第三阶段

排疑解难 步步深入成果丰

（1984-1990年）

1984-1990年，这七年为第二阶段。期间，用GXH-201型红外仪进行测定，取得了大量可靠的原始数据，陆续撰写了30篇学术论文及光合测定方法专论。但测定工作并不一帆风顺。这台红外仪前后发生过3次故障，北分厂的研发人员2次到站维修；另一次，将仪器运回北京检修。由于修理及时，没有耽误太多工作。此外，气路漏气时有发生，停电频繁及电压、电频率波动，一如既往。对此，逐渐积累了一套应对办法，不再烦恼，不再无奈。同时，站上购买了大型发电机，不再惧怕停电，不再束手无策。测定有了保障，研究得以步步深入，先后测定了羊草、大针茅的光合速率季节动态，十种单子叶草原植物的光-光合速率、光-光呼吸速率，羊草的叶龄-光合速率，刈割对羊草光合速率的影响，老芒麦光合生态特性，羊草、大针茅光合速率日进程，5种植物的气孔传导率和蒸腾速率日变化，等等。特别是，为了探讨草原植物光合午间降低的原因，在自然条件下和实验室分别进行了许多相关测定，前后历时四年。以下按年份记载。

1984年，我与杨宗贵轮流赴站，测定了羊草、大针茅光-光合速率与温度-光合速率的季节动态。为保证工作顺利，确保数据完整，无论电网是否停电，每期均自己发电，从6月到9月，共测定7次。每期之间，穿插测定其他项目，如：自然条件下土壤干旱时羊草、大针茅的光合日进程；土壤湿润与干旱条件下，羊草、大针茅、贝加尔针茅和无芒雀麦的叶片含水量日变化；人工恒光恒温恒湿下羊草、大针茅光合日变化等，以探讨草原植物光合午间降低的原因。

其他测定还有：（1）无芒雀麦、贝加尔针茅在常温与高温下的湿度-光合速率；（2）人工草地喷施三十烷醇试验；（3）气孔计测定，内容有：不同天气和土壤水分条件下，羊草、西伯利亚羽茅、无芒雀麦、山葱、马蔺5种植物的气孔传导率和蒸腾速率日变化，以及三十烷醇对羊草气孔传导率和蒸腾速率日变化的影响。

测定期间，GXH-201型红外仪电路部分性能良好，主要问题发生在气路部分。读数不稳，大多为气路漏气所致。

7月上旬，请北京分析仪器厂王文高、唐青云来站检修，先后发现该仪器的针阀和进气咀Ⅱ漏气，修理后仪器稳定。二位就此给我们详细讲解了排除仪器漏气的方法。在后来的测定中，又发生过仪器内气泵、电磁阀、进气咀Ⅰ和Ⅲ的垫圈等处漏气。通常，修理后仪器非常稳定，读数变化仅0.5ppm左右，且零点不飘移。此外，还出现过无油压缩机、加湿器、气路转换箱等处漏气。好在我们已有解决漏气的经验，经及时修理，皆无大碍。漏气，看似是小问题，但每次都要耗费时间，从头到尾逐一排查。其他，诸如无油空压机停转，仪器短路、烧保险、接触不良之类故障，发生过多次。这些小毛病，已经难不倒我们，修之即好，影响甚微。还有一些偶发现象，如：发电机电压剧变，大气二氧化碳浓度猛增，红外仪读数乱跳，因出现机率极小，所以对测定精度和速度几无影响。

8月下旬，GXH-201型红外仪再现乱打点现象，为将漏气降低到最低程度，我们将空气与样气气道分开，各走一路，仪器变得很稳，但失去了测量零点调零的功能。只好取出QGD-07型红外仪，二台仪器并用，前者测定光合速率，后者测定大气二氧化碳浓度绝对值。为保障明年工作进展顺利，9月下旬返京时将其运回北京维修。

通过测定，又积累了一些新经验，如：发现红外仪的数码管须要与仪器同时预热，否则仪器读数负飘，影响测定。再如：当发电机的频率为50HZ时，读数极其稳定，读数变动小于0.5ppm；当高于或低于50HZ时，读数均不稳定，变动于1.5-2ppm之间；当调整发电机周波时，读数变动极大，达8ppm，这表明电频率是影响红外仪稳定性的重要因素。

