紫花苜蓿与草地早熟禾轮作序列土壤氮素时空动态变化差异

通过研究甘农9号紫花苜蓿(Medicago sativa cv. Gannong No.9)与海波草地早熟禾(Poa pratensis Haibo)轮作序列土壤氮素时空动态变化,探讨不同轮作序列土壤氮素时空分配机制。设置草地早熟禾→紫花苜蓿(PA)和紫花苜蓿→草地早熟禾(AP)轮作处理,以草地早熟禾→草地早熟禾(PP)和紫花苜蓿→紫花苜蓿(AA)为对照;于种植第二年4–10月分别采集0–20和20–40 cm土层土壤,测定全氮与碱解氮含量。结果表明,PA模式0–20和20–40 cm土层4–10月全氮含量动态均呈先下降后上升趋势;0–20 cm土层碱解氮含量动态呈上升–下降–上升趋势,而20–40 cm土层呈下降–上升–下降–上升趋势;0–20 cm土层,除8月外,4–10月PA模式全氮含量显著高于PP,20–40 cm土层,除8、9月外,4–10月PA模式全氮含量显著高于PP(P 0.05);除4月外,4–10月PA模式0–20 cm和20–40 cm土层碱解氮含量均显著高于PP(P 0.05)。AP模式0–20 cm和20–40 cm土层4–10月全氮和碱解氮含量动态均略呈下降趋势;0–20 cm土层,除4、5、6月外,其他月份AP模式全氮含量显著低于AA(P 0.05),20–40 cm土层,除10月外,其他月份AP模式与AA模式无显著性差异(P 0.05);0–20 cm土层,除4、5、6月外,其他月份AP模式碱解氮含量显著低于AA;20–40 cm土层,10月AP显著低于AA(P 0.05),其他月份下两处理间均不显著(P0.05)。综上所述,草地早熟禾→紫花苜蓿序列可显著提高土壤全氮和碱解氮含量,紫花苜蓿→草地早熟禾序列可使土壤全氮与碱解氮得到有效利用。与苜蓿→草地早熟禾轮作相比,草地早熟禾→苜蓿能有效增加土壤氮素含量。     

苜蓿后茬冬小麦对氮素的响应及土壤氮素动态研究

2001至2004年,在甘肃庆阳黄土高原定位研究了施氮和不施氮对比条件下,4龄苜蓿后茬冬小麦对氮素的响应.结果表明,4龄苜蓿后茬冬小麦产量对氮连续3年有响应,至第3茬,施氮显著增加籽粒产量(P<0.05),促进了第1茬冬小麦对氮的吸收,与产量的变化趋势一致;第2茬冬小麦对氮肥的利用率最高,达47%,不施氮下土壤氮素处于亏缺状态,第1年的亏缺量最大、第2年最小;施氮明显增加第2茬冬小麦0～60 cm 土层中硝态氮的含量,且硝态氮的累积峰从2003年的0～60 cm土层,转移到2004年的60～200 cm, 表明氮有一定程度的向下淋溶.在黄土高原,4龄苜蓿后茬种植头茬作物可不施氮肥.     

苜蓿草地土壤呼吸及其对环境响应的研究

采用LI-8100对河北沽源牧场地区3年生苜蓿(Medicago sativa L.)草地生长季土壤呼吸速率日动态以及季动态进行测定,分析了土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度和大气辐射的相关性。结果表明:苜蓿草地的土壤呼吸日动态呈单峰曲线,各观测日的最小值分别为3.102,2.071,4.655,4.52,3.355μmol·m^-2·s^-1,出现在每天8:00-9:00和18:00-19:00之间,相对应的最大值分别是4.934,3.034,6.948,5.682,4.823μmol·m^-2·s^-1,出现在13:00-16:00之间。土壤呼吸速率日动态与5 cm土壤温度的相关性最大,R2的值为0.2722~0.8214(P<0.05),与10 cm土壤温度有一定的相关性,与20 cm土壤温度相关性不大。土壤呼吸季动态呈不规则单峰曲线,最小值是2.48μmol·m^-2·s^-1,出现在6月26日,最大值是5.79μmol·m^-2·s^-1,出现在7月24日。土壤呼吸季动态与5,10,20 cm深度的土壤温度均无相关性,与5,10,20 cm深度土壤湿度均有极相关关系(P<0.01),与太阳辐射无相关性。     

