CN106982641B - 一种改良光伏架下牧草株丛结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改良光伏架下牧草株丛结构的方法。所述方法包括在光伏架下人工建植牧草并施用微生物菌肥的步骤。本发明针对光伏架下废弃地的合理利用问题，探讨在环境下建植人工草地的关键技术，尤其是肥料利用方式，本发明通过施肥种类和用量，调控牧草的生长、产量和品质，可以为牧草弥补因光伏架下光照不足而缺少的营养；本发明从人工建植草地的株丛结构进行研究，利用微生物菌肥在光伏架下有效改良土壤的性质、提高株丛结构复杂度，而且对多种牧草都有明显的增产效果。

Description

一种改良光伏架下牧草株丛结构的方法

技术领域

本发明属于人工草地建植领域和饲料领域，具体涉及一种改良光伏架下牧草株丛结构的方法，具体为一种提高光伏架下牧草株丛结构复杂程度的方法。

背景技术

我国西北部地区降水少，加之工农牧业生产对土地的过度使用，土地荒漠化问题

十分严重。在牧场尺度上，草地退化直接的表现就是在各种因素条件下(包括自然和人为因素)，使草群成分发生改变、产量减少、质量降低、饲用价值下降、生态条件恶化的过程。退化草地一般有以下特征：(1)草地环境条件恶化，主要表现为旱化、沙化或盐碱化，枯枝落叶减少，地表裸露，土壤理化性质劣化和肥力下降以及持水能力降低，水土流失加剧；(2)草群种类成分发生变化，草层结构简单化，优良牧草的长势变弱，草群的水平结构和垂直结构都趋于简单化。

然而，西北部地区日照强烈且时间长，为光伏电站的建设创造了优越的条件。集中式并网光伏电站占地面积广阔，项目大多在偏离、开阔、退化草地、未利用荒地以及沙化地等区域。人工草地建设是我国畜牧业可持续发展的重要标志。光伏架下土地面积较大，若用于种植牧草，建立光伏架下人工草地可以使废弃地合理利用，这也是政府和群众的迫切需要。

通常情况下，利用优良豆科和禾本科牧草混播建立高产人工草地是一个重要的生态生物学技术问题，是退化草地恢复的强有力技术措施，豆科牧草不仅能提高土壤肥力和完善土壤结构，还能使禾本科牧草获得更多数量的含氮产物，缓冲两种混播牧草对土壤养分和氮素的剧烈竞争，从而对混播草地氮素需求给予一定的补充，主要原因在于牧草合理配置了地上部分和地下部分，加之对光能利用率的增加和病虫危害轻，便于管理的优点倍受关注。根据人工草地特殊环境选择适合播种方式及施肥种类，对高产人工草地建植有积极的影响。人工草地种植多年生优质饲草不仅可以促进畜牧业提质增效、增加农牧民经济收入，可还改善草地生态环境，提高草地生产力。我国从2010年起开始建立草原生态保护补助奖励机制，实施禁牧、减牧及草畜平衡措施，以保护和恢复日益衰减的天然草地资源。在维护草地生态安全的同时，提高草食家畜养殖业生产水平，改善农牧民的生活条件，保障社会稳定。然而光伏架下废弃地环境特殊，其人工草地建植尚未有研究，进一步的光伏架下退化草地恢复和优质人工草地的建植也未曾有报道。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明结合中环能源公司发展光伏产业的基础上，在光伏架下建立优质人工草地，研究符合光伏架下自然环境条件的牧草种植生产关键技术，建立高产优质高效的牧草人工草地，促进生态环境改善、提高土地利用率，实现光伏产业的经济、社会与生态“多赢”，具有极为重要的意义。

具体的，本发明公开了以下技术方案：

首先，本发明提供一种改良光伏架下牧草株丛结构的方法，包括在光伏架下人工建植牧草并施用微生物菌肥的步骤。

通常光伏架下用地均为退化草地、未利用荒地以及沙化地等，肥力水平偏下。本发明针对光伏架下废弃地环境(光照、土壤等)进行研究，通过筛选出适宜光伏架遮荫条件下生长的草种及播种方式，在光伏架下人工建植牧草，通过施用微生物菌肥，提高了人工建植牧草株丛结构的复杂程度，改良了牧草的株丛结构。这一方面可以便于退化草地的恢复；另一方面也可以通过提高牧草株丛结构的复杂程度来培育优质人工草地，便于光伏架下人工牧草的有效利用。

微生物肥料是以活性(可繁殖)微生物的生命活动导致作物得到所需养分(肥料)的一种新型肥料生物制品，也称第三代肥料。微生物菌肥，含有多达十余种或几十种高效活性有益微生物菌，适用于各种作物使用，可活化养分，提高养分利用率，具有广普性，施用微生物菌肥来进行改良土壤和减少化学肥料的使用而促进作物的生长。

本发明优选的实施方式中，光伏架下人工建植牧草的种类可以选自草原3号杂花苜蓿(Medicago varia L.cv.Caoyuan No.3)、草原2号杂花苜蓿(Medicago variaL.cv.CaoyuanNo.2)、蒙农杂种冰草(Agropyroncrist atum×A.desertorumcv.Mengnong)、无芒雀麦(Bromus Inermis Leyss)中的一种或多种。

