使用石膏来减少淋溶、控制渗漏，从而提高山地草地的产量

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Gypsum application for reducing leaching and controlling seepage to improve yield in mountain grassland

水管理在农业中至关重要，本研究在波兰山区牧场进行石膏（2-6 t/ha）应用试验，发现4 t/ha处理最佳，平衡土壤持水能力与牧草产量，减少刈割后漏水37.6%。植被显著抑制漏水，植物通过脯氨酸、类胡萝卜素等生理指标适应水分胁迫。

　　水管理在农业中扮演着至关重要的角色，尤其是在水资源日益减少的背景下。本研究在山区开展了一项田间实验，该地区主要用于放牧和草地农业，同时也支持根茎类作物和谷物的种植。实验在已建立的草地管理区域中进行，测试了不同处理组合对土壤和植物的影响。石膏的施用量分别为2吨/公顷、4吨/公顷和6吨/公顷，其中对照组为未耕种的休耕地，包括添加石膏的休耕地。在下一年度，研究者对几种草地植物的生理参数进行了分析，以评估它们在这些条件下的环境胁迫（如盐分和氧化胁迫）反应。同时，通过 lysimeter（渗水器）研究评估了水分平衡状况，并确定了土壤剖面中的水分保持能力。

石膏的施用量在2至4吨/公顷之间，显著优化了土壤水分保持能力和生物量产量，同时减少了割草后的水分流失。其中，组合3（4吨/公顷）在产量与水资源保护之间提供了最佳的平衡。虽然6吨/公顷的剂量在某些方面也表现出效果，但其较高的总淋溶量可能表明存在饱和效应或经济效率下降。植被的存在显著降低了水分淋溶量（与休耕地相比），这证实了其在调节水分平衡中的作用。与此同时，植物的生理反应——特别是脯氨酸和类胡萝卜素水平的升高——可能反映了其对周期性水分胁迫的适应能力。这些发现表明，适量的石膏施用量可以作为一种有效的农业实践，支持草地生态系统的生产力和水分保持能力。研究结果可能为草地和草地农业中的水资源管理策略提供参考，这类实践符合欧洲联盟框架下的农业政策目标。

石膏土壤因其低水分和养分保持能力、结构不稳定以及腐蚀性，在干旱和半干旱地区带来了挑战与机遇。了解石膏土壤的形成和行为对于农业、牧场和工程建设中的管理至关重要。石膏在草地缓冲带中的应用，可以有效减少禽类粪便施用后地表径流中的可溶性磷（P）流失。它与如高羊茅等草地植物协同作用，增强其过滤养分的能力。在禽类粪便施用后，石膏的降磷效果最为显著，可减少32-40%的可溶性磷，而未处理的草地仅能减少18%。然而，石膏的效果在四周后逐渐减弱。因此，石膏在短期内支持草地植物的磷保持能力，而不影响其生长。石膏可以改善低肥力、酸性土壤，通过降低铝含量并增加钙和硫的可利用性，对草地植物的生长没有负面影响。Setaria（结缕草）能够高效地循环养分，而黑麦草在石膏施用后能够吸收更多的钙和硫。然而，石膏对玉米（包括籽粒玉米和青贮玉米）或整体饲料产量的影响较小，除了在第二次收割时，石膏处理的地块产量略高。这表明，石膏可能在特定条件下提供一定的延迟效益，但总体而言，其对产量的影响有限。此外，植物可以在渗透性差的盐碱土壤上生长，例如印度河平原的土壤，但需要特定的管理措施。改善表层土壤的最有效方法是作物轮作与石膏施用的结合，而石膏与苜蓿的组合则对深层土壤层最为有效。如果没有这些处理，土壤将难以恢复并不适合耕种。

