（生态学专业论文）锡林河中游河漫滩湿地不同植物群落光合特性的研究.pdf

锡林河中游河漫滩湿地不同植物群落光合特性的研究 摘要 本文在2 0 0 7 年7 、8 月对湿地高湿环境植物群落c 0 2 吸收量的测定方法进 行了初探和摸索，在此基础上，于2 0 0 8 年生长季，从群落尺度上采用l i _ 7 0 0 0 c 0 2 h 2 0 红外气体分析仪连接气室的方法，测定了锡林河中游河漫滩湿地呈条 带分布的不同群落c 0 2 吸收量的日进程和季节动态，通过模型拟合计算了不同 群落c 0 2 固定量，并分析和比较了不同群落c 0 2 吸收量与特定生境间的相互关 系。 本文得出如下结论： l 、湿地各条带不同植物群落c 0 2 吸收量日变化曲线呈现单峰g a u s s 型曲 线或双峰g a u s s 型曲线。c 0 2 吸收量日变化的总体趋势是：清晨c 0 2 吸收量随 着光照强度和气温升高而上升，在正午前后达到峰值，在达到光饱和点之后随 着光照强度和气温的继续升高，c 0 2 吸收量降低，之后，随着光照强度和气温 的降低而进一步下降。双峰g a u s s 型曲线通常由群落水分亏缺所致。 2 、植物群落c 0 2 固定量与群落地上生物量间无显著相关性，因此不能用 群落现存量的大小来反映湿地植物群落c 0 2 固定量。 3 、通过刈割去除方法模拟了牲畜啃食，恢复一定时间后测定了群落的c 0 2 吸收量，一定程度上牲畜的采食可以提高群落的光合速率，进而提高群落的光 合物质积累，使得整个湿地群落得到更好的生长 4 、光照强度、大气温度与植物群落c 0 2 吸收量均呈显著正相关关系，是 影响植物群落c o ：吸收量的两个主要环境因子。在此基础上，以群落c 0 2 吸收 量为因变量，光照强度和大气温度为自变量，得出群落c 0 2 吸收量与环境因子 最优回归模型。该模型可用于完成时间和空间上植物群落c 0 2 吸收量的整合。 5 、通过m a t l a b 和e v i e w s 模型模拟和拟合，确定了湿地不同植物群落生长季 中7 8 月c 0 2 固定总量：早熟禾+ 问荆群落、水甜茅+ 木贼群落、水甜茅+ 灰脉 苔草群落为复合群落的淹水群落、以山黧豆为建群种的塔头群落、狐尾蓼群落、 竞争群落、莲座蓟群落c 0 2 固定总量分别为：7 7 9 x 1 0 5 、7 3 3 x 1 0 5 、8 8 3 x i 0 5 、 7 2 4 1 0 5 、7 7 8 x 1 0 5 、5 4 7 1 0 5 、5 4 2 x 1 0 5 ( 单位：m g n 1 2 7 7 d 。1 ) ，低河漫滩各条 带植物群落c 0 2 吸收量显著高于高河漫滩上的植物群落，且水甜茅+ 灰麦苔草 为复合群落的淹水群落c 0 2 吸收量较其它植物群落高。 关键词：锡林河；湿地；植物群落；c 0 2 吸收量 m i d d l er e a c h e so ft h ex i l i nr i v e rf l o o d p l a i n w e t l a n d s0 fd i f f e r e n tc o m m u n i t i e s0 f p h o t o s y n t h e s i sr e s e a r c h a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , t h em e t h o d so ft h ed e t e r m i n a t i o nf o rc 0 2a b s o r p t i o no fd i f f e r e n t c o m m u n i t i e si nh i g hh u m i d i t yc l i m a t e sw e r ep r e l i m i n a r i l ys t u d i e di n j u l ya n d a u g u s t2 0 0 7 o nt h i sb a s i s ，b ym e a n so fc o n n e c t i n gl i 一7 0 0 0 c 0 1 h 2 0a n a l y z e rt o t h ec h a m b e r , w es t u d i e dt h ec h a n g e so fc 0 2a b s o r p t i o no fd i f f e r e n tc o m m u n i t i e si n d i f f e r e n tb a n d st h r o u g h o u tad a ya n ds e a s o n si nx i l i nr i v e rf l o o d p l a i nw e t l a n d si n j u l ya n da u g u s t2 0 0 8 b a s e do nam o d e l ，w ea l s oc a l c u l a t e dt h er e s u l t so ft h ec 0 2 a b s o r p t i o n o fd i f f e r e n tc o m m u n i t i e sa n dt