本发明优选的实施方式中，光伏架下人工建植牧草的播种方式选自单播无芒雀麦、单播蒙农杂种冰草、单播草原3号杂花苜蓿、无芒雀麦和草原3号杂花苜蓿混播、无芒雀麦和草原2号杂花苜蓿混播、蒙农杂种冰草和草原3号杂花苜蓿混播、蒙农杂冰草和草原2号杂花苜蓿混播中的一种播种方式。

更为优选的实施方案中，所述芒雀麦和草原3号杂花苜蓿混播、无芒雀麦和草原2号杂花苜蓿混播、蒙农杂种冰草和草原3号杂花苜蓿混播、蒙农杂种冰草和草原2号杂花苜蓿混播为1:1混播；更为优选的，混播为间行混播。

优选的实施方案中，微生物菌肥选自北京克劳沃草业公司的有益微生物菌肥(含2.1亿/mL，61种有益菌)或具有等效作用的其他微生物菌肥。优选的，微生物菌肥中有益菌含量至少2亿/mL。

优选的实施方案中，微生物菌肥的施用量至少500kg/hm2。

其次，本发明提供一种培育优质人工草地的方法，包括在光伏架下人工建植牧草并施用微生物菌肥的步骤。

本发明在光伏架下人工建植牧草，通过施用微生物菌肥，提高了人工建植牧草株丛结构的复杂程度，有助于把握不同牧草的适宜利用形式，较草群结构简单的草地而言，更便于培育优质人工草地和后续牧草利用。

上述所述的优质人工草地，其特征为牧草株丛结构较不施肥条件下更为复杂。

此外，所述的优质人工草地，其表现特征还可以包括地上生物量总重、茎叶或者穗较不施肥显著增加，增加量为至少1倍，例如增加1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2倍及以上。

此外，本发明还公开了一种退化草地的有效利用方法或者恢复退化草地的方法，包括利用退化草地建设光伏电站、以及在光伏架下人工建植牧草并施用微生物菌肥的步骤。

本发明取得了以下有益效果：

(1)本发明针对光伏架下废弃地的合理利用问题，探讨在环境下建植人工草地的关键技术(草种、肥料和播种方式)，尤其是肥料利用方式，本发明通过施肥种类和用量，调控牧草的生长、产量和品质，可以为牧草弥补因光伏架下光照不足而缺少的营养。

(2)本发明从人工建植草地的株丛结构进行研究，发现微生物菌肥在光伏架下可以有效改良土壤的性质、提高株丛结构复杂度，而且对8个组合的牧草都有明显的增产效果，较其他肥料种类，效果差异明显，例如水溶肥等其他常规肥料虽然为土壤提供了一定氮、磷、钾等养分，效果不如施微生物菌肥甚至施肥前后效果无明显差异。

附图说明

图1 4种牧草的Pn对PAR响应，注：不同大写字母代表各牧草Pn随光照强度升高之间的差异(P<0.05)。

图2 4种牧草Pn对CO2浓度响应，注：不同大写字母代表各牧草Pn随CO₂浓度升高之间的差异(P<0.05)。

图3无芒雀麦在不同施肥水平的草丛结构平均水平。

图4蒙农杂种冰草在不同施肥水平的株丛结构平均水平。

图5草原3号杂花苜蓿在不同施肥水平的株丛结构平均水平。

图6无芒雀麦和草原3号杂花苜蓿混播在不同施肥水平的株丛结构平均水平。

图7无芒雀麦和草原2号杂花苜蓿混播在不同施肥水平的株丛结构平均水平。

图8蒙农杂种冰草和草原3号杂花苜蓿混播在不同施肥水平株丛结构平均水平。

图9蒙农杂种冰草和草原2号杂花苜蓿混播在不同施肥水平株丛结构平均水平。

具体实施方式

本发明试验过程中，施肥对混播牧草有一定影响，适当的施肥能有效促进牧草生长和生产力的提高,对混播牧草来说,不同种类的牧草对营养的需求也不同,因此,掌握好施肥种类和用量对牧草的生长、产量和品质等具有重要作用，可以为牧草弥补因光照不足而缺少的营养。

微生物肥料又称为微生物菌肥、微生物接种剂、细菌肥料或菌剂,是农牧业生产中使用的一个肥料品种,与化肥、有机肥、绿肥不同,它是一种活体制品。随着生态农业的兴起和发展,微生物肥料的位置和作用日益引起人们的重视，微生物肥料是通过制品中所含的特定的微生物的生命活动增加了植物元素营养的供应量。微生物肥料在牧草生产中应用较少，普遍用于作物生产，微生物肥料的作用大致如下：一是通过有益菌的大量繁殖，大量有益菌在植物的根系周围形成了优势种群，抑制了其他有害菌的生命活动；二是改善土壤，培肥地力；三是促进植物生长，改善抗逆性；四是分解土壤中的农药残留，避免残留农药对下季作物产生药害，还对植物生长过程中通过根系排放的有害物质进行分解。大量研究证明，微生物肥料利用微生物自身的生命活动及其代谢产物来增加养分供给量，为农作物的生长发育提供营养，从而达到提高产量、增强抗逆性、改善品质和减少化肥施用等目的。在粮食生产中，施用微生物肥料可明显改善农田土壤生态，提高土壤微生物总量、放线菌与真菌数量比和肥效微生物数量，优化土壤微生物区系组成，降低土壤容重，提高阳离子交换量，改善土壤理化性质，从而达到高产的目的。在蔬菜生产中，施用微生物肥料不仅可以提高土壤肥力，还可协助蔬菜吸收营养，降低蔬菜产品中硝酸盐含量，提高抗病能力，从而提高蔬菜的产量和品质；关于水肥效应的研究很少,并且以盆栽试验为主。

