黄泛平原风沙区引种牧草的适应性及其生态经济效益评价

论文摘要

黄泛平原风沙区风蚀沙化剧烈,控制风沙化扩展、改善生态环境和发展农牧业经济一直是该区迫切需要解决的问题。本文通过随机小区种植、野外定位观测与室内测试相结合的方法,在茌平县黄泛平原风沙区进行了高丹草(Sorghum Hybrid Sudangrass)、无芒雀麦(Bromus intermis)、多年生黑麦草(Lolium perenne)、鸭茅(Dactylis glomerata)、苇状羊茅(Festuca arundinacea)、阿尔冈金(Medicago satira L. cv.)、大富豪(Millionaire)、费纳尔(Varnal)、WL323(WL323)和草木樨(Melilotus Albus)10种牧草的适应性种植实验,开展了10种牧草的生长特性、生理特性、生态效应和经济效益的研究,同时采用层次分析法进行了综合评价。研究结果表明:1、供试牧草出苗整齐,出苗率为100%,且返青率也为100%,均能适应黄泛平原风沙区的生长环境。2、不同牧草的株高、生长速度与刈割后的再生速度、返青后至第一次刈割前的生长速度各不相同。第一次刈割前,不同牧草间株高生长量差异显著,高丹草株高生长量最高(78.92cm),草木樨的株高生长量最低(30.84cm);高丹草的生长速度最快(3.76cm/d),草木樨的生长速度最慢(0.91cm/d);第一次刈割后,高丹草的再生速度最快(2.30cm/d),草木樨的最慢(0.91cm/d),其他牧草的再生速度介于1.34cm/d~2.31cm/d。返青后至第一次刈割前,苇状羊茅的生长速度最快,为1.57cm/d,无芒雀麦的生长速度最慢,为0.80cm/d。3、第一次刈割前,不同牧草的根长差异明显,根茎比均小于1。大富豪的根系最长(27.25cm),无芒雀麦的根长最小(16.94cm);根茎比以大富豪为最大(0.64),高丹草最小(0.24)。4、10种牧草的产量、干鲜比、茎叶比及根量不同。单株产量鲜重与干重均以高丹草最高,鲜重以草木樨最低,干重以鸭茅为最低;干鲜比以草木樨为最高(0.33),其他牧草的干鲜比相近,都在0.26左右;高丹草的干茎叶比最高(1.07),草木樨的最低(0.27)。其它几种牧草干茎叶比在0.47～0.68之间。单位面积干草产量由高到低的顺序为高丹草>多年生黑麦草>大富豪>无芒雀麦>草木樨>WL323>阿尔冈金>费纳尔>苇状羊茅>鸭茅;牧草的根系主要分布在0~30cm的土层内,且豆科牧草的总根量普遍大于禾本科牧草,不同牧草根系的水平分布和垂直分布差异较大,反映出不同的固持水土能力。5、10种牧草净光合速率日变化都为双峰曲线,蒸腾速率日进程呈单峰曲线,不同牧草的净光合与蒸腾速率表现不同;禾本科牧草的叶片水分利用效率普遍大于豆科牧草的,10种牧草日水分利用效率平均值由大到小的顺序为高丹草>无芒雀麦>苇状羊茅>多年生黑麦草>大富豪>费纳尔>WL323>鸭茅>草木樨>阿尔冈金。6、牧草改良土壤、控制风蚀、改善小气候的效应显著。鸭茅的最大持水率最高,为430.97%,高丹草的最低,为173.57%。10个牧草种植小区0～20cm和20～40cm土层内土壤容重较对照地减小6.90%～16.55%和4.79%～11.64%,总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度状况均优于对照。牧草种植区土壤中<0.05mm的抗蚀性颗粒较对照区增加8.33～13.79%,>0.25mm的易蚀性颗粒较对照下降的53.3～76.85%。牧草试验小区土壤的有机质及碱解氮、速效磷、速效钾含量分别较对照高14.29%～126.53%、22.72%～376.15%、12.47%～364.09%和17.78%～114.79%。牧草试验小区0.2m高处的风速较2m高处风速降低了61.17～69.87%,而对照仅降低了19.17%。春季牧草种植小区风蚀降低程度较为明显,约为对照的73.64～83.33%。与对照相比,牧草可使5～20cm的地温降低4～9.5℃。牧草具有明显的增湿效应,与对照相比,增湿值为3.6%～5.7%。7、高丹草的投入产出比和资金利润率最高,高达9.96和8.96,鸭茅的投入产出比和资金利润率最低,分别为2.61和1.61。8、牧草综合评价由高到低的顺序是:高丹草、大富豪、多年生黑麦草、草木樨、WL323、无芒雀麦、阿尔冈金、费纳尔、苇状羊茅和鸭茅。该顺序可作为黄泛平原风沙区牧草种植的推荐顺序。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 引言