h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h ec 0 2 a b s o r p t i o no fd i f f e r e n tc o m m u n i t i e sa n ds p e c i f i ce n v i r o n m e n t t h e r e f o r e ，w ec a m et ot h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ： 1 i nd i f f e r e n tc o m m u n i t i e so fe a c hb a n di nw e t l a n d ，t h ec - x u v e so fd i u r n a l v a r i a t i o no fc 0 2a b s o r p t i o na p p e a ra se i t h e r o n e - p e a kg a u s s i a no rt w o - p e a k g a u s s i a n t h eg e n e r a lv a r i a t i o nt e n d e n c yo fc 0 2 a b s o r p t i o ns h o w sa sf o l l o w s ：t h e c 0 2a b s o r p t i o nw a si n c r e a s e dw i t ht h er i s eo ft h et e m p e r a t u r ea n dl i g h ti n t e n s i t y , a r r i v i n gt h ep e a ka r o u n dn o o n a f t e rt h el i g h ts a t u r a t i o np o i n t ，i tb e g i nt od e c l i n e d w i t ht h ef u r t h e rr i s eo ft h et e m p e r a t u r el i g h ti n t e n s i t y t h e n ，i tc o n t i n u e st od e c l i n e w i t ht h ef a l l i n go ft h et e m p e r a t u r ea n dl i g h ti n t e n s i t y t w o p e a kg a u s s i a ni su s u a l l y r e s u l t e df r o mw a t e rd e f i c i t 2 t h e r ei sn o s i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o nb e t w e e nt h e c 0 2a b s o r p t i o n o f c o m m u n i t i e sa n da b o v e g r o u n db i o m a s s ，s ot h es t a n d i n gc r o pc a n tb e u s e dt o r e f l e c tt h ec 0 2 a b s o r p t i o no fc o m m u n i t i e si nw e t l a n d 3 t h ec 0 2a b s o r p t i o no fc o m m u n i t i e sw a sm e a s u r e da f t e rar e s t o r i n gp e r i o d w h e nu s i n gt h ec u t t i n gm e t h o dt os t i m u l a t eg r a z i n g t h er e s u l t ss h o wt h a tm o d e r a t e g r a z i n gc a ni m p r o v et h ep h o t o s y n t h e t i cr a t e ，a n d ，t h e r e f o r e ，i ti m p r o v e st h e p h o t o s y n t h e t i cs u b s t a n c e sa c c u m u l a t i o n ，e v e n t u a l l ym a k i n gt h ew h o l ew e t l a n d c o m m u n i t yg r o wb e t t e r 4 a st w oi m p o r t a n te n v i r o n m e n t a lf a c t o r sa f f e c t i n gt h ec 0 2a b s o r p t i o n ，t h e l i g h ti n t e n s i t ya n dt h ea i rt e m p e r a t u r eb o t hs h o ws i g n i f i c a n tp o s i