水溶性肥料简称水溶肥，是一种可以完全溶于水的多元复合肥料，水溶性好、无残渣，能迅速地溶解于水中，水溶肥含有作物生长所需要的氮、磷、钾、钙、镁、硫以及微量元素等全部营养元素。植物对养分的吸收、运转及利用均依赖于土壤中的水分,因此水肥适宜的配比可以改变养分分配的比例,有利于更多经济产物的形成。近年来随着喷滴灌系统的建设发展，传统肥料如磷肥和红色钾肥等不易溶解，容易造成系统堵塞，所以水溶肥的应用日渐广泛。李志华等研究氮、磷肥的施用及其合理配比可以提高肥料利用率、增加牧草产量。杨春华、张新全认为氮肥可以促进禾本科牧草的生长,抑制豆科牧草根瘤菌的生长,从而增强禾本科牧草的竞争力，原因是由于豆科牧草本身具有的固氮能力使其对土壤中的氮素吸收极少,土壤中氮的含量直接影响其固氮能力,使其生长收到抑制。磷肥可以促进豆科牧草根部的生长,增加分枝数,从而增强豆科牧草的竞争力。钾肥有利于未本科牧草的生长,但对整体牧草产量的影响不明显。氮肥和磷肥使草原2号苜蓿和无芒雀麦混播草地显著增产,氮肥有利于无芒雀麦的生长,磷肥有利于草原2号苜蓿的生长。周学东研究喷施氮肥可明显增加紫花苜蓿与无芒雀麦混播草地中无芒雀麦的生长高度。李翔宏等人在对黑麦草与豆科牧草混播时,施肥以豆科牧草为目标。邓蓉认为紫花苜蓿和黑麦草混播的牧草产量受磷肥的影响十分明显,不施肥的牧草生长状态受影响严重。海涛、迟文锋等表明行距、播种量、施肥与灌水之间的组合对北方寒冷地区苜蓿种子产量有影响,垄距65cm、播种量3kg/hm²、返青前施肥、霜前和翌年孕蕾至初花期绕水的种子产量最高，施肥量与施肥次数之间无互作效应,施肥次数之间也无显著性差异,但施肥处理间有显著性差异。

本发明以无芒雀麦、蒙农杂种冰草、草原2号杂花苜蓿、草原3号杂花苜蓿为试验材料，在光伏架下特殊光照环境下，研究四种牧草在不同播种方式及施肥下的生长发育特性，同时筛选出适宜光伏架遮阴条件下生长的草种及播种方法和施肥种类。

实施例1、材料与方法

1.1光伏架下试验地概况及播前土壤养分含量测定

试验地位于呼和浩特市金桥开发区，总规模100亩。该区位于北纬40°49′，东经111°41′,海拔1043m。为典型大陆性气候，年平均气温5.4℃，一月份最冷，极端最低气温-33.6℃，七月份最热，极端最高气温36℃；年均日照1600小时；年平均降水400㎜，多集中在7-9月份，冬季积雪少；无霜期113-134天，初霜期9月中下旬，终霜期5月末。地形平坦开阔，土壤为栗钙土，土壤紧实，pH7.6。土壤速效N、K含量低(表1)，pH的水平居中，整体评价肥力水平偏下。

表1土壤养分含量

1.2光伏架下生长环境及光照强度测定

测定于2016年6月7～9日(晴天)进行,6月7～9日天气晴，平均温度12°～25°，平均3级微风，早上8:00～18:00时，采用美国LI-cor公司生产的LI-250A照度计测量光量子(umol·m^-2·s^-1)，测了7个点(图示)的光照强度，设3组重复，计算出一天中光伏架下的平均光照强度(表2)，光伏架下平均光照955.66umol·m^-2·s^-1～1209.16umol·m^-2·s^-1。

表2光伏架下每小时平均光照强度

1.3供试材料

供试材料为草原3号杂花苜蓿(Medicago varia L.cv.Caoyuan No.3)、草原2号杂花苜蓿(Medicago varia L.cv.Caoyuan No.2)、蒙农杂种冰草(Agropyron cristatum×A.desertorumcv.Mengnong)、无芒雀麦(Bromus Inermis Leyss)。

1.4供试肥料及施用方法

水溶肥和微生物菌肥选用代表性的来自北京克劳沃草业公司的大量元素水溶肥(含N 20％，P₂O₅ 20％，K₂O 20％)和有益微生物菌肥(含2.1亿/mL，61种有益菌),名称为金苜有益微生物菌肥、金苜水溶性肥料(7－16－27)。初期实验了氮肥、磷肥，但效果远不及大量元素水溶肥，且其种类较为单一、肥效低，因此人工草地建植实验未采用。