这一年，还有几件事值得记录：7月中旬，中科院生物学部副主任宋振能和植物所副所长王献溥来站视察工作，介绍了中科院科研体制改革问题，指出：当前要着重发展研究和应用研究，进一步搞好总体设计和规划。据此，我们提出设想，进行“草原植物群落能流研究”，拟在整个生长期，定期同步测定群落结构、生物量、叶面积指数、光合速率、太阳辐射及植物热值。8月下旬，新疆八一农学院副院长许鹏来站参观；9月初的某一天，我们从下午3点开始观看电视连续剧《陈真传》，直到次日凌晨2点许，连续10多小时。平时没有娱乐，这次又娱乐过度，十寒一曝；尽管有损健康，但是心情舒畅。9月上旬，气温明显下降，在冷风嗖嗖之中，迎来了中秋佳节。傍晚，全站会餐。席间，定位站的色布勒、小周、小陈等各展才艺，激情高歌。席罢，已至初夜，月光皎洁，万籁无声。我们三五成群，散步消食，谈天说地，放松身心。站上没有电话，只好遥望婵娟，用脑波向家人传递信息，送去思念。不日，组织去沙带游玩。大片的云杉林，针叶碧绿，树型似塔，高达20余米，树龄约有百年，在草原地带极为罕见。山杨、白桦林，挺拔屹立，生机盎然。榆树林，婀娜多姿，形态各异，错落有致，别有一番风韵。阳坡灌木遍布，有山杏、山楂、稠李、虎榛子、山丁子、绣线菊、栒子木，等等，红、橙、黄、绿、紫交相辉映，五颜六色，争艳斗奇。这些草原瑰宝所构成的独特景观，可谓独到、独好、独树一帜。

1985年5-9月间，我先后去草原站3次，累计约100天。主要测定项目有：羊草、大针茅、冰草、芨芨草、无芒雀麦、贝加尔针茅、西伯利亚羽茅、日阴菅、山葱、马蔺10种植物的光-光合速率及照光后光合反应速度；羊草的叶龄-光合速率，从叶片未展叶，一直测到叶片展开25天，共7次；羊草不同叶位叶片的光-光合速率；不同土壤水分和气温下羊草、大针茅、贝加尔针茅、无芒雀麦的空气湿度-光合速率；自然条件下，土壤水分充足和干旱时羊草、大针茅、无芒雀麦、贝加尔针的光合速率日进程。为摸清草原植物光合午间降低的原因，继续在实验室模拟自然条件，测定其光合速率日变化。

是年，研究工作继续深入，开始用封闭系统试测羊草、大针茅的二氧化碳-光合速率及温度-暗呼吸速率；用零气法试测羊草、大针茅、山葱、冰草的光-明呼吸速率。

此外，在自然条件下继续测定羊草、西伯利亚羽茅、无芒雀麦、山葱、马蔺5种植物气孔传导率和蒸腾速率日变化，以及羊草的不同叶位叶片及其不同部位的气孔传导率和蒸腾速率。为与生产实际相联系，还在农田、天然和人工羊草样地分别布置了喷施三十烷醇试验。

该年5月下旬到站时，发现自来水管冻裂，实验室无水可用，为及时测定，只得暂用保温桶装水，替代自来水，调节隔热水槽的温度，为期半月，度过一关。

这一年，开始用流量计计量气封量，从而使测定精度得到保证。而遇到的首要问题，仍是仪器和气路漏气问题。但漏气之处不同于去年，出现在电磁阀、机内皮管、参比室和样气室的薄膜泵等处。6月中旬，借回京之机，特地到北分厂请教王文高，他介绍说：可以通过不开泵、用机外泵和机内泵三种方式，依次进行检查，即可逐一排除。随后，北分厂唐青云来站，对红外仪的光源电压、放大器板的自动增益电压进行了调节，并更换了电磁阀，但仍稍有漏气，无法彻底解决。机外，如调湿转换器、皮管等处亦出现过多次漏气，不过对此已能应付自如。