t i v ec o r r e l a t i o n w i t hi t b a s e do nt h i s ，l e t t i n g l i g h ti n t e n s i t ya n dt e m p e r a t u r ea si n d e p e n d e n t v a r i a b l e sa n dc 0 2a b s o r p t i o na sd e p e n d a n tv a r i a b l e ，w ee s t a b l i s h e dt h eo p t i m a l r e g r e s s i o nm o d e lo ft h ec 0 2a b s o r p t i o na n dt h ee n v i r o n m e n t a lf a c t o r s ，w h i c hc a n b eu s e dt oc a l c u l a t et h ei n t e g r a t e dc 0 2a b s o r p t i o no ft h ew h o l eg r o w t hs e 昀i s o ni n t h er e # o n 5 b ys t i m u l a t i n ga n df i t t i n gt h em a t l a ba n de v i e w sm o d e l s ，w ed e t e r m i n e d t h et o t a lc 0 2a b s o r p t i o no ft h ef o l l o w i n gd i f f e r e n tc o m m u n i t i e so ft h ew e t l a n df r o m j u l yt oa u g u s ti ng r o w i n gs e a s o n ：p o as u b f a s t i g i a t et r i na n de q u i s e t u ma r v e n s e c o m m u n i t y ，g l y c e r i at r i f l o r aa n de q u i s e t u mh y e m a l ec o m m u n i t y ，f o r mg l y c e r i a t r i f l o r a + c a r e xa p p e n d i c u l a t ac o m m u n i t ya r ef l o o d i n gc o m m u n i t i e so fc o m p l e x c o m m u n i t i e s 、a n df o r ml a t h y r u s q u i n g u e n e r v i u sc o m m u n i t y 、p o l y g o n u m a l o p e c u r o i d e sc o m m u n i t y 、c o m p e t i t i v ec o m m u n i t y 、c i r s i u m e s c u l e n t u m c o m m u n i t y t h et o t a lc 0 2a b s o r p t i o no fa b o v ec o m m u n i t i e sr e s p e c t i v e l yi s ： 7 7 9 x 1 0 5 、7 3 3 1 0 5 、8 8 3 x 1 0 5 、7 2 4 x 1 0 5 7 7 8 x 1 0 5 ，5 4 7 x 1 0 5 、5 4 2 x 1 0 5 ( u n i t s ： m g m - 2 7 7 d 1 ) l o wf l o o d p l a i n p l a n t c o m m u n i t i e so fc 0 2 a b s o r p t i o n w a s s i g n if i c a n t l yh i g h e rt h a nt h a to ft h eh i g hf l o o d p l a i np l a n tc o m m u n i t i e s k e y w o r d s ：x i n l i n r i v e r ；w e t l a n d ；c o m m u n i t i e ；c 0 2a b s o r p t i o n v 原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究j 作及取得的研究成果。