2.2　试验设计及供试品种

2.2.1　人工牧草试验设计及观测项目

2.2.1.1　人工牧草试验设计

人工牧草试验的供试多年生牧草为老芒麦、披碱草、蒙古冰草和苜蓿,除苜蓿是2004年5月22日播种外,其他三种牧草均于2004年4月9日播种,均于2005年4月12日返青。实验区土壤质地为中壤土,1.2m土层的平均田间持水率为26%,凋萎含水量为8%,地下水埋深7.0m。考虑供试多年生人工牧草第二、第三年产量高,第四年开始产量下降,因此灌溉试验时间选在高产的2004年和2005年两年,灌溉采用喷灌系统。灌溉试验共设不同灌溉条件的六个处理,每个处理设三个重复,并有一个对照试验。各处理依次为自然状态(不灌溉)、充分供水(土壤含水率维持在田间持水率的85%以上)、轻度缺水(土壤含水率维持在田间持水率的70%～85%)、中度缺水(土壤含水率维持在田间持水率的60%～70%)、重度缺水(土壤含水率维持在田间持水率的45%～60%)、凋萎缺水(土壤含水率维持在田间持水率的35%～45%)。试验布置见图1。

图1　正蓝旗人工牧草田间试验布置示意图

2.2.1.2　人工牧草观测项目

(1)用安设在试验场2m高处的AZW-001自动气象仪,观测有降水量,蒸发量,大气压强,空气相对湿度,太阳总辐射,光合有效辐射,2m处大气温度、风速、风向,地表温度及土壤热通量参数。

(2)用CI-110型叶面指数仪每5天测一次叶面指数。

(3)用光合作用仪(Li6400)每5～6天测一次冠层蒸腾速率的日变化(从6点到19点),每个处理选一个重复,每个重复随机选一株牧草,按观测周期分别测量这株牧草所有分蘖叶子的蒸腾速率,然后按叶面积对各次观测的蒸腾量加权求和,得该处理的冠层蒸腾速率。

(4)手工每3天观测一次人工牧草的冠层高度、叶宽及根系层厚度。

(5)用TDR每3天测量一次根系层的土壤含水量,降雨、灌溉后加测,每隔20cm为一个观测单位,观测深度为1.6m。

(6)披碱草行间安设微型蒸发器测量棵间土壤蒸发量。微型蒸发器用PVC管做成,内径10cm,壁厚5mm,高30cm,3～5天换土,当有湿润过程时,湿润过程后立刻换土。每次取土时,将其垂直压入土壤内,取出后用刀抹平,用纱布封底,称重,每天早上用精度为0.1g的电子天平称重,两天内重量的差值为其蒸发量。有两个重复,取这两个重复平均值为当天土壤蒸发量实测值。为保证操作时不破坏附近土体结构,用内径为12cm的PVC管做成外套,固定于土壤中,使其表面与附近土壤持平。

(7)地下水位用自动水位观测仪(SEBA)观测。

2.2.2　天然牧草——羊草群落的试验设计及观测项目

2.2.2.1　人工牧草试验设计

天然牧草试验的供试品种为多年生羊草群落,它以羊草为建群种,以拂子茅、赖草和芦草为伴生种(后文中提到的天然牧草均指多年生羊草群落)。天然牧草蒸散量模拟计算研究的试验布置见图2。

图2　天然牧草试验场布置示意图

2.2.2.2　人工牧草试验观测

(1)天然牧草群落生长指标的测量。在研究区随机选3处1m×1m样方,点清每个样方内羊草、赖草、拂子茅、芦草株数,每个样方中标记三株羊草、赖草、拂子茅、芦草作为定株定叶定位测量株高(H)、叶宽(W)的试样牧草,从返青期开始到枯黄(4—9月)每5天在10点测量一次它们的H、W。用CI-110(USA)型叶面指数仪每5天统一时间测一次各样方叶面指数。

(2)环境变量与气孔导度的观测。从第二样方所标记的三株四种牧草中各选一株作为观测环境变量与气孔导度的试样牧草。用Li6400型光合作用仪(美国)每5天从06:00～19:00点按1h间隔定株定叶定位的观测气孔导度、蒸腾速率、光合有效辐射(PAR)、冠层内空气(in-canopy air)、饱和水汽压差(VPD)、叶片温度(Tl)、大气中CO2浓度(Ca)。

(3)株间土壤蒸发量测量。第一、第二样方中安设N-S和E-W方向的各一组(2个)微型蒸发器测量株间土壤蒸发量。微型蒸发器的规格及埋设、测量方法同2.2.1.2节。