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黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播草地生产力与土壤水分利用研究



全 文 :西北农业学报 2016,25(2):173-181
Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica  doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2016.02.003
网络出版日期:2016-01-21
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20160121.1536.006.html
黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播草地
生产力与土壤水分利用研究
收稿日期:2015-05-14  修回日期:2015-06-20
基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET-11-0444);中央高校基本科研业务费专项(ZD2013020)。
第一作者:王 京,女,实习研究员,从事植物生理生态特征的研究。E-mail:Wangjing122411@yeah.net
通信作者:徐炳成,男,研究员,主要从事植物生理生态适应性研究。E-mail:Bcxu@ms.iswc.ac.cn
王 京1,2,高志娟2,舒佳礼2,吴爱姣2,徐炳成2,3
(1.陕西省动物研究所 西北濒危动物研究所,西安 710032;2.西北农林科技大学 黄土高原土壤侵蚀与旱地
农业国家重点实验室,陕西杨凌 712100;3.中国科学院水利部 水土保持研究所,陕西杨凌 712100)
摘 要 为合理利用黄土丘陵区优良乡土草种,并寻求利用其进行人工草地建设的最佳混播比例组合,选取
白羊草(Bothriochloa isaemum)和达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)为研究材料,采用生态替代法,按照二
者行比设置7种混播比例组合(即0∶10,2∶8,4∶6,5∶5,6∶4,8∶2和10∶0),比较研究混播比例对草地植
株株高、地上生物量和水分利用效率等的影响。结果表明:混播草地中白羊草与达乌里胡枝子的株高均明显
高于各自单播草地;混播草地的地上生物量和水分利用效率均显著高于二者各自单播草地;草地地上生物量
和水分利用效率以白羊草和达乌里胡枝子混播比例为6∶4的显著最高,单播达乌里胡枝子草地(即0∶10比
例组合)显著最低。表明,白羊草与达乌里胡枝子存在混播互补效应,其中比例组合为6∶4的草地在生物量
和水分利用效率方面具有比较优势。
关键词 白羊草;达乌里胡枝子;混播比例;地上生物量;水分利用效率
中图分类号 Q948;S35   文献标志码 A     文章编号 1004-1389(2016)02-0173-09
  在黄土丘陵半干旱区,建立稳定高产的人工
草地是发展集约化草地畜牧业、促进退化生态恢
复和社会经济结构调整的重要措施[1-2]。多年研
究表明,由于种植模式单一和优良草种缺乏,该区
人工草地长期存在稳定性差、生产力低、使用年限
短,以及土壤退化、土地荒漠化、可持续利用低等
问题[3-4],因此,建设高产、优质、稳定的人工草地
就显得尤为迫切。黄土丘陵区天然植被中蕴含大
量牧草资源,其具有优质、耐旱、耐贫瘠等优良特
性,是该地区地带性植被构成的主体和优势种[5]。
通过对这些优良乡土牧草进行合理保护和开发利
用,不仅可以有效改善退化的天然草地植被,同时
对该地区畜牧业的发展和生态恢复也具有重要
意义。
研究表明,豆科牧草可以通过其共生根瘤菌
固定空气中的氮,但倾向于受到土壤中磷营养的
限制,而禾本科牧草可以活化土壤中的磷,但生长
倾向于受到氮营养的限制,所以将豆科与禾本科
牧草进行混播种植时,豆科牧草可以为禾本科牧
草提供一定的氮素,而禾本科牧草可以为豆科牧
草活化土壤中的磷[6-8],不仅可以改善草地土壤肥
力,还可以提高草地生产力[9],从而达到一定互惠
效果,使其成为建设人工草地的首选类型之
一[10]。在生产实践中,禾-豆混播草地是否存在
生产性能优势,取决于混播群落中物种间的种间
关系及其混播比例,在建植人工草地时,合理控制
混播牧草比例是调节种内竞争和种间竞争的有效
途径,使混播草地群落有效地利用环境资源,是草
地维持高产、优质、稳定的前提[10]。目前,关于人
工混播草地的研究主要集中在混播草地生产力、
土壤水分利用效率、混播草地群落种间竞争动态
及稳定性、刈割期对混播草地产草量的影响、混播
比例对草地品质的影响、不同生长年限对混播草
地物种空间格局的影响等方面[2-3,8,11-12]。
白 羊 草 [Bothriochloa ischaemum (L.)
