不同光环境下刈割对黑麦草补偿性生长及叶片氮含量的影响

补偿性生长(Compensatory growth)是植物对外界干扰的积极响应,其补偿能力与外界光环境密切相关,而刈割后造成草地冠层下光环境变化会对刈后植物的补偿性生长产生影响.为深入了解补偿性生长机制,通过设置自然光(Natural light,NL)、红光(Red light,RL)和遮荫(Shading,SH)3种光环境,模拟刈割后草地群落光环境变化,研究黑麦草(Lolium perenne)刈割两次后生物量累积、分配及叶片氮含量的变化,探讨其补偿性生长对光质和光强变化的响应.结果显示:(1)NL和RL下,刈割后黑麦草的累积地上生物量与未刈割处理相比分别增加了24.44%和14.06%,表现为超补偿生长,SH下刈割与未刈割处理并无显著差异,表现为等补偿生长;(2)刈割后黑麦草地下相对生长速率(RGR)仅RL表现为增加,而NL和SH均为降低,且SH在未刈割下已为负增长,说明RL下刈割后黑麦草地上部分的超补偿生长并未影响地下部分的生长,而NL和SH下地上部分发生补偿生长后均抑制了地下部分的生长;(3)光环境变化和刈割明显影响了黑麦草叶片中的氮含量,3种光环境中,刈割与不刈割下黑麦草叶片氮含量均为SH>NL>RL,而刈割处理显著增加了叶片氮含量,与未刈割相比分别增加了43.86%、21.58%和13.16%;(4)3种光环境下,刈割和不刈割黑麦草生物量分配与其叶片氮含量之间的相关性均达到了极显著水平(R2=0.84,P<0.001).本研究表明,黑麦草的补偿性生长与外部光环境密切相关,其补偿能力取决于刈后剩余叶片的光合效率;光质对刈后黑麦草生物量分配模式有重要影响,因此红光下地上部分的超补偿生长不以牺牲地下生长为代偿;叶片氮含量是影响植物补偿性生长的关键因素,黑麦草补偿性生长主要通过增加叶片氮含量来实现,而生物量分配则与叶片中氮含量的多少有关.     

刈割对南方草地植物补偿性生长的影响——以渝东北部岐山草场为例

在全球气候变暖的背景下,碳排放权成为制约我国经济发展的基础.我国草地是个巨大的碳库,但大部分草地并未得到合理利用,未能充分发挥其固碳潜力.因此,探讨合理的草地利用管理方式以提高其碳汇功能,是为我国争取更多碳排放权的有效途径.以重庆云阳岐山草场为研究对象,进行野外刈割梯度试验(留茬高度6 cm、9 cm、12cm),探讨刈割对草地补偿生长的影响.基于一个生长季的研究发现:(1)在轻度和重度刈割处理下,群落地上部分实现了超补偿(P0.01),而在中度刈割处理下实现了等补偿(P0.05).(2)不同功能群物种对刈割的响应差异很大.轻度、中度和重度刈割处理下,禾草类的地上生物量(AB)分别提高了20%、18%和27%,地上部分碳储量(AC)分别提高了21%、19%和25%,普遍实现了超补偿(P0.01),这主要与其优势物种鸭茅和黑麦草的超补偿有关;杂类草的AB分别提高了72%、45%和22%,AC分别提高了71%、46%和22%,也普遍实现了超补偿(P0.01);而菊科的AB分别降低了61%、69%和51%,AC分别降低了61%、70%和51%,普遍实现了不足补偿(P0.01);轻度和中度刈割使豆科AB分别提高了22%和22%,AC分别提高了20%和23%,都实现了超补偿(P0.01).(3)轻度、中度和重度刈割导致群落根系生物量(RB)下降了9%、10%和19%,根系碳储量(RC)下降了13%、11%和20%,发生不足补偿(P0.01),这主要与在刈割处理下鸭茅和牛尾蒿RB和RC的减少有关.(4)刈割对群落地上部分和根系的总碳储量影响不显著(P0.05),但对优势物种总生物量(TB)和总碳储量(TC)的影响差异很大.在轻度、中度和重度刈割下,黑麦草的TB分别增加了24%、28%和82%,TC分别增加了22%、32%和93%,实现了超补偿(P0.01),而菊科优势物种牛尾蒿的TB却分别减少了83%、83%和78%,TC分别减少了83%、84%和78%,普遍了不足补偿(P0.01).(5)刈割对生态系统碳交换过程(NEE,GEP,ER)的影响较小,表明短期内刈割对草地的固碳无影响.本文研究结果表明,短期内轻度刈割能促进草地产量的提高,但对草地的固碳能力无影响;而在刈割管理下,适当补播黑麦草有利于提高我国南方草地的固碳潜力.