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18种引进优良牧草混播草地生产力和群落稳定性及可持续利用研究

作　者: 赵俊权
导　师: 杜国祯；陈家宽
学　校: 兰州大学
专　业: 生态学
关键词: 栽培品种多年生牧草人工混播草地种间竞争种间相容性持续利用
分类号: S54
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

混播草地在提高草地生产力方面具有巨大的潜力，特别是在中国草地建设和管理资金不足的条件下，充分利用豆科牧草的固氮价值进行高效节能生产是十分必要的。云南种草养畜系统的研究体系，从18个国家引进的牧草栽培品种(CV.cultivar)661个栽培品种，在云南七个不同气候类型地区16个点进行性适应性试验、观察、测定，并逐年完成若干次(DM)测定，对植物学特征。经20年各种生态层次试验，筛选出在云南适应性比较突出、产草量高、适口性好、以及能结籽的禾本科牧草10个牧草栽培品种，豆科牧草8个栽培品种。混播比例豆科栽培品种和禾本科栽培品种按最佳播种量，对照组和各个处理的播种量完全一致，在各个处理只增加品种。本文主要对人工混播草地栽培品种不施肥，用豆科牧草品种混播组合直接提供给禾牧草品种作氮素营养，探讨人工草地初级生产力群落稳定性及人工草地的生态学机制获得一系列的新结论。主要结论如下：1．混播草地初级生产力和群落稳定性成正相关，其中混播草地的功能群具有重要作用。结果表明，禾本科牧草品种1与豆科牧草品种1个种的混播，禾本科牧草品种2与豆科牧草品种1的混播，豆科牧草品种2与禾本科牧草品种1的混播，禾本科牧草品种2与豆科牧草品种2的混播，禾本科牧草品种3与豆科牧草品种3的混播，禾本科牧草品种4与豆科牧草品种4的混播。由于功能群的不同牧草干物质产量、豆科牧草的固氮能力、群落稳定性、各个组合之间结果不同。2．多品种混播能充分地利用光、肥、气、热等自然资源，提高草地的生产能力。且多品种混播能更好地发挥各品种不同的适应性和抗逆性，丰富物种多样性，提高草地的生态稳定性，延长草地寿命。对于豆科禾本科混播草地，其最大优势为豆科牧草的生物固氮作用，这种草地以其较高的生产力，具有较好的适口性和经济效益。复杂组合(8组分)的干物质产量明显高于简单组合(2组分)，混播人工草地比单播人工草地具有明显的增产效应。随着牧草栽培品种的增加，物种丰富度和多样性增大，群落稳定性较大提高。3．混播组合DM的比较和RYT值分析品种越多的组合，其RYT值越高：超过3个品种的组合的RYT值均远大于1，说明这些组合的组分种群之间在不同时间的各种相互关系的总和为正值，混合成分间的直接竞争或相互干扰相对较低，这时候组分种群共同利用资源比单个利用资源更有效。而只有2个品种的组合的RYT值几乎等于1，说明组分种间或者没有干扰，或者存在不对称干扰，同时表明所有这些品种有较好的种间相容性。4．不同组合的人工群落其稳定性与品种数没有相关性，28个组合中仅8个组合出现显著回归关系：它们是G1，G9，G12，G13，G16，G19，G21和G26，回归直线均与平衡线相交于一点(平衡点)，表明8个组合的群落能够达到稳定，说明高产量的群落不一定稳定。平衡点表明群落达到稳定时豆科牧草在群落中所占的比例，不同的品种组合，群落达到稳定时，豆科牧草在群落中所占的比例也不相同。不同组合中豆科禾本科比率随时间延伸而增高(正的斜率和显著的相关性)，说明豆科牧草越来越占优势。5．群落稳定性是人工混播草地生产力和可持续利用的重要指标，主要影响因素有种间相容性、干扰活动和混播组分多样性等。禾本科栽培品种东非狼尾草威提特、豆科栽培品种肯尼亚白三叶莎弗雷、禾本科栽培品种非洲狗尾草纳罗克、豆科栽培品种白三叶海弗表现出种间或豆科、禾本科类群间较好的相容性，形成稳定平衡的人工群落。6．刈割对混播草地干物质产量的影响，过频过强的刈割将导致牧草干物质生产的减少，连续刈割或太贴近地面刈割，最终会伎植物体内营养耗尽，变得脆弱。二个月刈割一次，豆科和禾本科牧草品种有足够的再生时间；留茬高度2.5cm的刈割，对禾本科牧草有效控制种间竞争，对促进豆科牧草品种分蘖能力具有明显的作用，能提高牧草产量，增加豆科牧草比例，比较适宜这些栽培品种。7．从草地经济生产和生态效益的角度出发，人工草地特别是永久性人工草地建设以多品种混播为佳，其中又以豆科禾本科牧草混播为最好。豆科牧草共生固氮是对共生的豆科牧草和禾本科牧草都有益的代谢过程。豆科牧草提供共生的细菌或小共生体适宜的环境，使它能从牧草中获得营养用于生长和繁殖。混播草地中豆科牧草的固氮能力，是影响豆科牧草混播草地的主要因素，不同豆科牧草栽培品种固氮效率也是相差很大。以肯尼亚白三叶莎弗雷豆科牧草栽培品种固氮效率最高，白三叶海弗豆科牧草栽培品种次之，紫花苜蓿豆科牧草栽培品种威克田最低。混播草地在经济有效的提高草地生产力方面具有巨大的潜力，特别是在我国草地建设和管理资金不足的条件下。充分利用豆科牧草的固氮价值进行高效节能生产是十分必要的。所以，结合我国实际情况，更深入系统的研究混播草地的组成、结构和豆科牧草的固氮效能和规律，是草地研究的一个重要内容。8．不同的品种组合，群落达到稳定时，豆科牧草在群落中所占的比例也不相同，豆科牧草在群落中所占的比例达到15.3％时，群落即达到稳定。种群和群落都达到了某种程度的稳定，特别是豆科与禾本科之间形成了互利或偏利的关系，群落和种群的变化受竞争关系的影响减少。9．T28是各个组合中的DM产量最高87943.41 KgDM ha／yr，年际变化不明显，最高峰值都出现在到2003年仍维持较高产量。禾本科品种，东非狼尾草威提特三年均产量最高，达到1684.44 KgDM ha／yr非洲狗尾草纳罗克1521.11 KgDM ha／yr，而且一直维持着较高水平。豆科牧草品种肯尼亚白三叶莎弗雷1117.78KgDM ha／yr，白三叶海弗944.44 KgDM ha／yr，各组合维持较高产量强弱顺序为T 27＞T 28，以上结果表明，在选定肯尼亚白三叶莎弗雷后组合中，DM产量的高低的变化模式取决于禾本科牧草的生长模式和产量，东非狼尾草威提特和非洲狗尾草纳罗克组合是持久稳产。10．通过17年中对这些栽培品种草地产量的动态分析，虽然年与年之间有波动，种群和群落都达到了某种程度的稳定，特别是豆科与禾本科之间形成了互利或偏利的关系，群落和种群的变化受竞争关系的影响减少，而在气候等群落外因素的影响下发生波动。干物质产量高栽培品种在禾本科东非狼尾草威提特和非洲狗尾草纳罗克；豆科牧草肯尼亚白三叶莎弗雷和白三叶海弗在区域试验中或者是在大面能够达到群落稳定，保持较高干物质产量。

