半干旱区典型牧草对土壤水分有效性的生理特征指示

发布时间：2020-04-30 05:49

【摘要】：草地植被建设是半干旱区生态恢复的重要内容,而该地区季节性降水的不均衡(春夏少雨,秋季降雨较为集中)导致草地生长受限。因此,探讨半干旱区典型牧草对水分胁迫与复水过程的响应机制,对该地区生态系统维持与恢复建设具有重要意义。本研究选取半干旱区典型牧草:红豆草(Onobrychis viciifolia Scop.)、沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)、草木樨(Melilotus albus Medic.ex Desr.)、披碱草(Elymus nutans Griseb.)、黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)为研究对象,在2015年对红豆草、沙打旺、披碱草、黑麦草进行了持续的干旱试验,监测了土壤水分下降时各牧草光合生理参数的变化,探讨了牧草的土壤水分有效性阈值;在2016年通过对红豆草、草木樨、披碱草、黑麦草进行干旱及旱后复水处理,研究了牧草的生长、叶片水分、光合和叶绿素荧光等生理生态指标对土壤水分变化的响应规律,得出的主要结论如下:(1)红豆草、沙打旺、披碱草、黑麦草的叶片光合生理指标(净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)、水分利用效率(WUE)、胞间CO_2浓度(C_i)及气孔限制值(L_s)具有明显的水分临界效应。基于光合生理响应确定的4种牧草的灰钙土的水分有效性阈值下限(土壤相对含水量(RWC))分别为11.7%-20.2%、15.5%-25.5%、17.2%-27.2%和24.6-35.8%,灰钙土最适宜水分有效性阈值分别为71.2%-82.8%、72.1%-84.2%、79.3%-85.1%和76.7%-85.6%。(2)在水分胁迫下,牧草地上形态指标(株高、叶面积、地上部分干重、根冠比)呈明显下降,而地下形态指标(地下部分干重)则明显上升;叶片水分状况(叶水势(LWP)、叶片相对含水量(LRWC))明显下降;随着干旱程度的加剧,红豆草和草木樨的光合生理指标(P_n、T_r、g_s、WUE)先升高后下降,披碱草和黑麦草(P_n、T_r、g_s、WUE)则持续下降;叶绿素荧光指标中,最大荧光(F_m)、PSII最大光化学效率(F_v/F_m)、PSII潜在活性(F_v/F_o)、PSII实际光量子效率(Yield)、光化学猝灭系数(qP)均呈下降趋势,叶片初始荧光(F_o)和非光化学猝灭系数(NPQ)呈上升趋势。(3)复水后,4种牧草形态指标显著恢复,各牧草的光合和叶绿素荧光等生理指标均能恢复至正常水平,并出现不同程度的补偿效应,但恢复所需时间不同,豆科牧草(红豆草和草木樨)需3-4周,而禾本科牧草(披碱草和黑麦草)仅需1-2周。(4)4种牧草抗旱性排序为:红豆草草木樨披碱草黑麦草。从抗旱机理上来说,红豆草和草木樨属于高水势延迟脱水型牧草;而披碱草和黑麦草属于低水势忍耐脱水型牧草。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S812.2

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