半干旱黄土丘陵沟壑区柳枝稷(Panicum virgatum)的生物质形成

Biomass formation for switchgrass (Panicum virgatum) in the semiarid loess hilly-gully regions

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摘要为深入认识半干旱黄土丘陵沟壑区引种能源植物柳枝稷生物质生产的开发潜力及其约束机制,调查了农田、植丛尺度上早熟和晚熟柳枝稷年度生命周期内生物量累积、分株建成动态,以及土壤水分供求平衡过程.研究发现,植丛尺度早熟柳枝稷抽穗比例近100%,分株生殖发生大小阈值依赖基本丧失,高度大小分布近似正态,种群内光资源竞争强度明显弱化,与晚熟类型形成明显差异.农田尺度晚熟柳枝稷生物质产量可以达到15 t/hm2,高出早熟类型近1倍,但是其立地80～400 cm土层的含水量稳定在7% 以下,土壤干旱已经发生,早期干旱胁迫导致的生长停滞,以及生长中后期的成片倒伏现象在两年的观测周期内连续出现.早熟柳枝稷立地则形成相对稳定的白草、柳枝稷复合优势植被结构,深层土壤水分含量稳定在10%以上,实现了跨年度的土壤水分供求平衡.植丛尺度的生物质形成在一定程度上取决于分株生殖发生的大小依赖程度和分株间竞争关系格局,基于植丛尺度普遍的生殖发生和明显弱化的光资源竞争,早熟柳枝稷表现出更为高效的生物质形成机制.农田尺度晚熟柳枝稷尽管在雨热同步期的降水资源利用效率上存在明显比较优势,但是在降水资源利用分配策略和效应上,早熟柳枝稷表现出了综合的生态适宜性优势.保证雨热同步期降水资源利用和保蓄的平衡,是半干旱黄土丘陵沟壑区生物质生产应该遵循的基本原则之一.