黄土高原轮作系统苜蓿土壤磷素变化特征

在长期定位试验的基础上,分析黄土高原旱地轮作系统中苜蓿（Medicago sativa）不同生长年份土壤的无机磷、有机磷形态及微生物磷的变化特征,以期为农牧区牧草有效磷素合理利用及区域管理提供依据。结果表明：种植苜蓿的土壤全磷含量与苜蓿种植年份成反比,连续种植苜蓿年份越长,土壤全磷和速效磷的含量越小。苜蓿土壤中无机磷组分以Ca-P为主,占无机磷总量的74.0%～80.0%,且Ca₁₀-P > Ca₈-P > Ca₂-P。有机磷占全磷总量的23.2%～25.4%,土壤有机磷以中活性有机磷为主,占有机磷总量的78.3%～79.5%。苜蓿的种植年份越长,土壤微生物磷含量越低。土壤微生物磷与土壤全磷、速效磷成极显著相关,故土壤微生物磷可作为土壤供磷能力的指标。     

不同种植年限人工苜蓿草地植物和土壤化学计量特征

通过测定并分析不同种植年限(种植1,3,4,5及8年)人工苜蓿草地苜蓿叶片、茎秆及0~20 cm土壤中C、N、P含量及其化学计量比,研究了种植年限对人工苜蓿草地土壤及植物养分含量及其化学计量比的影响。结果表明,1)0~20 cm土壤C、N含量随种植年限的增加,呈先增后减的趋势,P含量与之相反,各年限间有显著差异(P<0.05)。2)随种植年限的增加,苜蓿叶片C含量总体呈下降趋势,P含量先升后降。茎中各养分的变化规律与土壤养分变化规律相似,变化幅度小于叶片养分。3)苜蓿叶片N∶P及C∶P与叶片P含量显著负相关,与叶片N含量无显著相关性,土壤P与茎的C、N、P及化学计量比均有一定相关性。     

垄覆膜集雨种植对二年龄苜蓿草地土壤养分的影响

旱作条件下,垄覆膜集雨措施应用于紫花苜蓿种植,垄为集雨区,沟为种植区,研究不同沟垄宽比和覆膜方式对2年龄苜蓿草地土壤养分影响。结果表明,垄覆膜种植苜蓿第2年返青前、第2茬刈割后,各处理0～20,20～40 cm土壤全磷(TP)含量均无显著差异,膜垄、土垄处理0～20,20～40 cm土壤有机质(SOM)、全氮(TN)含量均随着垄宽度的增大而增加,且膜垄处理0～40 cm土层SOM、TN、速效氮(AN)、速效磷(AP)、缓效钾(SAK)、速效钾(AK)含量均显著高于土垄处理及CK(平作),所有处理中MR60、MR75土壤养分含量最高。刈割后和返青前相比,膜垄处理0～40 cm土层SOM的减少量显著低于土垄处理,膜垄处理0～40 cm土层TN的增加量及AN、AP、SAK、AK的减少量均显著大于土垄处理;相关性分析表明,各处理0～40 cm土层SOM的减少量与苜蓿的经济产量呈显著的负相关,0～40 cm土层TN的增加量、AP的减少量、AK的减少量均与苜蓿的经济产量呈显著的正相关。说明垄覆膜集雨种植紫花苜蓿能够有效的抑制SOM含量的降低,且膜垄的抑制作用大于土垄,同时促进TN含量的增加,有效地提高0～40 cm土壤养分,有利于土壤的可持续利用。     

