宁夏沙坡头地区人工固沙植被种间水分竞争的初步研究

本文通过研究沙坡头地区人工固沙植被中油蒿（Ａｒｔｅｍｉｓｉａｏｒｄｏｓｉｃａ）和柠条（Ｃａｒａｇａｎａｋｏｒｓｈｉｎ－ｓｋｉｉ）对环境资源利用（包括时间、空间和水资源）所表现出的不同生长状况和生理生态特性，阐明了环境条件的动态变化，尤其是沙地表面结皮的形成、降水入渗浅层化对固沙植物水分利用与竞争的重要影响。结果表明，油蒿以其较强蒸腾耗水能力和根系的浅层密集分布，在与柠条的水分竞争中占据优势，能够更好地利用作为唯一水分来源的降水补给。

固沙植物油蒿、柠条水分竞争模型的稳定性分析

以沙坡头人工固沙植物油蒿和柠条为研究对象 ,针对水分是沙坡头植物生长的限制因子的现实 ,对混播油蒿、柠条种间竞争模型平衡点的稳定性进行了分析 .对于优化防护林的布置格局 ,建立相对稳定的防风固沙人工群落 ,具有现实意义 ;对充分有效地利用水资源 ,合理规划设计防护林 ,稳定人工生态系统提供科学依据 ,在理论与实践上具有重要意义 .

低丘红壤南酸枣与花生复合系统种间水肥光竞争的研究——Ⅲ.南酸枣与花生利用水分状况分析

试验研究结果表明农林复合系统南酸枣与花生利用土壤水分既协同又竞争,二者根系分布空间有差异,南酸枣根系可从深层湿润土壤中吸收水分,再通过根系提水作用,使水分运移至上层释放,被邻近花生残根所吸收利用.复合区比单作区入渗水多,植物蒸腾减缓,树木遮荫降温,均有利于复合系统自身土壤水分协调平衡.二者水分竞争主要表现在7～10月份干旱季节,但上层土壤水吸力差值较小,表明种间吸水竞争不甚明显,复合系统造成的种间水竞争负面影响不是抑制花生生育的主要障碍因子.

低丘红壤区农林间作系统水分利用竞争性评价

农林复合系统由于其复杂的物种配置、下垫面差异及土壤水力学性质的空间变异,可能影响土壤水分运动及水量平衡,并决定物种间水分竞争性。本文研究了南方低丘红壤区花生南酸枣农林复合系统中土壤水分的时空动态、土壤水流通量和方向的二维变化;结合土壤水量平衡,评价了农林复合系统组分间的土壤水分竞争关系。研究结果表明:农林复合系统能够利用50～100 cm土层土壤水分,对干旱有一定缓冲作用;但在季节性干旱土壤水分期向树行运动,说明南酸枣与花生间作系统也存在着水分竞争,竞争同树龄和空间距离有关。花生的种植减小了地表径流却加剧了土壤的流失。农林复合系统改变了土壤水量平衡,复合后系统蒸散量提高5%～12%,而净渗漏量及土壤水分贮存量减小。农林复合系统减小了30～100 cm土壤水分运动通量,引起土壤水分运动方向变化,影响了作物水分利用体系,需在设计优化管理水资源的农林复合模式时充分考虑这些因素。

