巨桉林+草间作模式中牧草产量效应及其生理生态学特征研究

摘要

为了综合整治华西雨屏区退化的坡耕地环境，调整农业产业结构，充分发挥林草复合生态系统在退耕还林和解决三农问题中的重要作用，同时也为林草复合模式的可持续经营提供科学依据，本试验在不同郁闭度巨桉(Eucalyptusgrandis)林下间作牧草(巨桉是四川省近年来引种最广泛的树种，也是退耕还林和其它植被恢复区的首选造林树种)，牧草种类选择适宜于华西雨屏区气候特点，目前在生产上大量推广，有较强适应性的鸭茅(DactylisglomerataL.)、多年生黑麦草(LoliumperenneL.)、扁穗牛鞭草(Hemarthriacompressa(L.F.)R..Br.)。通过对3种牧草的生长状况、产量效应、生理基础以及所处间作地的微生态环境特征观测与分析，得出了不同间作模式下3种牧草的生长规律、产量效应、生理生态学规律和间作地的微生态环境因子的时空变化特征，并分析了各指标之间相互作用的生理生态学机制。主要结果如下： 1.林草复合生态系统中，由于林木的存在，改变了复合地的微生态环境，其中巨桉林分郁闭度对微生态环境产生了很大的影响，随着林分郁闭度的改变，林下的微生态环境因子，包括相对光照强度、空气温度、地温、空气相对湿度和土壤含水量的日变化特征和空间分布规律都较对照发生了一定的变化。根据相对光照强度、空气温度、空气相对湿度和土壤含水量的数据模拟出与郁闭度的回归方程。在间作地中，随着土层的加深，温度日变化幅度变小，而且升温滞后，不同土壤深度平均地温与郁闭度呈负相关，郁闭度越大，平均地温越小。日平均光强(P)与郁闭度(X)的关系为：P(日平均光强)=-571.09X+745.86(R2=0.9938)日平均气温(P)与郁闭度(X)的关系为：P(日平均气温)=-1.5036X+28.213(R2=0.8449)日平均空气相对湿度(P)与郁闭度(X)的关系为：P(日平均空气相对湿度)=2.6918X+56.024(R2=0.8478)平均土壤含水量(P)与郁闭度(X)的关系为：P(平均土壤含水量)=0.218X+0.1514(R2=0.8684). 2.间作条件下3种牧草在生长期内，随着时间的推移，草层高、株高、基茎、叶长呈不断上升趋势，叶宽变化不大。随着郁闭度的增加，3种牧草的平均层高和平均株高持续下降；鸭茅和扁穗牛鞭草的平均基茎持续下降，多年生黑麦草的平均基茎先增加后下降；多年生黑麦草和扁穗牛鞭草的平均叶长持续下降，但下降较小，鸭茅的平均叶长先增加后下降，下降时的林分郁闭度为0.73；3种牧草的平均叶宽呈下降趋势，但下降较小：鸭茅和多年生黑麦草总的根系生物量逐渐下降，扁穗牛鞭草总的根系生物量先增加后下降，下降时的郁闭度为0.54；鸭茅和多年生黑麦草产量先增加后下降，扁穗牛鞭草产量持续下降。 3.在间作条件下，随林分郁闭度的增加，3种牧草的Chl值增大，叶绿索a/b(Chla/Chlb)值减小；3种牧草的Chl值都高下对照，Chla/Chlb值都低于对照；3种牧草光合日进程都是单峰曲线；3种牧草的光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)减小：表观量子效率(AQY)逐渐增加；鸭茅和多年生黑麦草的光系统II的光化学效率(Fv/Fm)先增加后下降，下降时的林分郁闭度为0.6；鸭茅、多年生黑麦草Fv/Fm值大于扁穗牛鞭草，但在间作条件下其Fv/Fm值增加程度小于扁穗牛鞭草；3种牧草蒸腾日进程都是单峰曲线，随着郁闭度的增加，鸭茅、多年生黑麦革和扁穗牛鞭草日平均蒸腾速率持续下降；3种牧草的日平均水分利用效率先增加后逐渐下降；3种牧草的叶水势持续下降。 3种牧草的可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)随着郁闭度的增加而下降，均低于对照；MDA随着郁闭度的增加而增加，但在郁闭度大于0.73时，增加幅度减小；超氧化物歧化酶(SOD)变化规律与MDA变化相吻合，随着郁闭度的增加而增加。3种牧草游离脯氨酸(Pro)随着郁闭度的增加而下降，均明显低于对照。 4.牧草的各项指标与林分郁闭度之间存在着密切的相关性，依照隶属函数值法，3种牧草中鸭茅在林下适应性最强，多年生黑麦草次之，扁穗牛鞭草最差。在间作条件下，扁穗牛鞭草对光的依赖性较强，根据生物量的情况来看，林分郁闭度要小于0.56；鸭茅和多年生黑麦草对于光照的依赖相对小一些，能在一定遮荫程度下良好生长，在适当控制林分郁闭度(鸭茅小于0.67，多年生黑麦草小于0.70)的情况下即可获得较好的收获量。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