Keng]和达乌里胡枝子 [Lespedeza davurica
(Laxm.)Schindl]是黄土丘陵区天然草地群落优
势种,前者是禾本科多年生C4 草本植物,后者是
豆科多年生C3 草本状半灌木植物。在天然草地
群落中,达乌里胡枝子是白羊草主要伴生种之一,
均是天然草地的优势草种,二者在不同立地条件
下和群落演替中表现出此消彼长的组合关
系[5,13]。目前,关于白羊草和达乌里胡枝子草地
群落的组成与分布、人工草地生产力、生理生态特
性、不同水肥条件下生物量和水分利用效率有一
定的研究[13-15],但就二者人工混播草地在不同混
播比例下生物量与土壤水分利用效率的差异尚未
见相关报道。因此,本试验通过研究二者在不同
混播比例下草地生物量、土壤水分利用特征及水
分利用效率差异,寻求二者的理想混播比例组合,
为黄土丘陵区合理利用该2种乡土草建立人工草
地提供依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
试验地位于陕西省安塞县中国科学院安塞水
土保持综合试验站山地梯田,地理位置为E109°
19′23″,N36°51′31″,海拔为1 068~1 309m,气候
属暖温带半干旱气候,年平均温度为8.8℃,最冷
月1月平均温度-6.9℃,最热月7月平均温度
22.6℃,绝对最低温度-23.6℃,绝对最高温度
36.8℃,无霜期159d左右。研究区多年的平均
降雨量为528.3mm(1971-2004年),其中植物
生长季4-10月平均降雨量占到全年降雨总量的
93.1%,降雨主要集中在7-9月,占全年的
60.1%,一般为该地区的雨季。试验期间2012
年,总降雨量为458.2mm,比多年平均降雨量少
13.3%,其中4-10月和7-9月降雨量分别为
442.8mm和303.4mm,占全年降雨量的96.6%
和66.2%,均略高于多年平均值。主要土壤类型
为黄绵土,植被属森林-草原过渡带,天然植被中
以中旱生草本群落占绝对优势。本研究的混播草
地已有3a草龄,期间有其他草种的入侵,主要有
茵陈蒿(Artemisia capillaries)、铁杆蒿(Artemi-
sia vestita)、艾蒿(Artemisia argyi)、硬质早熟禾
(Poa sphondylodes)、黄蒿(Artemisia scoparia)、
角蒿(Incarvillea sinensis)、沙打旺(Astragalus
adsurgens)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)、阿尔
泰狗娃花(Heteropappus altaicus)等草种。
1.2 试验材料与设计
研究材料为白羊草和达乌里胡枝子,田间试
验于2009-07-15建立,种子采自天然草地群落,
二者单、混播的播种量均为15kg·hm-2,播种方
式采用条播播种,采用生态替代法设计,按照白羊
草(B)和达乌里胡枝子(D)行比设置7个混播比
例组 合 为 B0D10、B2D8、B4D6、B5D5、B6D4、
B8D2和B10D0,即白羊草和达乌里胡枝子混播
比例分别为0∶10、2∶8、4∶6、5∶5、6∶4、8∶2、
10∶0。每个混播比例组合3个重复,共21个小
区,小区面积为3m×3m,行距为20cm,完全随
机区组排列。于2010年4月在每小区设置380
cm的中子管用于土壤水分测定。试验期间不施
肥,不灌水,适时除草,每年生育期结束时齐地刈
割所有地上生物量。
1.3 测定项目与方法
植株绝对高度:2012年6-9月,每月在各小
区随机选取每种植物6株,达乌里胡枝子的株高
以最长分枝长为准,将植株拉直,从地面至最高点
长度为植株的绝对高度,采用卷尺测定。
地上生物量:采用刈割法实测,测定时间为
2012年6-10月,每月中上旬测定1次。测定
时,在各小区内随机选取50cm代表性样草带取
样,每处理重复3次,齐地刈割,下次取样时换位
刈割,每次取样时收集枯落物,装入纸袋后,立即
称其鲜质量,随后室内在80℃恒温下烘至恒量,
电子天平(精度0.001)上称干质量。
土壤体积含水量:采用中子仪(CNC503B,北
京核业超能科技有限公司)测定。0~200cm每
10cm测定1次,200cm以下每20cm测定1次,
测至380cm。测定时间为2012年4-10月,每
月中上旬测定1次,根据测得数值,采用下式计算
土壤体积含水量。
土壤体积含水量=X/737×58.624+3.28,
其中X为中子仪计数,并计算:
某层土壤储水量=某层土壤体积含水量(%)
×土层厚度(cm)
土壤水分支出量=生长期始土壤储水量
(mm)-生长期末土壤储水量(mm)
耗水量=生长期始土壤储水量(mm)-生长
期末土壤储水量(mm)+生长期降水量(mm)
水 分 利 用 效 率 = 单 位 面 积 产 草 量
(kg·hm-2)/耗水量(mm)
气象资料:降雨量数据等来源于中国科学院
安塞水土保持综合试验站山地气象站。
1.4 数据处理与分析
采用Office Excel 2003软件对试验数据进行
·471· 西 北 农 业 学 报 25卷
绘图。植株高度、地上生物量、水分利用效率等指
