苜蓿与沙打旺苗期生长和水分利用对土壤水分变化的反应

通过室内生长箱内盆栽实验,比较了苜蓿和沙打旺苗期的根冠生长和水分利用对5种土壤水分环境变化的响应和差异.结果表明,充分供水下苜蓿和沙打旺苗期生物量和蒸腾效率均最高,苜蓿均显著高于沙打旺.土壤水分减少后苜蓿苗期生物量和蒸腾效率下降幅度均大于沙打旺.从低水到阶段低水处理后土壤水分逐渐降低和降低后再复水到低水处理,苜蓿和沙打旺的生物量分别较持续低水处理显著减少47.8%和27.9%.旱后复水后苜蓿根冠比和单位根量耗水量较显著增加,蒸腾效率显著下降; 沙打旺根冠比显著下降,单位根量耗水量和蒸腾效率变化不显著.     

黄土丘陵区人工沙棘林水土保持作用机理及效益

沙棘是我国半干旱地区用于水土保持造林的主要生态-经济型树种,在“三北”地区生态环境建设中发挥重要作用.对野外试验资料分析表明,7～10龄沙棘林冠年平均截留率为8.5%, 6～10龄沙棘林地枯落物层单次可截留0.89 mm降水;沙棘林通过改善土壤理化性质,具有提高土壤入渗和抗冲性能作用,其中土壤中毛根数量是决定土壤抗冲能力的主要指标.沙棘林的水土保持作用随林龄变化明显,幼林（2～3龄）阶段的作用很小,降水特性是决定林地产流产沙量的主要因素;成林（4～5龄）阶段,产流产沙量受降水和林分生长的共同影响;成林后（6～12龄）阶段,降水特性的影响很小,林地产流产沙量维持相对稳定,年径流深与侵蚀模数分别为0.3～3.4 mm、0～6.75 t·km^-2.幼林至成林（2～5龄）阶段,径流含沙量急剧减少,成林后（6～12龄）阶段,径流含沙量趋于稳定,含沙量变化在0～5.09 kg·m^-3.     

黄土旱塬冬小麦返青期断根对根冠比、水分利用及产量的影响

 采用适当的农艺措施来影响根系生长以提高作物水分利用效率是节水农业研究的一项重要内容。通过田间试验研 究了旱作冬小麦‘长武135’(Triticum aestivum cv. Changwu135)返青期切断部分侧生根对根冠比、水分利用 效率及产量的影响。与不断根处理相比,冬小麦切断部分侧根后,极显著地减少了表层的根量,花期时断根和不 断根小麦在0～20 cm 土层根量分别249.70和07.52 g•m^－2,100 cm以上总根量分别为305.53和368.73 g•m^－2。 断根比不断根处理根呼吸速率下降了25.57%。断根也抑制了小麦的群体数量,断根和不断根处理单位面积的穗数 分别为590.33和646.33 m^－2,但断根显著增加了千粒重,断根和不断根分别为45.99和41.47g,收获指数也有一 定提高。断根对籽粒产量没有显著影响,但断根后土壤含水量显著增加,水分消耗减少。以生物量计算的水分利 用效率和以产量计算的水分利用效率分别提高了32.52%和29.98%。因此,在旱地农业中,通过返青期人工断根措 施削减根系降低根系对同化产物的消耗和减少耗水量来达到提高冬小麦水分利用效率的方法,是可行的。但今后 还需对断根措施作进一步研究,以期实现产量和水分利用效率的同步提高。     

根际沉积及其在植物-土壤碳循环中的作用

植物根际沉积是一种重要的植物与土壤交换的界面过程,在土壤碳周转方面具有重要的作用;根际碳的沉积也是联系植物、土壤及微生物的桥梁.本文就近年来关于根际沉积中碳平衡、碳循环等相关研究,阐述了根际碳沉积的机制,探讨了相关试验中存在的问题,以及不同植物品种、种类和生育期根际沉积的差异和根际沉积物与土壤呼吸的关系,指出了根际沉积在植物 土壤体系中碳循环的重要作用.在此基础上,提出了未来的研究领域及方向.     