1.5试验设计及处理

本试验于2015年5月12日播种，试验小区面积47m2，采用行距30cm的条播形式播种，设单播、间行混播二种播种方式，包括单播四种(草原3号杂花苜蓿、草原2号杂花苜蓿、蒙农杂种冰草、无芒雀麦)、混播四种1:1混播(蒙农杂种冰草+草原3号杂花苜蓿、蒙农杂种冰草+草原2号杂花苜蓿、无芒雀麦+草原3号杂花苜蓿、无芒雀麦+草原2号杂花苜蓿)，播量详见表3；两种施肥处理，有益微生物菌肥(简称J)571.43kg/hm2、大量元素水溶肥(简称S)357.14kg/hm2，作为种肥随播种施入，以不施肥为对照。每种处理各设3组重复，共24个处理小区。详见表3。

表3播种方式及施肥处理

1.6研究内容和方法

1.6.1四种牧草的光响应曲线和二氧化碳曲线

试验首先针对照(不施肥)测定牧草的光合效率，研究在不施肥及不混播情况下，四种牧草在光伏架下生长情况，为施肥条件及播种方式提供基础理论。光合作用是植株产量和品质提高的生理基础，改善光合作用对于提高作物的产量潜力具有重要意义。对采用LI-6400便携式光合作用测定系统分别调节设定光照强度和CO₂浓度梯度进行测定，然后对数据结果作出相应的光-光合响应曲线及CO₂-光合响应曲线，并求得光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率、表观量子效率及CO₂补偿点、CO₂饱和点、光呼吸速率、羧化效率。7月25日～7月28日，天气晴，最高温度32℃，上午9:30～11:00时，采用美国LI-cor公司生产的Licor-6400型便携式光合作用测定系统，开放式气路，设定温度为25℃，CO₂浓度为400μmol·mol-1，空气相对湿度为50～70％，测定叶片朝向相同，应用Li-6400-02B红蓝光光源提供不同的光合有效辐射强度(PAR umol﹒m^-2·s^-1)，分别在PAR为2000、1500、1200、1000、800、600、400、200、150、100、50、20、0umol﹒m-2·s-1下测定不同牧草材料叶片净光合速率(Pn,umolCO₂·m^-2·s^-1)；设定PAR为800umol﹒m^-2·s^-1作为测定光强，采用Li-6400-01液化CO₂钢瓶提供不同的CO₂体积分数，分别在CO₂浓度为400、300、200、150、100、50、20、400、400、600、800、1000、1200、1500、1800、2000umol·mol-1的条件下测定叶片Pn。应用指数方程及多项式方程拟合PAR-Pn曲线方程，计算最大净光合速率(Pmax)；通过计算低辐射强度下(200umol﹒m^-2·s^-1以下)PAR与(Pn)相关方程的方法求得光补偿点(LCP)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)；通过计算CO₂浓度与叶片Pn相关方程的方法求得CO2补偿点(CCP)、羧化效率(CE)及光呼吸速率(Rp)等。不同牧草材料光合作用的光响应曲线拟合方法如下；

光曲线的理论模型为

公式中，Y代表Pn，为不同光强下对应的叶片净光合速率，Q为设置的光强梯度，Amax是叶片的最大净光合速率，K为曲角，一般在0-1之间，Rday表示光下呼吸速率。利用公式(1)对测定数据进行拟合后计算，可以求出不同牧草品种叶片光反应曲线的特征参数。表观量子利用效率(AQY，CO₂·photon^-1)是用光响应曲线中光强在umol·m^-2·s^-1以下时的初始直线部分的斜率表示拟合方程为：

Pn＝-Rd+AQY*PAR (2)

当Pn＝0时，PAR即为光合作用的光补偿点(LCP,mol·m^-2·s^-1，这里Rd为暗呼吸速率。将200mol·m^-2·s^-11以下的线性方程(2)与拟合的型计算出的Pmax值这条平行直线相交，得出交点，该交点在x轴上的数值即为近光饱和点(LK,mol·m^-2·s^-1)。

随着CO₂浓度升高，不同牧草草种光合速率的变化也呈现一定趋势。CO₂响应曲线的方程拟合方法同光响应曲线，在细胞间隙CO₂浓度(Ci.umol·mol^-1)为0～200umol·mol^-1内对叶片Pn和Ci进行直线回归，其斜率为RuBP羧化效率(CE,umol·mol^-1)，拟合方程为：

Pn＝--Rp+CE·Ci (3)

当Pn＝0时，Ci即为光合作用的CO₂补偿点(CCP,umol·mol^-1)，这里Rp为光下呼吸速率。由于光下暗呼吸很小，可以近似将光下叶片向无CO₂的空气中释放CO₂的速率看作光呼吸速率。将式(3)与拟合模型计算出的Pmax值这条平行直线相交，得出交点，该交点在x轴上的数值即为CO₂饱和点(CSP，umol·mol^-1)。试验数据利用Excel整理，Spass做方程拟合分析。

