混播种类和群体结构对豆禾牧草混播系统氮素利用效率的影响

为从物种多样性和空间结构方面阐明豆禾牧草混播系统高效生产机制,将混播种类(单播、2种牧草混播、4种牧草混播和6种牧草混播)、混播群体空间结构(行距+同行/异行/异行阻隔)作为影响因素,从豆科牧草固氮能力、转氮效率、氮素营养竞争、种间相容性和生产性能分析和比较豆禾牧草在不同混播方式中氮素固定、转移和利用效率对混播系统生态功能的贡献程度。结果表明:1)混播处理的牧草产量、N产量均显著高于单播(P0.05),生产性能显著提高;但生产性能未随混播种类的增加而提高,异行混播+30cm行距的混播群体结构具有较高的生产性能。2)固氮量随混播种类的增加而呈下降趋势,转氮量和转氮率随混播种类的增加而呈先下降后上升的趋势,而固氮率和贡献率变化不明显;异行混播+30cm行距的混播群体结构具有较高的转氮量、转氮率和贡献率。3)营养竞争比率随混播种类的增加变化不明显,豆科牧草相对产量和相对产量总和随混播种类的增加而呈增加趋势;异行混播+30cm行距的混播群体结构具有较高的豆科牧草相对产量和相对产量总和,但营养竞争比率较低。4)牧草产量与转氮量呈极显著正相关(P0.01),而相对产量总和与氮素营养竞争比率呈极显著负相关(P0.01)。因此,混播种类对于豆禾牧草混播系统生产性能的提升作用有限,高养分利用效率的物种组合可能更为关键;通过混播群体空间结构的优化可以使豆禾混播牧草根系氮素固定、转移、利用途径和效率得到提高,为混播系统生产性能的提升提供了重要途径。     

群体密度和混播群体结构对箭筈豌豆种子产量和质量的影响

本研究综合分析了群体密度和混播群落结构对箭筈豌豆(Vicia sativa)的种子产量、质量和种子产量构成等性状的影响。将播量作为群体密度控制因素,将混播方式(同行混播、异行混播)和混播比例作为群落结构的控制因素。结果表明:1)随着播量的增加,种子产量呈增加趋势,各混播处理种子产量均小于单播处理,但发芽势有所提升;随着箭筈豌豆混播比例的增加,种子产量和种子发芽势均呈增加趋势,混播方式(同行、异行混播)对种子产量和质量的影响较小。2)群体密度和群落结构主要通过影响箭筈豌豆分枝数和结荚数来影响其种子产量;而荚长、每荚籽粒数、发芽率等生物学性状变化较小。3)燕麦(Avena sativa)在混播系统中处于强竞争者的地位,提高箭筈豌豆混播比例和采用异行混播有利于增加其竞争率,也有利于提高种子产量。因此,在冷凉地区进行箭筈豌豆种子生产,其播量应高于120 kg·hm–2为宜;为了提高箭筈豌豆种子产量和质量,防止倒伏,可采用箭筈豌豆混播比例高于75%+异行混播方式进行种子田建设。     

燕麦+箭筈豌豆混播草地混播优势的测度与影响因素分析

从混播牧草地上部分生长效率与种间竞争格局、地下部分根系构型与生物固氮效率角度出发,将不同混播群体结构(行距+同行/异行/异行阻隔)作为燕麦+箭筈豌豆型草地混播优势的影响因素,利用盆栽试验分析和比较混播牧草在不同混播群体结构中地上部、地下部因素对混播优势的相对贡献,以及不同混播群体结构氮素固定、转移和利用效率对混播系统生态功能的贡献,以期明确豆禾混播草地的种间竞争过程及其混播优势产生的机理。结果表明,1)豆禾异行混播+15 cm行距处理(Y₁₅)的混播群体结构具有较佳的产量优势,燕麦的竞争率和侵占力均高于与之混播的箭筈豌豆;2) 豆禾同行混播+15 cm行距处理(T₁₅)和Y₁₅均具有较高的应用生物固氮量、转氮率及豆科牧草对草地氮产量的贡献率;3)牧草产量与牧草叶片初始荧光(F_o)和单位面积捕获光能(TR_o/CS_o)均呈显著的正相关(P<0.05);牧草产量与根系形态特征参数和根系构型均呈极显著正相关(P<0.01);4)地上部和地下部因素对燕麦+箭筈豌豆混播系统混播优势的相对贡献分别为21.64%和78.36%,综合体现为地下部分贡献远大于地上部分。     

