本研究采用盆栽与大田试验相结合的方法,以黄土丘陵区常见豆科牧草和禾本科牧草为研究材料,研究了不同牧草个体与群体对降水和土壤水的利用及对土壤水分平衡的影响,牧草个体及群体的蒸腾、耗水量、水分利用率、抗旱适应性及不同水分条件下生长发育和生物量积累等水分生理适应特征,以揭示牧草抗旱适应性的机理和耗水特性,并以此为依据,探讨黄土丘陵区基于牧草水分生理特性与土壤水分平衡的人工草地建设的原则,为在黄土丘陵区天然草地开发利用和人工草地建设过程中科学地确定草地土壤水分的承载力,维持草地可持续发展,并在维持草地土壤水分平衡前提下,优化草地生产力,促进生态与经济建设提供科学合理的依据。 主要研究结果如下: 1.草地在黄土丘陵区生态经济建设中的作用及草地退化因素分析 通过对草地在黄土丘陵区生态与经济建设中的作用及草地退化因素的分析,认为草地建设是黄土丘陵区生态与经济建设的切入点,土壤水分不足是造成草地退化的中心环节。因此,维持土壤水分平衡是进行建设的关键,是防止草地退化的重要因素。而基于土壤水分平衡的草地建设应以对牧草耐旱特性和耗水特征的科学为基础。 2.不同牧草的耐旱适应研究 不同的苜蓿品种蒸腾作用及气孔阻力有着明显的差异,苜蓿蒸腾曲线可分为“双峰型”、“单峰型”和“渐升型”三种。苜蓿地丛内湿度受到植物蒸腾及地表蒸发的影响,较高的丛内湿度和冠层湿度将使气孔内外蒸汽压的差值降低,进而使植株的蒸腾速率下降。 豆科牧草与禾本科牧草相比,在低水环境中组织含水量较为稳定、细胞膜相对透性较低,脯氨酸含量较高。因此豆科牧草耐旱不仅仅是因其有发达的根系,而且在生理上也具有较强的耐旱能力。在干旱胁迫下,牧草叶绿素b含量下降高于叶绿素a,表明牧草叶绿素b在水分亏缺下更不稳定。 盆栽条件下,干旱胁迫时苜蓿可以维持相对较高的蛋白质合成能力,但品种间有差异。4种苜蓿蛋白质合成能力与土壤水分密切相关,随土壤水分的降低而下降。在前期各品种差异不明显,而在后期,当土壤含水量下降到5%以下后,阿尔冈金和农宝的游离氨基酸含量显著高于苜蓿王和费尔纳,苜蓿王最低。 干旱胁迫下苜蓿游离氨基酸中以脯氨酸、胱氨酸和组氨酸的变化明显,而且这3种氨基酸的变化方向是一致,均随土壤水分的减少而增加,并在土壤含水量低于5%时迅速