不同放牧梯度上典型草原群落優(yōu)勢種的光合特性研究

胡曉星，霍光偉，黎 灝，李姍姍，李宸然，張 雪，宋姿佳

(大連民族學(xué)院環(huán)境與資源學(xué)院學(xué)生，遼寧大連 116605)

不同放牧梯度上典型草原群落優(yōu)勢種的光合特性研究

胡曉星，霍光偉，黎 灝，李姍姍，李宸然，張 雪，宋姿佳

(大連民族學(xué)院環(huán)境與資源學(xué)院學(xué)生，遼寧大連 116605)

隨著全球氣候變化，草原氣候變暖，降水量下降，呼倫貝爾草原的荒漠化加劇，使草原生產(chǎn)力不斷下降。植物的光合作用對氣候變化、人為干擾的敏感性較高，而植物光合作用的強(qiáng)弱直接影響植物的第一生產(chǎn)力［1］。近年來，國內(nèi)外學(xué)者分別從土地沙漠化與人類活動的關(guān)系、植物群落空間格局、生物多樣性變化等方面開展了相應(yīng)研究［2－3］，而探討不同放牧方式對植物光合特性的影響相對較少。本文以內(nèi)蒙古呼倫貝爾草原東部的克氏針茅(Stipa krylovii)草原為研究對象，以空間演替代替時間演替的方法確定輕、中、重三個放牧梯度，代表物種分別為輕牧—克氏針茅、中牧—糙隱子草(Cleistogenes sqyarrosa)、重牧—多根蔥(Allium polyrhizum)，比較研究不同放牧管理方式下草原群落優(yōu)勢種的光合特性日進(jìn)程的變化，以期為草原生產(chǎn)實踐和適應(yīng)性管理提供理論依據(jù)。

1 研究內(nèi)容與方法

根據(jù)草原資源調(diào)查的原則與方法，在每個監(jiān)測樣線上設(shè)置10個1×1m2樣方，調(diào)查樣方中出現(xiàn)的植物種類組成。用刈割法采集各物種地上部分，測定單位面積的植物生物量。采用Li－6400光合作用測定儀(美國)測定優(yōu)勢植物的光合指標(biāo)，包括凈光合速率 (Photo，Pn)、蒸騰速率 (Trmmol，Tr)、胞間CO2濃度 (Ci)。測定方法為每天6:00－18:00，以2 h為間隔進(jìn)行光合日進(jìn)程的測定，每次每種植物測定3～5株，每株植物測定3～5個長勢相近的葉片，所選葉片均為最上部的完全展開葉。使用SPAD502葉綠素儀測定植物葉片葉綠素，每株植物選取頂端完全展開葉片3～5個進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同放牧梯度上優(yōu)勢物種生理指標(biāo)的差異性比較

不同放牧梯度上優(yōu)勢物種生理指標(biāo)的比較見表1。

表1 不同放牧梯度上優(yōu)勢物種生理指標(biāo)的比較

由表1可知，生物量的變化趨勢為克氏針茅——輕牧＞中牧＞重牧，糙隱子草——中牧＞輕牧＞重牧;葉綠素的變化趨勢為克氏針茅——重牧＞輕牧＞中牧，糙隱子草——重牧＞中牧＞輕牧;旱生植物多根蔥僅在重度放牧條件下出現(xiàn)，說明在重度放牧干擾下，多根蔥對惡劣的生長環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。由生物量的變化趨勢可知，隨放牧壓力的增加，克氏針茅的生物量大量減少，生長優(yōu)勢明顯降低，克氏針茅對放牧壓力的適應(yīng)性較差，而糙隱子草在中牧梯度上表現(xiàn)出良好的生長優(yōu)越性。同種植物受不同放牧強(qiáng)度的干擾，葉綠素含量也會發(fā)生變化?？耸厢樏┑娜~綠素含量在重度放牧條件下最高，可以說放牧壓力干擾下，植物體對惡劣的生長環(huán)境的適應(yīng)性增強(qiáng)。