混播方式对无芒雀麦+红豆草混播草地植物生长效率及混播效应的影响

本研究从混播牧草相对生长效率和种间竞争动态的角度出发,利用盆栽试验分析和比较不同混播方式下无芒雀麦(Bromus inermis)、红豆草(Onobrychis viciaefolia)的相对生长速率、叶绿素荧光参数、牧草相对产量及相对产量总和,以期明确无芒雀麦+红豆草混播草地的种间竞争过程和混播优势产生机制。结果表明,两种牧草株高相对生长速率和密度相对生长速率均表现出混播大于单播,行距30cm异行混播表现出较高的相对生长速率。异行混播下无芒雀麦相对密度(RD_g)和红豆草相对密度(RD_l)均高于同行混播,行距30cm异行混播下红豆草RD_l和相对产量(RY)均较高;同行混播和行距30cm异行混播具有较高的相对产量总和(RYT)。无芒雀麦叶片的初始荧光效率(F_o)和最大荧光(F_m)均为异行混播高于单播,叶片PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)则是单播高于同行混播;在不同混播方式下两种牧草叶片单位面积捕获的光能(TR_o/CS_o)值相差较小;行距30cm异行混播、行距45cm异行混播下两种牧草均具有较高叶绿素荧光参数。因此,行距30cm+异行混播具有较高群体光合效率和豆科牧草种间竞争力,形成了组分结构稳定、生产性能较高的群体。     

不同豆禾混播模式的草地生产性能

选择5种豆科与禾本科牧草建植同行与异行豆禾混播草地,混播种类为2种豆禾牧草混播、5种豆禾牧草混播,豆禾混播比例为豆禾比6∶4、5∶5和4∶6。依据2012-2013年各混播组合的牧草产量、粗蛋白产量、粗脂肪产量、中性洗涤纤维产量、相对产量总和(RYT)及豆科牧草与禾草的相对密度和相对产量相异度,分析了不同混播群落空间结构下各混播处理的生产性能变化。结果表明,混2-1(鸭茅Dactylis glomerata+红豆草Onobrychis viciaefolia)、混2-2(无芒雀麦Bromus inermis+红豆草)的1∶1行处理具有较高的牧草产量与粗蛋白、粗脂肪和中性洗涤纤维产量,且均高于同行混播;同行混播牧草产量均低于异行混播。各混播处理RYT值均高于1,且混2-1、混2-2的1∶1行处理RYT值高于同行混播。2∶2行、3∶3行具有较高的相对密度和相对产量相异度,同行混播具有较低的相对密度和相对产量相异度。由此可见,从同行混播改为异行混播,可提高牧草产量、牧草品质和种间相容性,维持较高的群落稳定性,使豆禾混播草地的生产性能进一步增加。     

混播种类与混播比例对豆禾混播草地浅层土壤养分的影响

以3种豆科牧草与3种禾本科牧草在混播种类为3、4、5、6与豆禾比5∶5、4∶6和3∶7条件下建立混播草地。依据2008-2010年各混播处理的土壤浅层有机质、氮、磷、钾养分含量,分析了混播种类与豆禾混播比例对土壤养分分布与积累规律的影响。结果表明,豆禾牧草混播后,土壤碱解氮较单播禾草增加,土壤有效磷则较所有单播草地都增加。随着豆科牧草比例的减少,土壤有机质、碱解氮、全磷和有效磷含量呈减少趋势。混播种类较少时土壤有机质、全氮、有效磷、全钾含量较高,而土壤碱解氮、速效钾含量较低;混播种类较多时土壤碱解氮、速效钾含量较高,而土壤有机质、全磷、有效磷、全钾含量较低。双因素方差分析结果表明,混播种类及混播种类与混播比例的交互效应是影响土壤养分差异的主导因素,而混播比例仅对土壤全磷、全钾含量造成了显著影响(P0.05)。因此,豆禾牧草混播有利于改善土壤速效氮、磷养分的供应,而增加豆科牧草的比例并没有显著增加土壤养分供给(P0.05)。     

