半干旱地区禾—豆混播草地生产力及种间关系研究

论文摘要

豆科牧草对于改善草地生态系统氮素营养平衡和促进草地动物蛋白质的形成具有非常重要的作用。本论文的研究目标是为选择适于东北半干旱地区的混播物种组合服务,研究当地优良禾草——羊草（Leymus chinensis）与不同豆科牧草混播地的草地生产力以及种间关系。2004和2005年期间在吉林省长岭县实验基地（东经123?51′02″,北纬44?12′11″）,采用置换系列建立研究羊草与沙打旺（Astragulus adsurgens）、兴安胡枝子（Lespedeza davurica）、花苜蓿（Medicago ruthenica）、紫花苜蓿（Medicagosativa）和山野豌豆（Vicia amoena）两种比例的混播地及各自的单播地。在2004年9月初和2005年6月和8月中旬刈割收获,测定草地干物质产量和氮产量,以相对产量（RY）、相对密度（RD）和相对产量总值（RYT）研究种间竞争。2005年生长季前和生长季末测量单播地和混播地土壤0-40、40-80、80-100cm土层的硝态氮和铵态氮,并计算土壤有效氮含量。利用同位素15N稀释法测量豆科牧草固氮和转氮能力,分析生物固氮、肥料氮和土壤氮在单、混播条件下羊草和豆科牧草体内的比例,并计算生物固氮量对草地氮产量的贡献率。以目标-邻株法设置四种竞争模式:全竞争（FC）、无竞争（NC）、地上竞争（SC）和地下竞争（RC）,研究种间地上竞争和地下竞争对豆科牧草生长的影响以及地上竞争和地下竞争相互作用问题。实验结果表明,混播地干物质产量在建植第二年与羊草单播地相同,但羊草-沙打旺、羊草-花苜蓿和羊草-紫花苜蓿混播地氮产量显著高于羊草单播地。与沙打旺和紫花苜蓿混生时,羊草受到强烈抑制,这种种间竞争状态随生长年限存在动态变化,刈割对种间竞争关系作用明显,羊草强大的无性系繁殖特性对维持其种群数量具有积极意义。花苜蓿在羊草比例高的混播地受到一定程度的抑制,花苜蓿生物量受羊草地下竞争影响较大,适当比例的混播可使混生群落持续获得额外资源并达到双方受益的状态。兴安胡枝子和山野豌豆受到羊草的抑制,在生长季后期受抑程度下降,混播促进了羊草和山野豌豆混生种群数量的扩大,但刈割使山野豌豆种群处于劣势。随紫花苜蓿外,其余羊草-豆科牧草混生群落均在不同时间和不同比例下获得额外资源。地上竞争和地下竞争对豆科牧草生长的影响受土壤水分状况的影响,在水分受限条件下,地下竞争强度大于地上光竞争强度,当水分状况得到改善后,地上光竞争成为抑制豆科牧草生长的主要因子。地上竞争和地下竞争对豆科牧草生长的交互影响发生在降雨量较少的年份,并且以正作用为主,增加了对豆科牧草生长的抑制程度。

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第1 章前言

1.1 豆科牧草在草地生产与草地改良中的重要性

1.2 研究意义

第2 章禾-豆混播草地生产力及种间关系研究进展

2.1 禾-豆混播草地的发展及生产力研究

2.1.1 国外禾-豆混播草地发展历史与现状

2.1.2 国内禾-豆混播草地发展与研究现状

2.2 禾-豆混播草种间竞争研究

2.2.1 禾-豆种间竞争研究内容

2.2.2 禾-豆种间竞争研究方法及测量指标

2.3 地上竞争与地下竞争相互作用研究

2.3.1 地上竞争和地下竞争的相对重要性及相互作用

2.3.2 地上竞争和地下竞争相互作用机制

2.3.3 地上竞争和地下竞争相互作用研究方法

2.4 豆科牧草生物固氮和氮素转移研究

2.4.1 生物固氮研究

2.4.2 氮素转移研究

2.5 土壤水分对禾-豆混播草地种间关系影响的研究

2.5.1 禾草和豆科牧草在干旱环境下的生存策略

2.5.2 禾草和豆科牧草种间水分关系研究

2.5.3 水分对禾-豆混播体系中生物固氮与转移影响的研究

2.6 禾-豆混播草地中土壤有效氮研究

第3 章禾-豆混播草地生产力研究

3.1 前言

3.2 材料与方法

3.3 结果

3.3.1 月均温和降雨量

3.3.2 干物质产量

3.3.3 含氮率

3.3.4 氮产量

3.4 讨论

3.5 结论

第4 章禾-豆混播草地种间竞争关系研究

4.1 前言

4.2 材料与方法

4.3 结果

4.3.1 相对产量和相对密度

4.3.2 相对产量总值

4.4 讨论

4.5 结论

第5 章禾-豆混播草地地上竞争和地下竞争关系研究

5.1 前言

5.2 材料与方法

5.3 结果

5.3.1 地上竞争和地下竞争对豆科植物形态及生长特性的影响

5.3.2 地上竞争和地下竞争强度

5.3.3 地上竞争和地下竞争相互作用

5.4 讨论

5.5 结论

第6 章豆科牧草生物固氮和氮素转移研究

6.1 前言

6.2 材料与方法

6.3 结果

6.3.1 干物质产量和氮产量

6.3.2 单播和混播条件下羊草和豆科牧草体内氮素来源比例

6.3.3 单播和混播地豆科牧草固氮量、生物固氮贡献率和转氮量

6.3.4 羊草、豆科牧草单播和混播地吸收的肥料氮量和土壤氮量

6.3.5 肥料氮、土壤氮在草地氮产量中的比例

6.4 讨论

6.5 结论

第7 章禾-豆混播草地土壤有效氮研究

7.1 前言

7.2 材料与方法

7.3 结果

7.3.1 单、混播地土壤硝氮态、铵态氮和有效氮含量

7.3.2 单、混播地土壤氮素消耗量及利用率

7.4 讨论

7.5 结论

第8 章结论

参考文献

致谢

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