CN115399206A - 一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高寒牧草生产和生态功能的提升技术领域，具体涉及一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法。该方法通过对高寒牧草所处生境土壤肥力的摸底，从人工草地种植的3大主要因素切入，对应设计了优良牧草筛选及群落优化、不同肥力配比及刈割利用的盆栽实验；并根据上述实验的指标测定结果精确分析出适宜高寒区域牧草生产和生态功能提升的方法。本发明方法为高寒草地生态系统管理和生态畜牧业发展提供科学依据、技术支撑，也为三江源区退化草地的恢复与重建提供科学依据和新方法。

Description

一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法
技术领域
本发明涉及高寒牧草生产和生态功能的提升技术领域，具体涉及一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法。
背景技术
青藏高原高寒牧区是我国最重要、影响范围最大的生态调节区。也是我国生态系统最为脆弱和农牧民生产生活水平较为低下的区域。同时，还是开展生态系统健康评价与功能恢复重建的生态脆弱区域。由于自然和人为因素的共同影响，青藏高原高寒草地生态系统结构失调、功能衰退、稳定性减弱、恢复能力下降，严重威胁着高寒典型功能区的生态安全、民生改善和经济发展。
高寒人工草地在生态环境保护与修复中极具重要意义。大量实践证明，发展多年生人工草地是解决青藏高原高寒草地高效生产和持续发展矛盾的一条重要手段，有助于减轻天然草地放牧压力，防止草地退化，同时也是保护生物多样性、改善生态环境、维持平衡的重要措施，还是现代集约化草地畜牧业的必由之路。
但是随着生境的不同，不能盲目的去进行人工草地的种植，需要摸清生境的土壤肥力、筛选适宜生长的优良牧草、群落的优化配置，制定合理的施肥、刈割利用及放牧利用方案等。目前关于高寒人工草地建植没有系统的方案，均参考现有的方案简单去复制。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明模拟特定区域的生境，通过盆栽实验具体研制出一套提升高寒牧草生产和生态功能的调控技术，其目的在于提供一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法。
本发明保护一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法，具体包括如下步骤：
步骤1，生境模拟：在高寒牧区选择一块区域，进行围栏设计，该区域内禁止放牧和一切人为因素的干扰；
步骤2，优良牧草筛选及群落优化设计：采用盆栽法，随机区组设计，选用直径35cm，高度25cm的聚乙烯塑料盆；每盆装过筛、除杂、经过土壤肥力测定的模拟生境内等量土样，所装土样与盆上边缘之间保持8～10cm距离；选出适宜高寒地区退化草地治理的优势禾本科草种进行群落优化；品种数量以4～6种组合为宜，高、矮禾本科牧草混播比例以1:1、2:3或1:3为宜；共设计7个处理4个重复，总播种量每盆1.5～1.8g，播种前每盆施1.2～2g过磷酸钙作为基肥；
步骤3，不同肥力配比设计：采用盆栽法，随机区组设计，选用直径35cm，高度25cm的聚乙烯塑料盆；每盆装过筛、除杂、经过土壤肥力测定的模拟生境内等量土样，所装土样与盆上边缘之间保持8～10cm距离；设计单施氮肥、单施磷肥及氮磷交互施肥3因素；16水平：FD无氮无磷、F1低氮肥、F2中氮肥、F3高氮肥、F4低磷肥、F5中磷肥、F6高磷肥、F1×F4低氮肥×低磷肥、F1×F5低氮肥×中磷肥、F1×F6低氮肥×高磷肥、F2×F4中氮肥×低磷肥、F2×F5中氮肥×中磷肥、F2×F6中氮肥×高磷肥、F3×F4高氮肥×低磷肥、F3×F5高氮肥×中磷肥、F3×F6高氮肥×高磷肥；每个处理4个重复，按照高、矮禾本科牧草1:1比例进行混播，总播种量每盆1.5～1.8g；