施肥与混播比例对豆禾混播牧草产量及氮磷钾利用效率的影响

氮磷钾施量、豆禾混播比例是影响混播草地产量和肥料利用效率的关键因素,分析不同氮磷钾组合与混播比例下牧草产量和氮磷钾利用效率,为豆禾混播草地高产栽培管理提供科学依据。以紫花苜蓿+无芒雀麦混播草地为对象,采用2个间行混播比例(豆禾比2:2和1:2)和7个氮磷钾组合[N₂₈₀P₁₅₀K₀(A₁),N₃₅₀P₁₀₀K₃₆₀(A₂),N₁₄₀P₃₀₀K₃₀₀(A₃),N₄₂₀P₂₅₀K₁₂₀(A₄),N₇₀P₅₀K₆₀(A₅),N₂₁₀P₀K₂₄₀(A₆)和N₀P₂₀₀K₁₈₀(A₇)]进行田间试验。结果表明,全年豆禾总产量以A₂处理最高(11.68 t·hm^-2),极显著(P<0.01)高于其他处理;A₁处理禾草产量(3.80 t·hm^-2)极显著(P<0.01)高于其他处理;A₂处理苜蓿产量(8.60 t·hm^-2)极显著(P<0.01)高于A₁,A₅,A₆,A₇处理;缺氮(A₇)处理全年禾草及豆禾总产量最低。氮肥及氮钾互作与豆禾产量、氮钾互作与苜蓿产量显著相关(P<0.05)。禾草、苜蓿及豆禾NPK偏生产力和吸收率随着NPK施量增加而逐渐下降,A₅处理极显著(P<0.01)高于其他处理。缺钾(A₁)和低钾(A₅)处理苜蓿N利用率明显降低,缺磷(A₆)和高磷(A₃)处理禾草、苜蓿及豆禾K利用率明显下降。豆禾2:2混播全年苜蓿产量及豆禾总产量极显著(P<0.01)高于1:2混播。豆禾2:2混播苜蓿NPK偏生产力、吸收量和吸收率、豆禾NPK偏生产力、N吸收量和吸收率极显著高于1:2混播,禾草NPK偏生产力、吸收量和吸收率极显著(P<0.01)低于1:2混播。综合考虑牧草产量及养分利用效率,豆禾2:2间行混播,氮磷钾施量以N 140 kg·hm^-2,P₂O₅ 100 kg·hm^-2,K₂O 120 kg·hm^-2较适宜。     

不同混播方式对豆禾混播草地生产性能的影响

以红豆草、紫花苜蓿、红三叶、鸭茅、无芒雀麦和猫尾草6种牧草在混播种类为6种、5种、4种及豆禾混播比例5∶5、4∶6、3∶7的条件下建立混播草地,测定牧草产量、豆禾产量比、茎叶比、相对产量、相对产量总和及粗蛋白质、粗脂肪和中性洗涤纤维收获量,比较其牧草产量、组分及品质等生产性能,探索高产优质混播草地建植与持续管理的调控机制.结果表明:各混播处理牧草产量、粗蛋白质与粗脂肪收获量均显著高于单播(P＜0.05),各混播处理相对产量总和的值均显著大于1(P＜0.05);从不同混播种类来看,混6组合牧草产量、豆禾产量比、相对产量总和、粗蛋白质与粗脂肪收获量均高于其他混播种类;从不同混播比例来看,豆禾比5∶5有较高的豆禾产量比与中性洗涤纤维收获量,其相对产量总和在2个刈割时期呈上升趋势,而豆禾比3∶7有较高的粗蛋白质和粗脂肪全年收获量;含有红豆草的混播组合具有较高的茎叶比,第2次刈割能显著降低茎叶比,提高适口性.不同混播方式的生产性能高低不仅取决于牧草产量,还取决于牧草品质,但两者均受草群组分调控.     

不同混播方式下豆禾混播草地种间竞争动态研究

以红豆草(Onobrychis viciaefolia)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、红三叶(Trifolium pratense)、鸭茅(Dactylis glomerata)、无芒雀麦(Bromus inermis)和猫尾草(Phleum pratense)6种豆禾牧草在混播种类为6、5、4、3及豆禾比为5:5、4:6、3:7的条件下建立混播草地,测定株高、相对密度(RD)、相对产量总和(RYT)及竞争力(CR),比较其种间竞争的相对激烈程度及种间竞争关系动态,探讨不同混播方式豆禾混播草地稳定持续利用的可能途径。结果表明:各混播处理禾草、红三叶株高均低于单播处理,混播红豆草、紫花苜蓿则高于单播,2009年5月16日~7月1日是株高增长的快速期;各混播处理下RD₁和RD_g值在各测定时期均显著高于1(P<0.05),5月16日~6月1日期间RD_l和RD_g值出现了峰值,豆禾比越高则RD_l值越低、RD_g值越高;各混播处理下RYT值仅在5月16日显著高于1(P<0.05),且出现了明显的夏季低谷期;5月1日~6月16日禾草CR_i值逐渐下降,豆科牧草CR_j值逐渐上升,之后禾草CR_i值上升,豆科牧草CR_j值下降,禾草竞争力大部分时期大于豆科牧草。说明不同混播种类和混播比例组合主要通过光资源竞争改变种间竞争关系,而温度对豆禾混播牧草种间竞争关系也有明显影响。     

