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本研究利用2005-2009年在内蒙古鄂温克旗牧业气象试验站实地观测得到的羊草净光合速率、气孔导度、蒸腾速率等羊草光合过程数据和气候、土壤水分数据,(1)分析了羊草净光合速率在生长季内的日变化、季节变化和年际变化趋势,并划分了净光合速率季节变化的不同年型;(2)探讨了羊草净光合速率对生理因子和环境因子的响应机制;(3)通过比较不同年型的羊草净光合速率与环境因子的关系,建立了羊草净光合速率对环境因子的响应模型;(4)初步考查了羊草净光合速率与地上生物量的关系,以及地上生物量与水热条件的关系。主要结论如下:
1、在水分条件较好的年份,羊草叶片净光合速率的日变化基本上呈现双峰曲线,峰值大多出现在上午10点到正午12点之间以及下午15点之后,下午变化较平稳;而在干旱年份,净光合速率的日变化呈现单峰或多峰曲线。虽然五年中不同时期净光合速率日变化的峰值数目不尽相同,但都在12点左右出现一个谷值。羊草净光合速率的季节变化大致呈现三峰二谷的形式,峰值分别出现在返青期之后的五月下旬、七月上旬到八月上旬的降水高峰期间和八月中旬至黄枯期的降水小高峰期间。每年的羊草净光合速率曲线在峰值大小和持续时间等方面存在较大差异,由此根据净光合速率曲线的季节变化特征将其分为两种年型,年型Ⅰ生长季节内净光合速率峰值较高且持续时间较长,年型Ⅱ生长季节内净光合速率峰值较低且持续时间较短。
2、对生理指标的分析表明,羊草的蒸腾速率和气孔导度在各年的季节变化趋势与净光合速率的季节变化趋势大体一致,基本呈现三峰两谷的形式,而参比二氧化碳浓度、胞间二氧化碳浓度的季节变化和净光合速率的关系并不明显。在羊草生长季节前期,影响净光合速率的主要影响因素为气孔限制;在生长中期的前半段和生长末期,非气孔限制是影响净光合速率的主要因素;而在生长中期的中后段,影响净光合速率的因素较为复杂,主要还是非气孔限制。
3、羊草的净光合速率受到多种环境因子的影响。不同年型中,影响羊草净光合速率的主要环境因子不同。在水热组合较好的年型Ⅰ,羊草净光合速率主要受到0-10cm土壤水分、提前五天的降水、叶面水汽压亏缺的影响;在水分亏缺较大的年型Ⅱ,羊草净光合速率主要受到40-50cm土壤水分、提前6天降水和温度的影响。
4、羊草地上生物量呈单峰趋势,干湿年份的地上生物量数值变化较大并且峰值出现的时期也不同,湿润年份的地上生物量主要受到气温的影响,而干旱年份的地上生物量主要受到当月降水量的影响,净光合速率与地上生物量的相关性不明显,这说明叶片尺度的观测不足以反映整个群落的净光合速率状况,研究地上生物量还需要进一步观测群落的净光合速率来探讨二者之间的相关性。