外源激素调控下羊草人工草地的生长生理特性及生产力提升机制研究

本研究针对天然草地退化与畜牧业发展矛盾加剧的现状，以优势草种羊草（Leymus chinensis）为对象，系统探究了褪黑素（MT）、胺鲜酯（DA-6）和油菜素内酯（BR）三种植物生长调节剂对人工草地生产力形成的差异化调控机制。研究发现MT通过促进叶绿素合成和光合作用在生长前期显著提升生物量，DA-6通过稳定光能转化效率在后期表现突出，BR则通过气孔协同调控提高水分利用效率（WUE）。该研究为退化草地生态修复和生产力提升提供了精准化激素调控技术策略。

　　

全球气候变化和人类活动导致我国天然草地退化面积已超过90%，重建退化草地生态功能成为当务之急。作为欧亚草原带优势草种，羊草因其抗旱、耐寒等特性成为人工草地建设的核心材料。然而，根系竞争导致的养分分配不均和光合效率下降，严重制约着人工草地生产力的提升。传统施肥、轮牧等措施效果有限，而植物生长调节剂这一经济高效的新兴调控手段尚待深入探索。

针对这一科学问题，山西右玉国家草地生态系统野外科学观测研究站的研究团队在三年生羊草人工草地上，系统研究了褪黑素（Melatonin, MT）、胺鲜酯（Diethyl aminoethyl hexanoate, DA-6）和油菜素内酯（Brassinolide, BR）三种外源激素的调控效应。研究发现，不同激素通过差异化途径显著提升草地生产力：MT在生长前期通过促进叶绿素合成（SPAD值提升80.2%）和蛋白质积累（粗蛋白含量增加6.9%），驱动生物量增长50%；DA-6通过上调光化学效率（F_v/F_m提高2.71%）维持后期63.8%的生物量优势；BR则通过气孔与非气孔途径协同将水分利用效率（WUE）提升21.8%，展现出突出的抗旱潜力。该成果发表于《Scientific Reports》，为退化草地修复提供了"水-光-产"协同增效的精准调控方案。

研究采用便携式光合仪（CIRAS-4F）测定净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）等参数，脉冲调制荧光仪（FMS-2）分析PSII光化学效率（Φ_PSII），并结合ANCOM2000纤维分析仪评估营养品质。通过三阶段（返青期、分蘖期、拔节期）叶面喷施处理，系统监测了生长性状、光合响应和生物量积累的动态变化。

生长性状与生物量效应

激素处理显著改善羊草农艺性状，DA-6在生长后期使株高和茎长分别增加26.4%和39%，MT则使叶面积在中期扩大29.7%。生物量积累呈现阶段性特征：MT在生长中期优势明显（+50%），而DA-6在后期表现突出（+63.8%）。

光合响应调控机制

MT处理使中期净光合速率（P_n）提升69.5%，DA-6同步提高气孔导度（G_s）133%。BR通过降低蒸腾速率（T_r）41%显著提升WUE，而MT通过降低蒸汽压亏缺（VPD）优化水分状况。

叶绿素荧光特性

DA-6处理使PSII实际光化学效率（F_v/F_m）在初期提高17.5%，MT则通过增加非光化学淬灭（NPQ）57.6%保护光系统。电子传递率（ETR）分析显示，DA-6维持了更稳定的光能转化链。

饲草营养品质

MT处理使粗蛋白和粗脂肪分别增加6.9%和10.4%，同时降低粗纤维14.2%。BR使酸洗木质素（ADL）降低63%，显著改善饲料消化率。

该研究揭示了植物生长调节剂在羊草人工草地中的阶段性协同调控规律：MT适合生长前期的生物量快速积累和品质提升，DA-6长于维持后期生产力，BR则在抗旱节水方面具有独特优势。这种"激素-生长阶段-目标性状"的精准匹配模式，为退化草地生态修复提供了可量化的技术参数。未来研究可结合转录组学进一步解析激素调控光合关键酶（如Rubisco）的分子机制，推动植物生长调节剂在草原生态系统中的规模化应用。