半干旱黄土丘陵区垄沟集雨对紫花苜蓿人工草地土壤水分和产草量的影响

 研究了黄土丘陵区垄沟集雨技术对紫花苜蓿(Medicago sativa)人工草地生产力以及土壤水分的影响。垄和沟的宽度均为30或60 cm,且垄上覆膜的处理水分利用效率分别比平作对照显著提高了13%和41%。垄和沟的宽度均为30 cm且垄上覆膜的处理4年的干草产量和平作对照无显著差异,而垄和沟的宽度均为60 cm,且垄上覆膜的处理干草产量比平作对照显著提高了41%,并且使紫花苜蓿草地产草高峰期提早了1～2年。垄和沟的宽度均为30 或60 cm,且垄面裸露的两个处理产草量比平作对照有不同程度的降低。紫花苜蓿草地生长的第三年,深度为150 cm左右的土层是降水补充和水分消耗的平衡点。所有处理在紫花苜蓿生长4年后,200～500 cm 深度的土壤水分已经接近萎蔫系数。     

黄土丘陵区退耕草地群落优势种叶片光合生理对氮磷添加的响应

以黄土丘陵区退耕草地群落典型优势种白羊草、长芒草和达乌里胡枝子为研究对象，测定不同氮磷（主区N：0，50，100 kg N hm^-2 a^-1；副区P：0，40，80 kg P₂O₅ hm^-2 a^-1）添加处理下叶片光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、叶片氮磷含量、光合氮利用效率（PNUE）和光合磷利用效率（PPUE），探究不同优势种光合生理特征对外源氮磷添加的响应特征与物种差异。结果表明：单独氮添加下，3个优势种的净光合速率（P_n）、蒸腾速率、水分利用效率（WUE_i）、气孔限制值（Ls）和光系统Ⅱ（PSⅡ）活性高于或显著高于未施肥处理，白羊草和达乌里胡枝子的PNUE和PPUE以及长芒草的PPUE显著增加。单独磷添加下，仅达乌里胡枝子的P_n、WUE_i、Ls和PNUE相比未施肥处理显著增加。氮磷共同添加下，50 kg N hm^-2 a^-1处理下，施磷后达乌里胡枝子的P_n以及三个优势种的PNUE显著增加，白羊草的PPUE显著降低；100 kg N hm^-2 a^-1处理下，施磷后达乌里胡枝子的P_n和PNUE均显著增加，白羊草PPUE和长芒草的PNUE的仅在40 kg P₂O₅ hm^-2 a^-1处理下显著增加。3个优势种的P_n均与PSⅡ最大光化学效率和叶片氮含量呈显著正相关关系，长芒草和达乌里胡枝子的P_n与PSⅡ潜在活性和叶片磷含量呈显著正相关关系。总体表明，氮磷对黄土丘陵区退耕草地优势种光合生理具有一定的交互作用，物种属性和施肥水平影响其光合生理特征响应程度。     

冬小麦（Triticum aestivum）分蘖冗余生态学意义以及减少冗余对水分利用效率的影响

通过盆栽试验，以旱作冬小麦（Triticum aestivum）为材料，分别在拔节和抽穗期对分蘖进行人工干扰，来模拟不可预测的自然干扰，对冬小麦分蘖冗余的生态学意义以及减少这些冗余对水分利用效率影响进行研究。设置3个处理：从拔节期开始剪去所有小的分蘖，仅保留主茎和一个大的分蘖（A）；在拔节期剪去主茎和两个大的分蘖，保留所有小的分蘖（B）；在孕穗期剪去主茎和有效分蘖，保留无效分蘖（C）。没有被干扰的植物作为对照（CK）。通过花期测定叶片的叶绿素含量、叶绿素荧光参数、气孔导度和蒸腾速率等生理指标来评价植物的生理与生化活性。结果显示，在拔节期和抽穗期去除主茎和大蘖后，无效分蘖的生理活性被激活，开始执行有效分蘖的功能。到花期时，这些无效分蘖已经在生理活性上满足了补充和替代有效茎的要求。虽然株高和穗的整齐度、穗数和产量显著下降，但并没有防碍小麦的繁衍子代，因此，正是这些由早期“无效分蘖”补充而来的有效茎，避免了小麦绝种的风险。 而在拔节期去除无效分蘖后，对小麦产量没有显著影响，但提高了水分利用效率，和对照相比水分利用效率提高了10%。因此，可以认为小麦在分蘖上存在着对水分利用不利的生长冗余，减少这些冗余有望节约用水、提高作物的水分利用效率。     

