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草原深情(5) 精选

已有 4915 次阅读 2015-5-26 08:01 |个人分类:科考科研笔记|系统分类:科研笔记|关键词:草原,中科院,光合生态| 中科院, 草原, 光合生态

 

第五阶段

手段更迭 拓宽研究有收获

(1998-2000年)

 

从1998年开始,进入第五阶段。这一阶段,由实验室为主转为自然条件下测定;由叶片转为群落与叶片光合生态同时研究;使用的设备由台式仪-叶室,更换为光合车-大型同化箱及便携式光合作用仪。

1998年,我与植物所陈佐忠的博士后崔骁勇5月上旬到站。使用光合车、ASSA-1610型植物同化作用分析仪和6个大型同化箱,在自然条件下测定了羊草、冷蒿、沙蒿、大针茅和克氏针茅5类群落的光合和呼吸速率日进程及其土壤呼吸。从5月至9月初,每月测定一次。每期光合测定结束后,再测定群落的分种生物量、叶面积、茎叶比、比叶重和土壤含水量。在各期间歇期间,使用CI-301PS型便携式光合仪,测定了羊草、大针茅、克氏针茅、糙隐子草、木地肤、山葱、冷蒿、沙蒿等植物的光合与蒸腾速率日变化。此外,使用CI-203型光电面积仪,采用直接测量与面积-干重系数相结合的综合方法,测定了羊草、大针茅、冷蒿、沙蒿和杂类草5类群落及其主要植物种群、科群、纲群的叶面积指数季节动态。期间,与小崔同居一室,向他请教计算机知识,在数据处理方面收获颇丰。

5月中旬,进行第一次测定。凡事开头繁,仪器设备准备事宜较多。首先把ASSA-1610型红外仪安装到测定车上,将车开到样品地南侧,从发电机房接电。而后,安装空调管道和大型同化箱管道,修理管道中控制风速的阀门;前后用了6天才安装完毕。刚刚开始测定,空调风机的继电器便被烧坏,换之,运转正常。随后又出现红外仪读数不稳,估计为漏气所致。弄平同化箱地面,压紧同化箱罩,改用2个样气管取气,趋于稳定;同时发现红外仪零点缓慢飘移很大,一天达30ppm,这虽对二氧化碳浓度差值,即植物的同化量精度没有影响,但对绝对值影响甚大,需要经常进行标定。

测定期间,需要观察,需要记载,需要随时发现问题、解决问题,昼夜不能离人。所以,我与小崔轮流值班。白天常刮大风,有时将同化箱撕裂或掀翻;有时短暂狂风暴雨,将粗壮的气路管接口刮开、吹跑;有时因下雨气路进水。遇到这些情况,只好暂停测定,尽快处理,冒着风雨重新安装,或抽气排水。夜间,有时气温降至零度以下,出现霜冻,寒气逼人,只好棉袄加身。深夜,万籁俱寂,空气清新,新月如钩,群星灿烂,浩瀚的银河系、隔河相望的牛郎星与织女星、北极星、北斗七星……,历历在目;古希腊神话中的十二星座又在何方?中外无数神话,激起无限遐想,思绪进入一个神秘世界,顿感体轻步健,思维清晰。这种感受,在草原工作二十年来,前所未有;置身其中,是一种享受,是一种修炼,是一种超越。

每当接触一种以往没有使用过的仪器时,都有一个熟悉过程和操作技巧问题。CI-301ps型便携式光合仪的使用亦是如此。该仪器不受水分干扰,能自动调零点,二氧化碳绝对值准确。但测定之初发生过二个问题,一是光合速率测值特低,查找了许久,才发现仪器手柄处气路管开裂,有点漏气;二是二氧化碳差值读数,与ASSA-160型同化作用分析仪相比偏低。后来发现,是因为测定时间设置过短,气室之气没有充分交换所致,将其改设为30秒,测值则与ASSA-1610型红外仪一致。在其后测定中,逐渐积累了一些经验,如:大型同化箱之间,距离不可太近,以免早晚会遮光;样气管放置在同化箱出气口中央,采样最为均匀;调节管道风速的挡板要松紧适当,以振而不动为宜;须经常检查取气管内有无凝结水,以免造成气路不畅;发电机随时待命,一旦停电,立即发电,以免测定半途而废等。