为检验各牧草材料净光合速率对光强的响应程度，应用光曲线的理论方程对不同牧草材料的净光合速率和光强的关系，运用光曲线的理论模型对各材料的数据进行拟合：公式(1)即为光响应曲线的理论模型，它可以较好地模拟光合速率随光强的变化，各草种光响应曲线拟合方程的决定系数(R2)都在0.9以上，拟合程度较好，模拟结果能够反映实际情况。利用公式(1)对测定数据进行拟合后计算，可以求出不同牧草草种叶片光反应曲线的其它特征参数。对光响应曲线中光强在200mol·m^-2·s^-1以下的数据运用公式(2)Pn＝-Rd+AQY*PAR进行拟合，方程拟合效果较好，R2均在0.9以上。

1.6.2牧草株丛结构测定

株丛结构是反映地上生物量重要标志，可以反映牧草组成部分生长情况。播种第二年2016年6月30日在24试验小区选取30cm样段，将地上部分刈割后风干，留茬高度为1.59～2cm。从地面开始分别向上、向下以10cm为一个跨度进行分层取样。并将茎、叶、穗分开,各层样放入65℃烘箱中经24h烘干至恒量，称重，3次重复。

1.6.3牧草产量测定

牧草产量最能说明地上生物量生长情况。播种第二年2016年6月32日测定地上生物量时每小区按1m×4m的样方(由东向西1m×4m的样方包含光伏架下不同遮荫时间)，缺苗

及边行不取样，小区随机选取样方。样方内单播牧草刈割后称其鲜重，样方内混播牧草刈割后将两种牧草分开称鲜重，每小区牧草分别取1m样段刈割后称其鲜重，鲜样放入65℃恒温箱烘干称其干重，计算干鲜比及组分比例，并折算出干草产量。

实施例2结果与分析

2.1 4种牧草的光响应曲线和二氧化碳曲线相关指标的影响

2.1.1 4种牧草光合速率对光照强度变化的响应

从图1可以看出，4份材料的净光合速率(Pn)对光照强度(PAR)响应的变化趋势比较一致，呈指数增长。Pn随PAR强度的上升而提高，当PAR达到一定的饱和点后，Pn达最高点而后趋于稳定。即PAR在600－800umol·m-2·s-1时，4份材料的Pn达到最高，但各材料间Pn差异显著。C2光和能力最强，在PAR大于400umol·m-2·s-1时，光合速率一直显著高于其他牧草，其次C1，在PAR大于600umol·m-2·s-1时，光合速率一直显著高于W、B，W光和能力最差，从最低的PAR开始净光合速率一直显著低于其他牧草，据此判断强弱顺序为：C2>C1>B>W。

2.1.2 4种牧草光合速率对CO₂浓度变化的响应

从图2可以看出，随着CO₂浓度升高，各草种净光合速率呈现近指数增长。Pn随CO₂浓度的上升而提高，当CO₂浓度达到一定的饱和点后，Pn达最高点而后趋于稳定。即CO₂浓度在600－1000umol·m^-2·s^-1时，4份材料的Pn达到最高，但各材料间Pn差异显著。W无芒雀麦的Pn随CO₂浓度升高增长量最大，当CO₂浓度达到400mol·m^-2·s^-1时，各Pn随CO₂浓度上升显著高于其他牧草。C2、C1的Pn随CO₂浓度升高增长量小于W，当C2、C1的CO₂浓度大于400mol·m^-2·s^-1时，各Pn随CO₂浓度上升显著高于B。B蒙当CO₂浓度大于300mol·m-2·s-1时，各Pn随CO₂浓度上升显著低于其他牧草。总体上看W无芒雀麦的净光合速率随二氧化碳浓度的变化增加趋势最为明显，且光合速率最大。

2.1.3 4种牧草光合速率的光响应曲线拟合

4份牧草材料光合速率对光强的响应曲线拟合如下：其中yB

R＝0.999R²＝0.999

R＝0.994R²＝0.990

R＝0.998R²＝0.998

R＝0.997R²＝0.995

光强在200μmol.m-2.s-1以下光响应直线方程拟合：

y_B＝-3.76+0.054xR²＝0.992

y_w＝-4.917+0.063xR²＝0.997

y_C1＝-1.522+0.033x R²＝0.992

y_C2＝-4.096+0.064x R²＝0.941

通过对12个牧草草种光强在200mol·m^-2·s^-1以下光响应直线方程的拟合，可以看出，各草种的拟合度较好，当y＝0时，x即为光合作用的光补偿点(LCP,mol·m^-2·s^-1)，详见表4。

光合速率对CO2的响应曲线拟合如下：

R＝0.995 R²＝0.991

R＝0.996 R²＝0.992

R＝0.982 R²＝0.966

R＝0.989 R²＝0.980

CO₂在200mol·m^-2·s^-1以下CO2响应直线方程拟合：

y_B＝-2.67+0.036x R²＝0.986

y_w＝-6.878+0.077x R²＝0.962

y_C1＝-6.692+0.069x R²＝0.983

y_C2＝-4.828+0.063x R²＝0.910

当y＝0时，求出CO₂补偿点。结合各草种光曲线的拟合，可以进一步分析各材料其余光合指标值(表4)