除本丈 已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得囱蒙查太 堂及其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：壅遂 e l期：缨望! ：途7 指导教师签名：f 召 日 期：砷 在学期间研究成果使用承诺书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文的 全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行 检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作 者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须 征得内蒙古大学就读期间导师的同意；若用于发表论文版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公 开发表 学位论文作者签名：奎匿 e t 期：丝艺i 生：丛 指导教师签名：r 日 姆j 叫一乏p 引言 由c 0 2 等温室气体增量排放而导致的气候变化是当今世界面临的重大全球性环境问题 【l l 。与此相关联的陆地生态系统碳循环与收支是当前全球变化研究的核心内容之一4 1 。据 估计储存在全球陆地生态系统中的碳总量约为2 4 7 7g t 。其中，不同类型湿地虽然仅占全球 陆地面积的2 ，但其碳储荐量约为2 4 0g t ，占地球陆地碳总量的1 0 【1 5 】。因此，湿地生态 系统对大气中主要温室气体c 0 2 排放和固定的贡献及对全球气候变化的影响不容忽视。 湿地生态系统作为水陆相互作用形成的独特生态系统，是自然界最富生物多样性的生 态景观和人类重要的生存环境之一，具有调节径流、蓄洪防旱、调节气候、保护生物遗传 多样性等生态功能1 1 6 1 。作为重要的碳“汇”之一，湿地土壤中含有大量未被分解的有机质， 起着碳库的作用【1 7 】而且湿地多样性丰富的植物群落通过光合作用固定着大气中的c 0 2 。 对于各类湿地碳通量的研究，国内外学者已做过不少工作，但多数研究是基于某一湿地 类型整体区域上进行观测，如王德宣、宋长春、王毅勇等【婚l 采用静止箱气象色谱法对若尔盖 高原泥炭沼泽湿地c t h 呼吸通量进行观测，张法伟等1 1 9 】利用微气象一涡度相关法观测系统对青 藏高原高寒湿地生态系统进行碳通量的连续观测，而从湿地群落成带性角度对同一区域不同 条带植物群落c 0 2 吸收固定的研究工作较少，对同一区域隐域性湿地植物群落和地带性典型 草原植物群落对比研究则更少。由于气候条件的变化，加之人类活动的日益加剧，锡林河流 域湿地正面临水分减少、生态系统功能退化和破碎化的威胁。导致碳贮存过程发生变化，进 而使湿地作为碳库的功能发生变化。因此，进一步加强对湿地的保护和管理，扭转目前湿地退 化的进程，不仅可以保护野生生物的栖息地和生物多样性，而且对于湿地碳贮存库的保护和 减少温室气体排放具有重要意义。 本项研究作为内蒙古自然科学基金重点项目：“锡林河流域河流湿地生态系统健康评 价研究 中的一部分，研究了河漫滩湿地成带分布的不同植物群落的c 0 2 吸收量变化。本 项研究以锡林河中游河浸滩湿地为试验区域，依据e l - - 7 0 0 0 c 0 2 h 2 0 分析仪的特性，设计 并通过实验得到了一套适用于高湿环境的河流河漫滩湿地c t h 气体交换速率测定的方法， 测定了在河漫滩中成带分布的不同植物群落c 0 2 气体交换速率，通过同步的土壤温度、大 气温度、光照强度等生态因子的监测，借助模型拟合推算了生长季不同植物群落类型c 0 2 吸收量。在本项研究中亦探讨了家畜啃食对湿地碳汇功能的影响，并对同一区域隐域性湿 地植物群落和地带性典型草原植物群落c 0 2 吸收量进行了比较。通过该研究可为湿地植物 群落光合的测定提供方法上的借鉴，为高原内陆河流湿地的生态系统功能评价和湿地资源 保护及可持续利用提供基础数据和理论参考。 研究区域与样地自然概况 1 1 研究区域的自然概况 本研究选择的实验区位于锡林河流域中游地区，行政区属锡林郭勒盟白音锡勒牧场。 该牧场位于东经l1 6 0 0 5 l1 7 0 0 57 ，北纬5 3 。2 6 - - 5 5 。0 87 之间，南与赤峰市克什克腾旗、东 与西乌珠穆沁旗相连，东南毗邻大兴安岭余脉，西南接灰腾梁玄武岩台地，全场面积3 8 0 3 k m 。 1 1 1 地貌 该区属内蒙古高平原中部的锡林郭勒高平原丘陵部分，区域地势东南高达1 5 0 0 m 以上， 西北低至约9 0 0 m 。地形以低山丘陵为特征，坡度较缓，低山相对高差不大于3 0 0 m ，丘陵 相对起伏3 卜1 5 0 l i l 。 该区的主要河流为内陆河锡林河，总长1 7 5 k i n ，流域面积3 9 0 0 k i n 2 ，自东南部白音查 千淖尔发源流向并消失于西北部的自音淖尔，大体上把本区分成南北地貌类型明显不同的 两大部分。南部为明显的三级玄武岩台地，有许多小型的火山锥散布在期间，从而构成一 幅玄武岩台地景观，而北部则是蒙古构造剥蚀高平原的一部分，以低山丘陵与塔拉相间分 布为特征，中间则是绵延东西的风成的固定沙带。 在实验区中还有位于锡林河及支流之间的浑善达克沙地的东北端沙带，宽度最大达 l o k m ，沙丘相对起伏约为1 0 一- 2 0 m 。 1 1 2 气候特征 在中国气候区划上，锡林河流域属于中温带半干旱区，其气候类型属于大陆性气候中 的温带草原气候，四季分明。春季由于多气旋过境，常有大风，夏季气候暖湿，而秋冬季 受蒙古高压的控制，寒冷干燥【4 】。