步骤4，刈割利用设计：采用盆栽法，随机区组设计，选用直径35cm，高度25cm的聚乙烯塑料盆；每盆装过筛、除杂、经过土壤肥力测定及等量的模拟生境内的土样，所装土样与盆上边缘之间保持8～10cm距离；基于上述筛选优良牧草及群落优化配置和肥力配比结果进行播种，总播种量每盆1.5～1.8g，播种前每盆施1.2～2g过磷酸钙作为基肥，并对2～4龄年的牧草于7月、8月及9月分别进行刈割利用，共9个处理，每个处理于7～9月上中下旬分别取4个重复；
步骤5，指标测定：针对上述步骤2-4的设计，相应测定如下指标：步骤2测定牧草株高、分蘖数、牧草地上生物量、牧草地下生物量，筛选优良牧草及群落优化配比；步骤3测定土壤温湿度、土壤容重、土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷、土壤速效磷、土壤速效氮、土壤氮矿化率、土壤有机氮、土壤铵态氮和土壤硝态氮，了解不同处理的土壤功能状况；步骤4测定刈割样品的总生物量和粗蛋白含量，以便维持群落稳定性；
步骤6，数据分析：运用Microsoft Excel及SPSS软件进行结果处理与分析。
进一步的，所述步骤2中，优势禾本科草种为垂穗披碱草、同德短芒披碱草、同德老芒麦、青海中华羊茅、同德小花碱茅和青海冷地早熟禾。
进一步的，所述步骤3中，F1低氮肥为7.5g/盆、F2中氮肥为9g/盆、F3高氮肥为10g/盆、F4低磷肥为5g/盆、F5中磷肥为6g/盆、F6高磷肥为7.5g/盆。
进一步的，所述步骤4中，刈割利用的留茬高度5～8cm。
进一步的，所述步骤5中，牧草株高、分蘖数、牧草地上生物量、牧草地下生物量的测定，在每年植物地上生物量达最大时的8月中下旬进行直接整根取样，然后分别测定；土壤功能形状的测定，盆内土样带回实验室，土壤容重利用烘干法测定，土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷、土壤速效磷、土壤速效氮、土壤有机氮、土壤铵态氮和土壤硝态氮利用元素分析仪进行测定，并测算土壤氮矿化率分析土壤养分的有效性；刈割样品的总生物量即为刈割样品的总干重，粗蛋白含量采用蛋白质测定仪来测量。
进一步的，所述步骤2-4中，播种前3～5天对实验种子浸泡催芽，播种时，将预先发芽种子按设计密度点播于盆内，播种后土样与盆上边缘之间保持3～5cm距离。
相比于现有的技术，本发明具有如下有益效果：
本发明的方法通过高寒牧草所处生境土壤肥力的摸底，从人工草地种植的3大主要因素切入，对应设计了优良牧草筛选及群落优化、不同肥力配比及刈割利用的盆栽实验；并根据上述实验的指标测定结果精确分析出适宜高寒区域牧草生产和生态功能提升的方法。本发明方法为高寒草地生态系统管理和生态畜牧业发展提供科学依据、技术支撑，也为三江源区退化草地的恢复与重建提供科学依据和新方法。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
1、样地选择
在青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站(以下简称为“海北站”)，位于青藏高原东北偶，青海省门源回族自治县境内的风匣口。地处(37°29'～37°45'N，101°12'～101°23'E)。北部和东北部以祁连山东段冷龙岭为界；西面以永安河为界；南以大通河为界；东面与浩门农场和苏吉滩乡的下季草场接壤，海拔多在3400-34500m之间。在站区内选择了一块区域，进行围栏设计，该区域内禁止放牧和一切人为因素的干扰。
2、优良牧草筛选及群落优化设计
采用盆栽法，随机区组设计，选用直径35cm，高度25cm的聚乙烯塑料盆28个；每盆装过筛、除杂、经过土壤肥力测定的模拟生境内等量土样，所装土样与盆上边缘之间保持8～10cm距离；选出适宜高寒地区退化草地治理的优势禾本科草种(垂穗披碱草、同德短芒披碱草、同德老芒麦、青海中华羊茅、同德小花碱茅和青海冷地早熟禾)进行群落优化；品种数量以4～6种组合为宜，高、矮禾本科牧草混播比例以1:1、2:3或1:3为宜；共设计7个处理4个重复(详见表1)，总播种量每盆1.5～1.8g，播种前每盆施1.2～2g过磷酸钙作为基肥；播种前3～5天对实验种子浸泡催芽，播种时，将预先发芽种子按设计好密度点播于盆内，播种后土样与盆上边缘之间保持3～5cm距离。
表1牧草筛选及群落优化设计
Figure BDA0003856255870000061