陇中黄土高原半干旱区苜蓿-作物轮作对土壤物理性质的影响

本研究通过设置在陇中黄土高原半干旱区苜蓿-作物轮作系统的长期定位试验,探讨了不同轮作模式对土壤物理性质的影响。6种轮作模式包括:苜蓿-苜蓿(L-L)、苜蓿-休闲(L-F)、苜蓿-小麦(L-W)、苜蓿-玉米(L-C)、苜蓿-马铃薯(L-P)和苜蓿-谷子(L-M)。结果表明,不同轮作模式下耕层土壤容重、孔隙度、土壤饱和导水率、土壤渗吸率、宏观毛管长度和有效孔径差异显著,苜蓿-作物轮作对土壤团聚体稳定性有一定影响,但不明显。L-F、L-W、L-C、L-P和L-M模式的土壤容重比L-L模式分别降低了6.86%,7.69%,6.22%,9.29%与10.17%。土壤渗吸率在L-F、L-W、L-C、L-P和L-M模式下分别比L-L模式提高了1.19,2.31,0.25,0.66和0.75倍,宏观毛管长度分别提高了3.73,2.92,1.49,2.62和1.15倍,有效孔径分别降低了79.43%,72.99%,56.71%,69.41%和56.35%,L-F、L-W和L-M模式土壤饱和导水率分别比L-L模式提高了0.32,1.52和0.33倍。轮作对土壤团聚体的影响主要表现在0~10 cm和10~30 cm的土层,其中L-C模式显著增加了土壤大团聚体含量,且增大了平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值,提高了土壤的机械稳定性,L-P模式次之,但轮作在一定程度上降低了土壤水稳性团聚体的含量,L-F、L-W、L-C、L-P和L-M模式比L-L模式分别降低了33.44%,23.08%,7.36%,27.09%和20.29%。说明在黄土高原半干旱区,轮作有助于形成良好的土壤结构,改善土壤的渗透性能,促进土壤物理质量的提高。     

半干旱黄土区柠条灌丛不同植被管理方式下的土壤水分

为探究半干旱黄土区柠条灌丛在不同植被管理方式下的土壤水分特征,本文以甘肃省定西市龙滩流域为研究区,通过对2016?2018年生长季0?1.8 m土层土壤水分动态检测,分析人工柠条灌丛[柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)]不同植被管理方式[对照(不平茬也不除草)、平茬除草、平茬、除草]对土壤水分的影响.结果表明:1)平茬除草管理方式的土壤水分最高,在上、中、下坡位均高于其他3种管理方式的土壤水分.2)在整个生长季内,各管理方式0?0.4 m浅层土壤水分波动最大,而1.0?1.8 m较深土层则无明显变化.温度和降水对土壤水分有一定的影响,但无论是干旱年还是平水年,平茬除草管理方式在各土层中土壤水分均高于其他3种管理方式的土壤水分.3)采用最优分割法将不同植被管理方式的土壤水分划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层,平茬除草管理方式土壤水分的活跃层与次活跃层的深度为0?0.8 m,其深度大于其他3种管理方式;而对照管理方式土壤水分在0.3 m以下都为相对稳定层,其深度小于其他3种管理方式.本研究结果表明,在生长季平茬除草管理方式更适合研究区柠条灌丛植被的管理,这为该区域人工植被土壤水分管理以及构建半干旱黄土区稳定的人工植被群落提供了参考.     