本区年降水量约3 5 0 r a m ，集中在6 - 9 月，占全年降水量 的8 0 左右。本区年平均气温为0 1 ，气温年较差和日较差较大。在一年中，有5 个月的 月平均气温都低于o ，其中最冷月( 1 月) 平均温度为2 2 o ，极端最低为4 1 1 ，而最 热月( 7 月) 平均温度为1 8 3 ，极端最高3 8 5 。 i1 3 植被特征 浚区域处于内蒙古高原中部的盹型草原带内，草原群络e 艇乜括肌型卓原和草甸草原，典 型草原有：羊草草原、人针茅草原、克氏针茅草原等。又有r , n 的大兴安岭凹麓，锡林河 流经此区域，局部有一定面积的湿地，湿地植被类型具有多样性和复杂性。还有浑善达克 沙地东北端的一个条带，榆树疏林、灌丛、草本镶嵌分布，形成独特的沙生植被。 12 样地的选择和分布 12 1 试验样地的地理位置 本实验研究区位于锡林河中游，距离中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站以西 5 0 0 1 1 1 左右，益和乌拉山以东4 k m 左右。地理坐标为4 3 “2 6 n - - 4 4 | 0 0 8 n ，1 1 6 。0 4 e 1 1 7 0 0 5 e ，总面积约为4 0 0 0 m 2 ( 如图l1 ) 。 困1 1 样地区域的遥感图像 f i gl it h er e m o t es e n s i n g p i c t u r e s o f s i t er e g i o n 1 2 2 湿地植被带选择 本试验研究区设在锡林河中游河漫滩，包括一段锡林河的牛轭湖，这段牛轭湖现为“塔 头 所占据。在4 0 x 1 0 0 m 2 的研究区内，因微地形和水位波动，植物群落呈现沿等高线的条 带性分布，且不同群落之间带与带的界线明显，群落中既有垂直结构又有水平结构变化， 是一个较理想的试验区。 1 2 3 植被带高差的变化 2 0 0 8 年7 月6 日，在样地围栏附近定一基准点，记录地理坐标和高程，地理坐标为 4 3 0 3 7 5 8 8 n ，1 1 6 0 4 1 2 4 8 抖e ，高程海拔为1 1 8 9 米，所做样方点的位置作为测定点，利用 经纬仪测定各带的高程变化，每个带测定3 个数据，进行平均，得到每个带的高程( 见图 1 2 ) 。 。 扎丌 门 f l o 絮南 专面，蠢毒盘- t 毒i 一呻。面一，；。，；。 而一，争，1 l 羹耋萋篓鋈篓 塞委曩彝豢霪 罄墓 图i 2 湿地不同植物群落的高程变化 f i g 1 2t h es u i f a c ee l e v a t i o nv a r i a t i o no f d i f f e r e n tc o m m u n i t i e so f w e t l a n d 1 2 4 岸带群落构成 2 0 0 8 年7 月呻月间隔1 5 天测定l 期，分5 期用样方法进行测定，对各带的全部植物 种群地上现存生物量及密度等进行动态监测。每个带分别做3 个平行样方，大小均为 2 5 2 5 c r a z 。 1 2 5 不同湿地群落所包含的植物种类 表1 1 不同湿地群落所包含的植物种类 t a b l e1 1t h ep l a n tc o m p o s i t i o ni nd i f f e r e n tc o m m u n i t i e s ， o ， 3 盯 吖 一 螺 帏 瞻 舯 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，、， ， ， ， ， 3 譬一 群落类型 各岸带植被所包龠的植物种类 c o m m u n i t yt y p e 散穗早熟采p o as u b f a s t i g i a t et r i n 、问荆励u i s e t u ma r v e n s e 、内蒙古扁穗草 b l y s m u s ，u f u s 、木贼e q u i s e t u mh y e m a l e 、鹅绒委陵菜p o t e n t i l l aa n s e r i n a 、球尾 早熟禾+ 问荆群落 花l y s i m a c h i at h y r s i f l o r a 、细叶繁缕s t e l l a r i af i l i c a u l i s 、欧亚旋复花i n u l a b r i t a n i c a 、灰背老鹳草g e r a n i u mw l a s s o w i a n u m 、薄荷m e n t h ah a p l o c a l y x 、毛水 苏s t a c h y sr i e d e r i 水甜茅g l y c e r i at r i f l o r a 、灰麦苔草c a r e xa p p e n d i c u l a t a 、球尾花l y s i m a c h i a 水甜茅+ 木贼群落 t h y r s i f l o r a 、毛水苏s t a c h y sr i e d e r i 、泽芹s i u ms u a v e 、毒芹c i c u t av i r o s a 、细叶 繁缕s t e l l a r i a f i l i c a u l i