标差异显著性采用SPASS 17.0单因素方差分析
(One-way ANOVA)进行检验(α=0.05)。
2 结果与分析
2.1 不同混播比例对2种植物株高的影响
在不同混播比例下,白羊草与达乌里胡枝子
的株高均随着生育期的推移呈增加趋势,在9月
达最大值(图1)。在6月,白羊草的株高以B6D4
显著最高,B10D0和B5D5显著最低(P<0.05);
达乌里 胡 枝 子 以 B2D8 和 B4D6 显 著 最 高,
B0D10、B5D5、B6D4 和 B8D2 显著最低 (P<
0.05)。在 7 月,白羊草以 B6D4 显 著 最 高,
B10D0、B5D5、B4D6 和 B2D8 显著最低 (P<
0.05);达乌里胡枝子以 B2D8和 B4D6显著最
高,B0D10、B5D5、B6D4和B8D2显著最低(P<
0.05)。在 8 月,白羊草以 B6D4 显著最高,
B10D0、B8D2、B5D5、B4D6和 B2D8显著最低
(P<0.05);达乌里胡枝子以 B2D8显著最高,
B0D10、B5D5和B8D2显著最低(P<0.05)。在
9月,白羊草以B8D2显著最高,B5D5显著最低;
达乌里胡枝子以B2D8显著最高,B0D10,B5D5
和B8D2显著最低(P<0.05)。2种植物的株高
相比,6和7月二者无显著差异,8和9月白羊草
显著高于达乌里胡枝子(P<0.05)。
图上不同小写字母表示差异显著(P<0.05) Different lowercase letter indicate significant difference(P<0.05)
图1 2012年不同混播比例下白羊草与达乌里胡枝子株高月动态
Fig.1 Monthly dynamic of plant height of B.ischaemumand L.davuricaunder each mixture ratio in 2012
2.2 不同混播比例对2种植物地上生物量的影响
在不同混播比例下,生育期前期单、混播草地
地上生物量积累较少,随着生育进程的推移呈增
加趋势,并在9月均达最大值,10月以后,草地开
始停止生长,地上部分枯亡,生物量呈下降趋势,
B10D0、B8D2、B6D4、B5D5、B4D6、B2D8 和
B0D10最大值分别为7.95×103、12.63×103、
13.53×103、11.20×103、12.30×103、12.60×
103 和5.16×103 kg·hm-2(图2)。生育期内,2
种植物混播草地的地上生物量均显著高于各自单
播草地,在2种植物单播草地中,各自地上生物量
在6和7月无显著差异,在8、9和10月白羊草均
显著高于达乌里胡枝子。在6和7月草地地上生
物量均以B6D4明显最高,分别为1.81×103 和
3.10×103 kg·hm-2,B10D0和B0D10明显最低
(P<0.05),分别为0.62×103 和1.37×103
kg·hm-2、0.82×103 和1.48×103kg·hm-2;8
和9月均以B6D4明显最高,分别为10.85×103、
·571·2期 王 京等:黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播草地生产力与土壤水分利用研究
13.53×103 kg·hm-2,B0D10明显最低(P<
0.05),分别为2.93×103、5.16×103kg·hm-2;
10月以B6D4和B4D6明显最高,均为7.09×
103kg·hm-2,B0D10明显最低(P<0.05),为
2.96×103 kg·hm-2。
生育期内,2种植物在不同混播比例下各自
生物量所占混播生物量的比例不同,白羊草生物
量所占混播生物量的比例从返青开始,除B8D2
和B5D5在6月,B4D6在7月低于50%外,其他
混播比例下均高于50%,表明白羊草生物量在混
播生物量构成中占有主导地位(表1)。
2.3 不同混播比例对2种植物土壤储水量与含
水量剖面分布的影响
从生育起始期4月至生长季末期10月,各混
播比例下草地土壤储水量变化趋势基本一致,即
呈降低-持平-回升-降低-恢复的变化趋势,
在6和9月出现2次低谷,其中土壤储水量在6
月,以B6D4和B10D0显著最高,B8D2和B4D6
显著最低(P<0.05),在9月,以B6D4显著最高,
B8D2显著最低(P<0.05),生长季末期10月,均
有不同程度恢复(表2)。在生长季末期,各混播
比例下草地土壤储水量较生育起始期均有不同程
度下降,B10D0、B8D2、B6D4、B5D5、B4D6、B2D8
和B0D10分别下降31.40、27.90、23.20、28.90、
23.60、19.90和9.90mm,其中以B0D10,B2D8
和B5D5比例下的显著最高,B10D0比例下的显
著最低(P<0.05)。
图2 不同混播比例下白羊草与达乌里胡枝子
混播草地地上生物量月动态
Fig.2 Monthly dynamics of aboveground biomass
production of B.ischaemumand L.davurica
under each mixture ratio
