单播与混播对两个冬小麦品种产量和水分利用效率的影响

选取黄土旱塬两个冬小麦品种长武135和平凉40,采用生态替代法连续两年在田间条件下研究了单播和混播方式对冬小麦产量和水分利用效率的影响.结果表明:单播条件下平凉40单位面积根量为367.60 g·m-2,显著大于长武135的297.31 g·m-2,且其根系在各土层中分布较均匀,表明与长武135相比,平凉40吸收土壤水分的能力较强,但其在单播条件下的产量和水分利用效率较低.混播增加了平凉40和长武135根系在较深土层中的根量分布,两品种根量分别比单播条件下多13.36和8.50 g·m-2,混播增强了小麦根系对深层土壤水分的吸收利用,提高了单位面积总产量,增加了群体水分利用效率.与平凉40相比,长武135分配了更多的干物质到繁殖器官,使其根量和地上营养器官的生物量减小,从而提高了籽粒产量和收获指数,表现出较高的水分利用效率.     

半干旱黄土丘陵区五种植物的生理生态特征比较

通过测定陕北黄土丘陵区5种植物在旱季的光合速率、蒸腾速率和叶水势日变化,将植物划分为不同的水分生态适应类型.结果表明:柳枝稷的光合生理特征属于高光合、低蒸腾和高水分利用效率类型,其抗旱适应性特征属于高水势延迟脱水类型;苜蓿属于高光合高蒸腾低水分利用效率类型,耐旱性为高水势延迟脱水型;达乌里胡枝子属于低光合、低蒸腾、低水分利用效率类型,耐旱性为高水势延迟脱水型;白羊草属于高光合、蒸腾较高的水分利用效率中等型,耐旱性属于能忍耐脱水造成的低水势的一类.沙打旺属于高光合中等蒸腾速率中等水分利用效率类型,耐旱性为低水势延迟脱水型.     

土壤水分对返青期断根冬小麦补偿效应的影响

通过盆栽试验研究了不同土壤水分条件下返青期断根冬小麦的补偿效应.结果表明,断根小麦的早期生长受到抑制,叶面积在返青 拔节期间显著下降,到开花期能恢复至对照水平.高水分条件下断根小麦拔节期的叶绿素荧光参数包括表观光合电子传递速率、实际光化量子产量、光化学淬灭系数、非光化学淬灭值均显著大于对照,开花后单茎干物质积累为0.81 g,显著大于对照（0.56 g）,花后干物质积累系数比对照提高了38.79%,断根小麦根量虽有所下降但差异不显著;低水分条件下断根小麦的叶绿素荧光参数和花后干物质积累与对照之间没有显著差异,但断根小麦的根系生物量（7.83 g·pot^-1）显著小于对照（9.77 g·pot^-1）.土壤水分对断根小麦的地上生物量和籽粒产量的补偿效应没有显著影响.断根处理的冬小麦在两种土壤水分条件下均显著降低了耗水量,在整个生育期,高水分条件下冬小麦断根处理可节水2 000 ml左右,水分利用效率为1.97 g·kg ^-1,显著大于对照的1.70 g·kg ^-1;低水分条件下也可节水1 500 ml左右,水分利用效率虽有所提高,但未达到显著性差异.     

半干旱黄土丘陵区苜蓿人工草地土壤磷素有效性及对生产力的响应

研究了半干旱黄土丘陵区以垄沟集雨技术建成的紫花苜蓿（Medicago sativa L．）人工草地对土壤磷索的影响。土壤全磷在处理之间和采样期之间均无显著差异。但在各处理土壤中速效磷在试验期间的减少量和苜蓿的干草产量成正比,垄上覆盖薄膜的2个垄沟处理（M30-垄和沟宽度均为30em,M60-垄和沟宽度均为60cm）比平作（CK）的干草产量分别显著提高了10．7％和40．3％,两个未覆盖的垄沟处理（B30-垄和沟宽度均为30cm,B60-垄和沟宽度均为60em）干草产量分别比平作对照下降了14．2％和28．3％。相应地,3a试验期间速效磷的减少量为M60（55．5％）〉M30（51．5％）〉CK（34．6％）〉B30（23．4％）〉B60（17．5％）。并且在3年试验后,所有处理的土壤有机碳和速效磷的比值（C／P比）均比播种前有显著增加,其中M30和M60的C／P比分别达到1165．1和1326．1,显著高于其他处理。试验还发现,在干旱年份土壤有机碳和有效磷显著正相关,而在湿润年份二者为显著负相关。要进一步提高苜蓿人工草地产草量或延长草地高产年限,必须寻找增加土壤有效磷的途径或方法。     