1文献综述

1.1林草间作的研究概况

1.2林草复合系统的重要理论

1.2.1草类在生态系统演替中的先锋作用

1.2.2生态位结构理论

1.3林草复合系统的结构

1.3.1 物种结构

1.3.2 空间结构

1.3.3 时间结构

1.3.4食物链结构

1.4林草复合系统中林分密度效应

1.4.1林分密度概述

1.4.2林分密度对林下植被生长发育的影响及林下植被的反馈作用

1.4.3林分密度对林分土壤性质的影响

1.5林草复合系统中林下微生境的研究

1.5.1林下微生境概述

1.5.2林下微生境对牧草生理生态的影响

1.6林草复合系统生态、经济效益的研究

1.6.1林草复合系统生态效益的研究

1.6.2林草复合系统的经济效益研究

2研究目的和意义

3实验地基本情况

3.1试验地概况

3.2试验材料

3.3试验设计

3.4研究内容

4间作地微生态环境因子研究

4.1研究方法

4.1.1郁闭度的测定

4.1.2微生态环境因子测定

4.2结果与分析

4.2.1林草复合的光照效应

4.2.2林草复合的气温效应

4.2.3林草复合地空气相对湿度的时空分布

4.2.4林草复合的土壤水分变化规律

4.2.5林草复合的地温效应

4.2.6巨桉郁闭度和微生态环境因子之间的关系

4.3小结

5 林草间作牧草的生长规律和产量

5.1 研究方法

5.1.1牧草生长规律研究方法

5.1.2牧草根系分布

5.1.3牧草产量

5.2结果与分析

5.2.1间作对牧草植株形态的影响

5.2.2间作对牧草根系分布的影响

5.2.3间作对牧草产量的影响

5.3小结

6林草间作牧草产量构成的生理基础

6.1测定项目及方法

6.1.1牧草光合生理测定

6.1.2牧草水分生理测定

6.1.3牧草抗性生理测定

6.2结果与分析

6.2.1间作条件下牧草光合生理

6.2.2间作条件下牧草水分生理

6.2.3间作条件下牧草抗性生理

6.3小结

7间作条件下3种牧草生长指标综合评价及适宜郁闭度分析

7.1数据的标准化

7.2综合评价

8结果与讨论

8.1林草间作对微生态环境因子的影响

8.2林草间作对牧草生长规律和产量的影响

8.2.1林草间作对牧草形态的影响

8.2.2林草间作对牧草根系的影响

8.2.3林草间作对牧草产量的影响

8.3林草间作对牧草生理状况的影响

8.3.1林草间作对光合生理的影响

8.3.2林草间作对水分生理的影响

8.3.3林草间作对抗性生理的影响

8.4综合评价

9进一步研究方向

参考文献

致谢

学习期间发表的论文