5种草本植物根系理化特性及其相关性

为理解草本植物根系的主要化学成分对根系力学特性影响,选取武汉地区5种常见的水土保持草本植物,开展了根系抗拉特性研究。根系直径范围选取0~1.5mm,按直径分成4个径级,并按根系分级测定了纤维素、木质素和半纤维素含量,计算了综纤维素含量和木纤比。结果表明,5种根系4个径级的抗拉力、抗拉强度均表现为香根草(Vetiveria zizanioides)百喜草(Paspalum natatu)狗牙根(Cynodon dactylon)马尼拉草(Zoysia matrella)狗尾草(Setaria viridis)。香根草和百喜草的根系具有较大的抗拉力学特性,与其它3种植物根系的抗拉力学特性差异显著(P0.05)。随着直径增大,5种根系抗拉力均增大,而抗拉强度均减小,两者均表现为幂函数关系。5种植物不同径级根系纤维素含量范围为21.90%~34.57%,木质素含量为12.85%~19.42%,半纤维素含量为14.31%~20.22%,综纤维素含量为38.52%~51.83%,木纤比为0.37~0.90。根系抗拉力与纤维素、综纤维素含量显著负相关(P0.05),与木纤比显著正相关(P0.05);抗拉强度则均与纤维素、综纤维素含量显著正相关(P0.05),与木质素含量、木纤比显著负相关(P0.05)。纤维素、木质素、综纤维素含量和木纤比与5种草本植物根系的力学性质有较好的相关关系。研究结果表明,香根草和百喜草可作为武汉重要的固土护坡植物种类,为分析植物根系力学、化学性质和直径的相互作用关系提供理论依据。     

黄土高原丘陵区冰草和柳枝稷土壤细沟可蚀性季节动态

为了评价黄土高原丘陵区退耕还草水土保持效应,本研究以黄土丘陵区冰草(Agropyron cristatum)和柳枝稷(Panicum virgatum)为研究对象,在不同坡度(S=17.36%~42.26%)和流量(Q=1.0~2.5L·s~(-1))条件下,采用变坡试验水槽测定土壤的分离能力,利用线性回归方法,结合土壤侵蚀过程,运用WEPP模型推求土壤细沟可蚀性(Kr),分析了冰草和柳枝稷生育期内土壤Kr的季节变化规律。结果表明,黄土丘陵区冰草生育期内土壤Kr具有显著的季节变化(P0.05),总体呈下降趋势;柳枝稷生育期内土壤Kr无显著季节变化(P0.05)。冰草土壤Kr表现为下降的季节变化,变化范围为0.002 1~0.022 4s·m~(-1);柳枝稷土壤Kr表现为先升高后降低的季节变化,变化范围为0.003 2~0.021 9s·m~(-1)。土壤黏结力、水稳性团聚体和根重密度是影响冰草和柳枝稷生育期内土壤Kr季节变化的主要因素。土壤细沟可蚀性与土壤黏结力、水稳性团聚体及根重密度间呈显著负相关关系。此外,用土壤黏结力和根重密度能够较好地模拟黄土丘陵区冰草和柳枝稷生育期内土壤细沟可蚀性的季节变化。冰草和柳枝稷土壤细沟可蚀性季节变化主要由根系生长和土壤黏结力变化所致。土壤细沟可蚀性与土壤黏结力、水稳性团聚体和根重密度间呈显著负相关关系。用土壤黏结力和根重密度等参数能够较好地模拟冰草和柳枝稷土壤细沟可蚀性的季节变化规律。     

黄土高原地区草地植被调控土壤水蚀机理的研究进展

作为我国水土流失最为严重的地区之一,黄土高原地区独特的地理环境条件和有限的水资源要求该区的林草植被建设以草地植被为主,草地植被在控制土壤水蚀方面已取得了重大进展。本研究根据草地植被地上和地下部分与土壤侵蚀的关系,分析得出,草地植被地上部分能够削弱雨滴击溅动力,减小坡面径流冲刷能力;根系可改善土壤结构,提高土壤入渗能力,增强土壤抗侵蚀性能。从草地植被地上部分对土壤水蚀动力的影响,以及根系增强土壤抗侵蚀性能两个主要方面归纳总结了当前的研究进展,并针对研究中存在的一些亟待解决的问题进行了探讨,以期为更好地利用植被防治土壤侵蚀提供参考。     