草地植物常用于农业技术的生物监测，以反映基质对生长、扎根和生物量的影响。Stipa lagascae 是一种野生多年生草，通过渗透调节和激活如过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶和谷胱甘肽还原酶等 ROS（活性氧）清除酶，表现出对盐分胁迫的中等耐受性。在盐分增加（最高达400 mM NaCl）的情况下，这种草能够积累脯氨酸和可溶性糖，同时维持抗氧化防御机制，以限制细胞损伤。这些生理反应表明，S. lagascae 在盐分较多的地中海地区可能具有草地恢复的潜力。在冷和盐分胁迫下，使用腐植酸和硫酸亚铁进行叶面喷施能够改善草地植物的生长和叶绿素含量，有助于维持草坪质量。在一项为期120天的研究中，Dactylis glomerata 和 Festuca arundinacea 表现出对高温和干旱的高耐受性，它们能够维持植物的绿色状态，降低冠层温度，并减少胁迫，使其更具气候适应性。相比之下，Lolium perenne（四倍体和二倍体）则更为敏感，在较长的干湿周期和高温条件下，其产量下降且胁迫缓冲能力较差。

盐分胁迫严重地影响了向日葵的生长、产量和生理特性，但石膏与堆肥牛粪的联合施用显著改善了在盐分钠化土壤条件下植物的表现。这种处理增强了养分吸收能力，并减少了氧化胁迫，使其成为在盐分影响土壤中种植向日葵的有效方法。蒲公英（Taraxacum officinale）表现出对重金属污染的耐受性，其金属积累指数（MAI）较低。土壤基质能够降低如铬、铁、镍和铜等重金属的移动性和吸收量，这突显了其在污染环境中作为生物指示植物的潜力。进一步的研究应评估其对干旱、盐分和养分缺乏的耐受性。在循环经济的背景下，像污水污泥这样的废弃物可能有助于土地复垦和土壤改良。

Lolium rigidum（一年生草）的存在显著降低了大多数石膏特有植物的株高和地上生物量，特别是 G. struthium、L. subulatum 和 T. lacaitae。相比之下，C. hispanica 和 H. squamatum 受影响较小，表现出更强的耐竞争能力。总体而言，这种入侵性草在限制本地植物生长方面起到了显著的胁迫作用。目前，大多数研究关注灌溉和养分（尤其是氮、磷、钾）对草坪质量与状态的影响。然而，本研究填补了这一领域的一个知识空白，即在山区研究降雨、土壤剖面中的淋溶作用以及草坪植物的生理反应之间的关系。本研究主要聚焦于不同组合的石膏施用，同时也存在一定的局限性。我们假设石膏在不同剂量下的施用将改变土壤的化学性质，特别是通过增加钙的可利用性并改善钙与钠的比例。我们还预期石膏处理将改变淋溶液的成分和体积，减少养分流失并缓解盐分问题，这可以通过 lysimetric 方法进行测量。此外，我们预计石膏将降低草坪植物的胁迫水平，从而改善光合作用性能、渗透调节能力和较低的氧化胁迫，这些可以通过叶绿素、类胡萝卜素、脯氨酸、总可溶性糖、总蛋白和总酚类化合物等生化指标进行衡量。最后，我们假设石膏的施用将增强土壤的水分保持能力和整体草坪植物的表现，促进其在田间条件下的韧性和生产力。因此，本研究确立了以下目标：

i) 在不同剂量下将石膏施用于土壤基质。

ii) 使用 lysimetric 方法测量降雨和淋溶情况。

iii) 通过已建立的生化指标，如叶绿素和类胡萝卜素、脯氨酸（Pro）和总可溶性糖（TSC）、总蛋白（TP）和总酚类化合物（TPC），评估植物对胁迫的反应，分别作为光合作用性能、渗透调节和氧化胁迫的指标。

iv) 评估草地管理实践，以改善草坪植物的水分保持能力。

本研究的实验区域位于波兰南部的 Jaworki，靠近 Pieniny 国家公园，海拔约为 600 米。该地区地形强烈切割，导致局部气候因素的变化以及海拔气候带的形成（温带至 750 米、较凉带至 1100 米，以及更凉带高于 1100 米）。气候属于山区类型，但相对较温和，具有一定的稳定性。研究者在该区域中选择了多个实验地块，分别施用不同剂量的石膏，并在后续的生长季节中对植物的生理反应和土壤水分保持情况进行分析。

