本文關(guān)鍵詞：水肥虧缺和刈割對牧草生長和叢枝菌根真菌的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：草地約占全球陸地面積的1/5,其可持續(xù)發(fā)展受到草地水肥條件和放牧等因素的影響。我國黃土高原半干旱農(nóng)牧區(qū)紫花苜蓿(Medicago sativa L.)長期受到水分和養(yǎng)分虧缺的影響,其產(chǎn)草量較低,一定程度上限制了該地區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展；加之該地區(qū)人工草地主要為豆科的紫花苜蓿,引進一些禾本科的牧草也是有助于該地區(qū)人工草地的發(fā)展。在國外,澳大利亞西部主要有輪牧和定牧兩種方式,而定牧?xí)苯蛹觿〔莸氐耐嘶?是該地區(qū)畜牧業(yè)發(fā)展的限制因素。本研究針對我國人工苜蓿草地受到的逆境脅迫因子和長期以豆科牧草為主的現(xiàn)狀,分別開展苜蓿生產(chǎn)力和水土效應(yīng)對施肥的響應(yīng)的研究、盆栽條件下開展苜蓿響應(yīng)水磷虧缺的根系形態(tài)學(xué)和生理學(xué)機理的研究和優(yōu)化禾本科牧草柳枝稷(Panicum virgatum L.)田間出苗的農(nóng)藝學(xué)措施研究；針對澳大利亞西部不同放牧方式對草地退化的差異性影響,據(jù)此開展不同刈割頻次對黑麥草(Lolium rigidum cv. Wimmera)植株生長和叢枝菌根真菌的影響的研究。通過上述四個試驗,我們試圖解決我國黃土高原半干旱農(nóng)牧區(qū)人工草地和澳大利亞西部草地管理中的一些問題,試驗結(jié)果如下：1、為了研究氮肥和磷肥的施加對該地區(qū)苜蓿產(chǎn)草量及產(chǎn)量組成,土壤水分消耗以及土壤磷礦化過程的影響,試驗于2011-2012年在蘭州大學(xué)黃土高原半干旱生態(tài)系統(tǒng)定位研究站(36°02'N,104°25'E)的兩塊不同立地年限的苜蓿草地中進行,即種植于2010和2005年的兩塊苜蓿草地(分別稱為低齡和高齡苜蓿草地)。試驗為雙因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計,包括兩個氮肥水平(O和70 kg N ha-1)和三個磷肥水平(0,17和34 kg P ha-1),設(shè)置三次重復(fù),各處理分別在低齡和高齡苜蓿草地中按隨機區(qū)組排列。每年收獲兩次地上生物量,并在第一次收獲時統(tǒng)計其產(chǎn)量組成。研究發(fā)現(xiàn),低齡和高齡苜蓿草地每年的產(chǎn)草量隨著氮、磷施加量的增加而增加,并與分枝生物量呈顯著正相關(guān)。連續(xù)施肥兩年后,苜蓿草地深層土壤水分消耗均隨著氮磷施加量增加而增強。施加氮肥提高了低齡苜蓿草地土壤堿性磷酸酶活性,而施加磷肥抑制了高齡苜蓿草地堿性和酸性磷酸酶活性。同時發(fā)現(xiàn),施加氮、磷肥顯著提高了苜蓿的水分利用效率,但對植株密度沒有影響。2、盆栽實驗研究水磷虧缺對苜蓿引進品種(阿卡西亞)和當(dāng)?shù)仄贩N(隴中)的植株生長、根系形態(tài)、植物組織磷含量、根際土壤有機酸濃度和組成、以及根際土壤pH值的影響。試驗為三因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計,包括兩個品種、四個磷肥梯度(0,4.2,8.4和16.8μgP g-1 干土重)和三個土壤水分梯度[分別維持在75-90%,45-55%和30-35%FC(田間持水量,field capacity,FC)]。結(jié)果表明,在土壤充分供水并施加高磷的條件下,與當(dāng)?shù)剀俎Ｆ贩N隴中相比,引進品種阿卡西亞的總根長和根系總表面積較高,有助于其磷吸收、生理磷利用效率和植株生長；然而在嚴重水分脅迫下(30-35% FC),當(dāng)?shù)仄贩N隴中的比根長、總根長、根系總表面積以及根際土壤有機酸的濃度顯著高于引進品種阿卡西亞。此外,水分脅迫顯著增加了兩個苜蓿品種的根比率(根系占總生物量的比率),而磷虧缺顯著增加比根長。水磷虧缺顯著增加兩個苜蓿品種根際土壤有機酸含量。兩個苜蓿品種在各水磷處理下,植株的磷吸收與總根長(r2=0.845,P0.001)以及根系總表面積(r2=0.851,P0.001)呈顯著正相關(guān)。此項研究結(jié)果闡明堿性土壤中的紫花苜蓿對水磷虧缺的響應(yīng)機制,有助于開展干旱和低磷的堿性土壤條件下苜蓿的栽培和選育工作。3、柳枝稷不僅是一種重要的禾本科牧草,也是重要的生物能源物質(zhì),但其在干旱和冷涼的黃土高原地區(qū)的早期建植較為困難。