7月中旬，红外仪数码管突然没有信号，电位器调节失灵，只好暂停测定，将其运回北京，送交北分厂修理。不日，修好，立即运到草原站，读数还是不稳。按照北分厂专家赐教，更换触发板的热敏电阻，并甩掉电磁阀，重新连接气路，读数变得十分稳定，摆动复归于0.5ppm以内。

为了节约柴油，平常使用电网电，停电时自己发电。但两种电源对红外仪的影响不同，其零点相差很大，达4ppm。故此，当频频停电时，只得不厌其烦，两电交替使用，不断调节零点，以便确保精度。自发电虽能解决停电之忧，但由于发电机功率小，所以在测定中调节光强时，电压随之变化，进而带来读数变化，这亦只能通过随时调节来应对。

经验在不断积累，今年又有所发现，一是红外仪在前一天晚上预热更好，至翌日测定时机内温度已稳定，对测值影响更小；二是电频率对红外仪读数的影响大于电压；三是当机内温度达33度以上时，读数不稳；将机盖打开，温度降低，读数即稳。四是当电压高于220V时，磁饱和稳压电源的稳压效果较差。这些经验，对进一步提高测定精度和速度，有重要的实用价值。

在自然条件下，用ASSA-1610型红外仪测定时，亦有不尽人意之处，如：流量计不准确；大气二氧化碳浓度短时间变化较大时难以读数；终点和零点电位器的位置每天均发生变化。但在采取相应措施后，满足光合日进程的测定精度尚无问题。

这一年，每月都有业余活动。6月中旬，奇热，气温28度，直射光下高达45度，去石门子春游。锡林河从该地蜿蜒流过，河水清澈见底，岸边灌木茂密，远处绿草如茵，牛羊成群，景美如画。7月中旬，庆祝白音锡勒牧场建场35周年，在站人员前往牧场场部，观看那达慕大会。8月上旬，到锡林浩特市，参加“草原生态环境保护学术交流会”。8月下旬，开车前往长白山，到中科院森林生态系统定位站参观学习。

1986年春，近二个月无雨。6月下旬到草原站时，发现移栽样品均生长不良，但各种植物的表现有所差异，从中可以看出其耐旱程度：木地肤、冷蒿>大针茅、克氏针茅、贝加尔针茅、芨芨草>冰草、羊草、山葱、日阴菅、羽茅、羊茅>无芒雀麦、线叶菊>马蔺。

这一年，主要测定项目有：（1）羊草的叶龄-光合速率，从叶片未展开开始，5天测定一次，一直测到近乎枯黄，前后55天，共12次；（2）羊草、大针茅、贝加尔针茅、冰草、西伯利亚羽茅、无芒雀麦、芨芨草、日阴菅、山葱、马蔺10种植物的光-明呼吸速率、温度-光合速率；（3）羊草、大针茅温度-暗呼吸速率；（4）土壤水分充足和干旱下羊草、大针茅的温度-明呼吸速率。为进一步探明光合午间降低的原因，在模拟大气生态条件或恒光恒温恒湿下测定了羊草、大针茅的光合日变化。测定中发现，在干旱、低温条件下，大针茅暗呼吸大于光呼吸，所以认为光呼吸大于暗呼吸的传统说法，似不确切的，应做补充说明，即在特定生态条件光呼吸小于暗呼吸。

除上述之外，还进行了如下测定：（1）在自然条件下土壤水分充足和干旱时羊草、无芒雀麦、大针茅、贝加尔针茅的光合日进程；（2）大针茅、羊草、西伯利亚羽茅、无芒雀麦、山葱、马蔺6种植物的气孔传导率和蒸腾速率日变化；（3）在羊草样地布置喷施TS剂试验。此外，对以往数据不足者，如大针茅、羊草的空气湿度-光合速率等进行了补充测定。

在仪器设备方面，这一年添置了稳频电源和3309-50湿度计（美国），重新设计制作了湿度计探头小室、隔热水槽等。

为了探明电频率对测值的影响，自己发电进行了试验：当周波由49.7调到50HZ时，红外仪读数增高3ppm，而由50.3HZ调至50HZ时，读数降低2ppm。这再次证实，电频率对仪器的影响确实很大。但在安装稳频电源之后，用电网电测定，读数亦相当稳定，变动小于1ppm。尽管如此，当要求精度高或测定不能间断时，还是采用电压和频率能够调控的自发电为好。