3种禾草苗期生长和水分利用对土壤水分变化的反应

采用5种不同的水分处理,于室内生长箱内盆栽条件下对引种禾草柳枝稷(Panicum virgatum)、乡土禾草白羊草(Bothriochloa ischaemum)和栽培禾草谷子(Setaria italica)等苗期根冠生长和水分利用特征进行了比较分析.结果显示:(1)充分供水下3种禾草的苗期生物量和蒸腾效率均显著高于其它4种水分处理,而高水与低水处理下各自的根冠比无显著差异;(2)各水分处理下谷子苗期总生物量、蒸腾效率和耗水量均显著大于白羊草和柳枝稷;(3)在5种水分处理下,苗期根冠比谷子均最小,柳枝稷最大;(4)低降复水后,3种禾草生物量和蒸腾效率较低水处理分别显著提高16.7%-98.7%和28.2%-118.2%,显示出补偿效应,以白羊草增幅最大.结果表明,白羊草、谷子和柳枝稷在不同土壤水分处理下的苗期生物量、根冠分配比例以及水分利用效率差异反映了野生种、栽培种和引进种禾草苗期对半干旱环境条件水分生态适应性的异同.     

黄土丘陵区草地植被群落优势种叶片功能性状对氮磷添加的响应

以黄土丘陵区草地植被群落3种优势种白羊草、长芒草和达乌里胡枝子为对象,采用裂区试验设计,设置0、50和100 kg N·hm^-2·a^-13个氮处理和0、40和80 kg P₂O₅·hm^-2·a^-1 3个磷处理,于生长旺盛期测定了各植物的叶长、叶宽、比叶面积、叶片干物质含量、叶片氮、磷含量和氮磷比等指标,分析不同优势种叶片功能性状对氮磷添加的响应差异.结果表明:与未施肥相比,50和100 kg N·hm^-2·a^-1处理下白羊草叶长和叶宽分别显著增加35.3%和64.4%,而长芒草仅有叶长显著增加58.8%,达乌里胡枝子仅有叶宽显著增加33.9%,但三者叶片干物质含量分别显著降低10.7%、15.3%和11.2%,白羊草和长芒草叶片氮含量分别显著增加23.0%和99.2%,氮磷比分别显著增加45.8%和96.9%;40和80 kg P₂O₅·hm^-2·a^-1处理下达乌里胡枝子叶长、叶宽和比叶面积分别显著增加56.9%、41.4%和19.6%,叶片干物质含量显著下降14.9%,三者叶片磷含量分别显著增加96.7%、110.9%和238.4%,氮磷比分别显著降低45.8%、42.8%和53.7%.50 kg N·hm^-2·a^-1处理下,与未施磷相比,40和80 kg P₂O₅·hm^-2·a^-1处理后仅达乌里胡枝子叶长和叶宽显著增大,3种植物叶片磷含量显著增加,白羊草和长芒草叶片氮含量显著降低;100 kg N·hm^-2·a^-1处理下,施磷后白羊草和长芒草叶长、达乌里胡枝子叶宽显著增大,三者叶片磷含量显著增加,白羊草叶片氮含量显著降低.综上表明,3个优势种植物叶片功能性状对短期氮磷添加的响应存在明显差异,这些差异与物种属性和施肥水平有关,不同优势种对氮磷添加响应的差异对维持草地群落多样性和稳定性具有重要作用.     

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.     

