稀土元素对青藏高原高寒草地生态系统草地·动物界面耦合效应的研究

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中文摘要：青藏高原是全球环境最具有敏感和驱动作用的地区。人工草地建设以及植物生产层与动物生产层的耦合是我国草地农业系统建设过程中的当务之急；系统相悖机理和优化耦合模式的研究是草地农业生态学今后研究的重点方向之一。建立和完善草地农业系统，不断地输入能量和物质，促使各个子系统之间实现系统耦合，提高系统的有序度，产生系统进化，释放系统的催化潜势、位差潜势、多稳定潜势和管理潜势，是实现青藏高原草地资源和社会经济可持续性发展的根本性措施。本文依据草地农业生态系统界面理论和动物营养调控理论，以草地·动物界面为切入点，采用系统研究方法，在甘南碌曲县进行了稀土元素对高寒草地牧草·动物界面系统藕合效应的研究。试验结果表明： 1将稀土元素应用于青臧高原高寒草地，进行稀土对草地·动物界面系统耦合效应研究。试验表明，适量施用稀土元素不仅可以提高草地初级生产力，而且可以有效改进草地质量。 2适量使用稀土具有促进天然草地牧草生长的作用。浓度在400×10-6～1200×10-6时，植物地上生物量随着浓度的增大而提高。施加低浓度稀土后，可增强牧草的抗逆性。稀土处理使草地牧草体内的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性增强，提高植物对环境反应能力和抵御低温胁迫的能力，增强抗寒性；减少植株死亡，增加草群密度。 3天然草地不同类群植物对外源性稀土的反映不同，禾本科植物对稀土的敏感性高于莎草科、豆科、菊科、杂类草等其它类群的植物。不同稀土浓度对垂穗披碱草地上生物量有显著的影响。喷施稀土浓度为400×10-6～1600×10-6，对草地植物粗脂肪、粗纤维和粗灰分含量无显著的影响，但对草地植物蛋白质含量有显著的影响。不同的稀土浓度对不同植物的蛋白质含量影响不同，喷施稀土浓度400×10-6～1200×10-6时，蛋白质含量随着浓度的提高而增加。不同喷施次数对天然草地植物地上生物量、叶茎比值有显著的影响。 4稀土浸种或拌种对牧草的物候期节律有一定的影响。影响的幅度与牧草品种和稀土浓度有关。稀土浸种或拌种可促使牧草农业生物学性状的改进，使植株高度和单株重增加，主穗小穗数和种子千粒重增多。 5稀土元素能促进牧草种子的萌发和根的生长。稀土浸种或拌种可使牧草存活株数增加，牧草苗期生长速率加快。稀土对垂穗披碱草叶绿素的含量也有明显的影响。稀土浸种处理使垂穗披碱草在牧草生长前期叶绿素的含量增加较平稳，波形峰值增幅较大，持续时间延长，在牧草生长后期叶绿素的含量减损较缓。稀土能延长草地牧草生长期。稀土影响牧草植株内的可溶性糖和淀粉含量。稀土能有效调整牧草叶片含水量。 6稀土对人工草地牧草干物质的含量有显著的影响，浸种的稀土浓度在100～400mg·kg-1范围内，随着稀土浓度增加，牧草干物质含量增加。稀土处理的牧草，各个生长阶段的粗蛋白含量均明显高于对照组，稀土浓度不同对人工草地牧草粗蛋白的含量也有显著的影响。稀土能延缓和减弱牧草植株中纤维素的沉积。 7在天然草地上喷施400×10-6～1200×10-6稀土，可以提高草地植物地上生物量和植物蛋白质含量，在相应的草地上放牧藏绵羊，对其生长发育有显著的影响。稀土拌种建立人工草地，牧草刈割后饲喂藏绵羊，对其育肥增重没有显著的影响。在0.5岁藏绵羊日粮中添加200～800mg·kg-1稀土可以显著促进其生长，提高增重，降低饲养成本，提高养殖效益。试验动物未表现出任何的中毒或其它不良现象，当浓度继续加大时，稀土对动物的生长促进作用减弱，但仍然表现为促进生长的正效应，血液生化指标的检测中未发现有异常变化，对屠宰指标、胴体性状和肉品质及肉营养成分也没有显著影响。稀土在动物体内残留分析结果显示，藏羊体内都有少量稀土存在，且含量随着添加稀土浓度的提高而增加。稀土在动物体内含量从高到低依次为：骨＞胃＞肝＞肺、肾＞心脏、肌肉。 8稀土元素在自然界中参与生物链的循环，不同稀土本底地区宿体内稀土含量与稀土环境本底值相关联。且随着稀土浓度的提高而增加，在天然草地上喷施浓度为1200×10-6稀土溶液和用100～500mg·kg-1浸种或拌种建植的人工草地中，次年垂穗披碱草植株的稀土元素含量均比对照组有所提高，垂穗披碱草植株的稀土元素含量比对照组有所提高，但提高的幅度很小，达不到显著性水平；各处理间植株各器官稀土元素总含量和主要稀土元素含量也随着稀土浓度的提高或喷施次数的增加而略有增加，增加的幅度达不到显著性水平。垂穗披碱草植株各部位的稀土元素含量顺序为根＞茎＞叶、穗。 9施用稀土元素可以促进草地农业生态系统的耦合和优化。施用微量稀土在土壤中聚集较少，对土壤稀土含量没有显著的影响。不同施用方式稀土在土壤中的聚集为拌种＞浸种＞叶面喷施。适宜的稀土浓度、合理的使用方法对低稀土本底含量的草地生态环境是安全的，对动物性食品(羊肉)也是安全的。稀土对草地生物多样性及生物链的安全性有待进一步研究和探索。

作者：

张苏琼

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关键词：

青藏高原高寒草地生态稀土元素生态系统草地动物界面

授予学位：

博士

学科专业：

草业科学

导师：

符义坤

学位年度：

2005

学位授予单位：

甘肃农业大学

语种：

中文

中图分类号：