实验结果显示，组合1（无石膏）表现出较高的总淋溶量，为22.70毫米/升，而割草后的淋溶比例为37.6%。组合2（2吨/公顷石膏）的总淋溶量较低，为11.80毫米/升，但割草后的淋溶比例为42.1%，这表明石膏在割草后对水分保持能力较弱。组合3（4吨/公顷石膏）表现最佳，总淋溶量为14.00毫米/升，而割草后的淋溶比例最低，为26.4%，这表明石膏在提高水分保持能力方面效果显著。此外，研究还发现，石膏的施用能够改善土壤结构，提高土壤的持水能力，并减少由于土壤盐分升高导致的植物生长压力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。

在研究中，实验地块的水分平衡受到石膏施用量、降雨量以及植物生长状态的综合影响。通过对不同处理组合的比较，研究者发现石膏在优化土壤水分保持能力方面具有积极作用，同时也能提高植物的生物量产量。然而，石膏的施用效果并非在所有情况下都一致，其影响受到多种因素的制约。例如，石膏的施用可能会改变土壤中的离子平衡，进而影响植物对水分和养分的吸收能力。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

在实验过程中，研究者还关注了降雨对植物生长和水分保持的影响。通过模拟不同降雨强度和持续时间的条件，研究者评估了植物在不同处理下的响应。例如，在30天的降雨模拟条件下，植物的总产量有所下降，而较长的降雨周期则可能导致更高的水分流失。这些结果表明，降雨模式在影响植物生长和水分保持方面起到了重要作用。同时，研究者还发现，植物的生长状态受到土壤基质的直接影响，例如有机碳含量较高的土壤能够缓冲降雨和温度变化对植物产量的影响。

此外，研究还关注了不同植物种类在石膏施用下的表现。例如，Dactylis glomerata 和 Festuca arundinacea 在高温和干旱条件下表现出较高的耐受性，而 Lolium perenne 则更为敏感。这些差异可能与植物的生理机制和遗传特性有关。研究者通过测量植物的叶绿素含量、叶片颜色以及生长状态，评估了不同处理下的植物表现。这些数据表明，石膏的施用可能对某些植物种类产生更大的积极影响，而对其他种类则效果有限。

在研究中，研究者还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

研究者还关注了不同植物种类在石膏施用下的表现，例如，Dactylis glomerata 和 Festuca arundinacea 在高温和干旱条件下表现出较高的耐受性，而 Lolium perenne 则更为敏感。这些差异可能与植物的生理机制和遗传特性有关。研究者通过测量植物的叶绿素含量、叶片颜色以及生长状态，评估了不同处理下的植物表现。这些数据表明，石膏的施用可能对某些植物种类产生更大的积极影响，而对其他种类则效果有限。

研究还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

在实验过程中，研究者还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

在实验中，研究者还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

本研究的实验结果表明，石膏的施用能够有效改善土壤水分保持能力和植物生长状态，同时减少水分流失。然而，石膏的施用效果并非在所有情况下都一致，其影响受到多种因素的制约。例如，石膏的施用可能会改变土壤中的离子平衡，进而影响植物对水分和养分的吸收能力。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

研究者还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

研究者还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

研究者还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

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在实验中，研究者还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

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研究者还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

研究者还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

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研究者还发现，石膏的施用能够改善土壤的结构稳定性，减少土壤的盐分含量，并提高土壤的持水能力。这些变化对于草地农业的可持续发展具有重要意义。此外，石膏的施用还可能影响植物的生理反应，如脯氨酸和类胡萝卜素的积累，这些物质在植物应对水分胁迫和氧化胁迫时起到关键作用。研究者通过测量这些指标，评估了植物在不同处理下的适应能力。

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