[发明专利]一种芦苇虉草群落中虉草光补偿利用的确定方法

说明书

本发明公开了一种芦苇虉草群落中虉草光补偿利用的确定方法，属于植物垂直分布中光资源高效利用领域。包括如下步骤：选择芦苇虉草群落中生长盛期的芦苇冠层下虉草，利用人工光源进行虉草叶片的光响应曲线拟合，并分别测试虉草表层和周围无遮挡环境下的光照强度，然后依据虉草的光响应曲线，计算出以上两种光照强度下虉草所具有的净光合速率及其比率，从而估算出芦苇冠层下虉草的光补偿利用率，进而可确定芦苇虉草群落中芦苇的适宜密度。本发明简便易行，数据准确、稳定，可应用于具有垂直分布特征群落冠层下植物的光补偿利用的确定。

技术领域：

本发明涉及一种芦苇虉草群落中虉草光补偿利用的确定方法，属于植物垂直分布中光资源高效利用领域。

背景技术：

虉草(Phalaris herba)主要分布于北美、北欧和亚洲等温带地区，在中国东北、华北、西北和华东等地均有分布。虉草喜湿，常生长在河漫边、湖边、低洼地和沼泽地。虉草具有产量高，蛋白质、纤维素和矿物质含量丰富等特点，为优质牧草。此外，虉草和芦苇尽管在北美被视为入侵种而加以控制，但在欧洲，二者却因极高的去污能力而被广泛用来构建人工湿地植物群落，近年来该用途在中国也开始有所利用。然而，芦苇和虉草均极具竞争能力，二者在自然生态系统中常通过抑制其他物种而演化为群落的单优种群，但二者有时居然可在某些河流湿地、湖边及低洼沼泽地长期维持共存，这是一般种群水平下经典竞争排斥理论难以解释的现象。因此，二者间必通过采取某些生态策略，实现竞争-拓殖妥协，从而维持竞争共存格局。近来本发明团队根据虉草光补偿点较低的特效，提出了虉草可在芦苇冠层下实现光补偿利用，从而可缓解二者对光资源的竞争的推断，这一论断亦已得到国际水协“人工湿地污水处理”专家委员会主席、欧洲湿地科学家协会主席Jan Vymazal教授的认可。但补偿利用率的定量化测算方法尚未有报道。本技术方法将结合芦苇冠层下光分布特征及虉草的光合特性，确定芦苇冠层下虉草光补偿利用效率。

作为目前国际上测试植物光合作用最具代表性仪器之一的LI-6400XT便携式光合作用测量系统，在实验过程中可有效控制叶片周围的CO₂浓度、湿度、温度、光照强度和叶室温度等所有相关的环境条件，解决了光合作用野外测量中诸多问题:气体浓度可以在适宜的范围内控制和变化，从而测量响应曲线；解决了叶片温度随光照时间增加而逐步升高的问题，同时测量叶片表面的光照强度；光源便携且能够控制光照强度，而不依赖于自然天气条件；系统坚固耐用，能够适应各种环境条件；LED红/蓝光源可以在0-3000μmol·m^-2·s^-1间连续变化，且几乎不产生热量，不会对叶片产生扰动。以上诸多优点，可确保本技术方法中测试数据准确、稳定。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种芦苇虉草群落中虉草光补偿利用的确定方法，以确定虉草实现光资源补偿利用的方法，同时也可确定其他具有垂直分布特征群落冠层下植物的光补偿利用方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明主要采取以下步骤：

(1)选择芦苇虉草群落中生长盛期的密度为25-45株/m²的芦苇冠层下虉草，在一天中主要的光照时间内(8:00-16:00)，利用LI-6400XT便携式光合仪进行虉草叶片光响应曲线拟合，其中，测量时的测量光由仪器自带的内置人工光源设定，设定光照强度范围为0-2500μmol m^-2s^-1，系统每隔3min自动记录虉草叶片的净光合速率，并完成叶片的光响应曲线拟合。

(2)选择芦苇虉草群落中生长盛期的密度为25-45株/m²的芦苇冠层下虉草，利用双辐射仪于自然光照下，测定步骤(1)所提时段内的不同时间点虉草表层叶片和周围无遮挡环境下的光照强度。

(3)依据步骤(1)中拟合的虉草叶片的光响应曲线，计算步骤(2)中自然光下各时间点虉草表层叶片和周围无遮挡环境下的光照强度在光响应曲线上所对应的净光合速率。