黄河源区六种草本植物根系抗拔力特征及其影响因素研究

为探讨黄河源区高寒草地植物根系抗拔力特性,本研究选取青海河南县高寒草地6种优势草本为研究对象,通过原位拉拔、单根拉伸、根-土复合体直接剪切等试验,分析6种植物根系抗拔力特性,探讨植物根径、根数、根长和土体密度、含水率、紧实度、含根量及单根抗拉强度、根-土复合体黏聚力等9种因素对植物根系抗拔力的综合影响。结果表明：6种草本根系抗拔力以矮嵩草(Kobresia humilis K.)最大(46.50 N),高山嵩草(Kobresia pygmaea C. B. Clarke.)次之(37.50 N),冷地早熟禾(Poa crymophila Keng.)最小(16.45 N);根系抗拔力与根径、根数、根长间呈显著正相关(P<0.05),相关系数(R)为0.881,0.727,0.969,与土体密度、紧实度、含根量、根-土复合体黏聚力间呈正相关,与含水率呈负相关。研究结果对探讨黄河源区高寒草地退化力学机理具有理论指导作用,为有效防治区内草地退化、水土流失等地表浅层灾害发生提供理论依据和实际指导。     

黄土高原草地植被土壤团聚体特征与可蚀性分析

通过对黄土高原典型草地不同植被类型的土壤团聚体分布特征以及土壤可蚀性的分析,探讨了不同立地条件下土壤团聚体特征与土壤可蚀性之间的关系,以期为防止土壤侵蚀提供理论依据。结果表明：Le Bissonais法的3种处理,慢速湿润处理（SW）后土壤团聚体粒径主要为>2mm的大团聚体颗粒,预湿后扰动处理（WS）和快速湿润处理（FW）后团聚体粒径分布较均匀,<0.2mm粒径的团聚体颗粒占主要优势。土壤团聚体平均质量直径表现为SW >WS >FW,土壤可蚀性值K表现为WS >FW >SW,表明黄土丘陵区草地植被土壤团聚体破碎的机制主要是消散和机械破坏。不同立地条件下,对于慢速湿润处理,0～10cm土层阴梁峁坡、阴沟坡、阳沟坡的土壤团聚体平均质量直径显著高于梁峁顶和阳梁峁坡,阳梁峁坡和梁峁顶的土壤可蚀性值K显著低于阴梁峁坡、阴沟坡和阳沟坡,10～20cm也表现出相似的变化规律。阳梁峁坡和梁峁顶的土壤团聚体稳定性较低,土壤抗蚀性差,阴梁峁坡、阴沟坡和阳沟坡土壤的团聚体稳定性较好,土壤抗侵蚀能力较好。     

基于离散元模拟的草本植物根系分布对黏土抗剪强度的影响研究

为深入研究草本植物根系分布对土壤固土能力的影响。通过堆积试验对植物根系-土壤接触参数进行标定,利用EDEM离散元软件研究不同根系形状,根系长度,根系间距以及根系数量对土壤固土能力的影响。结果表明：根土复合体剪应力大于无根土体剪应力,植物根系对土壤有加固的作用,提高抗剪强度;均布形根系较于三角形根系,对根土复合体抗剪强度的提升更明显;根系长度越长,根土复合体剪应力越大,固土能力越强,200 mm的根系阻力最大值比150 mm的根系阻力最大值增加5.34%,150 mm根系阻力最大值比100 mm根系阻力最大值增加18.44%;当根系间距等于两根系最长根毛长度(两根系根毛不重叠)时,根系固土能力最强;一定数量范围内,植物根系数量越多,固土能力越好。     

四种草本植物对铅锌尾矿土壤重金属的抗性与吸收特性研究

盆栽试验的结果表明,高羊茅、早熟禾、黑麦草和紫花苜蓿在铅锌尾矿土壤或处理的尾矿土壤上都能生长,但在处理土壤上生长的植物长势明显优于对照,其中紫花苜蓿的生物量所受影响比其他几种草本植物更大,说明其重金属抗性低于其他几种植物.单位面积上4种植物体内重金属含量均为Zn>Pb>Cu>Cd,但每种植物对Cd、Pb、Zn和Cu的吸收浓度和分布均不相同,一般为根系浓度大于茎叶.加入改良剂和有机肥(菜枯)使生长在铅锌尾矿污染土壤上的4种草本植物生物量显著增加,植物体中的Cd、Pb和Zn元素浓度下降,但Cu元素浓度反而上升,结果单位面积上4种草本植物吸收各重金属元素的量均有所增加,可见利用改良措施与草本植物相结合的方法来修复重金属污染土壤具有可行性.     