8月上旬的某一天，正在专注测定之时，GXH-201型红外仪的电压数字显示器突然出现故障，无法读取数据；急中生智，改用万能电表代替，继续测定，未受影响。此外，还发现了几个值得重视的问题：（1）双子叶气封液冷叶室的叶片插入口太宽，气封效果较差，测定数据不准，无法使用，待重新设计制作；（2）用密封系统测定时，叶片与橡皮泥接触处，在高温下似有漏气之嫌；（3）当电网负荷变动很大，或其他大型设备突然接通或断电时，零点就随之突变，必须立即调节零点；（4）3309-50湿度计性能稳定，但由高湿变为低湿时，反应缓慢；当湿度达到100%时，无法继续使用，需长时间才能恢复正常。

时至今年，使用GXH-201型红外仪已有三年。根据使用情况，为北京分析仪器研究所技术发展组填写了“红外线分析器振兴目标研究征询专家意见表”。恰好新疆草原所派小顾等二人来站学习。我们将测定中的经验、教训全盘托出，一一示范，供其参考，免走弯路。

1987年，研究工作继续深入，测定了刈割对羊草叶片光-光合速率的影响及其再生叶片的光-光合速率。为深入探索光合午间降低的原因，在人工设置的各种生态条件下，进行了如下测定：（1）不同土壤水分、空气湿度和温度组合下羊草、大针茅长期测定时光合速率的变化；（2）模拟自然光强变化，不同湿度组合下羊草、大针茅的光合日变化；（3）土壤干旱时，不同光温组合下羊草、大针茅光-光合速率。此外，开始测定栽培牧草老芒麦的光-光合速率。

今年，测定中出现的问题有：（1）叶室与干燥器之间的皮管漏气：（2）高压变压器有一相故障，造成频频停电，重新安装；（3）BTWY-5型稳压电源的定子与转子短路和失灵各一次；（4）输液泵出故障，更换；（5）标准气配制过久，浓度降低，需立即更新。

测定经验又有所增多，一是将红外仪读数不稳的原因归纳为四种类型：（1）调零时不稳定，为红外仪有故障，或是电压波动太频繁所致；（2）测定时读数偶尔剧变，系电压突变造成；（3）测定时记录仪乱打点，为空气二氧化碳浓度剧变；（4）调零点时稳定，测定时不稳，或者读数连续左右摇摆，均为漏气所致。二是对气封量的重要性有了更加明确的认识，以往有的测值偏低，其中一个重要原因是气封量过大，需要予以校正；三是电压不稳，光强随之波动，同化量亦随之变化，所以读数不稳不全是电压直接影响所致。

1988年6月中旬到站。今年又遭春旱，植物生长欠佳，鼠害泛滥，面积不大的样品园中，有七、八个鼠洞。从动物所啮齿动物组借鼠夹数个，放置园内，打死2只鼠兔。

这一年，重点研究冰草和栽培牧草老芒麦的光合生态特性，包括：冰草光合速率与温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤水分、氮素的关系；不同生育期老芒麦光合速率与光照的关系。并开始以单子叶植物作材料，专门研究光合速率与流量、气封量的关系。

此外，补测了干旱条件下羊草灌水后的光合复速度；土壤水分充足与干旱条件下羊草的温度-光呼吸速率；刈割对羊草气孔传导率的影响；羊草、西伯利亚羽茅、无芒雀麦、山葱、马蔺5种植物叶片正反两面气孔传导率的比较。

测定中，发现气泵不稳对红外仪读数影响亦很明显：一是当电压变化大而快时，泵速不稳,流量变化大，读数就波动；二是当气泵出现某种故障时，泵速不稳，读数亦随之变动。本年停电次数特多，给测定带来不少麻烦，但当光强由0klx上升到100klx时，对红外仪读数的影响却很小。