青藏高原东缘某隧道建设区典型植物水分利用策略

[目的]揭示青藏高原东缘隧道建设区植物的水分利用特征及其对环境变化的响应,为自然和人为影响下的生态脆弱区水土保持工作提供科学参考。[方法]通过测定海拔3230 m的某隧道建设区2020—2021年不同月份典型植物木质部水和各潜在水源的δ^(2)H和δ^(18)O值,利用MixSIAR模型计算植物吸收各潜在水源的比例,并计算每两种植物间的相似性比例指数(PS指数)以比较不同物种的水分竞争关系。[结果]紫羊茅(Festuca rubra)、川西云杉(Picea likiangensis var.balfouriana)和刺叶高山栎(Quercus spinosa)以浅层土壤水(0—40 cm)作为主要水源;川杨(Populus szechuanica)主要吸收中深层(40—200 cm)土壤水;2021年8月和10月植物对浅层土壤水的利用比例较2020年同时期明显降低;川西云杉对0—40 cm和40—80 cm层土壤水的利用比例与相应层土壤含水量分别存在显著正相关和显著负相关关系(p<0.05);在时间尺度上,川杨在2020年10月与其他3种植物的水分竞争关系较弱,PS指数范围为0.19~0.54。[结论]土壤含水量及外界温度的改变是青藏高原东缘植被水分利用策略变化的主要因素,且这两个因子的重要性因物种而异;隧道建设会引起土壤和土壤水的流失,从而导致隧道建设后土壤含水量的降低;隧道建设后植物对浅层土壤水的依赖比隧道建设前低,因此需关注生态脆弱区隧道建设对土壤水分及植被适应机制的影响。

地布和生草二元覆盖对关中猕猴桃园土壤水分、果树生长和产量的影响

为探明不同覆盖模式对关中平原地区猕猴桃生长发育及果实产量、品质的影响,设置树下地布行间生草覆盖(F _(1) G _(1))、树下地布行间裸地覆盖(F _(1 )G _(0))、树下裸地行间生草覆盖(F _(0) G _(1))、裸地(CK)4种覆盖模式,其中F _(1) G _(1)为二元覆盖,F _(1) G _(0)和F _(0) G _(1)为单一覆盖,裸地为无覆盖,对比分析了各处理对不同生育时期土壤水分、猕猴桃生长生理和果实产量、品质等参数的影响。结果表明,二元覆盖有效改善了土壤水分环境,在猕猴桃萌芽展叶期和开花坐果期其20~100 cm土层树下和行间土壤含水率差值比率(SMDR)最低,土壤水分竞争最小;在果实膨大期和果实成熟期其树下、行间0~100 cm土层的土壤含水率较CK均有增长。不同覆盖模式对猕猴桃树不同生育时期的营养生长和光合生理参数影响不同,其中单一覆盖F _(0) G _(1)对新梢长度和新梢直径累积生长量影响最显著,其次为二元覆盖F _(1) G _(1);但在果实膨大期和果实成熟期,F _(1 )G _(1)的净光合速率(P _(n))分别比F _(0) G _(1)提高了19.0%、20.6%。不同覆盖模式均可以提高猕猴桃产量,二元覆盖F _(1) G _(1)对猕猴桃树单株产量提升效果最为显著,较CK显著提高14.9%,F _(0) G _(1)处理次之,F _(1) G _(0)处理最小。二元覆盖F _(1) G _(1)的猕猴桃可溶性糖含量、糖酸比分别较CK显著增加21.9%、45.1%,且其糖酸比高于其他处理。综上可知,在关中平原猕猴桃园采用树下地布行间生草覆盖二元覆盖模式有利于促进树体生长,同时有助于增加产量,改善果实品质。

不同农田防护林配置结构下玉米水分来源研究

由于气候条件干旱,合理平衡防护林与农田作物水分需求是河套灌区农田防护林林网体系建设的关键问题。为研究河套灌区典型农田防护林对农田作物水分来源的影响,选择河套灌区3种典型配置的防护林系统,测定并分析附近农田距农田边缘0.3,0.4,0.6,2 H处土壤含水率、土壤和作物茎秆水氢氧同位素值。结果表明:(1)7—9月各农田样地土壤含水率普遍较低,4,5行样地在近林端处土壤含水率均低于远林端处,8行样地各处土壤含水率没有明显差异。(2)各样地土壤水氢氧同位素随着土层深度的增加而贫化,其中,8行样地距农田边缘0.4~0.6 H处40—60 cm土层的土壤出现较大的同位素富集。(3)4行样地内距农田边缘0.3~0.4 H处玉米主要利用40—80 cm土层土壤水,0.6~2 H处玉米利用0—40 cm土层土壤水。5行样地0.3 H处玉米利用20—60 cm土层土壤水,0.4~2 H处玉米利用0—60 cm土层土壤水。8行0.3,2 H处玉米主要利用0—40 cm土层土壤水,0.4~0.6 H处玉米则更多地利用20—80 cm土层土壤水。研究认为,8行配置的防护林对农田作物水分利用范围影响更广,在不影响防护效果的前提下,4,5行防护林对农田作物生长用水影响范围更小。研究结果可为当地合理配置农田防护林体系提供理论参考。