全文目录

摘要  4-7
Abstract  7-13
第一章引论(国内外的研究概况与进展)  13-28
  1.1 种内竞争与个体生长  14-16
    1.1.1 种内竞争  14-15
    1.1.2 种内竞争与个体生长  15-16
  1.2 种间竞争与演替的影响  16-18
    1.2.1 种间竞争  16-17
    1.2.2 种间竞争对混播草地演替的影响  17-18
  1.3 混播草地群落稳定性研究进展  18-20
  1.4 混播草地演替研究方法的进展  20-23
  1.5 本研究的背景  23-28
    1.5.1 建植人工草地势在必行  23-24
    1.5.2 地形地貌  24-25
    1.5.3 气候条件的复杂性  25-26
    1.5.4 研究的意义与目的  26-28
第二章试验材料与方法  28-41
  2.1 试验区的自然条件  28
  2.2 研究方法  28-29
  2.3 试验材料与混播组合  29-36
  2.4 田间设计  36
  2.5 观测内容  36-37
    2.5.1 牧草生物量测定  36-37
    2.5.2 植物高度、密度、盖度测定  37
  2.6 分析方法  37-41
    2.6.1 种间相容性对牧草干物质生产和群落稳定性的影响  39-40
    2.6.2 数据统计方法  40-41
第三章结果与分析  41-109
  3.1 混播群落DM产量及其动态变化与群落稳定性  41-90
    3.1.1 刈割组合DM产量的动态变化  41-63
    3.1.2 混播组分多样性  63-90
      3.1.2.1 本试验中混播组分多样性有3个梯度  63-90
  3.2 种群消长动态与群落稳定性  90-93
  3.3 混播豆科牧草的固氮作用  93-96
  3.4 混播组合人工群落稳定性分析  96-103
    3.4.1 混播组合DM的比较和RYT值分析  96-97
    3.4.2 混播组合人工群落稳定性分析  97-99
    3.4.3 各混播组合种群消长动态  99-103
  3.5 混播草地群落时间稳定性  103-105
  3.6 复杂组合豆禾比动态变化  105-106
  3.7 种群DM产量与种间竟争力  106-107
    3.7.1 肯尼亚白三叶莎弗雷种群与种间竞争力  106
    3.7.2 白三叶海弗种群与种间竞争力  106-107
    3.7.3 非洲狗尾草纳罗克种群与种间竞争力  107
  3.8 人工草地群落的动态及稳定性  107-109
第四章讨论  109-116
  4.1 豆科牧草的固氮作用  109-111
  4.2 牧草栽培品种与稳定  111-113
  4.3 环境因子与稳定  113
  4.4 混播人工草地群落稳定性  113-114
  4.5 混播人工草地可持续利用  114-116
第五章主要结论  116-121
  1. 人工草地的生态环境与栽培品种  116
  2. 种群DM产量与种间竟争力  116-117
  3. 人工草地群落的动态及稳定性  117-118
  4. 混播豆科牧草的固氮  118-119
  5. 混播组合人工群落稳定性和种群消长分析  119-121
参考文献  121-131
在学期间的研究成果  131-132
致谢  132

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