s 、木贼e q u i s e t u mh y e m a l e 水甜茅g l y c e r i at r i f l o r a 、灰麦苔草c a r e xa p p e n d i c u l a t a 、木贼e q u i s e t u mh y e m a l e 、 淹水复合群落 球尾花l y s i m a c h i at h y r s i f l o r a 、蔚蓄p o l y g o n u ma v i c u l a r e 、泽芹s i u ms u a v e 、蠢 吾l i g u l a r i as i b i a r i c a 、鹅绒委陵菜p o t e n t i l l aa n s e r i n a 山黧豆l a t h y r u sq u i n g u e n e r v i u s 、灰背老鹳草g e r a n i u mw l a s s o w i a n u m 、水甜茅 g l y c e r i at r i f l o r a 、内蒙古扁穗草b l y s m u sr u f u s 、灰麦苔草c a r e xa p p e n d i c u l a t a 、 以山黧豆为建群种 木贼e q u i s e t u mh y e m a l e 、闽荆e q u i s e t u ma r v e n s e 、蠢吾l i g u l a r i as i b i a r i c a 、鹅 的塔头群落 绒委陵菜p o t e n t i l l aa n s e r i n a 、球尾花l y s i m a c h i at h y r s i f l o r a 、细叶繁缕s t e l l a r i a f i l i c a u l i s 、毛水苏s t a c h y sr i e d e r i 、中间型荸荠e l e o c h a r i si n t e r s i t a 、小糠草a g r o s t i s g i g a n t e a n 狐尾蓼p o l y g o n u ma l o p e c u r o i d e s 、无芒雀麦b r o m u si n e r m i s 、芦苇p h r a g m i t e s a u s t r a l i s 、水甜茅g l y c e r i at r i f l o r a 、细叶早熟禾p o aa n g u s t i f o l i a 、散穗早熟禾 p o as u b f a s t t g , i a t et r i n 、内蒙古扁穗草b l y s m u sr u f u s 、鹅绒委陵菜p o t e n t i l l a 狐尾蓼群落a n s e r i n a 、草木樨m e l i l o t u ss u a v e o l e n s 、山黧豆l a t h y r u sq u i n g u e n e r v i u s 、球尾花 l y s i m a c h i at h y r s i f l o r a 、泽芹s l u ms u a v e 、地榆s a n g u i s o r b ao f f i c i n a l i s 、灰背老鹳 草g e r a n i u mw l a s s o w i a n u m 、毛水苏s t a c h y sr i e d e r i 、灰麦苔草c a r e x a p p e n d i c u l a t a 、蠢吾l i g u l a r i as i b i a r i c a 、海韭菜t r i g l o c h i nm a r i t i m u m 山黧豆l a t h y r u sq u i n g u e n e r v i u s 、箭头唐松草t h a l i c t r u ms i m p l e x 、地榆 s a n g u i s o r b ao o e c i n a l i s 、狐尾蓼p o l y g o n u ma l o p e c u r o i d e s 、水麦冬t r i g l o c h i n p a l u s t r e 、针苔草c a r e xd a h u r i c a 、小糠草d g r o s a sg i g a n t e a n 、野火球t r i f o l i u m l u p i n a s t e 、灰背老鹳草g e r a n i u mw l a s s o w i a n u m 、鹅绒委陵菜p o t e n t i l l aa n s e r i n a 、 竞争群落 鹿蹄草p y r o l ar o t u n d i f o l i a 、小花棘豆o x y t r o p i sg l a b r a 、毛水苏s t a c h y sr i e d e r i 、 芦苇p h r a g m i t e sa u s t r a l i s 、葛缕子c a r u mc a r v i 、酸模叶蓼p o l y g o n u m l a p a t h i f o l i u m 、蠹吾l