高寒地区多年生人工草地退化的化感驱动研究

Applying allelopathy to the degradation of seeded perennial pasture in alpine region to unravel its internal mechanism of succession is of great theoretical and practical significance for the restoration and sustainable utilization of degraded grassland. Based on the degradation of seeded perennial pasture in Sanjiangyuan area, allelopathic driving mechanism will be studied by improved methods, so that the results from laboratory and greenhouse could better predict the actual situation in the field. The leachate of soil and plant from research sites will be analyzed to understand the differences of main components and content. By investigating the effects of different leachate on seed germination and seedling growth of plant and native weeds, the allelopathic potential of different soils and plants will be analyzed, and the relationships between seeded plants and invasive plants will be explored. The effects of soil microbial presence or absence and microbial biomass on the allelopathy of seeded perennial pasture will be investigated by different soil treatments. The relationships between nutrient level and autotoxicity of seeded pasture will be analyzed on the basis of available nutrient analysis. The ultimate objectives of the research are to reveal the allelopathic driving mechanism of degradation of seeded perennial pasture, to provide the theoretical basis and technical support for the restoration, reconstruction and management of degraded grassland in alpine region.

将化感作用应用于高寒地区人工草地退化研究中，以揭示其演替的内在机制,对于退化草地恢复和持续利用具有重要的理论和实践意义。本项目针对三江源地区人工植被退化的现实问题，从化感作用角度入手，改进现有研究方法中存在的缺陷，以期实验室和温室结果能更好地预测田间的实际情况。通过土壤和植物水浸液化感物质分析明确种类和含量差异；通过沥出液对引入植物和本土毒杂草的种子发芽和幼苗生长的生物实验，分析不同退化程度人工草地土壤和不同植物的化感潜力，阐明人工草地植物与侵入植物之间的相互关系；通过对土壤处理明确土壤微生物存在与否和微生物量对多年生人工植被化感作用的影响；通过有效养分分析，阐明人工草地养分水平和自毒作用的关系。最终揭示多年生人工草地退化的化感驱动机制，为高寒地区退化草地的恢复、重建和管理提供理论依据和技术支撑。

高寒地区改良草地的退化演替过程中毒杂草的化感起着关键的作用。本研究以高寒草地常见毒杂草黄帚橐吾、甘肃马先蒿、细叶亚菊、圆萼刺参、密花香薷、瑞香狼毒、铁棒锤、黄花棘豆、白苞筋骨草、乳白香青和矮火绒草，及生态修复常用牧草青海垂穗披碱草、同德老芒麦、青海中华羊茅、青海草地早熟禾和青海冷地早熟禾为研究对象，分析了主要毒杂草水浸物的化学成分，研究了毒杂草及其生长土壤水浸物、多年生牧草水浸物对牧草种子萌发和幼苗生长的影响，评估了毒杂草和牧草的化感潜力，研究分析了高寒地区天然草地和不同生长年限的单播和混播人工草地土壤细菌和真菌群落多样性变化及其与土壤主要特性的关系，以及土壤微生物量和肥力与化感效应的关系。结果显示：（1）毒杂草水浸物化学成分既有相同或相似的同系化合物，又有反映不同植物的特征物质；综合分析判断α-水芹烯、α-蒎烯、香橙烯、桧烯、松油烯和律草烯是黄帚橐吾、甘肃马先蒿和圆萼刺参水浸物中主要的化感物质；烯醇和烷醇类是细叶亚菊、瑞香狼毒、密花香薷水浸物中主要的化感物质。（2）11种毒杂草植物和根区土壤水浸液均能影响5种牧草种子发芽和幼苗生长，表明毒杂草对牧草的化感作用具有普遍性，且具有浓度依赖性。（3）5种多年生禾草不同水浸液处理对其本身及其他禾草种子发芽及幼苗生长均具有化感抑制作用，但不同禾草对供体化感作用的敏感性存在差异。（4）垂穗披碱草对高寒地区常见栽培作物种子萌发和幼苗生长具有化感作用，总体为抑制作用。而不同的作物的表现出敏感和耐受的不同反应。（5）土壤微生物能提高种子发芽率，但对不同物种的影响存在差异。而牧草种子发芽对土壤养分不敏感。因此，建议在垂穗披碱草种子田生产几年后，种植一年生双子作物叶藜麦或油菜作为倒茬作物，以减小垂穗披碱草草地的自毒作用；选择禾草混播改良退化草地时，既要群落的稳定性，也要充分考虑草种间的化感效应，以减小种间竞争。