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 荒漠化与风沙化土地防治研究进展
• 1.2.2 山东省关于风沙化土地的研究现状
• 1.2.3 牧草研究进展
• 1.2.3.1 牧草引种与种植研究
• 1.2.3.2 牧草在光合生理参数方面的研究现状
• 1.2.3.3 牧草的生态效应
• 1.2.3.4 牧草的综合评价
• 2 试验材料与研究方法
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 地理位置与地形地貌
• 2.1.2 气候
• 2.1.3 土壤与水文
• 2.1.4 植被
• 2.1.5 社会经济条件
• 2.2 试验材料
• 2.3 实验设计与研究方法
• 2.3.1 牧草生长特性研究
• 2.3.1.1 牧草的主要生育期及出苗率和返青率
• 2.3.1.2 牧草的株高高度和株高生长速度的观测
• 2.3.1.3 根茎比的测定
• 2.3.1.4 单株产量及干鲜比与茎叶比的测定
• 2.3.1.5 牧草产量的测定
• 2.3.1.6 牧草根量的测定
• 2.3.2 牧草生理指标的测定
• 2.3.3 牧草生态效应的测定
• 2.3.3.1 牧草持水量的测定
• 2.3.3.2 牧草改良土壤效应的测定
• 2.3.3.3 牧草控制土壤风蚀和降低风速效应测定
• 2.3.3.4 牧草改善小气候效应测定
• 2.3.4 牧草经济效益评价
• 2.3.5 牧草适应性综合评价
• 2.3.6 数据处理方法
• 2.3.7 研究技术路线
• 3. 结果与分析
• 3.1 牧草生长特性
• 3.1.1 牧草的主要生育期及出苗率和返青率
• 3.1.2 牧草的株高生长
• 3.1.2.1 第一次刈割前株高生长与生长速度
• 3.1.2.2 第一次刈割2 周后的株高与再生速度
• 3.1.2.3 返青后至第一次刈割前牧草的生长量
• 3.1.3 根茎比
• 3.1.4 单株产量及干鲜比与茎叶比
• 3.1.5 牧草产量
• 3.1.6 牧草根量
• 3.2 牧草的生理指标
• 3.2.1 净光合速率（Pn）值的日变化
• 3.2.2 蒸腾速率（Tr）的日变化
• 3.2.3 叶片瞬时水分利用效率（WUE）
• 3.2.4 叶片光能利用效率（LUE）
• 3.3 牧草生态效应
• 3.3.1 牧草持水量研究
• 3.3.2 牧草改良土壤效应
• 3.3.2.1 牧草改良土壤物理性能分析
• 3.3.2.2 牧草对土壤机械组成的影响
• 3.3.2.3 牧草对土壤养分的影响
• 3.3.3 牧草控制土壤风蚀效应
• 3.3.3.1 不同试验小区风蚀的变化规律
• 3.3.3.2 不同试验小区的风速和粗糙度变化
• 3.3.4 牧草改善小气候效应
• 3.3.4.1 牧草对气温的影响
• 3.3.4.2 牧草对空气相对湿度的影响
• 3.3.4.3 牧草对土壤温度的影响
• 3.4 牧草的经济效益
• 3.5 不同牧草品种的综合评价
• 3.5.1 综合评价方法
• 3.5.2 运用层次分析法确定权重
• 3.5.2.1 建立递阶层次模型
• 3.5.2.2 构建判断矩阵
• 3.5.2.3 层次排序及其一致性检验
• 3.5.2.4 层次总排序及其一致性检验
• 3.5.3 牧草综合评价的结构模型
• 3.5.4 不同牧草的综合评价
• 4 讨论
• 4.1 牧草持水率
• 4.2 牧草抗风蚀性能
• 4.3 牧草改良土壤效应及其种植推广
• 4.4 牧草根系
• 4.5 牧草经济效益
• 4.6 牧草综合评价
• 5 结论
• 5.1 牧草生长特性
• 5.2 牧草的生理特性
• 5.3 牧草生态效应
• 5.4 牧草经济效益
• 5.5 牧草牧草综合评价
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文