植物地上竞争与地下竞争研究进展

植物地上光竞争和地下水分与营养的竞争过程十分复杂,并且与竞争机制密切相关。从地上和地下竞争理论、两种竞争过程的相互作用机制以及分离地上和地下竞争的研究方法和表达指标等几个方面综述和分析目前的研究状况,以期为国内研究者在本领域进一步展开实验提供理论依据和实验设计参考。总结了与地上、地下相对竞争强度有关的优化分配理论,地上、地下竞争随生产力梯度的变化,资源异质性对地上、地下竞争机制的影响。介绍了地上竞争和地下竞争相互作用类型以及目前提出的两种作用机制。对常用的3种分离地上、地下竞争的方法:盆分隔、间植分隔和目标植分隔法以及表达竞争强度和竞争重要性的指标和公式进行了归纳。提出未来的研究内容,认为在开展此类研究时,应考虑到实验植物的生理学特性、发育状况、立地生产力跨度范围以及竞争持续时间等方面因素,并认为发展地下竞争研究、深入探讨根系间相互作用的影响因子和过程是当前的研究热点。

黄土区果农复合系统种间水分关系研究

选择黄土区7种典型果农复合类型,进行野外实验布设。利用土钻取样和烘干称重法进行土壤含水量的测定,研究了不同果农复合类型土壤水分含量的水平方向变化与垂直剖面变化规律,分析了黄土区果农复合类型种间水分竞争关系。研究表明,在水平方向上,果农复合类型土壤水分含量的变化与林带的方位、距离有关,果农复合对水分竞争并不显著,树木对光遮蔽作用的强弱,才是影响土壤水分水平变化的主要因素。在垂直方向上,根系对土壤水分的竞争区域主要在0—60 cm土层范围内。同单作作物土壤水分的比较得出,苹果和其它农作物的复合有助于土壤水分的保持;核桃、桃与其它农作物的复合,则表现为不同的影响,即对玉米的协助大于竞争,对花生的竞争大于协助。

半干旱草原主要植物光能和水分利用特征的研究

在植物生长季内测定了内蒙古半干旱草原 6种主要植物的光合和水分利用特征 ,比较了植物之间在光能和水分利用方面的差异 ,认为水分利用效率难以反应植物对干旱的适应性 ,而其倒数———水分竞争系数是较好的表征指标 ;植物的光能利用效率和水分竞争系数之间存在补偿关系 ;半干旱草原主要植物适应环境的方式不同 ,它们在光能和水分资源生态位上存在分离。