表4 4种牧草光合指标

注：不同大写字母表示各牧草光合指标之间的差异(P<0.05)。

2.1.4 4种牧草光合指标分析

(1)光饱和点与光补偿点及光量子利用效率

由表4可知，在四种牧草光饱和点中,C1饱和点最高,显著(P<0.05)高于其他牧草,C2和B的光饱和点相差不大,无显著性差异,W光饱和点最低，显著(P<0.05)低于其他牧草。而四种牧草光补偿点中，W的光补偿点最高，显著高于其他牧草，B和C2无显著性差异，C1光补偿点最低，显著(P<0.05)低于其他牧草。四种牧草表观量子效率中，W的表现量子效率最大，显著(P<0.05)大于C1，和C2、B无显著性差异。其中C1的表现量子效率最小，显著(P<0.05)低于其他牧草。

(2)RUBP羧化效率、CO₂补偿点及CO₂饱和点

由表4可知，在4种牧草CO₂饱和点中,W的CO₂饱和点最高,显著(P<0.05)高于其他牧草,C2和C1的CO₂饱和点相差不大,无显著性差异,B的CO₂饱和点最低，显著(P<0.05)低于其他牧草。而四种牧草CO₂补偿点中，W的CO₂补偿点最高，显著高于其他牧草，B和C2的CO₂补偿点的无显著性差异，C1的CO₂补偿点最低，显著(P<0.05)低于其他牧草。四种牧草羧化效率中，C2的羧化效率最大，显著(P<0.05)大于B，和C1、W无显著性差异。其中B的羧化效率最小，显著(P<0.05)低于其他牧草。

2.2不同播种组合及不同施肥水平对牧草株丛结构的影响

2.2.1单播无芒雀麦株丛结构的影响

由表5可以看出施肥对无芒雀麦地上生物量重量增加显著,尤其是Jw处理在地上生物量总重、茎叶、穗都显著(p<0.05)高于W、SW,而W和SW处理的生物量总重、茎叶、穗无显著差异。其中Jw地上生物量总重是W的2.59倍，是Sw的2.95倍。地上总生物量干重排序为Jw处理>SW处理>W处理。由此可以看出,光伏架下无芒雀麦施有益微生物菌肥能够提高地上生物量的干物质产量。

表5无芒雀麦在不同施肥水平的株丛结构(干重g)

注：不同大写字母表示茎叶总重及总重之间的差异，不同小写字母表示穗总重之间差异(p<0.05)

由表5可知,W、Sw的茎叶主要分布于0～20cm,W处理中0～20cm的茎叶重量占总茎叶重量的63.26％,Sw处理中0～20cm的茎叶重量占总茎叶重量的75.17％；而Jw的茎叶主要分布于0～40cm，其中第10～20cm叶量最为丰富,Jw处理中0～40cm的茎叶重量占总茎叶重量的71.17％。说明施有益微生物菌肥对草丛结构有一定的影响,使得叶量较为均匀的分布于0～40cm层。施水溶肥对对草丛结构影响不大。结合表5可得到图3,由此图可看出施益微生物菌肥的株丛结构均较不施肥、施水溶肥明显复杂。

2.2.2单播蒙农杂种冰草株丛结构的影响

由表6可以看出施肥对蒙农杂种冰草地上生物量重量增加显著,尤其是施肥处理在地上生物量总重、茎叶都显著(p<0.05)高于B。其中Jb和Sb地上生物量总重分别是是B的2.04倍和1.69倍。而Jb的处理穗重显著(p<0.05)高于B和Sb处理；地上总生物量干重排序为Jb处理>Sb处理>B处理。由此可以看出,光伏架下蒙农杂种冰草施有益微生物菌肥和水溶肥能够提高地上生物量的干物质产量，其中有益微生物菌肥最为有效。

表6蒙农杂种冰草在不同施肥水平的株丛结构(干重g)

注：不同大写字母表示茎叶总重及总重之间的差异，不同小写字母表示穗总重之间差异(p<0.05)

由表6可知,B的茎叶主要分布于0～30cm,B处理中0～30cm的茎叶重量占总茎叶重量的72.17％,而两个施肥处理的茎叶主要分布于0～40cm,Jb和Sb处理中0～40cm的茎叶重量占总茎叶重量的89％和87％；其中第40～50cm叶量最为丰富,说明施两种肥对草丛结构有一定的影响,使得叶量较为均匀的分布于0～40cm层。结合表6可得到图4,由此图可看出施益微生物菌肥的株丛结构均较不施肥、施水溶肥复杂。

2.2.3单播草原3号杂花苜蓿株丛结构的影响

由表7可以看出施肥对草原3号杂花苜蓿地上生物量重量增加显著,尤其是施肥处理在地上生物量总重、茎叶都显著(p<0.05)高于C1。其中Jc1和Sc1地上生物量总重分别是是C1的5.86倍和3.72倍。而Jc1的处理穗重显著高于c1和Sc1处理；地上总生物量干重排序为Jc1处理>Sc1处理>C1处理。由此可以看出,光伏架下草原3号杂花苜蓿施有益微生物菌肥和水溶肥能够提高地上生物量的干物质产量，其中有益微生物菌肥最为有效。

表7草原3号杂花苜蓿在不同施肥水平的株丛结构(干重g)

注：不同大写字母表示茎叶总重及总重之间的差异，不同小写字母表示穗总重之间差异(p<0.05)