本試驗通過研究柳枝稷種子對光、水和溫度的萌發(fā)屬性以及該地區(qū)的田間出苗,提出合理的農(nóng)藝學(xué)方案。在控制條件下,設(shè)定15/5、20/5、20/10、25/10、35/20、40/20和45/20℃共7個晝夜變溫處理,以及0、-0.2、-0.4、-0.6、-0.8和-1.2 MPa共6個水分處理。研究結(jié)果表明,與水分對照(OMPa)相比,水分為-0.4、-0.6、-0.8和-1.2 MPa時,柳枝稷種子的萌發(fā)率均受到顯著抑制,而其萌發(fā)率在35/20℃變溫處理下最高。同時發(fā)現(xiàn)光照顯著抑制了所有變溫處理下柳枝稷種子的萌發(fā)率。大田試驗發(fā)現(xiàn),4月地膜覆蓋改善了土壤溫度和保墑,顯著增加了柳枝稷的田間出苗率,在播前灌溉和非灌溉處理中分別達到383和273株/平方米；而不覆蓋和覆草均沒有柳枝稷出苗；而在7月份,覆草的土壤保墑和維持適宜的溫度有助于柳枝稷出苗,而地膜覆蓋造成的土壤高溫反而不利于柳枝稷出苗。此外,淺層(1-2 cm)播種有利于柳枝稷的成苗,顯著大于深層(3-4cm)播種。由此可見,優(yōu)化黃土高原干旱和冷涼地區(qū)柳枝稷田間出苗的方案為：1)、播前灌溉和播種深度為1-2cm為宜；2)、在春季播種時候采用地膜覆蓋；3)、在夏季播種時采用覆草方式。4、不同的放牧方式引起澳大利亞西部草場退化差異性。放牧移除植物光合組織,降低光合能力,被認為減少了碳向根系和菌根真菌的分配。然而,關(guān)于放牧對叢枝菌根形成影響的研究有相互矛盾的報道,但是BartO和Rillig報道的薈萃分析發(fā)現(xiàn)放牧對菌根沒有生物學(xué)意義上的顯著的影響。推測可能是菌根侵染水平評價的方法導(dǎo)致這種不確定性。通過盆栽實驗研究不同刈割頻率對一年生黑麥草(Lolium rigidum cv. Wimmera)植物生長、根系形態(tài)、根系叢枝菌根真菌(AM真菌)侵染水平、養(yǎng)分吸收以及根際可溶性碳的影響。黑麥草種植于澳洲西南部一年生草場采集的土壤中。試驗為雙因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計,包括三個刈割頻率(不刈割、低頻率刈割和高頻率刈割)和五次采樣時間(分別為播種后45、66、87、108和129天)。刈割處理在播種后45天開始實施。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),AM真菌根系侵染比率隨著刈割頻率升高而增加,而AM真菌根系侵染長度隨著刈割頻率升高而下降。植物地上和地下部分生物量隨著刈割頻率增加而降低,從播種后87天開始,地上和地下生物量一直維持原有生物量水平,然而沒有刈割處理下生物量持續(xù)升高。刈割頻率的增加也降低了黑麥草根際可溶性碳和微生物碳；且根際可溶性碳與根系侵染長度呈顯著正相關(guān)。由此可見,以上關(guān)于苜蓿產(chǎn)草量、根系形態(tài)和生理過程對低水肥條件的響應(yīng)機制的研究和禾本科牧草柳枝稷優(yōu)化出苗方案的探索將有助于半干旱區(qū)草地的栽培和管理；并且,高頻次刈割處理可以降低牧草根際可溶性碳和AM真菌侵染長度,這可能是過度放牧造成草地退化的一個原因。
【關(guān)鍵詞】：叢枝菌根 水分虧缺 刈割 紫花苜蓿 磷虧缺 根系形態(tài) 黑麥草 土壤可溶性碳 柳枝稷
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S54;S182
【目錄】：

• 中文摘要4-7
• Abstract7-11
• 縮寫詞(Abbreviations)11-16
• 第一章 文獻綜述16-26
• 1.1 我國黃土高原地區(qū)人工草地的管理16-17
• 1.1.1 水分利用效率17
• 1.1.2 葉片水分關(guān)系17
• 1.2 植物響應(yīng)逆境脅迫的形態(tài)學(xué)、生理學(xué)以及生物學(xué)過程17-22
• 1.2.1 根形態(tài)對水分虧缺的響應(yīng)18-19
• 1.2.2 根構(gòu)型對養(yǎng)分(磷)虧缺的響應(yīng)19-20
• 1.2.3 排根20-21
• 1.2.4 根際分泌物21-22
• 1.2.5 菌根對水分和養(yǎng)分虧缺的響應(yīng)22
• 1.3 放牧對草地根系形態(tài)和AM菌根形成的影響22-26
• 1.3.1 放牧對菌根的影響23
• 1.3.2 放牧對地上和地下生物量的影響23-24
• 1.3.3 放牧對根際分泌碳有效性的影響24-25
• 1.3.4 放牧對土壤養(yǎng)分有效性的影響25-26
• 第二章 氮、磷肥施加對半干旱地區(qū)不同苜蓿草地產(chǎn)草量、土壤水分和土壤磷酸酶的影響26-43