2.2 不同放牧梯度上優(yōu)勢物種光合作用日進(jìn)程的變化

不同放牧條件下優(yōu)勢物種光合作用日進(jìn)程的變化如圖1。

圖1 不同放牧條件下優(yōu)勢物種光合作用日進(jìn)程的變化

由圖1可知，不同放牧梯度上的各優(yōu)勢物種的凈光合速率日進(jìn)程變化曲線均呈明顯“雙峰型”;胞間CO2濃度的變化曲線為平滑“雙峰型”曲線;蒸騰速率曲線與凈光合速率、胞間CO2濃度曲線的變化趨勢大體相同，克氏針茅與糙隱子草為“雙峰型”曲線［如圖1(1)，(2)］，而多根蔥［如圖1(3)］為平坦的“單峰型”曲線。隨空氣溫度、濕度的升高及光合有效輻射的增加，凈光合速率增大，在10:00左右出現(xiàn)第一個峰值，同時，蒸騰速率、胞間 CO2濃度也逐漸升高。此后，隨光合有效輻射的進(jìn)一步增強(qiáng)，植物葉片吸收的光能過剩，加之其他環(huán)境因子的變化，凈光合速率、蒸騰速率及胞間CO2濃度曲線下滑至低谷，出現(xiàn)植物的光合“午休”現(xiàn)象。光合速率因環(huán)境因子的變化及光有效輻射的增強(qiáng)而再次上升，在16:00左右出現(xiàn)第二個峰值，低于上午出現(xiàn)的峰值。隨著，光照強(qiáng)度減弱、空氣溫度降低、空氣中CO2濃度降低等環(huán)境因素的變化，凈光合速率、蒸騰速率及胞間CO2濃度曲線均開始下滑并不再出現(xiàn)峰值。不同放牧壓力下優(yōu)勢植物的光合作用曲線表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，不僅與其自身的生理生態(tài)特征存在差異性有關(guān)，也受其生長環(huán)境條件的影響，因此，光合特性與植物體生理生態(tài)學(xué)特征及光合特性與環(huán)境因子的關(guān)系的研究有待于進(jìn)一步深入展開。

3 結(jié)論

植物在不同放牧梯度上的優(yōu)勢地位會發(fā)生改變，即隨其生長環(huán)境條件的改變而發(fā)生良好的適應(yīng)性改變。光合作用的變化也會隨外界的光強(qiáng)、溫度、濕度、空氣中CO2濃度等環(huán)境因素的改變而不斷變化，這些變化將使植物的光合速率、蒸騰速率、胞間CO2濃度發(fā)生日變化。不同放牧梯度上的各優(yōu)勢物種的光合速率、蒸騰速率及胞間CO2濃度的日變化曲線均顯示出不同的變化趨勢，僅光合速率日變化呈“雙峰”曲線，有明顯的“午休”現(xiàn)象。植物的光合作用與草原初級生產(chǎn)力密切相關(guān)，植物光合作用能力的強(qiáng)弱直接影響草原生產(chǎn)力。因此，研究草原群落植物的光合特性可為有效控制草原退化，保護(hù)草原生態(tài)環(huán)境，提供重要的理論依據(jù)。

［1］馬全林，王繼和，紀(jì)永福，等.固沙樹種梭梭在不同水分梯度下的光合生理特征［J］.西北植物學(xué)報，2003，23(12):2120－2126.

［2］陳寶瑞，李海山，辛?xí)云?，?呼倫貝爾草原植物群落空間格局及其環(huán)境解釋［J］.生態(tài)學(xué)，2010，30(5):1265－1271.

［3］呼格吉勒圖，楊劼，寶音陶格濤，等.不同干擾對典型草原群落物種多樣性和生物量的影響［J］.草業(yè)學(xué)報，2009，18(03):6 －11.

Q948.12.3

A

1009－315X(2011)05－0526－02

2011－06－10;最后

2011－07－06

國家自然科學(xué)基金項目(30870423);大連民族學(xué)院太陽鳥計劃資助項目(20111418)。

指導(dǎo)教師:烏云娜(1968－)，女，蒙古族，內(nèi)蒙古人，教授，博士，主要從事環(huán)境生態(tài)學(xué)研究。

(責(zé)任編輯 鄒永紅)