i g u l a r i as i b i a r i c a 、问荆e q u i s e t u ma r v e n s e 、薄荷m e n t h a h a p l o c a l y x 、中问型荸荠e l e o c h a r i si n t e r s i t a 莲座蓟c i r s i u me s c u l e n t u m 、鹅绒委陵菜p o t e n t i l l aa n a e r i n a 、小糠草a g r o s a s g i g a n t e a n 、地榆s a n g u i s o r b ao f f i c i n a l i s 、内蒙古扁穗草b l y s m u sr u f fs 、中间型荸 荠e l e o c h a r i sm t e r s i t a 、平车前d e p r e s s a 、蔓麦瓶草s i l e n er e p e t 晒、裂叶蒿a r t e m i s i a t e m a c e t i f o l i a 、红足蒿a r t e m i s i ar u b r i p e s 、蒲公英t a r a x a c u mm o n g o l i c u m 、藤蓄 p o l y g o n u ma v i c u l a r e 、披碱草e l y m u sd a h u r i c u s 、芦苇p h r a g m i t e sa u s t r a l i s 、散穗 莲座蓟群落 早熟禾p o as u b f a s t i g i a t et r i n 、无：芒雀麦b r o m u si n e r m i s 、短芒人麦草h o r d e u m b r e v i s u b u l a r u m 、欧弧旋复花i n u l ab r i t a n i c a 、黄花苜蓿m e d i c a g of a l c a t e 、 小花棘豆o x y t r o p i sg l a b r a 、海乳草g l a u xm a r i t i m a 、葛缕子c a r u mc a r v i 、 水友冬t r i g l o c h i np a l u s t r e 、米氏冰草a g r o p y r o nm i c h n o i 、狐尾蓼 p o l y g o n u ma l o p e c u r o i d e s 、两栖蓼p o l y g o n u ma m p h i b i u m 6 2 实验设计和数据处理 2 1 实验原理 l i - - 7 0 0 0 c 0 2 h 2 0 分析仪是用来测定大气中c 0 2 浓度的红外气体分析仪，由于测定精 度可达o o l ( p m 0 1 t o o l 4 ) ，它可以灵敏地感应大气中c 0 2 浓度的瞬时变化，并将当时大气中 c 0 2 的浓度值自动记录到计算机中。利用l i - - 7 0 0 0 c 0 2 h 2 0 分析仪测定封闭气室内c 0 2 浓 度随时间的变化。 在封闭的气室内经过一定时间，植物的光合、呼吸作用和土壤的呼吸作用会导致气室 内大气c 0 2 的浓度发生变化。如果植物通过光合作用固定的c 0 2 量大于植物自身呼吸和土 壤呼吸作用所释放的c 0 2 量，那么，在一段时间间隔后，气室内的c 0 2 浓度降低；反之，如 果植物的光合作用固定的c t h 量小于植物自身呼吸和土壤呼吸作用所释放的c 0 2 量，则在 一段时问间隔后，气室内的c 0 2 浓度升高，因此，在一段时间间隔内，c 0 2 初始浓度和终 了浓度的差值即为这段时间内被测气体表面的c 0 2 吸收量。这就是本项实验所采用的方法， 即静态箱法测定群落的c 0 2 吸收量。 2 2 实验方法 2 2 1 湿地群落c 0 2 吸收量的测定 本项试验对原有实验方法进行了改进，仪器采用更为先进的l i 一7 0 0 0 c 0 2 h 2 0 分析仪。 与l i - - 6 2 6 2 c 0 2 h 2 0 分析仪【2 1 1 相比较，灵敏性提高了四倍，可测量水生样品中溶解的c 0 2 和总有机碳，其内在的稳定性和光谱的操作温度范围使它能够在过分苛刻大部分环境下应 用，是在湿地这样高湿环境下流量测量的良好选择。箱体采用有机玻璃罩子( 5 0 5 0 7 5 c r n 3 ) ，其下端能插入土中，从而使其密闭性更强，有机玻璃透光率达到9 1 2 ，较塑料罩 子要高5 6 【2 2 1 ，但由于高大植被正午时的蒸散量达到最高值，在有机玻璃壁上有少量 水珠，表明有温室效应。 群落c 0 2 吸收量同进程从早7 点到晚7 点，每隔2 小时测定1 次。测量时，要尽可能 严密地封闭气室，以保证气室与外界没有气体交换。在气室内外等高度处各放置一个照度 计和温度计，同步测定气室内外的太阳辐射强度和气温。笔记本电脑与l i 一7 0 0 0 c 0 2 h 2 0 分析仪相连，系统会自动存储分析仪测定的c 0 2 浓度，同时精确计时。本实验设定l i 一 7 0 0 0 c 0 2 h 2 0 分析仪每5 秒读数一次，测定大约持续3 分钟。同时每隔5 0 秒记录1 次照度 计读数。