GIS空间分析技术在苜蓿叶面积测定中的应用

借助数码相机获取苜蓿叶片和参照物图像,经R2V矢量化后利用GIS空间分析技术提取其面积和周长等特征信息。结果表明,参照物周长、面积提取值和实际值之间的平均相对误差仅为0.55%和1.08%,远小于叶面积仪器的测量误差(5%~15%),说明GIS空间分析技术应用于苜蓿叶面积测定是切实可行的;作为GIS应用的一个拓展,其强大的数据处理功能可一次性自动输出大量苜蓿叶片的单叶周长、单叶面积、叶片数等多项信息,因此与其他叶面积测定方法相比,GIS空间分析技术测定叶面积具有精确、简捷、数据处理量大、额外投资小等优点,适用于在科研领域和生产上推广使用。     

基于GIS在苜蓿叶面积测定中的应用

简便、快速、准确的苜蓿(Medicago sativa)叶面积测量方法,对牧草作物冠层结构的对比研究具有重要意义。采用SCX 4623FH扫描仪获取苜蓿叶片300 dpi灰度图像,经R2V软件矢量化,在地理信息系统(GIS)中利用VBA宏语言提取其面积和周长等信息。结果表明,GIS提取信息与参照物实际信息相比,测定叶片周长、面积的平均相对误差为0.177%和1.68%,远小于叶面积仪器的测量误差(5%~15%),说明GIS空间分析技术应用于苜蓿叶面积测定是切实可行的。与其他叶面积测定方法相比,GIS空间分析技术测定叶面积具有精确、简捷、数据批量化等优点,适于在科研领域和生产上推广使用。     

灌溉与施氮对紫花苜蓿土壤水分动态和耗水强度的影响

在甘肃省河西绿洲灌区设计大田试验,研究了不同灌溉量常规灌溉(330 mm)、节水20%灌溉(264 mm)和节水40%灌溉(198 mm)和施氮量0、40、80和120 kg/hm2对紫花苜蓿(Medicago sativa)土壤不同层次含水量、贮水量动态变化和耗水强度的影响.结果表明:根系层(0～120 cm)土壤含...     

紫花苜蓿在酸性土壤中的生长表现

以酸性紫色土(pH值5.45),粘黄壤(pH值4.99)和砂岩黄壤(pH值4.30)为供试土壤,利用盆栽试验比较分析了6个紫花苜蓿品种的生长表现。结果表明,酸性粘黄壤和砂岩黄壤显著抑制紫花苜蓿生长与结瘤,而在酸性紫色土中,紫花苜蓿生长相对良好,且能正常结瘤;3种土壤不同的pH值水平是引起紫花苜蓿生长差异的主要原因,不同紫花苜蓿品种对酸性土壤的耐受性也不同,使紫花苜蓿品种间存在较大的生长差异。酸性粘黄壤和砂岩黄壤施用一定量的石灰,可提高紫花苜蓿生长高度,增加生物量的积累,且粘黄壤中根瘤数极显著增加;酸性紫色土经石灰改良后,部分品种地上部和地下部生物量降低,所有品种的根瘤重显著下降;相比之下,酸性粘黄壤和砂岩黄壤不经改良没有种植紫花苜蓿的可能,酸性紫色土较适宜种植紫花苜蓿。     

紫花苜蓿肌动蛋白基因的提取

选取紫花苜蓿叶片为材料,提取总RNA,利用蒺藜状苜蓿的肌动蛋白基因设计特异性引物,扩增出目的基因的cDNA进行测序,测序结果在NCBI基因库中利用Blast与其他高等植物肌动蛋白基因序列进行了比对、分析,结果证明所提取的基因为紫花苜蓿肌动蛋白基因的片段。     

