呼伦贝尔草地植物病害对肉牛放牧强度的响应

发布时间：2020-04-12 22:14

【摘要】：放牧是天然草地的主要利用方式,牧草病害是草地生产的限制因素之一。有关放牧与植物病害关系的研究尚不多见。本论文探讨了呼伦贝尔草地植物病害对肉牛放牧的响应,以期为草地的合理利用提供理论依据。试验区植被类型为羊草(Leymus chinensis)+杂类草,常见草类植物包括日荫菅(Carex pediformis)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、蓬子菜(Galium verum)、裂叶蒿(Artemisia tanacetifolia)、狭叶柴胡(Bupleurum scorzonerifolium)和星毛委陵菜(Potentilla acaulis)等。试验用牛为三河牛(Bos taurus),包括6个放牧梯度,分别为0、0.23、0.34、0.46、0.69和0.92标准牛单位/公顷(AU/ha),每个放牧梯度3个重复,本试验开始时,样地已连续放牧7年。通过2014-2016年连续三年的田间调查、试验,实验室分析和分子鉴定等方法,对试验区草地植物病害及其与放牧的关系进行了系统研究,所获主要结果如下:1.放牧对草地植被及微环境影响显著(p0.05)。其中,羊草和贝加尔针茅等家畜喜食禾草的盖度和密度随放牧强度的增加而下降,可用Y_(盖度)=-42.35X+34.34(R~2=0.66,p0.001)和Y_(密度)=-178.19X+158.32(R~2=0.81,p0.001)的函数表述。裂叶蒿等可食性草本植物的盖度和密度同样随放牧强度的增加而下降,满足Y_(盖度)=-4.48X+7.23(R~2=0.40,p0.001)和Y_(密度)=-7.6X+15.72(R~2=0.54,p0.001)的函数。星毛委陵菜等低矮草本植物的盖度和密度却随放牧强度增加而上升,符合Y_(盖度)=1.48X+0.23(R~2=0.49,p0.001)和Y_(密度)=11.34X+0.37(R~2=0.52,p0.001)的关系。草地地表微环境同样受到放牧的影响,其中,地表10 cm处温度随放牧强度的增加而上升,符合Y_(温度)=3.33X+24.69(R~2=0.46,p=0.015),而大气湿度则与放牧强度无显著关系(p=0.163)。表明放牧对草地植被的作用受家畜选择性采食的影响,且植被特征的改变会进一步引起草地微环境的变化。2.在样地17科42属55种植物上发现了129种真菌病害,主要是叶斑病、锈病及白粉病等,分别占病害总数的41.1%、33.3%和19.4%。其中6种为世界新病害,分别是羊草灰斑病(Phaeosphaeria avenaria)、羊草叶斑病(Septoria nodorum)、羊草叶枯病(Bipolaris sorokiniana)、羊草叶锈病(Puccinia triticina)、冰草(Agropyron cristatum)叶锈病(P.elymi)和日荫菅锈病(Puccinia sp.)。从羊草种子分离鉴定出19属22种真菌,与不放牧的对照处理相比,放牧使球腔菌属真菌(P.avenaria)和颖枯壳针孢(S.nodorum)的分离率分别降低了24.1%和25.0%,黑附球菌(Epicoccum nigrum)的分离率增加了80.0%。后经试验证实腔菌属真菌和颖枯壳针孢对羊草有致病作用,而黑附球菌可抑制上述两种病原真菌的生长。表明放牧可通过影响种带真菌的多样性和丰富度,进而影响再生羊草,乃至整个草地群落的健康。3.放牧对发病率的影响因草地植物而不同。与0 AU/ha样地相比,0.23 AU/ha样地中羊草等家畜喜食禾草和裂叶蒿等可食性草本植物的总发病率平均下降了27.3%和7.6%;0.92 AU/ha样地中发病率平均下降了613.2%和345.3%。星毛委陵菜等低矮草本在0 AU/ha样地中未发病,而在0.92 AU/ha样地中的平均发病率却为13.4%。表明放牧可直接有效地减少被采食植物的发病率,但同时增加了草地中剩余植物病害发生与流行的可能性。4.放牧与病害对羊草生物量和营养物质含量均有显著影响(p0.05)。与0 AU/ha样地中的植株相比,0.23 AU/ha、0.46 AU/ha和0.92 AU/ha样地中羊草干重平均降低了42.2%,90.5%和339.5%,0.92 AU/ha样地中,羊草粗蛋白含量增加了22.7%。与健株相比,羊草病株干重平均降低了45.6%,粗蛋白含量下降了16.2%。健株和病株的N:C,P:C和N:P均与其相对生长速率呈正相关,符合生长速率假说,表明放牧可能通过影响采食植物体内养分元素含量及配比的方式,进一步影响其再生能力。5.草地植物病害受放牧及植株密度、盖度等植被特征因素的影响,且这种影响因植物类群而不同。综合分析结果表明,放牧强度与羊草等家畜喜食牧草和裂叶蒿等可食性草本植物的密度、盖度及病害发生率呈显著负相关(p0.05),分别对两类植物发病率的影响解释量为62.0%和54.5%,且可通过影响植物密度、盖度等植被特征因素间接影响发病率,影响解释量分别为47.5%和15.0%,放牧及植被特征共同影响两类植物发病率的解释量分别为66.5%和48.0%。然而,放牧强度与星毛委陵菜等低矮草本的密度、盖度及病害发生率却呈现显著正相关(p0.05),对其发病率的影响解释量为43.0%。放牧同样可通过影响植物密度、盖度等植被特征间接影响发病率,影响解释量为59.0%,放牧及植被特征共同影响病害发病率的解释量为67.5%。表明放牧对草地植物病害的作用,受到家畜采食偏好的影响,且放牧除直接影响外,还通过影响草地植被间接改变病害的严重度。
【图文】：