群落叶面积指数测定,原想在野外现场进行,可能精度较高。但通过实践发现,草原地区风沙太大,不仅严重影响仪器寿命,而且叶片很快卷曲,难以测准。所以,改为在野外采集样品,装入塑料袋,带回实验室,尽快用CI-203型光电面积仪测定,而后烘干称重,求出面积-干重系数。这样,既保护了仪器,也节省时间,提高了精度。

新到货的delta-T AP4动态气孔计具有计算机系统和光量子测定装置,优于以前用过的MK-3型气孔计。但由于人员和时间有限,仅进行了试测。

在站期间,陈佐忠曾与我谈过他的设想,拟将草原站的研究工作分为群落学、地球化学循环、放牧与刈割、生理生态四项。待崔骁勇出站后,留在植物所,负责草原站的植物生理生态研究工作。7月下旬,以史德宽等组成的“九五”攻关项目检查团到站。8月中旬,出席海峡两岸植物地理学术交流会的代表来站参观、座谈。翌日,与全站人员聚餐,举行篝火晚会,邀请锡盟乌兰牧骑临场演出,热闹非凡。下旬,国家自然科学基金项目中期评估人员,约40人到站检查工作。9月初,结束测定,取出记录纸,收拾好仪器设备,返回北京。

1999年,7月上旬,博士后崔骁勇出站,第二任站长陈佐忠原本计划将其留所的设想落空。我即将退休,谁来接替光合生理生态研究工作,不得而知。

7月中旬,我来到草原站。按计划开始独自测定常见草原植物光合速率。首先,再次详读CI-301ps便携式红外仪说明书,熟悉仪器,用ASSA-1610型同化作用分析仪的标准气对其进行标定。在试机过程中,出现死机,所有键均失效;经过一夜,充电电池耗尽,重新开机,又正常了。后来,这种现象时有发生,不知原因何在,难道与设置或操作有关?

为减小测定者呼吸对大气二氧化碳浓度的影响,利用铜制取气管,采集距地面3米处的大气,作为测定气源。依据所测植物的叶片大小和形状,选用不同类型的叶室,如圆形叶室、长方形的小叶室和大叶室等。先后测定的植物种类约50种,依次为羊草、大针茅、无芒雀麦、西伯利亚羽茅、冰草、隐子草、洽草、芨芨草、沙竹、狗尾草、扁穗草、山葱、双齿葱、马蔺、细叶鸢尾、冷蒿、沙蒿、黄蒿、大籽蒿、蒙古蒿、狭叶青蒿、扁蓿豆、白花草木樨、紫苜蓿、斜茎黄芪、木岩黄芪、小叶锦鸡儿、高山紫菀、驴耳风毛菊、阿尔泰狗娃花、耧斗叶绣线菊、麻花头、旋花、沙棘、防风、马先蒿、乳浆大戟、地榆、木地肤、藜、二裂萎陵菜、菊叶萎陵菜、唐松草、叉分蓼、东北羊角芹、窄叶蓝盆花、鼠掌老鹳草、瓦松、大果榆、杨树等。

8月上旬,中科院北京森林站博士生小李来站,取走便携式光合测定仪的附件湿度调节器和人工光源。借此机会,问及该仪器出现死机的原因。他说:进货之初,青海高寒草甸站和内蒙古草原站的CI-301ps光合测定仪,在试机时就有死机现象,厂家说是因为电压不稳所致。解决办法是,打开后盖,拔下插头断电,再接上插头通电,即可恢复正常。并请他帮助将RS232软件输入气象站的笔记本电脑,拷贝已测定的数据。随后,博士生小牛取走土壤湿度计及其说明书。中旬,结束测定,将数据输入气象站的笔记本电脑,再将其拷贝至软盘。

这一年,值得记录之事不多。7月下旬,站上开车前往牧场场部观看赛马。8月中旬,在草原站举行建站20周年庆祝大会,陈佐忠主持,副站长白永飞、原副院长中科院院士孙鸿烈、中科院生命科学与生物技术局副局长康乐、内蒙古大学教授刘钟龄、北京森林站第一任站长陈灵芝、植物所新任所长兼草原站站长韩兴国、第一任草原站站长姜恕等先后讲话,会后老同志座谈。翌日,游白杄云杉林、达来诺尔湖和扎赉特屯等地。晚上,篝火晚会,与会者纷纷献艺,有的一展歌喉,有的翩翩起舞,有的即兴朗诵。