表1 不同混播比例草地白羊草与达乌里胡枝子地上生物量比例月变化
Table 1 Monthly proportion of aboveground biomass production for
B.ischaemumand L.davuricaunder each mixture ratio
混播比例
Mixture ratio
组分名称
Component name
6-10月地上生物量所占比例/%
Monthly proportion of above ground biomass production
6  7  8  9  10
B8D2 白羊草 B.ischaemum  37.4  54.1  73.6  57.5  77.2
达乌里胡枝子 L.davurica  62.6  55.9  26.4  42.5  22.8
B6D4 白羊草 B.ischaemum  53.6  52.4  58.2  70.1  75.9
达乌里胡枝子 L.davurica  46.4  47.6  41.8  29.9  24.1
B5D5 白羊草  B.ischaemum  42.0  53.0  68.3  67.1  60.0
达乌里胡枝子 L.davurica  58.0  47.0  31.7  22.9  40.0
B4D6 白羊草 B.ischaemum  54.5  47.8  63.7  60.2  72.4
达乌里胡枝子 L.davurica  55.5  52.2  36.3  39.8  27.6
B2D8 白羊草 B.ischaemum  50.4  55.2  68.5  68.4  54.8
达乌里胡枝子 L.davurica  49.6  44.8  31.5  31.6  45.2
  不同混播比例下草地0~380cm土层土壤体
积含水量变化规律相似,土壤含水量均随着生育
期的推移,从4月开始呈下降趋势,最低点基本出
现在6和7月,然后逐渐恢复,在10月又有所下
降(图3)。在生育期4-10月,不同混播比例下
草地土壤含水量随着土层深度的增加基本呈增加
-减少-增加的变化趋势,各土层含水量除
B8D2和B5D5较低外,其他均是随着达乌里胡枝
子所占比例的增加而减少。生长季末期的10月
较生长季初的4月草地各土层土壤含水量均有所
下降,B0D10、B2D8、B4D6、B5D5、B6D4、B8D2和
B10D0比例下草地0~380cm土壤平均含水量
分别 下 降 7.52%、6.49%、4.70%、6.04%、
4.19%、6.01%和0.17%。在垂直变化上,全生
育期内各混播比例下草地土壤含水量在0~100
cm土层范围内无明显变化,剧烈变化主要发生在
100cm以下,其中4、5、6、7和10月土壤水分最
大消耗量主要集中在200~300cm土层,8和9
月主要集中在100~200cm土层,且土壤含水量
均是除B8D2比例较低外,其他均是随着达乌里
胡枝子所占比例的增加而明显降低。
·671· 西 北 农 业 学 报 25卷
表2 不同混播比例草地土壤储水量动态
Table 2 Dynamic of soil water storage for grassland under each mixture ratio
月 份
Month
生育期内各混播比例下草地土壤储水量/mm
Soil water storage of grassland under each mixture ratio at growth periods
B0D10 B2D8 B4D6 B5D5 B6D4 B8D2 B10D0
4  533.70b 529.00bc  524.00c 539.70b 554.70a 552.90a 551.30a
5  510.74d 520.98c 516.92d 525.25c 550.63a 501.84e 535.33b
6  484.23b 481.00b 474.95c 487.56b 509.22a 470.47c 502.74a
7  484.79c 487.41c 486.41c 496.35b 502.90a 473.28d 505.10a
8  506.92c 502.29c 504.62c 519.63b 536.04a 497.89d 535.49a
9  479.04d 485.91c 483.59c 492.76b 508.77a 472.72e 482.54c
10  502.30d 501.06d 500.80d 510.80c 531.10b 533.00b 541.40a
年支出量
Annual expenditure
amount
31.40a 27.90a 23.20b 28.90a 23.60b 19.90c 9.90d
注:同行数字后不同小写字母表示比例间显著差异 (P<0.05)。下表同。
Note:Different lowercase letters in the same row indicate significant difference between mixture ratios(P<0.05).The same as below.