天山林区4种主要灌木夏季水分来源差异

天山林区群落结构相对简单、木本植物种类较少,但天山林区灌木群落中主要木本植物间的水分竞争模式尚不明确,水分利用动态缺乏定量分析。运用稳定同位素技术,对天山林区灌木群落4种主要灌木的茎杆水分及各潜在水源的氢氧稳定同位素组成进行测定,运用IsoSource模型定量分析4种灌木在夏季对各潜在水源的相对利用比例,探讨天山林区灌木群落主要灌木树种水分来源差异及动态变化。结果发现:7月,当浅层土壤含水量充足时,密刺蔷薇、黑果栒子和金丝桃叶绣线菊均大幅度吸收利用浅层土壤水,相对利用比例高于89.3%,异果小檗则相反,即吸收利用各潜在水源(浅层土壤水30.7%、中层土壤水29.4%、深层土壤水25.7%、溪水14.2%,下同);8月,当浅层土壤含水量降低时,密刺蔷薇转移至60—100 cm深层土壤水和溪水,相对利用比例分别为64.8%和27%,黑果栒子和金丝桃叶绣线菊以相似比例吸收利用各潜在水源(33.8%和36.8%、30.9%和29.7%、23.5%和22.3%、11.8%和11.2%),异果小檗则表现出可能吸收利用80—100 cm以下更稳定的深层土壤水;9月,当浅层土壤含水量升高时,4种灌木均大量吸收利用浅层土壤水,相对利用比例高于72.2%。这表明,天山林区灌木群落主要树种可通过可塑性转换水分来源来应对环境水分变异,在时间和空间上有效分割灌丛水源从而减缓对水分资源的竞争压力,从而通过在水分资源利用上的生态位分化促进物种间的共存。

复合农林系统植物种间竞争研究

农林复合经营,也叫混农林业、林农间作等,指的是将林业和农业等合并在一起,进行综合经营的一种土地利用结构方式。由于农林复合经营的对象是一个生态系统,故也将其称之为农林复合系统。复合农林的生态学原理在很大程度上是为了减少种间竞争,增加互利共生,从而提高经济产量。系统整理了国内外相关研究情况,综述了研究进展。

不同水分胁迫下的小麦/玉米间作群体响应机理研究

为探明不同水分胁迫下小麦/玉米间作群体响应机理,试验设置了1个充分灌水、3个不同水分胁迫程度间作处理及2个充分灌水单作对照处理。结果表明:共生期内,各间作处理间普遍存在小麦条带水分捕获当量比高于玉米条带的现象,随水分胁迫的加剧,此趋势愈加明显;随着生育期的推进,此趋势渐弱甚至出现反转,而带间的水分相对竞争能力则呈现逐渐下降的规律。在根系分布特征方面,充分灌溉下间作群体平均根系分布深度为17.15~17.24 cm,其根质量密度的90.42%~90.77%分布于耕层内,其中小麦为87.49%~88.70%,玉米为92.63%~92.81%,而水分胁迫会显著影响间作群体根系的空间分布。在间作优势方面,要保持间作优势,每次灌水最少需满足80%左右的田间持水率,随水分胁迫程度的增加,间作群体土地当量比呈现先微升、后下降的规律,且间作玉米的偏土地当量比下降速率快于间作小麦。在种间相对竞争能力方面,表现出随水分胁迫的加剧,小麦相对于玉米先微升、后快速下降,并逐渐近于消失的趋势。间作群体的特殊性造成了两作物条带存在时间与空间上的土壤水分差异,进而导致灌溉水入渗速度及入渗总量的不同,而水分胁迫增大了这种趋势,这在一定程度上满足了灌溉水的最佳去处,从而提高了间作群体的水分利用效率,进而揭示了间作群体的节水增产机理。

半干旱区作物根系生长冗余的生态学分析

干旱是威胁农业生产的一个常见因子。在水分有限条件下，植物往往产生庞大的根系；这是自然选择的必然结果，是一个进化上稳定的生长对策（ＥＳＳ）。但作物产量是一个种群水平上的属性；个体的ＥＳＳ并不能优化整个群体的产量。我们提出在半干旱雨养农业地区作物受自然选择的影响在根系生长上往往失之于过快或过大，出现了“冗余”。通过育种或管理措施降低根系生长冗余可提高作物产量。

