不同放牧梯度上典型草原群落优势种的光合特性研究

胡晓星，霍光伟，黎 灏，李姗姗，李宸然，张 雪，宋姿佳

(大连民族学院环境与资源学院学生，辽宁大连 116605)

不同放牧梯度上典型草原群落优势种的光合特性研究

胡晓星，霍光伟，黎 灏，李姗姗，李宸然，张 雪，宋姿佳

(大连民族学院环境与资源学院学生，辽宁大连 116605)

随着全球气候变化，草原气候变暖，降水量下降，呼伦贝尔草原的荒漠化加剧，使草原生产力不断下降。植物的光合作用对气候变化、人为干扰的敏感性较高，而植物光合作用的强弱直接影响植物的第一生产力［1］。近年来，国内外学者分别从土地沙漠化与人类活动的关系、植物群落空间格局、生物多样性变化等方面开展了相应研究［2－3］，而探讨不同放牧方式对植物光合特性的影响相对较少。本文以内蒙古呼伦贝尔草原东部的克氏针茅(Stipa krylovii)草原为研究对象，以空间演替代替时间演替的方法确定轻、中、重三个放牧梯度，代表物种分别为轻牧—克氏针茅、中牧—糙隐子草(Cleistogenes sqyarrosa)、重牧—多根葱(Allium polyrhizum)，比较研究不同放牧管理方式下草原群落优势种的光合特性日进程的变化，以期为草原生产实践和适应性管理提供理论依据。

1 研究内容与方法

根据草原资源调查的原则与方法，在每个监测样线上设置10个1×1m2样方，调查样方中出现的植物种类组成。用刈割法采集各物种地上部分，测定单位面积的植物生物量。采用Li－6400光合作用测定仪(美国)测定优势植物的光合指标，包括净光合速率 (Photo，Pn)、蒸腾速率 (Trmmol，Tr)、胞间CO2浓度 (Ci)。测定方法为每天6:00－18:00，以2 h为间隔进行光合日进程的测定，每次每种植物测定3～5株，每株植物测定3～5个长势相近的叶片，所选叶片均为最上部的完全展开叶。使用SPAD502叶绿素仪测定植物叶片叶绿素，每株植物选取顶端完全展开叶片3～5个进行测定。

2 结果与分析

2.1 不同放牧梯度上优势物种生理指标的差异性比较

不同放牧梯度上优势物种生理指标的比较见表1。

表1 不同放牧梯度上优势物种生理指标的比较

由表1可知，生物量的变化趋势为克氏针茅——轻牧＞中牧＞重牧，糙隐子草——中牧＞轻牧＞重牧;叶绿素的变化趋势为克氏针茅——重牧＞轻牧＞中牧，糙隐子草——重牧＞中牧＞轻牧;旱生植物多根葱仅在重度放牧条件下出现，说明在重度放牧干扰下，多根葱对恶劣的生长环境具有较强的适应性。由生物量的变化趋势可知，随放牧压力的增加，克氏针茅的生物量大量减少，生长优势明显降低，克氏针茅对放牧压力的适应性较差，而糙隐子草在中牧梯度上表现出良好的生长优越性。同种植物受不同放牧强度的干扰，叶绿素含量也会发生变化。克氏针茅的叶绿素含量在重度放牧条件下最高，可以说放牧压力干扰下，植物体对恶劣的生长环境的适应性增强。

2.2 不同放牧梯度上优势物种光合作用日进程的变化

不同放牧条件下优势物种光合作用日进程的变化如图1。

图1 不同放牧条件下优势物种光合作用日进程的变化

由图1可知，不同放牧梯度上的各优势物种的净光合速率日进程变化曲线均呈明显“双峰型”;胞间CO2浓度的变化曲线为平滑“双峰型”曲线;蒸腾速率曲线与净光合速率、胞间CO2浓度曲线的变化趋势大体相同，克氏针茅与糙隐子草为“双峰型”曲线［如图1(1)，(2)］，而多根葱［如图1(3)］为平坦的“单峰型”曲线。随空气温度、湿度的升高及光合有效辐射的增加，净光合速率增大，在10:00左右出现第一个峰值，同时，蒸腾速率、胞间 CO2浓度也逐渐升高。此后，随光合有效辐射的进一步增强，植物叶片吸收的光能过剩，加之其他环境因子的变化，净光合速率、蒸腾速率及胞间CO2浓度曲线下滑至低谷，出现植物的光合“午休”现象。光合速率因环境因子的变化及光有效辐射的增强而再次上升，在16:00左右出现第二个峰值，低于上午出现的峰值。随着，光照强度减弱、空气温度降低、空气中CO2浓度降低等环境因素的变化，净光合速率、蒸腾速率及胞间CO2浓度曲线均开始下滑并不再出现峰值。不同放牧压力下优势植物的光合作用曲线表现出不同的变化规律，不仅与其自身的生理生态特征存在差异性有关，也受其生长环境条件的影响，因此，光合特性与植物体生理生态学特征及光合特性与环境因子的关系的研究有待于进一步深入展开。

3 结论

植物在不同放牧梯度上的优势地位会发生改变，即随其生长环境条件的改变而发生良好的适应性改变。光合作用的变化也会随外界的光强、温度、湿度、空气中CO2浓度等环境因素的改变而不断变化，这些变化将使植物的光合速率、蒸腾速率、胞间CO2浓度发生日变化。不同放牧梯度上的各优势物种的光合速率、蒸腾速率及胞间CO2浓度的日变化曲线均显示出不同的变化趋势，仅光合速率日变化呈“双峰”曲线，有明显的“午休”现象。植物的光合作用与草原初级生产力密切相关，植物光合作用能力的强弱直接影响草原生产力。因此，研究草原群落植物的光合特性可为有效控制草原退化，保护草原生态环境，提供重要的理论依据。

［1］马全林，王继和，纪永福，等.固沙树种梭梭在不同水分梯度下的光合生理特征［J］.西北植物学报，2003，23(12):2120－2126.

［2］陈宝瑞，李海山，辛晓平，等.呼伦贝尔草原植物群落空间格局及其环境解释［J］.生态学，2010，30(5):1265－1271.

［3］呼格吉勒图，杨劼，宝音陶格涛，等.不同干扰对典型草原群落物种多样性和生物量的影响［J］.草业学报，2009，18(03):6 －11.

Q948.12.3

A

1009－315X(2011)05－0526－02

2011－06－10;最后

2011－07－06

国家自然科学基金项目(30870423);大连民族学院太阳鸟计划资助项目(20111418)。

指导教师:乌云娜(1968－)，女，蒙古族，内蒙古人，教授，博士，主要从事环境生态学研究。

(责任编辑 邹永红)