图3 不同混播比例草地土壤水分垂直分布季节动态
Fig.3 Seasonal dynamic of soil volumetric water content of grassland each ratio
·771·2期 王 京等:黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播草地生产力与土壤水分利用研究
2.4 不同混播比例对2种植物草地耗水量和水
分利用效率的影响
不同混播比例下,混播草地地上生物量和水
分利用效率均显著高于二者各自单播草地,而在
单播草地中白羊草单播草地地上生物量和水分利
用效率均显著高于达乌里胡枝子单播草地。混播
草地生物量和水分利用效率以B6D4显著最高,
B0D10显著最低(P<0.05)。不同混播比例下,
除B8D2草地耗水量较高外,其他基本随达乌里
胡枝子在混播中所占比例增加而增加,B8D2、
B0D10、B5D5和B2D8四个比例年耗水量相近,
B10D0显著最低(P<0.05)(表3)。
表3 不同混播比例草地生育期地上生物量、耗水量及水分利用效率
Table 3 Aboveground biomass production,water consumption and water
use efficiency under each mixture ratio grassland
测定项目
Measuring item
混播比例 Mixture ratio
B10D0 B8D2 B6D4 B5D5 B4D6 B2D8 B0D10
地上生物量/(kg·hm-2)
Aboveground biomass production 7 950d 12 630b 13 530a 11 200c 12 300b 12 260b 5 160e
耗水量/mm
Water consumption 452.70c 475.70a 466.40b 471.70a 466.00b 470.70a 474.20a
水分利用效率(kg·mm-1·hm-2)
Water use efficiency 17.56d 26.55b 29.01a 23.74c 26.39b 26.04b 10.88e
3 讨 论
在以降雨为主要水分来源的黄土丘陵区,同
时具有较高生产力和水分利用效率是草地建设的
重要目标之一[16]。研究表明,混播较单播草地在
出苗、长势、产草量、抗逆性以及营养物质含量等
方面均具有比较优势[17],但也有研究认为,混播
草地生产力与水分利用效率均低于其单播草
地[16]。本试验结果表明,白羊草与达乌里胡枝子
草地的植株高度、地上生物量及水分利用效率在
混播草地中均明显高于二者各自的单播草地,显
示出良好的混播优势。
与单播草地相比,混播草地生产力和资源利
用效率的高低与混播牧草种类、草种搭配、混播密
度以及混播比例等因素有关[16],如燕麦与箭筈豌
豆的混播研究表明,当二者的混播比例为42∶76
时,其混播草地的种间协同效应最佳,比二者各自
单播条件下分别增产15.7%和68.6%[18]。本研
究中,白羊草与达乌里胡枝子混播草地生物量均
明显高于二者各自单播草地,这表明将二者进行
混播有利于提高草地生物量的积累,其中B6D4
和B8D2相比其他比例组合具有较高的生物量,
进一步说明混播草地生产力的高低与混播比例有
密切关系。在混播体系中,具有相对较强竞争能
力的物种其生物量积累明显高于竞争能力较弱的
物种[19]。控制试验结果表明,混播下白羊草相比
达乌里胡枝子具有相对较强的竞争能力,且随着
白羊草混播比例增大其竞争力提高,而达乌里胡
枝子竞争力降低[15]。在自然条件下,混播草地中
白羊草在B6D4和B8D2比例中具有较高的光合
速率和水分利用效率[20]。本研究中,白羊草生物
量相比达乌里胡枝子在混播生物量构成中占有优
势地位,在B6D4和B8D2混播组合中白羊草所
占比例又大于达乌里胡枝子,白羊草可能具有相
对较强竞争能力和较高生物量积累速率,说明这
2种混播比例组合有利于混播草地的生长发育和
生物量的积累。
在水分亏缺地区,植物根系的深浅(或扎根深
度)与生产力及土壤水分利用率存在一定的相关
性[21]。达乌里胡枝子是豆科深根性牧草,根系下
扎较快,人工种植2a可以扎根到100cm以下,
属于根系发达高耗水植物类型,白羊草是禾本科
须根系植物,其根系主要分布于土壤表层,能够很
好地利用土壤浅层水分[19]。本研究中,白羊草单
播草地的储水量显著高于单播达乌里胡枝子,不
同混播比例下草地土壤含水量在0~100cm土层
内没明显差异,在100cm以下,除B8D2较低外,
其他基本都随着达乌里胡枝子所占比例的增加而
明显减少。白羊草单播草地的土壤耗水量显著低
于达乌里胡枝子单播草地,混播草地的耗水量除
B8D2较高外,其他基本都随着达乌里胡枝子在
混播中所占比例的增加而增加,这与达乌里胡枝
子根系分布深度较深和耗水量大有关。B8D2相
比B6D4和B4D6比例组合草地具有显著较高耗
水量的主要原因是,一方面是在该比例中白羊草
所占比例较大,白羊草又属于高蒸腾植物,蒸腾散
·871· 西 北 农 业 学 报 25卷
失的水分较多[22];另一方面是由于该比例中草地
生物量较高,草地可能为维持较高生产力而导致