地理位置,日均温度,降雨量,月份

图 3-1 研究区地理位置Figure 3-1 Geographical location of the study area该地区属温带半干旱大陆性气候，年均气温是-5°C - -2°C，昼夜温差以及年温差较大，最热月(7 月份)平均为 36.2°C，最冷月(1 月份)最低气温达到-48.5°C，积温 1780℃-1820℃，全年无霜期 85-155 天，年降水量 350-400 mm，其中约 80%集中在 7 月到 9 月。海拉尔地区 2014-2016 年生长季内的日均温度，空气相对湿度和降雨量从当地气象站获取。2014-2016 年生长季内空气日均温度平均每年比上一年增加了 0.7℃，日均湿度降低了 8.2% (图 3-2a)，日均降雨量减少了 0.76 mm(图 3-2b)。在整个调查周期内，研究区温度逐年上升，空气相对湿度和降雨量逐年下降。

日均温度,相对湿度,降雨量,空气

21图 3-2 2014 年-2016 年研究区空气日均温度和相对湿度(a)、日均降雨量(b)Figure 3-2 Air temperature, relative humidity (a) and daily rainfall (b), from 2014 to 2016.试验区的植被类型为羊草+杂类草，主要物种为羊草、日荫菅(Carexpediformis)、贝加尔针茅(Stipa baicalensis)、蓬子菜(Galium verum)、裂叶蒿(Artemisia tanacetifolia)和狭叶柴胡(Bupleurum scorzonerifolium)等，，伴生种有斜茎黄芪 (Astragalus adsuigens) 、山野豌豆 (Vicia amoena) 和瓣蕊唐松草(Thalictrum petaloideum )等。本研究根据该试验地的植被特征(密度、盖度和株高等)、植物养分含量、植物的适口性等以及观察动物的采食行为总结归纳了各植物的饲用特点 (孙慧珍等，2004; 董全民等, 2005; 杨晓慧等, 2009; 马建军等,2012; Tilman, 1994; Rottstock, et al., 2004; Rottstock, et al., 2014)(表 3-1), 便于后续归纳分析。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S435.4

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