丛枝菌根真菌对3种水土保持草本植物生长和土壤团聚体的影响

【目的】 筛选出红壤区最优水土保持草本植物与丛枝菌根真菌（Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）组合,提升红壤侵蚀区坡面水土流失治理水平。【方法】 选择优良水土保持植物白三叶（Trifo-lium repens）、百喜草（Paspalum notatum ）和雀稗（Paspalum thunbergii）在温室进行盆栽试验,设接种摩西管柄囊霉（Funneliformis mosseae）、根内根孢囊霉（Rhizophagus intraradices）及不接种（对照）3 种处理,测定3 种植物的AMF 侵染率、地上、地下生长指标及土壤团聚体情况。【结果】 接种AMF 可显著促进3 种植物的地上部生长,对百喜草和白三叶的促生效果显著（P＜0. 05）;接种AMF 可显著增加白三叶根长、根体积、根系分叉和根冠比数等,促进其根系生长发育;白三叶对AMF 根冠比的生长响应及菌根依赖度优于另外2 种植物;接种AMF 显著提高了白三叶土壤水稳性团聚体含量。【结论】 白三叶具有较高菌根侵染率,能与AMF 共生,获得更加发达的根系和良好的长势,有效促进植被-土壤相互作用,增强调控坡面侵蚀的能力。     

紫色土埂坎典型草本根系摩阻特性对土壤含水率的响应

为进一步探索紫色土埂坎草本根-土界面摩阻特性与土壤含水率的关系,以紫色土埂坎常见稗草、马唐和牛筋草3种草本根系为研究对象,设置不同土壤含水率（5%、10%、15%、20%和25%）,通过直剪和拉拔摩阻试验测定草本根-土复合体的摩阻特性指标（黏聚力、摩擦系数、最大抗拔力和抗拔强度）,分析了土壤含水率对不同草本根-土界面摩阻特性的影响。结果表明：1）当含水率为15%和20% 时,根-土界面黏聚力达到较小值,而摩擦系数、最大抗拔力和抗拔强度达到较大值。2）3种草本根-土界面拉拔摩阻特性差异显著（P<0.01）,牛筋草根-土界面平均最大抗拔力和抗拔强度分别是马唐的1.18和1.30倍,是稗草的1.14和1.10倍。3） 草本根-土界面间抗剪强度和垂直荷载的关系服从莫尔-库伦准则。当含水率为20%和25%时,根-土界面间抗拔力达到较大值。4）在相同垂直荷载和土壤含水率条件下,牛筋草根-土界面抗剪强度显著高于马唐和稗草（P<0.05）。由此可知,牛筋草根系能增强紫色土埂坎稳定性,其根系对埂坎的加固作用约在土壤含水率为15%时效果最佳。研究结果可为三峡库区紫色土埂坎固埂护坡草本植物的筛选提供参考。     

干旱风沙区煤炭基地12种草本植物对干旱胁迫的生理生态响应及抗旱性评价

为筛选适宜于西北干旱风沙区煤炭基地植被恢复建设需要的草本植物,以二色补血草、蒙古冰草、沙生冰草、沙打旺、草木樨、白三叶、苜蓿、甘草、沙蒿、碱蓬、蜀葵、沙米为试验材料,采用盆栽控制土壤水分的方法,研究了土壤自然渐进干旱胁迫下12种草本植物功能性状、光合特性及抗氧化保护酶的变化,并基于主成分分析与隶属函数值相结合的方法,对其抗旱性进行综合评价。结果表明:在土壤渐进干旱胁迫过程中,12种草本植物的株高(H)、比叶面积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)、叶片相对含水量(LRWC)与根冠比(R/S)均受到不同程度的影响,并在胁迫14 d后影响更显著(P<0.05)。渐进干旱胁迫至21 d(土壤含水量为1.35%),12种草本植物的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)与蒸腾速率(T_r)均降低;超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量均升高;复水后,各草本植物SOD、CAT活性均降低,而MDA含量存在较大差异,其中蒙古冰草、沙生冰草、沙打旺与苜蓿的MDA含量均升高。主成分分析表明,功能性状与抗氧化保护酶等指标贡献率较大,可作为评价各草种适应干旱胁迫的重要指标。基于主成分分析与隶属函数值相结合的方法,综合评价12种草本植物的抗旱能力排序为:沙蒿>沙打旺>草木樨>蜀葵>蒙古冰草>碱蓬>白三叶>苜蓿=甘草>沙生冰草>二色补血草>沙米。     