冬季豆禾牧草混播研究进展

随着我国畜牧业的发展,优质牧草的种植日渐兴起,提供了大量鲜草及草产品作为动物饲料,支持了畜牧业的发展。冬季种植牧草可充分利用闲置田地,提供畜禽饲料来源,是农民增收的有效途径。豆科与禾本科牧草混播草地在提高草产量,改善牧草营养品质,提高土壤肥力,降低杂草与病虫害等方面具有优势,国内外多有研究报道。本文就该研究现状作一综述。     

放牧对草甸草原植物群落结构及多样性的影响

在贝加尔针茅—羊草草甸草原的同一草地地境上,按放牧退化程度,将其划分为轻度退化区、中度退化区及重度退化区,并测定每一样地内植物群落特征及多样性指标。结果表明,随着放牧强度的增加,群落地上总生物量与中旱生植物的生物量变化保持一致,均呈降低趋势;中生植物先呈增加趋势,后下降;旱生植物呈增加趋势;群落优势种贝加尔针茅Stipa baicalensis和羊草Leymus chinensis呈降低趋势;物种丰富度指数先增加,而后降低;多样性指数和均匀度指数均呈增加趋势,优势度指数则相反。     

物种多样性对豆科牧草功能特征的影响

利用室外盆栽实验方法就物种多样性对豆科牧草功能特征及生产力的影响进行了研究。结果表明,物种多样性对豆科牧草比叶面积、株高有促进作用,二者呈显著正相关关系;对相对生长率、根深、叶干物质含量和单位叶面积根量4个功能特征有负面影响,4个变量均随物种多样性的增加而显著下降（P<0.05）。豆科牧草的地上、地下生产力都随着物种多样性的增加而下降。研究结果说明,随着物种多样性的增加,种间竞争作用导致豆科牧草的比叶面积和株高增加,而导致相对生长率、根深、叶干物质含量和单位叶面积根量4个与生产力密切相关的功能特征值减小,进而限制混播群落中豆科牧草的生产力。     

施氮水平对甜高粱干物质产量及氮肥利用率的影响

为探究氮肥施用对饲用甜高粱生长及氮肥利用率的影响,明确长江下游农区种植的适宜施氮量,采用大田试验,以“大力士”为试验材料,研究了不同施氮水平(0、100、200、300 kg·hm^-2,分别用N₀、N₁、N₂、N₃表示)对甜高粱生物量、氮素吸收和分配以及氮肥利用率的影响。结果表明:1)甜高粱生物量及生长速率随氮肥用量的增加而增加,N₂及N₃处理间无显著差异(P>0.05),采用线性加平台分析表明,拔节期收获最大生物量所需的最低氮肥用量为244.50 kg·hm^-2;2)随生育期的推进,叶片氮素分配比例降低,茎秆氮素分配比例增加;随着供氮量的增加,叶片和茎秆氮素浓度及累积量、茎秆氮素分配比例均显著增加,叶片氮素分配比例降低;3)干物质生产效率及氮素干物质生产效率均随氮肥用量的增加而降低,不同处理间氮素农艺效率无显著性差异,氮肥表观回收率以N₂处理最高。因此,氮肥施用对甜高粱的生长起着重要的作用,长江下游农区饲用甜高粱种植的每茬氮肥用量以244.50 kg N·hm^-2为宜。过量施用氮肥不仅不会持续提高甜高粱的生物量,还会导致氮肥利用率的降低。     

施肥对无芒雀麦+杂花苜蓿混播草地组分种产量的影响

探讨了科尔沁沙地Carton无芒雀麦+草原2号杂花苜蓿混播草地建植时,基肥中N,P和K配比对当年草地群落组分种产量及总产量的影响。结果表明,N,P和K合理配比均有利于杂花苜蓿和无芒雀麦早期生长。在施肥效应中,杂花苜蓿与P肥效应最显著,无芒雀麦与N肥效应最显著。高K组合(K2O180kg/hm2、P2O5572kg/hm2、、N90kg/hm2)可显著提高无芒雀麦产量及其在草群中的比例(P<0.01),而高K组合与高N组合(N135kg/hm2、K2O120kg/hm2、P2O572kg/hm2、)显著降低了杂花苜蓿头茬草的产量(P<0.05)。基肥中N对2茬草产量影响已不显著,P肥仍有利于2茬草中苜蓿生长,但产量差异不显著,只有高K组合对无芒雀麦产量影响仍然显著(P<0.01)。在混播草地中,播种时适宜的施肥量为纯N90kg/hm2,K2O120kg/hm2和P2O572kg/hm2、。     

