黄土丘陵区两乡土草种混播下生长与生理对土壤水分变化的响应

【摘要】半干旱黄土丘陵区为我国典型的生态环境脆弱区，干旱少雨是制约该地区群落生态系统结构与功能的关键因子，水分变化对其天然植被生态系统的影响主要取决于群落优势种的响应，研究比较群落中主要乡土草优势种对土壤水分变化的生理生态适应性，可为利用其在黄土丘陵半干旱区建设人工混播草地和植被恢复提供理论依据。本研究以该地区典型乡土草种白羊草(Bothriochloaischaemum)与达乌里胡枝子(Lespedezadavurica)为研究对象，通过盆栽控制试验，采用生态替代法设置7种草种组合比例(0:12、2:10、4:8、6:6、8:4、10:2和12:0)，和3种水分水平(高水:HW-80±5%FC，中水:MW-60±5%FC，和低水:LW-40±5%FC)，并根据白羊草的生育期进程，分别在拔节期、开花期与结实期进行土壤水分阶段提高变化(2012年)和水分阶段降低变化(2013年)，探讨土壤水分阶段变化对两草种叶片光合生理特征、生物量分配、水分利用及种间关系的影响，旨在阐明水分变化条件下白羊草与达乌里胡枝子竞争和共存的生理生态基础，主要结果如下：(1)恒定水分供应条件下，白羊草各生育期的非光化学淬灭系数(NPQ)值均显著高于达乌里胡枝子，但二者的最大电子传递速率(rETRmax)和半饱和光强(Ik)恰好相反；高水与中水水平下，白羊草拔节期的PSII最大光化学量子效率(Fv/Fm)和rETRmax以混播条件显著高于单播；达乌里胡枝子结实期时，高水水平下的Fv/Fm以混播条件显著高于单播，且3种恒定水分水平下的rETRmax均值以混播条件显著最高；表明混播分别提高了白羊草拔节期与开花期，达乌里胡枝子结实期的叶片PSII光化学效率与活性。(2)高水水平下，各生育期混播下白羊草的净光合速率(PN)均显著高于单播，而达乌里胡枝子呈相反趋势；中水和低水水平下，混播条件下白羊草拔节期与开花期的PN均显著高于单播，而达乌里胡枝子结实期的PN以混播条件下显著最高；表明混播处理促进了白羊草拔节期与开花期，达乌里胡枝子结实期的叶片光合能力。(3)土壤水分变化显著改变了两乡土草种的生物量累积，以拔节期水分变化影响尤为明显，且白羊草对水分变化的响应较达乌里胡枝子敏感；大多处理下，两乡土草种群体总生物量均随白羊草所占比例的增加而升高且以B10L2比例下最高。(4)恒定水分处理下，两乡土草种的群体水分利用效率(WUE)以B10L2比例下最高；土壤前期水分水平较高有利于提高混播条件下两草种的群体WUE，而前期土壤水分水平较低则恰好相反。(5)大多数处理下，两乡土草混播条件下的相对总生物量(RYT)均大于1.0，且白羊草的竞争攻击系数(A)均为正值，表明两乡土草占有不同的生态位，而白羊草在混播体系中的竞争能力大于达乌里胡枝子；白羊草的相对竞争强度(RCI)值为正值以及达乌里胡枝子的RCI值为负值，表明白羊草种内竞争强度大于种间竞争强度，而达乌里胡枝子则相反；前期土壤水分水平较低减弱了白羊草的竞争能力，土壤前期土壤水分水平较高则恰好相反。上述表明，在半干旱黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播条件下存在互补效应，人工混播草地建设适宜的草种组合比例为B10L2，且开花期前适当补水有利于提高二者混播群体的生物量累积和水分利用效率。
【作者】徐伟洲；
【导师】徐炳成；邓西平；
【作者基本信息】西北农林科技大学，生态学，2014，博士
【关键词】白羊草；达乌里胡枝子；生物量分配；水分利用效率；水分变化；种间关系；

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