取样时间定于种植第一年的8月底(生长盛期)、第二年的5月初(返青期)、7月中旬(生长盛期)和9月中旬(枯黄期)进行。每个处理取3个重复，取样前测量牧草株高(地面至植株顶端)，取样后用水冲洗净根部泥土并记录分蘖数，将植株分为地上茎叶(地上生物量)和地下根部(地下生物量)两部分，并记录鲜重，然后装入信封，带回实验室后均于65℃条件下烘48h后测量干重。其中以上各测试项目的长度均用直尺(精确度mm)测量，干重用精确度(0.001g)的电子天平称取。
结果发现，品种数量以6种组合，高、矮禾本科牧草以1:1比例的下混播，高寒牧草的生物量更高，更有利于生态功能的提高。
3、不同肥力配比设计
采用盆栽法，随机区组设计，选用直径35cm，高度25cm的聚乙烯塑料盆64个；每盆装过筛、除杂、经过土壤肥力测定的模拟生境内等量土样，所装土样与盆上边缘之间保持8～10cm距离；设计单施氮肥、单施磷肥及氮磷交互施肥3因素；16水平：FD无氮无磷、F1低氮肥、F2中氮肥、F3高氮肥、F4低磷肥、F5中磷肥(6g/盆)、F6高磷肥、F1×F4低氮肥×低磷肥、F1×F5低氮肥×中磷肥、F1×F6低氮肥×高磷肥、F2×F4中氮肥×低磷肥、F2×F5中氮肥×中磷肥、F2×F6中氮肥×高磷肥、F3×F4高氮肥×低磷肥、F3×F5高氮肥×中磷肥、F3×F6高氮肥×高磷肥；每个处理4个重复(详见表2)，按照高、矮禾本科牧草1:1比例进行混播，总播种量每盆1.5～1.8g；播种前3～5天对实验种子浸泡催芽，播种时，将预先发芽种子按设计密度点播于盆内，播种后土样与盆上边缘之间保持3～5cm距离。
表2不同肥力配比设计
Figure BDA0003856255870000071
Figure BDA0003856255870000081
取样时间定于种植第一年的8月底(生长盛期)、第二年的5月初(返青期)、7月中旬(生长盛期)和9月中旬(枯黄期)进行。每个处理取3个重复，取样后用水冲洗净根部泥土和细沙，并将植株分为根、茎、叶三部分，并记录鲜重，然后装入信封，带回实验室后均于65℃条件下烘48h后测量干重，干重用精确度(0.001g)的电子天平称取。收集盆内土样带回实验室，土壤容重利用烘干法测定，土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷、土壤速效磷、土壤速效氮、土壤有机氮、土壤铵态氮和土壤硝态氮利用元素分析仪进行测定，并测算土壤氮矿化率分析土壤养分的有效性。
结果发现，F2×F4中氮肥×低磷肥及F2×F5中氮肥×中磷肥方案下，牧草土壤养分的有效性更有利于高寒牧草生产与生态功能的提高。
4、刈割利用设计
采用盆栽法，随机区组设计，选用直径35cm，高度25cm的聚乙烯塑料盆36个；每盆装过筛、除杂、经过土壤肥力测定及等量的模拟生境内的土样，所装土样与盆上边缘之间保持8～10cm距离；基于上述筛选优良牧草及群落优化配置和肥力配比实验结果进行播种，总播种量每盆1.5～1.8g，播种前每盆施1.2～2g过磷酸钙作为基肥，并对2～4龄年的牧草于7月、8月及9月分别进行刈割利用，共9个处理(详见表3)，每个处理于7～9月上中下旬分别取4个重复。
表3刈割利用设计
Figure BDA0003856255870000091
于种植第一年的8月底(生长盛期)、第二年的7月、8月和9月的上中下旬进行刈割取样，每次取4个重复，其中两个重复的留茬高度5cm，另外两个重复的留茬高度8cm；刈割样品的总生物量即为刈割样品的总干重，装入信封，带回实验室后均于65℃条件下烘48h后测量干重，粗蛋白含量采用蛋白质测定仪来测量。
结果发现，对2～3龄年的牧草在8月中下旬时刈割，留茬高度5cm，其样品中生物量和粗蛋白含量均较高，能维持群落的稳定性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1，生境模拟：在高寒牧区选择一块区域，进行围栏设计，该区域内禁止放牧和一切人为因素的干扰；
步骤2，优良牧草筛选及群落优化设计：采用盆栽法，随机区组设计，选用直径35cm，高度25cm的聚乙烯塑料盆；每盆装过筛、除杂、经过土壤肥力测定的模拟生境内等量土样，所装土样与盆上边缘之间保持8～10cm距离；选出适宜高寒地区退化草地治理的优势禾本科草种进行群落优化；品种数量以4～6种组合为宜，高、矮禾本科牧草混播比例以1:1、2:3或1:3为宜；共设计7个处理4个重复，总播种量每盆1.5～1.8g，播种前每盆施1.2～2g过磷酸钙作为基肥；
