分对捷达苜蓿幼苗生长的影响。结果表明,捷达苜蓿品种幼苗生长在不同土壤水分梯度下,地上及地下部分生长状况存在差异,捷达苜蓿品种在土壤含水量为16.8%～19.2%时,其茎生长速度、主侧根生长、干物质积累达到最好,在土壤含水量14.4%～16%.时,有利于捷达苜蓿茎秆和主侧根生长,但干物质积累偏低。当土壤含水量达到田间持水量(24%),并持续3d,捷达苜蓿幼苗可以正常生长,但当土壤含水量达到田间持水量,并持续6d,捷达苜蓿幼苗生长受到严重的抑制。当土壤含水量为9.6%～12%时,基本不影响捷达苜蓿幼苗侧根的正常生长。