测定结束后，立即将气室揭开，使测定对象恢复自然生长状态，以备下次继续测 定，同时记录气室内外的气温。 分别于2 0 0 8 年7 月8 日、7 月2 4 日、8 月4 日、8 月1 6 日、9 月1 日分5 期对群落 c 0 2 吸收量进行测定。 2 2 2 环境因子测定 与湿地植物群落光合测定同步，测定各环境因子： ( 1 ) 光照强度采用z d s 1 0 w 2 d 型号水下照度计测定。 ( 2 ) 大气温度使用酒精温度计测定( 范围0 - - - 5 0 c ) ，从早7 点至晚7 点，每隔两小 时测定一次。酒精温度计距地面1 5 m 。 ( 3 ) 地温的测定包括地表的温度、距地面5 c m 、1 0 c m 处的土壤温度。把温度计垂直 于地面放入地表、地面5 c m 、1 0 c m 处，与大气温度同步读数。 2 2 3 地上生物量的测定 在群落的c 0 2 吸收量测定完毕后，对被测群落做分种产量样方，用烘干称重法测定地 上现存生物量。 2 2 4 模拟羊等家畜及其它食草动物噬食对植物群落日c 0 2 吸收量的影响 在2 0 0 8 年7 月8 日第1 期不同群落日c o z 吸收m _ 汉t l 定完毕后，刈割法去除5 0 x 5 0 c m 2 样方内地面上所有植物，以此模拟家畜及其它食草动物啃食，并用围栏围好，以防人、畜 踩踏。自然恢复生长后，于2 0 0 8 年9 月1 日同时测定围栏内外植物群落光合作用c 0 2 吸收 量。 2 3 数据处理 2 3 1 植物群落c 0 2 吸收量计算 表面气体的通量f ( m g m - 2 m i n 一，) 公式如下： f = a m ( s * a t ) = ( d v a c ) ( s * a 0 = d h a c a t = 0 。7 5 t t p a a c r t a t ( 式2 1 ) 式中m 为时间间隔t 内箱体内被测气体质量的变化( m g ) ：s 为被测表面的箱体底面 积( m 2 ) ：d 为箱体内气体的密度，d = p p r t ，且假定在时问间隔l 内气体密度变化不大 ( r a g m 3 ) ，其中p 为箱内气压( a t m ) ，计算中认为p = l a t m ；p 为摩尔质量( 吕m o l 。) ，r 为气体普适 常数( o 0 8 2 0 6 a t m ，t o o l - t 站) ，t 为箱体内气温( k ) ，p 2 7 3 1 5 + t ；t 为箱体内气温( ) ；h 为观测箱 高度( m ) ；c 为时间t 内箱内被测气体浓度的变化( i i m 0 1 m o l 。) 。 由式2 1 可得出c 0 2 表面通量为： f c 0 2 ( m g m - 2 m i l l l ) = 4 4 x a c ( i t m 0 1 t o o l y o 0 8 2 0 6 ( 2 7 3 15 + 0 ( 式2 2 ) 2 3 2 群落日c 0 2 吸收量的计算 在e x c e l 、s p s s 统计软件下，做基本的数据输入、计算和画图。 利用o r i g i n 软件通过对样方在各采集时间点c 0 2 吸收量随时间( 以分钟为单位) 的日变化 做g a u s s 型或多蜂g a u s s 型曲线拟合，得到拟合方程，在m 甜a b 计算软件下做盐线积分运 算，求出从早7 点至晚1 9 点群落日c 0 2 吸收量的值。( c 0 2 吸收量单位：m ) 。并用e v i e w s 软件编程建立c 0 2 吸收量与光照强度和气温的关系模型，用m a t l a b 以回归方程式为模型绘 制相应曲面图。 2 3 3 气室内外气温差异分析 封闭气室中，由于气室有机玻璃的透光率达9 1 2 ，而地表和气室内的长波辐射受阻挡 散不出去，容易产生“温室效应一。一次测定( 3 分钟) 后，气室内外温度如图2 1 所示：在 早7 点和晚1 9 点气室内温度分别高出大气温度1 8 和3 2 ，中午时气室内外温差增大，但 最大不超过7 。杜睿等幽悃箱法在草地温室气体通量的野外实验观测中，一般情况下，白 天上、下午及正午箱内的气温变化较大，短时问内箱内气温可高出大气温度1 4 c 左右。与 之相比，本实验中温室效应的影响相对较小 79 l 1 1 31 6 1 7 1 9 时间t i t l w ( h ) 图2 3 气室内外温度差异图 f i g 2 3t e m p e r a t u r ec o m p a r i s o nb e t w e e nt h ei n s i d ea n do u t s i d eo ft h ec l i m a t ec h a m b e r 9 o 5 o 6 o 5 o 6 o 4 3 3 2 2 1 1 3 结果与分析 3 1 湿地群落c 0 2 吸收量日变化曲线和方程 各条带植物群落c 0 2 吸收量日变化呈现g a u s s 型曲线或双峰g a u s s 型曲线，符合方程： 2 f j 一i ，2 2 ( ，一，t ) ： y ：甄+ 车e t + 车厂r ( 式3 1 ) q 1 i i哆v i 式3 1 中x ：时间( 分钟) ；y ：瞬时c 0 2 吸收量( m g m 2 r a i n - 1 ) ： 方程中