密度和修剪对冬小麦根系时空分布和产量的影响

田间试验研究了种植密度和不同时期根修剪对黄土旱塬冬小麦(Triticum aestivum L.)根系时空分布、土壤水分利用以及产量的影响。供试材料为该地区广泛种植的冬小麦品种长武135。试验设定4个密度处理:SR1、SR2、SR3和SR4,分别为180、225、280和340株/m2,其中SR2为常规密度;以及4个根修剪处理:CK(不剪根处理)、W(越冬期根修剪)、S(返青期根修剪)和B(越冬期根修剪+返青期根修剪)。研究结果表明,冬小麦返青期、孕穗期和花期根系总干重随种植密度的增加而增加。根修剪处理显著降低了各生育期冬小麦根系总干重,不同处理间排序为CKWSB。种植密度和根修剪对冬小麦根系总长度的影响与根系总干重类似,各处理间根系总干重和根系总长度的差异主要来自于0—20 cm表土层。冬小麦表土层(0—20 cm)中的根干重密度(DRWD)和根长密度(RLD)都随种植密度的提高而增加。根修剪降低了返青期、孕穗期和花期冬小麦DRWD和RLD在0—20 cm表土层中的分布,但增加了花期60—100 cm深土层中的DRWD和RLD。整个生育期土壤水分消耗随种植密度增加而增加,而根修剪显著减少土壤水分的消耗。冬小麦的产量和水分利用效率随着种植密度增加而显著提高。根修剪处理显著增加了冬小麦的产量,且W处理的产量最高,同时根修剪也显著提高了冬小麦的水分利用效率。由此可见,越冬期根修剪(W)可以最大程度提高冬小麦产量。考虑到经济效益,建议旱地雨养农业区在较高的密度下进行越冬期根修剪处理,从而达到生产上高产高效的目的。     

黄土塬区3种豆科牧草对土壤水分的消耗利用研究

在田间完全旱作条件下采用3个密度和2种播种方式观察了3种多年生豆科牧草生长第2年对土壤水分的消耗利用情况。结果表明:苜蓿主要耗水深度在2~3 m,最深可达5 m,其中、高密度处理3 m以上土壤水分含量都在稳定田间持水量之下,已经开始形成土壤下伏干层;沙打旺耗水深度在0~2 m,最低含水量(11.61%)处于80~100 cm,在雨季可以恢复到稳定田间持水量之上;达乌里胡枝子主要耗水深度在1 m以上,最低含水量也在稳定田间持水量之上。单播沙打旺、苜蓿和达乌里胡枝子全生长期内对土壤水分的消耗分别为249.9、180.2和136.6 mm,水分利用效率分别是29.39、26.04和8.91 kg.mm-1.hm-2。混播、加大播种密度都会增加3种牧草土壤水分消耗,降低土壤储水量,提高干草产量和水分利用效率,但影响程度因牧草种类、播种方式以及不同的生长时段而异。     

黄土丘陵区不同立地条件下沙棘光合生理日变化特征比较

在自然状态下测定了不同立地条件下沙棘光合生理生态日变化特征。结果表明,沙棘光合速率日变化基本为双峰曲线,均有不同程度的“午休”现象,山地沙棘出现在14：00左右,而川地出现在12：00前后,两峰值出现的时间因立地条件和水分条件而变化,山地沙棘雨后峰值出现时间推迟,但“午休”时间未变,这可能是沙棘适应川地、山地不同环境条件的结果。蒸腾速率日变化也呈双峰曲线,最低点与光合“午休”点重合,水分利用效率基本为“V”字型,以光合”午休”点为转折点。对大气因子日变化的同步测定表明,川地气温日均值较高,相对湿度较低,因而在干旱季节里川地沙棘更可能较山地沙棘受到大气干旱影响。山地较高的相对湿度有利于缓解土壤干旱对沙棘光合的影响,在水分利用上趋向于效率的提高。