践踏对2种草坪草土壤物理性质与根系的影响

以长三角地区常用的结缕草(Zoysia japonica‘兰引3号’)和杂交狗牙根(Cynodon dactylon×Cynodon transvadlensis‘Tifdwarf’)为试验材料,基于公园不同客流量下的草坪土壤紧实度设置不同践踏强度,探索不同草坪草应对大客流的耐践踏特性及制定恢复措施的优先衡量指标。随践踏强度增加,2种草坪的表层土壤容重增加,孔隙度、通气度和持水量下降。其次,践踏显著降低了狗牙根的根生物量,重度践踏显著降低了其地上生物量,而结缕草表现出更强的应对各强度践踏胁迫时的能力,其地上生物量和根系构型特征分别在轻度和中度践踏时达到最大值。最后,草坪草的根长与地上生物量、根生物量、根体积、根投影面积均呈显著正相关,根体积与其余3个根系构型特征均呈显著正相关;进一步通过主成分分析发现,根体积、根投影面积和根长的重要值排在前3位,在草坪耐践踏评估及制定恢复措施时需加以考虑。     

3种冷季型草坪草对丝茅入侵生理响应的差异性分析

通过取代试验设计,设置5个丝茅侵入量梯度,模拟入侵高羊茅、草地早熟禾、多年生黑麦草等3种冷季型草坪。70d后,测定草坪草的抗氧化酶活性、细胞膜伤害程度、光合色素含量及生长发育指标,研究3种草坪草对丝茅入侵生理响应的种间差异及侵入量对草坪草危害差异。结果表明:(1)丝茅的入侵极显著提高了3种草的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性(P0.01),侵入量间SOD,POD和CAT活性有显著差异,草种间SOD和CAT活性有极显著差异(P0.01),POD活性差异较小(P0.05);(2)丝茅入侵伤害了细胞膜透性,极显著提高了3种草的可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、丙二醛(MDA)和游离脯氨酸(Pro)含量(P0.01),草种间差异为SSMDASPPro,侵入量间差异为MDASPSSPro;(3)丝茅入侵极显著降低了草坪草的叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)、叶绿素a+b(Chla+b)含量(P0.01),对Chla/b无显著影响,侵入量间差异为Chla+bChlaChlbChla/b,草种间差异为ChlaChlbChla/bChla+b;(4)丝茅入侵极显著降低了草坪草的分蘖数与单株生物量(P0.01);(5)侵入量大于10%时显著提高了SP,SS和Pro含量;20%显著提高了SOD和POD活性和MDA含量,降低了Chla、Chla+b含量及分蘖数与单株生物量;大于30%显著提高了CAT活性,降低了Chlb含量。3种草坪草对丝茅入侵生理响应差异显著,侵入量越大对草坪草伤害越大,综合防治是解决丝茅危害的根本途径。     

3种替抗添加剂对断奶仔猪生长性能和血液生理生化的影响

试验旨在研究酸化剂、益生菌、中药3种替抗添加剂对仔猪生长性能和血液指标的影响。试验分为5个试验组,A组为空白对照组、B组为酸化剂组、C组为益生菌组、D组为中药组、E组为抗生素组,为期30 d。结果显示,试验组和对照组各项生长指标均无显著差异(P0.05),大部分生化指标前后期呈差异性变化;B组RBC总数显著高于C组(P0.05),极显著高于D组(P0.01),试验后与A、E组相比,B、C、D组WBC含量比试验前极显著升高(P0.01)。3种添加剂可改善仔猪生长性能,中药效果最佳;通过提高仔猪红细胞免疫功能以改善断奶应激反应,酸化剂效果最明显。