黄土丘陵区枣农复合系统土壤水分利用与竞争

探明黄土丘陵区农林复合系统植物土壤水分利用策略对评价其配置合理性与可持续性具有重要意义。论文以黄土丘陵区枣农(枣树+农作物)复合系统为对象,测定不同生育期植物木质部水和土壤水氧稳定同位素比率(δ^(18)O),利用IsoSource模型分析了复合系统中枣树与间作农作物(黄花菜和饲料油菜)土壤水分利用策略,判断两种复合系统作物间是否发生水分竞争。结果表明:枣树各时期对表层(0~20 cm)土壤水利用较少,在旱季主要使用中层(20~60cm)和深层(60~200 cm)土壤水,雨季有显著降雨后主要利用中层土壤水。黄花菜、饲料油菜在旱季对低雨量有效降雨反应灵敏,但其仍主要利用中层土壤水,雨季显著降雨后两者对表层土壤水利用比例显著增加。总之枣树与黄花菜和饲料油菜土壤水分利用策略存在明显区别,但在较为干旱的5月和7月对中层和深层土壤水存在明显竞争。因此可在枣树株间修建深度为40 cm肥水坑,增加中层和深层土壤含水量,促进枣树根系向下生长,缓解水分竞争对枣树生长和产量造成的不利影响。

树采果后管理

树采果后栽培管理措施的好坏,直接影响到当年树势的恢复、花芽分化、叶寿命以及翌年的生长和结果。因此必须做好以下几点,以利恢复树势,促进花芽分化强壮,延长叶片的同化功能,防其过早落叶,为来年生长、结果奠定基础。

二元覆盖对苹果树低耗水生育期土壤水分的影响

为探明间作油菜和果树覆膜组合措施对黄土高原旱作苹果园低耗水生育期土壤水分的影响,通过田间定位观测试验,对比分析了各处理土壤含水量、土壤储水量等参数.结果表明:在果树萌芽期,苹果树覆膜+行间种植50%宽度油菜(PR1)和苹果树覆膜+行间种植100%宽度油菜(PR2)处理0~200 cm土层平均土壤含水量分别较对照(苹果树不覆膜+行间清耕)提高了7.9%、6.9%,在果树开花期分别较对照提高了3.5%、6.9%.两种处理在苹果树萌芽期均产生了土壤水分竞争,油菜边缘处是竞争最激烈的区域,这一时期PR1处理竞争程度小于PR2处理;在苹果树开花期PR1处理竞争现象不明显,PR2处理竞争现象明显;在这两个时期内PR2处理均发现土壤水分低值区.与对照相比,两种处理均能提高果园0~80 cm土层土壤储水量,同时在0~200 cm土层不产生土壤水分亏缺现象.在黄土高原旱作苹果园,推行PR1模式有利于改善低耗水生育期苹果园的土壤水分环境.

基于稳定性氧同位素分析不同树龄小叶锦鸡儿用水策略

本研究以科尔沁沙地典型固沙植物小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)为对象,采用氧稳定同位素技术,比较了小叶锦鸡儿群落内3、5和9年生小叶锦鸡儿生长季内土壤水、降雨与植株木质部水的δ18O值关系,并利用多元线性混合模型定量研究了不同树龄小叶锦鸡儿用水来源;结合不同树龄小叶锦鸡儿土壤水分季节特征和根系分布分析用水来源变化原因;通过评价不同树龄小叶锦鸡儿与地区水分条件适应性,分析3种树龄小叶锦鸡儿的水分竞争关系,判断群落稳定性。结果表明:根系的分布决定了不同树龄小叶锦鸡儿对水分利用的范围和选择何种用水策略的可能性,水分的分布也一定程度上影响了小叶锦鸡儿的主要用水来源。生长季内30～80 cm土层是3年生小叶锦鸡儿主要水分利用层位;30～100 cm土层是5年生小叶锦鸡儿主要水分利用层位,其中80～100 cm土层贡献率所占较大; 0～30和100～160 cm土层是9年生小叶锦鸡儿主要水分利用层位。小叶锦鸡儿群落内,不同树龄植株之间不存在强烈的水分竞争,该地区小叶锦鸡儿群落较为稳定。