消耗较多土壤水分,最终导致其耗水量较高。
植物间作群体水分利用效率的高低通常与其
种群密度和物种所占比例密切相关[23],本研究
中,混播草地的水分利用效率均显著高于二者各
自单播草地,表明二者混播可以提高水分利用效
率。在单播草地中,达乌里胡枝子水分利用效率
显著低于白羊草,一方面是因为在相同生长环境
条件下白羊草的水分利用效率要高于达乌里胡枝
子[19],另一方面是达乌里胡枝子单播草地相比白
羊草单播草地具有较明显低的生物量和较高的耗
水量所致。在混播草地中,水分利用效率以
B6D4显著最高,B5D5显著最低。B6D4具有显
著最高的水分利用效率,这主要归因为B6D4具
有显著高的生物量和显著低的耗水量。有研究表
明,禾本科和豆科植物在按照1∶1进行混播时,
种间竞争最为激烈[24],本研究中,B5D5具有显著
最高的耗水量和显著较低的生物量,表明白羊草
与达乌里胡枝子在该比例下可能存在对土壤水分
资源等的激烈竞争,抑制了其水分利用效率的
提高。
综上所述,白羊草与达乌里胡枝子混播草地
较二者各自单播草地具有显著较高的地上生物量
和水分利用效率,表明二者间存在一定的混播优
势,其中B6D4比例具有显著最高的地上生物量
和水分利用效率,说明该比例在生物量和水分利
用效率方面具有比较优势,是建设白羊草与达乌
里胡枝子人工混播草地较为理想的混播比例组
合。本试验仅涉及地上部分,还应结合地下部分,
并从种间竞争关系、互作机制以及长期表现等方
面进行系统研究,为确定最佳混播比例组合提供
全面的科学依据。
参考文献 Reference:
[1] 山 仑,徐炳成.黄土高原半干旱地区建设稳定人工草地的
探讨[J].草业学报,2009,18(2):1-2.
SHAN L,XU B CH.The discussion of artificial grassland
stability construction in loess plateau semi-arid areas[J].
Acta Prataculture Sinica,2009,18(2):1-2(in Chinese with
English abstract).
[2] 郑 伟,朱进忠,库尔班,等.不同混播方式下豆禾混播草地
种间竞争动态研究[J].草地学报,2010,18(4):568-575.
ZHENG W,ZHU J ZH,KUEB,et al.Dynamics of interspe-
cific competition of legume-grass mixture under different
mixed sowing patterns[J].Acta Agrestia Sinica,2010,
18(4):568-575(in Chinese with English abstract).
[3] 程积民,万惠娥,王 静.黄土丘陵区紫花苜蓿生长与土壤
水分变化[J].应用生态学报,2005,16(3):435-438.
CHENG J M,WAN H E,WANG J.Alfalfa growth and its
relation with soil water status in loess hily and guly region
[J].Chinese of Journal of Applied Ecology,2005,16(3):
435-438(in Chinese with English abstract).
[4] 樊 军,邵明安,王全九.陕北水蚀风蚀交错区苜蓿地土壤
水分过耗与恢复[J].草地学报,2006,14(3):261-264.
FAN J,SHAO M A,WANG Q J.Soil water restoration of
Alfalfa land in the wind-water erosion crisscross region on
the loess plateau[J].Acta Agrestia Sinica,2006,14(3):
261-264(in Chinese with English abstract).
[5] 焦菊英,张振国,贾燕锋,等.陕北黄土沟壑区撂荒地自然恢
复植被的组成结构与数量分类[J].生态学报,2008,28(1):
93-100.
JIAO J Y,ZHANG ZH G,JIA Y F,et al.Species composi-
tion and classification of natural vegetation in the abandoned
lands of the hily-gulied region of north Shaanxi province
[J].Acta Ecologica Sinica,2008,28(1):93-100(in Chinese
with English abstract).
[6] CHIPANSKI M E,DRINKWATER L E.Nitrogen fixation
in annual and perennial legume-grass mixtures across a fer-
tility gradient[J].Plant and Soil,2012,235:147-159.