灌溉和施氮对种植第2年紫花苜蓿产量、水分利用效率及土壤全氮含量的影响

在甘肃省河西绿洲灌区石羊河流域进行大田试验,研究不同灌溉量,分别为常规灌溉(330mm)、节水20%灌溉(264mm)和节水40%灌溉(198mm)和施氮量0、40、80和120kg/hm2对种植第2年紫花苜蓿(Medicago sativa)干草产量、水分利用效率(WUE)以及土壤全氮的影响。结果表明:紫花苜蓿全生育期总干草产量随灌溉量增加而显著增加,他们的次序是常规灌溉总干草产量(15 575kg/hm2)>节水20%(14 763kg/hm2)>节水40%灌溉(14 017kg/hm2)。节水20%灌溉的水分利用效率为27.49kg/(mm.hm2),显著高于常规灌溉25.96kg/(mm.hm2),节水40%灌溉的水分利用效率为26.89kg/(mm.hm2),与常规灌溉和节水20%灌溉之间相差不显著。各处理全氮主要富集于表层土壤(0～60cm),土壤全氮含量随土层深度的增加而减少。在0～120cm土层,灌溉对各土层全氮含量的影响没有出现规律性变化;施氮40kg/hm2土壤全氮含量显著高于不施氮和施氮80、120kg/hm2。当施氮量为40kg/hm2时,第2年紫花苜蓿干草产量15 905kg/hm2、WUE为28.62kg/(mm.hm2)以及土壤全氮含量达到最大值。在河西绿洲灌区石羊河流域种植第2年紫花苜蓿,从经济、生态和环境方面考虑,节水20%灌溉(灌溉量为264mm,不包括生育期降水量)和施氮40kg/hm2处理是较高干草产量、较高WUE及较高土壤肥力取得一致的处理,应大面积推广。     

紫花苜蓿根际土壤细菌群落对腐熟牛粪响应

为了探讨腐熟牛粪施用量对作物根际土壤细菌丰度、多样性及群落结构的影响,本研究以盆栽紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为试验材料,分别添加0％,3％,6％,9％的腐熟牛粪,在添加30 d,60 d,90 d后进行取样,利用Illumina-Miseq高通量测序平台对土壤细菌16S rRNA V3-V4区进行...     

遮荫条件下9个紫花苜蓿品种苗期形态及生长响应

采用遮荫试验,研究了光对9个苜蓿品种苗期形态特征及生长动态的影响。结果表明,不同遮荫处理下苜蓿品种间株高变化有较大的差异,游客表现出最弱的耐阴性;随光照减弱,各品种根颈分枝数、主根粗、二级侧根数、根瘤数、叶片厚度和叶片数均显著下降,表现出较强光环境下更强的形态可塑性;各品种主根长无显著变化,总叶面积动态中新疆大叶、苜蓿王和德宝变化不显著,其他品种显著下降。各品种生物量随遮荫强度增加而显著下降,弱光下各品种生物量对根系的分配明显下降,对茎和叶的分配增加,叶面积比随光强减弱明显增大,相对生长速率随光强减弱显著下降。不同品种同一器官对光环境变化的反应程度不一致,反映了苜蓿各品种耐阴机制的差异。     

紫花苜蓿对牛角花齿蓟马为害的生理响应研究

为明确紫花苜蓿(Medicago sativa)对牛角花齿蓟马(Odontothrips loti)为害的抗性生理机理,测定了不同牛角花齿蓟马虫口密度下抗蓟马苜蓿无性系R-1、感蓟马苜蓿无性系I-1可溶性蛋白、游离脯氨酸含量及超氧化物歧化酶(SOD)、愈创木酚过氧化物酶(GPX)、过氧化氢酶(CAT)活性的变化.结果表明:受牛角花齿蓟马为害后,R-1无性系在低虫口密度(1, 3头·枝条^-1)下,SOD, GPX活性升高,在高虫口密度(5, 7头·枝条^-1)下,SOD, GPX活性先上升后下降;I-1无性系各接虫处理的SOD, GPX活性均先上升后下降;二者各接虫处理的可溶性蛋白含量均降低,游离脯氨酸含量均增加,CAT活性均下降,且在牛角花齿蓟马为害过程中,R-1无性系各接虫处理可溶性蛋白的减少量、游离脯氨酸的增加量及CAT活性的下降速率均小于I-1无性系.说明SOD, GPX活性的升高是紫花苜蓿对牛角花齿蓟马诱导抗性的一种表现,R-1无性系在低虫口密度下其SOD, GPX活性持续升高而表现为抗蓟马,I-1无性系对蓟马为害的诱导抗性反应滞后于R-1无性系而表现为感蓟马.