该年，测定方法又有所改进，一是在测定二氧化碳-光合速率的封闭系统中，加湿器之前加入碱石灰管，并放入点温计感应头；二是均用实验初步得出的适宜气封量进行测定。

本年值得记录的是，7月下旬中科院副院长孙鸿烈等一行31人来站参观、检查工作。

1989年，组内人员安排有所调整，原本研究群落光合的盛修武和戚秋慧，转为研究其他项目，群落光合测定由杨宗贵接替，我仍负责叶片光合研究。姜恕先生退休，盛、戚转行，光合生态研究后继无人，原本商定将群落结构、生物量、群体和叶片气体交换相结合进行同步长期测定，将草原生产力与光能利用联系起来研究的设想，就此划为泡影。

这一年7月中旬到站，主要测定内容为：（1）不同生态型羊草的光-光合速率，及其气孔传导率和蒸腾速率的日进程；（2）不同生育期老芒麦的温度-光合速率，及其气孔传导率和蒸腾速率的日进程；（3）用光合车，测定了羊草群落与紫粒苋单株的光合速率与蒸腾速率日进程；（4）探讨了具有挡板的新双子叶叶室的适宜流量和适宜气封量。此外，为动物所研究生邱星辉测定了蝗虫呼吸量；为内蒙古大学仲延凯测定了喷施复合稀土对羊草光合速率的影响。

本年，经过稳频、稳压电源器和磁饱和稳压器后，红外仪电压变化极小，读数稳定，只有当电压偶然剧烈变动时例外。气路漏气仍然时有发生，见于管状干燥管、塔式干燥器、叶室出口的集水器，不过很快便被排除。

该年值得记录之事还有：8月上旬，中科院生物科学与技术局局长钱迎倩等和国家自然科学基金委的盛祖嘉等来站参观考察，并分别进行座谈。此外，站内组织到杨树林、扎根斯多湖、海流特草原游玩。扎根斯多湖湛蓝清澈，犹如人间瑶池；海流特草原一马平川，形似丘间盆地。

1990年7月上旬到站。这一年，重点研究了光合速率与土壤水分的函数关系，主要内容为冰草、羊草的土壤水分-光合速率和不同生态型羊草的土壤水分-光合速率。其他工作还有：（1）开始使用双子叶叶室，摸索枝条光合速率的测定方法，包括：冷蒿、沙棘枝条的光-光合速率，及其气封量、流量与光合速率测值的关系。为找出叶、蕾、枝光合产物所占比例，在测定完枝条光合后去掉叶子，测定枝+蕾的光合速率，再去掉蕾测定枝的光合速率。（2）土壤干旱下冰草的温度-光合速率、空气湿度-光合速率；（3）羊草、西伯利亚羽茅、无芒雀麦、山葱、马蔺5种植物的气孔传导率和蒸腾速率日进程；（4）利用光合车，测定老芒麦群落、披碱草群落和无芒雀麦群落的光合速率。

该年故障较少。仅在7月中旬，因人为因素变压器烧坏；欲自发电测定，水塔存水甚少，只得暂停测定数日，直到新变压器装好。此外，在工作近于尾声时，BTWY-5型稳压电源出现毛病，但对测定无甚影响。

在站期间，利用停电空闲时间完成了如下文稿：（1）上报成果材料《内蒙古典型草原植物及其群落的光合生理生态特征》；（2）为“中国生态系统网络观测规范”提供的材料《植物及其群落光合速率和呼吸速率的测定》和《叶面积和叶面积指数的测定》；（3）赴苏报告《内蒙古草原植物及其群落光合生理生态的研究》。

其他值得记忆之事有：7月中旬，中科院资源环境局课题网络技术组来站参观，随行到羊草样地、退化样地、放牧样地一转。此间，气温高，降雨多，正是干枝梅盛开、蘑菇大量出现的季节，好奇者欣喜若狂，勤快者见而采之。7月下旬，到锡林浩特市，参观锡盟第七届那达慕大会。这次大会不同往年，号称“十个一千”，即劳模1000人，摔跤手1000人，赛马1000匹，头等奖1000元，耗资1000万元，去年家畜头数突破1000万头（只）、人均收入1000元、……，规模宏大，盛况空前。