[7] ZHU Y G,LAIDLAW A S,CHRISTIE P,HAMMOND M
E R.The specificity of arbuscular mycorrhizal fungi in pe-
rennial ryegrass-white clover pasture [J].Agriculture,
Ecosystems&Environment,2000,77(3):211-218.
[8] ZHANG F S,LI L.Using competitive and facilitative inter-
actions in intercropping systems enhances crop productivity
and nutrient-use efficiency [J].Plant and Soil,2003,
248(1):205-312.
[9] LITHOURGIDIS A S,VASILAKOGLOU I B,DHIMA K
V,et al.Forage yield and quality of common vetch mixtures
with oat and triticale in two seeding ratios[J].Field Crops
Research,2006,99(2):106-113.
[10] 谢开云,赵 云,李向林,等.豆-禾混播草地种间关系研
究进展[J].草业学报,2013,22(3):284-296.
XIE K Y,ZHAO Y,LI X L,et al.Relationships between
grasses and legumes in mixed grassland:a review[J].Ac-
ta Pratacuturae Sinica,2013,22(3):284-296(in Chinese
with English abstract).
[11] 张 静,赵成章,盛亚萍,等.高寒山区混播草地燕麦和毛
苕子种间竞争对密度的响应[J].生态学杂志,2012,
31(7):1605-1611.
ZHANG J,ZHAO CH ZH,SHENG Y P,et al.Inter-spe-
cific competition between Avenasativaand Vicia villosain
mixed sowing grassland in alpine region of the Qilian
mountain in response to grass density[J].Chinese Journal
of Ecology,2012,31(7):1605-1611(in Chinese with Eng-
lish abstract).
[12] 李 海,朱春玲,安沙舟,等.不同建植期混播草地群落特
·971·2期 王 京等:黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播草地生产力与土壤水分利用研究
征的年际动态[J].草业科学,2013,30(3):430-435.
LI H,ZHU CH L,AN SH ZH,et al.Changes of communi-
ty characteristic in the Legume grass pasture in different
years after establishment[J].Pratacultural Science,2013,
30(3):430-435(in Chinese with English abstract).
[13] 黄 瑾,刘国彬,徐炳成,等.黄土高原半干旱区野生优良
牧草利用探讨[J].西北农业学报,2006,15(2):180-182.
HUANG J,LIU G B,XU B CH,et al.Discussion on the
utilization of excelent wild grasses in semiarid region of
the loess plateau [J].Acta Agriculturae Boreali-occide
ntalis Sinica,2006,15(2):180-182(in Chinese with Eng-
lish abstract).
[14] 丁文利,舒佳礼,徐伟洲,等.水分胁迫和组合比例对白羊
草与达乌里胡枝子叶绿素荧光参数的影响[J].草地学报,
2014,22(1):94-100.
DING W L,SHU J L,XU W ZH,et al.Chlorophyl fluo-
rescencekinetic parameters of Bothriochloa ischaemumand
Lespedeza davurica at different combination ratios under
water stress[J].Acta Agrestia Sinica,2014,22(1):94-
100(in Chinese with English abstract).
[15] XU B C,XU W Z,GAO Z J,et al.Biomass production,rel-
ative competitive ability and water use efficiency of two
dominant species in semiarid loess plateau under different
water supply and fertilization treatments[J].Ecological
Research,2013,28:781-792.
[16] 张晓红,徐炳成,李凤民.黄土塬区三种豆科牧草的竞争生
长[J].中国生态农业学报,2008,16(3):686-692.
ZHANG X H,XU B CH,LI F M.Competition and growth
characteristics of three legumes on highland loess plateau
[J].Chinese Journal of Ecology Agriculture,2008,
16(3):686-692(in Chinese with English abstract).
[17] ROBERT A Z,KENNETH A A,RANDY D S.Improved
nutritive value of kura clover-and birdsfoot refoil-grass
mixtures compared with grass monocultures[J].Agrono-
my Journal,2002,94:1131-1138.
[18] 姬万忠.高寒地区燕麦与箭箸豌豆混播增产效应的研究
[J].中国草地学报,2008,30(5):106-109.
JI W ZH.The study on improving yield effect for mix-so-
wing of oat and vetch on alpine artificial grassland in
tianzhu county in Gansu province[J].Agronomy Journal,
2008,30(5):106-109(in Chinese with English abstract).
[19] 舒佳礼,王 京,高志娟,等.白羊草与达乌里胡枝子混播
草地不同降雨年份土壤水分利用状况[J].水土保持通报,
2014,34(3):75-82.