由表7可知,C1的茎叶主要分布于10～30cm,C1处理中10～30cm的茎叶重量占总茎叶重量的61.63％,而两个施肥处理的茎叶主要分布于0～50cm,Jc1和Sc1处理中0～40cm的茎叶重量占总茎叶重量的86％和74％；其中第50～60cm叶量最为丰富,说明施两种肥对草丛结构有一定的影响,使得叶量较为均匀的分布于0～50cm层。结合表7可得到图5,由此图可看出施益微生物菌肥的株丛结构均较不施肥、施水溶肥复杂。

2.2.4无芒雀麦和草原3号杂花苜蓿混播株丛结构的影响

由表8可以看出施肥对无芒雀麦和草原3号杂花苜蓿混播的地上生物量重量增加显著,尤其是施肥处理在地上生物量总重、茎叶都显著(p<0.05)高于WC1。其中Jwc1和Swc1地上生物量总重分别是是WC1的1.69倍和1.19倍。而Jwc1的处理穗和花序重显著高于WC1和Swc1处理；地上总生物量干重排序为Jwc1处理>Swc1处理>WC1处理。由此可以看出,光伏架下无芒雀麦和草原3号杂花苜蓿混播施有益微生物菌肥和水溶肥能够提高地上生物量的干物质产量，其中有益微生物菌肥最为有效。

表8无芒雀麦和草原3号杂花苜蓿混播在不同施肥处理的株丛结构(干重g)

注：不同大写字母表示茎叶总重及总重之间的差异，不同小写字母表示穗总重之间差异(p<0.05)

由表8可知,在0～20cm,Jwc1和Swc1处理的茎叶重量是WC1茎叶重量的1.61倍和1.09倍,在20～40cm,Jwc1和Swc1处理的茎叶重量是WC1茎叶重量的1.34倍和1.04倍,在40～60cm,Jwc1和Swc1处理的茎叶重量是WC1茎叶重量的2.19倍和1.62倍,在60～80cm,Jwc1茎叶重量是WC1茎叶重量的16.88倍,而Jwc1处理在20～80cm穗和花序较丰富；由此可知，说明施微生物菌肥对无芒雀麦和草原3号杂花苜蓿混播的草丛结构有一定的影响，其中施益微生物菌肥效果明显，施水肥不太明显。结合表8可得到图6,由此图可看出施益微生物菌肥的株丛结构均较不施肥、施水溶肥复杂。

2.2.5无芒雀麦和草原2号杂花苜蓿混播株丛结构的影响

由表9可以看出施肥对无芒雀麦和草原2号杂花苜蓿混播的地上生物量重量增加显著,尤其是Jwc2处理在地上生物量总重、茎叶都显著(p<0.05)高于WC2。其中Jwc2和Swc2地上生物量总重分别是是WC2的1.14倍和1.08倍。而Jwc2的处理穗和花序重显著高于WC2和Swc2处理；地上总生物量干重排序为Jwc2处理>Swc2处理>WC2处理。由此可以看出,光伏架下无芒雀麦和草原2号杂花苜蓿混播施有益微生物菌肥和水溶肥能够提高地上生物量的干物质产量，其中有益微生物菌肥最为有效。

表9无芒雀麦和草原2号杂花苜蓿混播在不同施肥处理的株丛结构(干重g)

注：不同大写字母表示茎叶总重及总重之间的差异，不同小写字母表示穗总重之间差异(p<0.05)

由表9可知,在0～20cm,Jwc2和Swc2处理的茎叶重量是WC2茎叶重量的1.18倍和1.44倍,在20～40cm,Jwc2和Swc2处理的茎叶重量是WC2茎叶重量的1.19倍和1.12倍,在40～60cm,Jwc2处理的茎叶重量是WC2和Swc2茎叶重量的1.31倍和2.49倍,在60～80cm,Jwc2和Swc2处理的茎叶重量都是WC2茎叶重量的2.11倍,而Jwc2处理在40～80cm穗和花序较丰富；由此可知，说明施两种肥对无芒雀麦和草原2号杂花苜蓿混播的草丛结构有一定的影响。结合表9可得到图7,由此图可看出施益微生物菌肥的株丛结构均较不施肥、施水溶肥复杂。

2.2.6蒙农杂种冰草和草原3号杂花苜蓿混播株丛结构的影响

由表10可以看出Jbc1处理在地上生物量总重、茎叶都显著(p<0.05)高于BC1和Sbc1。其中Jbc1地上生物量总重分别是BC1和Sbc1的1.43倍和3.07倍。而Jbc1的处理穗和花序重显著高于Sbc1和BC1处理；地上总生物量干重排序为Jbc1处理>BC1处理>Sbc1处理。由此可以看出,光伏架下蒙农杂种冰草和草原3号杂花苜蓿混播施有益微生物菌肥能够提高地上生物量的干物质产量。

表10蒙农杂种冰草和草原3号杂花苜蓿在不同施肥水平的株丛结构(干重g)

注：不同大写字母表示茎叶总重及总重之间的差异，不同小写字母表示穗总重之间差异(p<0.05)