至此，第三阶段结束，所取得的研究成果，明显多于第二阶段，颇为丰硕，特罗列如下：

（一）学术刊物

1.羊草不同叶龄叶片光-光合特性的初步研究（植物学报）

2.十种草原植物光合速率与光照的关系（生态学报）

3.人工羊草草地喷施三十烷醇的生态效应（中国草地）

4.三十烷醇对栽培羊草某些生物学特性的影响（中国草地）

5.喷施TS制剂对羊草生长影响的比较研究（中国草业科学）

6.羊草和大针茅光合作用午间降低与生态因子关系的研究（自然资源学报，后收入朱光亚、周光召主编的《中国科学技术文库》，科学技术文献出版社）

7.土壤水分充足条件下羊草和大针茅光合速率午间降低的原因（植物生态学与地植物学报）

8.刈割对羊草光合特性影响的研究（植物生态学与地植物学报）

9.不同生长时期羊草、大针茅光合速率与气温关系的比较研究（植物生态学与地植物学学报）

10.不同生长时期羊草、大针茅光合速率与光照关系的比较研究（植物研究）

11.土壤水分对羊草光合和蒸腾特性的影响（植物学通报）

12.不同土壤型羊草光合和蒸腾作用特性的比较研究（植物学报）

13.羊草光合作用日进程类型的研究（自然资源）

14.草地光合生态研究（自然资源）

15.冰草叶片光合速率与生态因子关系的研究（草地学报）

16.羊草呼吸作用与温度和光照关系的研究（植物学通报）

17.光照对沙棘生长发育影响的研究植（植物学通报）

（二）论文集

1.不同生长时期羊草、大针茅光合速率与光照强度关系的比较研究，（草原生态系统究，内部版，第6集）

 2.人工羊草草地喷施三十烷醇的生态效应（草原生态系统究，内部版，第6集）

3.土壤干旱条件下羊草和大针茅光合作用午间降低内因的研究（草原生态系统究，第2集，科学出版社）

4.羊草光合能力的研究、（草原生态系统研究，第4集，科学出版社）

5.不同生长时期冰草光合速率与气温关系的比较研究，（草原生态系统研究，第4集，科学出版社）

6.三十烷醇对天然羊草草原优势禾草的影响（草原生态系统研究，第4集，科学出版社）

7.羊草和无芒雀麦叶片光合和蒸腾作用日进程特征的初步研究（作物与水分关系研究，中国科学技术出版社）

8.羊草的光合能力及其与生态因子关系的研究（生态学研究进展，中国科学技术出版社）

9. Light respiration characteristics of 10species from a typical steppe.（Proceedings of theinternational symposium on grassland vegetation. Science press, Beijing, China.）

10. Relationship between the photosyntheticrate of Aneurolepitium chinense andlight intensity at different stage of development.（Proceedings of the international symposium on grassland vegetation.Science press, Beijing, China.）

11. Relationship between air temperature andphotosynthetic rate of Agropyron cristatum during different growingstages.（IV ^th International Rangeland Congress,Montpellier, France）

12. Reasons for midday photosyntheticdepression for Aneurolepidium chinense andStipa grandis.（Reports from the inner Mongolia grassland ecosystem research stationof Academia Sinica , Science press）

 13. Ecologicalfactors of photosynthetic depression at midday for Aneurolepidium

chinense and StipaGrandis in steppe region.（International Symposium on Regulation and Efficiency ofPhotosynthesis，Shanghai）

（三）专论

草原植物光合和呼吸的测定-红外线气体分析仪和同化室联用法（草原生态研究方法，农业出版社）。本文突出之点有：

（1）全面介绍了用于测定植物单叶、枝条、个体和群体等各种类型同化室（箱）的结构；（2）将气路系统分为开放、封闭、半封闭和半开放四类，其中开放系统，按照通气方式又分为三种类型。按照叶片插入口的封闭方式又分为四种；（3）对适宜流量论述的比较详尽；（4）对光合速率计算公式和方法描述的比较透彻；（5）将光呼吸与明呼吸的测定方法进行了区分；（6）对光合速率与生态因子关系的测定方法作了具体论述。

（四）其他

1.《草原群落和个体植物的光合测定装置及其使用》，通过专家鉴定，列为中科院植物所的重要成果。

2.不同生态条件下大针茅光合速率日变化特征（科学网博客）。

3.老芒麦叶片光合作用的光温生态特性研究（科学网博客）。