人类活动的加剧,特别是化石燃料的燃烧、农田生态系统氮肥的大量使用以及畜牧业的不断发展等因素,加大了生态系统氮素的输入水平。植物生长对大气中氮氧化物的浓度增加的响应已成为研究热点。本研究利用中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站氮添加试验田,以异针茅(Stipa aliena)为研究对象,通过测定异针茅的叶氮含量、叶绿素含量、光合作用CO2响应曲线以及叶面积指数(LAI)等指标,研究了不同氮处理水平下异针茅叶片光合作用的响应规律,将受氮添加影响的指标结合到模型中模拟总初级生产力(GPP)的变化,并按功能型统计了植物最大羧化速率与叶氮含量的关系,为准确模拟生态系统生产力提供数据支持。研究主要结论如下：(1)大气氮沉降增加会影响异针茅的叶片碳氮含量、叶绿素含量、光合速率以及群体LAI。随着施氮量的增加,植物叶片含氮量在低氮(LN)和高氮(HN)处理条件下呈上升趋势,在中氮(MN)处理条件下,不同年份的叶氮含量呈现一定的变异性。相对于植物的叶氮含量变化而言,植物的叶碳含量较为稳定,因此碳氮比的变化与叶氮含量的变化呈负相关。不同类型氮肥处理对异针茅的叶氮含量影响不同,施入氨态氮肥的叶氮含量要高于施入硝态氮肥。不同年份的氮肥处理条件下,植物叶片的最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传输速率(Jmax)和丙糖磷酸传输速率(TPU)变化不同。2012年中氮处理条件下的最大羧化速率和最大电子传输速率较对照降低了16.12%和0.23%,其他处理条件下光合参数值都有所增加。通过对植物的叶氮含量和最大羧化速率的统计分析发现二者具有很好的相关性。(2)利用光合作用模型模拟了三种施氮条件下GPP的变化。利用各个氮处理条件下不同的(Jcmax.25和Jmax,25值模拟GPP,结果表明三种氮处理条件下的GPP年总量都高于对照,增幅分别为16.27%、6.21%、31.82%。利用观测数据所得vcmax,25与单位面积叶氮含量(Na)的关系式推算出的Vcmax,25模拟的GPP年总量较实测Vcmax,25模拟值分别低12.77%、4.55%、22.97%。利用各个氮处理条件下不同的LAI值来模拟GPP,结果表明LN和HN处理条件下GPP年总量较对照样地增加,增幅分别为39.49%和47.89%,,而MN处理条件下的GPP年总量较对照样地略有降低,降幅为0.09%。利用Vcmax,25、Jmax,25和LAI综合模拟GPP,结果表明各个施氮处理条件下的的GPP年总量均高于对照,增幅分别为60.98%、6.10%、86.88%。通过GPP影响因子敏感性分析可知,综合因子对GPP年总量的影响最大。不同施氮水平条件下的LAI和Vcmax,25、Jmax,25值都对最终的GPP模拟有着至关重要的作用。如果选择单一的参数进行模拟会产生很大的误差,确定不同施氮水平条件下各参数值的比例值用于模拟生态系统初级生产力会提高模型模拟的精度。(3)Vcmax,25与Na有一定的相关性。对文献数据的统计结果表明不同功能型植物叶片Vcmax,25-Na存在较大差异,二者线性关系式的斜率平均值变化范围为16.29-50.25μmolCO2gN-1s-1。落叶植被叶片的最大羧化速率随叶氮含量的变化和光合氮利用效率一般都高于常绿植被,其变异主要源于植物的比叶重(LMA)和叶片内部氮素分配的差异。叶片最大羧化速率随叶氮含量的变化存在季节和年际变异。在没有受到水分胁迫的年份中,叶片最大羧化速率随叶氮含量变化的速率一般在春季或夏季最高,其季节变异与LMA和叶氮在Rubisco的分配比例的季节变化有关。受到干旱的影响,叶片最大羧化速率随叶氮含量的变化率会升高。当大气CO2浓度增加时,由于叶片中Rubisco含量的降低,多年生针叶叶片最大羧化速率和叶氮关系斜率值会出现降低；当供氮水平增加时,叶片最大羧化速率和叶片氮含量均表现出增加趋势,二者线性关系的斜率也相应增加。