SHU J L,WANG J,GAO ZH J,et al.Soil water use of
Bothriochloa ischaemumand Lespedeza davurica mixture
grassland in two years with different rainfal amounts[J].
Bullentin of Soil and Water Conservation,2014,34(3):
75-82(in Chinese with English abstract).
[20] 王 京,徐炳成,高志娟,等.黄土丘陵区白羊草与达乌里
胡枝子混播的光合生理日变化研究[J].草地学报,2012,
20(4):692-698.
WANG J,XU B CH,GAO ZH J,et al.Photosynthetic di-
urnal changes of Bothriochloa ischaemum mixed sowing
with Lespedeza davurica in loess hily-guly region[J].
Acta Agrestia Sinica,2012,20(4):692-698(in Chinese
with English abstract).
[21] 左 强,黄元仿,李保国.乌兰布和沙区紫花苜蓿根系生长
及吸水规律的研究[J].植物生态学报,2001,25(1):
35-41.
ZUO Q,HUANG Y F,LI B G.Effect of water supply on
root growth and water uptake of alfalfa in Wulanbu sandy
region[J].Acta Phytoecologica Sinica,2001,25(1):35-
41(in Chinese with English abstract).
[22] 徐炳成,山 仑,李凤民.半干旱黄土丘陵区五种植物的生
理生态特征比较[J].应用生态学报,2007,18(5):990-
996.
XU B CH,SHAN L,LI F M.Comparison of eco physio-
logical characteristics of five plant species in semiarid loess
hily guly region[J].Chinese Journal of Applied Ecolo-
gy,2007,18(5):990-996(in Chinese with English ab-
stract).
[23] MORRIS R,GARRITY D P.Resource capture and utiliza-
tion in intercropping:water[J].Field Crops Research,
1993,34(3):303-317.
[24] ZAND E,BECKIE J.Competitive ability of hybrid and
open-polinated canola(Brassica napus)with oat(Avena
fatua)[J].Canadian Journal of Plant Science,2002,
82(1):473-480.
·081· 西 北 农 业 学 报 25卷
Study on Biomass Production and Soil Water Use of
Bothriochloa isaemumand Lespedeza davurica
Mixture Grassland in Loess Hily-guly Region
WANG Jing1,2,GAO Zhijuan2,SHU Jiali 2,WU Aijiao2 and XU Bingcheng2,3
(1.Shaanxi Institute of Zoology,Northwest Institute of Endangered Zoological Species,Xi’an 710032,China;
2.State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on Loess Plateau,Northwest A&F University,
Yangling Shaanxi 712100,China;3.Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences
and Ministry of Water Resources,Yangling Shaanxi 712100,China)
Abstract The purpose of the study is to rationaly use and seek ideal mixture ratio of native species in
loess hily-guly region so as to establish artificial grassland.One field experiment was conducted by
using a replacement series design in which Bothriochloa ischaemum and Lespedeza davurica were
sowed as row ratios of 0∶10,2∶8,4∶6,5∶5,6∶4,8∶2and 10∶0in the same plot.The plant
height,aboveground biomass production,water use efficiency of grassland under each mixture ratio
were investigated and compared.The results indicated that plant heights of the two species in mixtures
were significantly higher than those in their respective monoculture.The aboveground biomass produc-
tion and water use efficiency of the two-species mixture grassland were higher than their respective
monoculture.The aboveground biomass production and water use efficiency were significantly higher
at B.ischaemum∶L.davuricaratio 6∶4,and the minimum was in L.davuricain monoculture(i.e.
0∶10ratio).Al these suggest that the existed complementary effect between B.ischaemumand L.
davuricain mixture grassland,and the B.ischaemum∶L.davuricaratio of 6∶4had comparative ad-
vantage in aboveground biomass production and water use efficiency.
Key words Bothriochloa ischaemum;Lespedeza davurica;Mixture ratio;Aboveground biomass pro-
duction;Water use efficiency
Received 2015-05-14    Returned 2015-06-20
Foundation item Ministry and New Century Education for Talent(No.NCET-11-0444);the Basic
Business Scientific Research Expenses of Central Universities(No.ZD2013020).
First author WANG Jing,female,intern researcher.Research area:plant physiology and ecology fea-
ture research.E-mail:Wangjing122411@yeah.net
Corresponding author XU Bingcheng,male,research felow.Research area:plant physiology and
ecology feature research.E-mail:Bcxu@ms.iswc.ac.cn
(责任编辑:潘学燕 Responsible editor:PAN Xueyan)
·181·2期 王 京等:黄土丘陵区白羊草与达乌里胡枝子混播草地生产力与土壤水分利用研究