断根对冬小麦荧光特性和产量的影响

用荧光淬灭分析技术研究了断根对冬小麦荧光特性的影响以及不同水分条件下断根对产量的影响.结果表明,在不同生育期中小麦断根与未断根处理相比其最大量子产量(Fv/Fo)和PSⅡ潜在活性(Fv/Fm)无显著差异.通过对不同生育期荧光特性研究表明,断根初期小麦电子传递速率和有效光量子产量降低,而PSⅡ光合电子传递活性增加,孕穗期随着更多的能量向地上部的运转,此时根系补偿作用使ETR、ΦPSⅡ和qP增加,而且断根并显著降低光系统Ⅱ光化学效率.混播处理ΦPSⅡ和ETR值高于单播处理,认为断根降低了小麦的竞争能力,使总体光合活性增强,促进了能量向地上部运转,与混播处理产量增加相一致.小麦单播湿润处理下,断根降低了小麦穗重和地上部生物量,且籽粒产量降低了19.2%.在干旱处理下,断根降低了根冠比,提高了小麦穗重和籽粒产量.     

黄土丘陵区氮磷添加对草地群落优势种养分利用特征的影响

为阐明黄土丘陵区氮磷添加对草地群落优势种养分利用特征的影响,探究群落结构和物种多样性的变化机制,选取5个典型优势种,即白羊草(Bothriochloa ischaemum)、长芒草(Stipa bungeana)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)和猪毛蒿(Artemisia scoparia)为研究对象,采用裂区试验设计,以氮添加为主区处理, 包括:0(N0)、25(N25)、50(N50) 和100(N100) kg N hm^-2 a^-1;以磷添加为副区处理,包括:0(P0),20(P20),40(P40) 和80(P80) kg P₂O₅ hm^-2 a^-1,测定了各物种叶片氮磷比、氮磷重吸收效率、氮磷利用效率和相对生物量等参数。5种植物的氮和磷重吸收效率正相关,对氮磷添加量的响应具有耦合性。不同氮磷添加处理下,达乌里胡枝子叶片氮磷比最高,而氮磷重吸收效率最低;白羊草和长芒草的氮磷利用效率和重吸收效率高于其他物种。单施磷或N25与磷配施下,各物种相对生物量与氮磷比和磷利用效率呈正相关关系,与氮利用效率和氮磷重吸收效率呈负相关关系。单施氮、N50和N100与磷配施下,各物种相对生物量与氮磷利用效率和重吸收效率呈正相关,与氮磷比呈负相关。不施肥处理下,白羊草和长芒草相对生物量最高,低氮高磷下达乌里胡枝子相对生物量最高,高氮高磷下铁杆蒿和猪毛蒿相对生物量最高。不同优势种对氮磷添加的响应不同,生理生态过程各异,决定了其在群落中的优势度,这是氮磷添加后草地群落结构和物种多样性发生变化的关键机制。     

土壤水分对两个冬小麦品种产量和竞争能力的影响

研究了黄土塬区两个旱作冬小麦品种(长武135和平凉40,前者是后者的换代品种)在不同土壤水分条件下竞争能力和产量形成的关系。研究设2种土壤水分条件(土壤含水量为田间最大持水量的75%～80%和40%～45%),采用生态替代法设计了同一播种密度的6个播种比例组合的盆栽试验。低水分单播条件下,长武135具有较高的产量(长武135为27.59g/pot,平凉40为24.91g/pot),而混播条件下平凉40在产量和相对产量上较长武135品种具有明显的竞争优势。高水分条件下,平凉40产量随播种比例的减小下降较快(长武135产量曲线斜率35.468,平凉40为36.237)。平凉40低水分单播时花后干物质积累量较少(长武135为0.67g/pot,平凉40为0.55g/pot),而混播时较多(长武135各比例均值0.58g/pot,平凉40为0.71g/pot),导致了平凉40品种单播时产量较低和混播时产量较高。平凉40地下生物量显著大于长武135(高水分条件下,长武135为10.03g/pot、平凉40为11.51g/pot;低水分条件下二者分别为8.41g/pot和10.69g/pot),且耗水量大(高水分条件下平凉40多耗水2.72kg/pot,低水分条件下多耗0.98kg/pot),而耗水量/地下生物量的比值平凉40低于长武135,从而平凉40品种单位根量消耗的水分低于长武135。总之,在两个生长属性接近的冬小麦品种中,老品种以较大的根系生物量赢得了较高的竞争能力,消耗了较多的水分,而新品种虽然根系生物量较低,耗水量较少,但籽粒产量却较高。亦即,小麦新品种籽粒产量的提高是与根系的减少和对水资源竞争能力的下降相伴随的。