由表10可知,在0～20cm,Jbc1处理的茎叶重量是BC1和Sbc1茎叶重量的1.48倍和1.74倍,在20～40cm,Jbc1处理的茎叶重量是BC1和Sbc1茎叶重量的1.42倍和3.99倍,在40～60cm,Jbc1处理的茎叶重量是BC1和Sbc1茎叶重量的1.44倍和10.04倍,在60～80cm,Jbc1茎叶重量是BC1茎叶重量的0.43倍,而Jbc1处理在20～50cm穗和花序较丰富；由此可知，说明施益微生物菌肥对蒙农杂种冰草和草原3号杂花苜蓿混播的草丛结构有一定的影响。结合表10可得到图8,由此图可看出施益微生物菌肥的株丛结构均较不施肥、施水溶肥复杂。

2.2.7蒙农杂种冰草和草原2号杂花苜蓿混播株丛结构的影响

由表11可以看出Jbc2处理在地上生物量总重、茎叶都显著(p<0.05)高于BC2和Sbc2。其中Jbc2地上生物量总重分别是BC2和Sbc2的1.43倍和1.36倍。而Jwc2的处理穗和花序重显著高于WC2和Swc2处理；地上总生物量干重排序为Jbc2处理>BC1处理>Sbc1处理。由此可以看出,光伏架下蒙农杂种冰草和草原2号杂花苜蓿混播施有益微生物菌肥能够提高地上生物量的干物质产量。

表11蒙农杂种冰草和草原2号杂花苜蓿在不同施肥水平的株丛结构(干重g)

注：不同大写字母表示茎叶总重及总重之间的差异，不同小写字母表示穗总重之间差异(p<0.05)

由表11可知,在0～20cm,Jbc2处理的茎叶重量是BC2和Sbc2茎叶重量的1.44倍和1.46倍,在20～40cm,Jbc2处理的茎叶重量是BC2和Sbc2茎叶重量的1.69倍和1.77倍,在40～80cm,Jbc2、BC2和Sbc2茎叶重量的相差不大,而Jbc2处理在20～80cm穗和花序较丰富；由此可知，说明施益微生物菌肥对蒙农杂种冰草和草原2号杂花苜蓿混播的草丛结构有一定的影响。结合表11可得到图9,由此图可看出施益微生物菌肥的株丛结构均较不施肥、施水溶肥复杂。

微生物菌肥含有多种活性微生物,它不仅可以为植物提供必要的营养元素,还能够通过微生物的生命活动产生次生代谢物,以促进作物生长,改善土壤环境。水溶肥即水溶性肥料(Water soluble fertilizer，简称WSF)，是一种完全溶于水的速效多元复合肥料，含作物生长所需要的全部营养元素，能迅速地溶解于水中，更易被作物吸收，且吸收利用率较高。本实验针对这两种肥及八个组和筛选适合播种组合及肥料。

草层结构可以反映牧草生长发育的情况，是研究牧草生长的重要指标之一。它对牧草产量的形成具有十分重要的意义。因此，开展牧草生物量及草层结构动态变化的研究对建植优质高产人工草地及其合理利用和退化草地补播改良具有重要的理论和实践意义。

本研究表明：光伏架下单播蒙农杂种冰草施、单播草原3号杂花苜蓿、无芒雀麦和草原3号杂花苜蓿混播、无芒雀麦和草原2号杂花苜蓿混播施有益微生物菌肥和水溶肥能够提高地上生物量的干物质产量，而且4个组合都是施有益微生物菌肥最为有效,并且4个组合施益微生物菌肥的株丛结构均较不施肥、施水溶肥复杂；光伏架下单播无芒雀麦、蒙农杂种冰草和草原3号杂花苜蓿混播、蒙农杂种冰草和草原2号杂花苜蓿混播只是施有益微生物菌肥能够提高地上生物量的干物质产量。而且3个组合施益微生物菌肥的株丛结构均较不施肥、施水溶肥复杂。综合来看；8种组合施微生物菌肥对株丛从结构都有一定影响，微生物肥料可以改善土壤的微生态环境，调控生态平衡，同时利用微生物生命活动过程中产生的次生代谢产物，改善作物的养分供应，调控其生长，达到增产和品质改良，减少化肥使用量，提高土壤肥力，控制土传病害的发生，改善环境质量的目的。所以有益微生物菌肥在光伏架下可以有效改良土壤的性质，达到牧草增产效果。水溶肥等常规肥料虽然为土壤提供了一定氮、磷、钾等养分，但在光伏架下没有更好的为牧草提供营养促进牧草生长。

Claims (3)

1.一种改良光伏架下牧草株丛结构的方法，包括在光伏架下人工建植牧草并施用微生物菌肥的步骤；

光伏架下人工建植牧草的播种方式为单播草原3号杂花苜蓿；

微生物菌肥选自金苜有益微生物菌肥；

微生物菌肥的施用量至少500kg/hm²，微生物菌肥作为种肥随播种施入；

光伏架所处环境为大陆性气候，年平均气温5.4℃，一月份最冷，七月份最热；年均日照1600小时；年平均降水400㎜，多集中在7-9月份，冬季积雪少；无霜期113-134天，初霜期9月中下旬，终霜期5月末，地形平坦开阔，土壤为栗钙土，土壤紧实，pH的水平居中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，微生物菌肥中有益菌含量至少2亿/mL。

3.一种培育优质人工草地的方法，其特征在于，包括权利要求1或2所述的方法。

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