2000年,7月上旬到站。CI-301ps光合测定仪运转正常,为植物所李镇清博士测定盆栽羊草、大针茅光合速率,并向其请教电脑制图方法。而后继续去年的测定,所测植物种类共67种:依次为:赖草、克氏针茅、贝加尔针茅、巨序剪股颖、小画眉、寸草苔、日阴菅、黄囊苔、灰脉苔草、水麦冬、野韭、黄花葱、矮葱、射干鸢尾、变蒿、黄花草木樨、多叶棘豆、黄花苜蓿、披针叶黄华、甘草、蓝刺头、莲座蓟、白头翁、莴苣、风毛菊、异茎风毛菊、山刺玫、蓬子菜、达乌里芯巴、皱叶沙参、长柱沙参、红纹马先蒿、并头黄芩、狼毒、沙参、西伯利亚山杏、东北鹤虱、猪毛菜、尖头叶藜、灰绿藜、藜、毛萼麦瓶草、山天冬、星毛萎陵菜、山萝卜、二色补血草、扁蓿豆、滨藜、反枝苋、棉团铁线莲、箭叶橐吾、草麻黄、大车前、狐尾蓼、金戴戴、西伯利亚蓼、獐牙草、轮叶萎陵菜、野亚麻、百里香、鹅绒萎陵菜、萹蓄、湿润和干旱地的羊草、山葱、冷蒿、紫苜蓿和西伯利亚羽茅。7月中旬,发现当充电太足时该仪器容易死机,于是改为每次充电2-3小时,之后再未出现过死机现象。正是实践出真知,熟能生巧智。

7月中旬,老陈、小莫等回京,带走气孔计与光量子仪。此时,除8名不相识的学生外,科研人员只有陈有军和我二位在站。数年前,7-8月属于旺季,人员云集,热闹非凡;可眼下,“老草原”陆续退休,“新草原”寥寥无几,显得冷冷清清。没过多久,我亦结束测定,整理标本,将种名不确定者交陈有军,托他转草原生态和植物分类专家刘书润鉴定。然后,收拾物品,将红外仪装箱,与草原站告别。

依据本阶段测定,陆续撰写论文6篇:内蒙古半干旱草原沙地植物群落光合特征的动态研究(植物生态学报)、半干旱草原主要植物光能和水分利用效率特征的研究(草业学报)(收入《内蒙古半干旱草原土壤-植被-大气相互作用》,气象出版社)、内蒙古典型草原主要植物群落土壤呼吸的初步研究(草地学报)、内蒙古典型草原地区常见植物光合速率、蒸腾速率和水分利用效率的比较研究(草业科学)、内蒙古典型草原地区5类植物群落叶面积指数的比较研究(中国草地)、半干旱草原碳素循环与生产力研究(博士后崔骁勇出站论文)。

二十多年来,我们撰写了几十篇论文,参阅了不少SCI的相关文章,其中有的与我们的水平相近,但由于没有重视国际学术交流,加之英语水平有限,所以从未向SCI投稿。不过,美国的Biological Abstracts、捷克的Photosynthesis Bibliography、英国的HebeAbstracts等均刊登过我们的论文摘要,美国、阿根廷、日本、捷克、苏联等国学者亦索取过我们的论文,还参加过几次国际学术会议,总算是在国际上也有所交流吧!

随着崔骁勇出站和我退休,草原站的光合生态研究告一段落。二十多年来,对草原的环境逐渐适应,对草原的感情日益深厚,对研究成果颇为欣慰,对研究过程回味无穷。然而,自古万事难求全,遗憾之处在所难免:一是将光合与生物量和光能利用结合起来研究的夙愿没有实现;二是未能创造植物在高二氧化碳浓度下的生长条件,深入研究二氧化碳浓度倍增对草原光合特性的影响;三是包括草原光合生态研究成果在内的2部专著:《内蒙古羊草草原生态系统及其持续发展》和《内蒙古大针茅草原生态系统及其持续发展》,以及《内蒙古典型草原光合生理生态研究》的编纂出版计划落空;四是虽然进行了一些联系生产的研究,但未能向前再跨一步,运用于生产实践。

九年之后,在庆祝草原站成立30周年之际,我们这些曾经同甘共苦、并肩战斗的“老草原”,再次来到锡林河畔,欢聚一堂,情深意切,畅谈如初,精神面貌不减当年,只是已经年过古稀,白发斑斑。可喜的是,草原站的规模、仪器、设备和研究工作均有巨大进展。看今朝,忆往昔,不尽思潮滚滚,感慨万千:时代在前进,科学在发展,成果日日新,献给大草原。

 




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