• 2.1 前言26-28
• 2.2 材料與方法28-31
• 2.2.1 研究區(qū)概況28-29
• 2.2.2 試驗設(shè)計29
• 2.2.3 測量參數(shù)和樣品采集29-30
• 2.2.4 統(tǒng)計分析30-31
• 2.3 結(jié)果分析31-39
• 2.3.1 苜蓿產(chǎn)草量和產(chǎn)量構(gòu)成31-35
• 2.3.2 土壤水分動態(tài)和水分利用效率35-36
• 2.3.3 七月份土壤無機氮和速效磷含量36-37
• 2.3.4 七月份土壤酸性磷酸酶和堿性磷酸酶活性37-39
• 2.4. 討論39-42
• 2.4.1 苜蓿產(chǎn)草量和產(chǎn)量構(gòu)成40-41
• 2.4.2 土壤剖面的水分含量和水分利用效率41
• 2.4.3 土壤胞外磷酸酶活性41-42
• 2.5 小結(jié)42-43
• 第三章 當(dāng)?shù)睾鸵M紫花苜蓿根系形態(tài)和根系生理對水分和磷虧缺的差異性響應(yīng)43-61
• 3.1 前言43-45
• 3.2 材料和方法45-48
• 3.2.1 植物材料和生長條件45-46
• 3.2.2 植物地上和根系生物量的測定46
• 3.2.3 根際土壤羧化物和pH值的測定46-47
• 3.2.4 根系形態(tài)的測定47
• 3.2.5 植物組織磷含量、磷吸收和生理磷利用效率47
• 3.2.6 統(tǒng)計分析47-48
• 3.3 結(jié)果48-56
• 3.3.1 地上和根系生物量49-50
• 3.3.2 干物質(zhì)在地上和根系的分配50
• 3.3.3 根系形態(tài)50-52
• 3.3.4 地上和根系磷濃度52-53
• 3.3.5 磷吸收和生理磷利用效率53-54
• 3.3.6 根際羧化物和pH值54-56
• 3.4 討論56-59
• 3.4.1 苜蓿根比率和根形態(tài)對土壤水分和磷的響應(yīng)56-57
• 3.4.2 苜蓿生理適應(yīng)性對土壤水分和磷的響應(yīng)57-59
• 3.4.3 苜蓿生長和植物組織的磷含量59
• 3.5 小結(jié)59-61
• 第四章 柳枝稷種子萌發(fā)特征及其在黃土高原半干旱區(qū)不同農(nóng)藝措施處理下田間出苗61-75
• 4.1 前言61-62
• 4.2 材料與方法62-66
• 4.2.1 種子萌發(fā)實驗62-63
• 4.2.2 大田幼苗生長試驗63-64
• 4.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計64-66
• 4.3 實驗結(jié)果66-72
• 4.3.1 萌發(fā)試驗66-68
• 4.3.2 田間出苗率68-72
• 4.4 討論72-74
• 4.5 小結(jié)74-75
• 第五章 模擬放牧的刈割處理對黑麥草根系生長和菌根形成的影響75-89
• 5.1 前言75-76
• 5.2 材料與方法76-79
• 5.2.1 地上和地下生物量,植物組織N和P濃度77-78
• 5.2.2 使用光學(xué)顯微鏡鑒定根內(nèi)AM真菌侵染率78
• 5.2.3 根系形態(tài)的測定78
• 5.2.4 根際和非根際土的速效磷、無機氮、可溶性碳和微生物碳的測定78
• 5.2.5 統(tǒng)計分析78-79
• 5.3 結(jié)果與分析79-86
• 5.3.1 刈割處理對根系A(chǔ)M真菌侵染率和侵染長度的影響79-81
• 5.3.2 刈割處理對黑麥草植株生長的影響81
• 5.3.3 刈割處理對黑麥草根系形態(tài)的影響81-82
• 5.3.4 刈割處理對植株組織磷和氮含量、吸收和積累的影響82-84
• 5.3.5 刈割處理對根際和非根際土壤可溶性碳、微生物量碳的影響84-85
• 5.3.6 根際土壤可溶性碳與根系侵染比率和侵染長度的相關(guān)性85-86
• 5.3.7 刈割處理對根際和非根際土壤無機氮、速效磷的影響86
• 5.4 討論86-88
• 5.5 小結(jié)88-89
• 第六章 結(jié)論89-91
• 6.1 主要結(jié)論89-91
• 參考文獻91-106
• 在學(xué)期間的研究成果106-107
• 致謝107

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐懷忠,楊自平,先晨鐘,李世忠,胡玉榮,于海洋,于建勇;苜蓿引種試驗研究[J];草業(yè)科學(xué);2005年04期

  本文關(guān)鍵詞：水肥虧缺和刈割對牧草生長和叢枝菌根真菌的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：425919