水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿生产性能及水氮利用效率的影响

为探讨不同水氮供应对紫花苜蓿生长、产量和水氮利用效率的影响,确定地下滴灌紫花苜蓿栽培草地的合理施氮量和灌溉量,以紫花苜蓿‘巨能7号’为供试品种,采用田间试验,全生长季共设置4个总滴灌量水平:480 mm(W₁)、550 mm(W₂)、620 mm(W₃)和690 mm(W₄);施氮量共设置4个水平:无氮(N₀,0)、低氮(N₁,60 kg·hm^-2)、中氮(N₂,120 kg·hm^-2)和高氮(N₃,180 kg·hm^-2)结合灌溉进行,试验采用田间裂区设计,研究了不同水氮供应对地下滴灌紫花苜蓿全生长季内生长状况、产量和水氮利用效率的影响。试验结果表明:1)水氮供应对紫花苜蓿不同茬次的株高和茎粗均有不同的影响,表现为第1、2茬紫花苜蓿的株高均随施氮量和滴灌量的增加而增高,第1茬紫花苜蓿的茎粗随滴灌量的增加而增粗。2)第1、2茬紫花苜蓿干草产量均随滴灌量的增加而增加,施氮量对第1、4茬和全年的紫花苜蓿干草产量有显著的提高,其中滴灌量、施氮量和水氮互作对紫花苜蓿增产效应极显著(P<0.01)。3)增加滴灌量,降低施氮量,紫花苜蓿的水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)均逐渐下降,WUE和IWUE最小值均出现在W₄N₀处理下,且该处理下的WUE和IWUE均明显小于其他处理。4)紫花苜蓿氮肥农学效率(ANUE)随施氮量增加在不同滴灌量下表现出不同的变化趋势,在W₁、W₂和W₃水平下,ANUE随施氮量的增加表现为先增大后降低趋势,ANUE最大值均出现在N₂水平,在W₄水平下,ANUE随施氮量的增加而降低;氮肥偏生产力(PFPN)则随施氮量的增加而显著降低。ANUE随滴灌量的增加先降低后升高,而PFPN先增加后降低,说明适当增加滴灌量可以提高紫花苜蓿的ANUE和PFPN。综合考虑紫花苜蓿产量效应和资源利用、环境等综合效应,W₃N₂处理下(滴灌量为620 mm,施氮量为120 kg·hm^-2)宁夏引黄灌区地下滴灌紫花苜蓿种植较为适宜。研究结果可为宁夏引黄灌区紫花苜蓿大面积推广节水、高产优质种植提供理论依据。     

青藏高原高山草甸群落生物量及多样性对氮素添加的响应

为了探测大气氮沉降对高山草甸的影响,设置对照(N_0)、低氮14.3g·m~(-2)(N_5)、中氮28.6g·m~(-2)(N_(10))和高氮57.1g·m~(-2)(N_(20))4个氮素(NH_4NO_3)添加水平,连续3年对青藏高原东部的高山草甸群落进行施氮处理,测定各添加水平下群落生物量及物种多样性的变化。结果表明,随着氮素添加量的增加,地上生物量逐渐增加,在N_(20)达到最大,且地上生物量在空间格局上呈现向上转移的趋势;随氮素的增加,地下生物量先增大后减小,在N_(10)最大,且有向浅层表土(0-10cm深度)转移的趋势。各功能群中,禾草类植物的地上生物量从N_0到N_(20)逐渐增加,在N_(20)达到最大,其在地上总生物量中所占的比例也在N_(20)达到最大。另外,随着施氮量的增加,植物物种多样性呈现出逐渐降低的趋势。可以看出,氮素添加对高山草甸群落的结构有着明显的影响。     

封育对荒漠草原植物群落组成和物种多样性的影响

以盐池县退化荒漠草原为研究对象,采用空间序列代替时间序列的方法,对未围封和围封不同年限的草地植物群落组成和物种多样性变化进行了研究。结果表明,退化草地实施围栏封育后,多年生草本植物的优势地位逐渐增加,一年生草本植物和半灌木的优势地位逐渐降低。群落物种各种多样性指数随围封年限的增加,呈先降低后升高的趋势,围封5年时多样性指数最低。