步骤3，不同肥力配比设计：采用盆栽法，随机区组设计，选用直径35cm，高度25cm的聚乙烯塑料盆；每盆装过筛、除杂、经过土壤肥力测定的模拟生境内等量土样，所装土样与盆上边缘之间保持8～10cm距离；设计单施氮肥、单施磷肥及氮磷交互施肥3因素；16水平：FD无氮无磷、F1低氮肥、F2中氮肥、F3高氮肥、F4低磷肥、F5中磷肥、F6高磷肥、F1×F4低氮肥×低磷肥、F1×F5低氮肥×中磷肥、F1×F6低氮肥×高磷肥、F2×F4中氮肥×低磷肥、F2×F5中氮肥×中磷肥、F2×F6中氮肥×高磷肥、F3×F4高氮肥×低磷肥、F3×F5高氮肥×中磷肥、F3×F6高氮肥×高磷肥；每个处理4个重复，按照高、矮禾本科牧草1:1比例进行混播，总播种量每盆1.5～1.8g；
步骤4，刈割利用设计：采用盆栽法，随机区组设计，选用直径35cm，高度25cm的聚乙烯塑料盆；每盆装过筛、除杂、经过土壤肥力测定及等量的模拟生境内的土样，所装土样与盆上边缘之间保持8～10cm距离；基于上述筛选优良牧草及群落优化配置和肥力配比结果进行播种，总播种量每盆1.5～1.8g，播种前每盆施1.2～2g过磷酸钙作为基肥，并对2～4龄年的牧草于7月、8月及9月分别进行刈割利用，共9个处理，每个处理于7～9月上中下旬分别取4个重复；
步骤5，指标测定：针对上述步骤2-4的设计，相应测定如下指标：步骤2测定牧草株高、分蘖数、牧草地上生物量、牧草地下生物量，筛选优良牧草及群落优化配比；步骤3测定土壤温湿度、土壤容重、土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷、土壤速效磷、土壤速效氮、土壤氮矿化率、土壤有机氮、土壤铵态氮和土壤硝态氮，了解不同处理的土壤功能状况；步骤4测定刈割样品的总生物量和粗蛋白含量，以便维持群落稳定性；
步骤6，数据分析：运用Microsoft Excel及SPSS软件进行结果处理与分析。
2.根据权利要求1所述的一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法，其特征在于，所述步骤2中，优势禾本科草种为垂穗披碱草、同德短芒披碱草、同德老芒麦、青海中华羊茅、同德小花碱茅和青海冷地早熟禾。
3.根据权利要求1所述的一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法，其特征在于，所述步骤3中，F1低氮肥为7.5g/盆、F2中氮肥为9g/盆、F3高氮肥为10g/盆、F4低磷肥为5g/盆、F5中磷肥为6g/盆、F6高磷肥为7.5g/盆。
4.根据权利要求1所述的一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法，其特征在于，所述步骤4中，刈割利用的留茬高度5～8cm。
5.根据权利要求1所述的一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法，其特征在于，所述步骤5中，牧草株高、分蘖数、牧草地上生物量、牧草地下生物量的测定，在每年植物地上生物量达最大时的8月中下旬进行直接整根取样，然后分别测定；土壤功能形状的测定，盆内土样带回实验室，土壤容重利用烘干法测定，土壤有机质、土壤全氮、土壤全磷、土壤速效磷、土壤速效氮、土壤有机氮、土壤铵态氮和土壤硝态氮利用元素分析仪进行测定，并测算土壤氮矿化率分析土壤养分的有效性；刈割样品的总生物量即为刈割样品的总干重，粗蛋白含量采用蛋白质测定仪来测量。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种提升高寒牧草生产和生态功能的盆栽实验方法，其特征在于，所述步骤2-4中，播种前3～5天对实验种子浸泡催芽，播种时，将预先发芽种子按设计密度点播于盆内，播种后土样与盆上边缘之间保持3～5cm距离。
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