伏牛山三种天然林的树干茎流季节差异及胸径影响

[目的]探讨伏牛山三种森林类型的树干茎流差异及与林木胸径的关系,分析相同量级降雨的树干茎流季节差异。[方法]在伏牛山宝天曼地区选择三种典型天然林(华山松针叶林、锐齿栎阔叶林、华山松-鹅耳枥针阔混交林)的标准木,实测并收集树干茎流量后分析比较。[结果]生长季内的高降雨量事件(58.2 mm)导致的树干茎流体积与林木胸径呈正相关,然而在低降雨量事件(10.8 mm)下二者呈负相关。在单次降雨量相同或相近条件下,冬季的树干茎流体积(17 770~35 590 mL)和茎流率(0.106)显著高于春、夏和秋季,而树干茎流体积在前三个季节之间并无显著差异,针阔混交林在秋季和冬季的茎流率更高,这主要归因于冬季落叶阔叶树的林冠叶片截持作用消失。相比针叶林和阔叶林,针阔混交林的林分密度更高且胸径更小,导致其林分树干茎流量最高。[结论]不同森林类型的树干茎流量因降雨量和林木胸径大小而异,林木胸径和叶片形态是决定树干茎流季节差异的重要因素。

宝天曼8种阔叶树木材密度的解剖学决定因素及其与叶性状的协同与权衡

【目的】探究影响木材密度的解剖学机制,揭示茎叶解剖和生理性状的协同与权衡关系,有助于阐明不同树种适应环境的生理生态机制。【方法】选择宝天曼天然林中常见的8种落叶阔叶树,测定木材密度、木质部导管及纤维等解剖性状、叶片压力-容积曲线参数等21个茎叶性状,探究决定木材密度的解剖学性状,分析茎叶性状的协同和权衡关系。【结果】1) 8个树种的木材密度与组成木质部的导管、薄壁组织和纤维组织这3大组织的比例都不相关,更多受到纤维细胞性状的影响。2)对木材密度影响最大的木质部性状是纤维细胞腔占横截面的比例,其次是纤维细胞壁占纤维细胞的比例、纤维细胞壁厚与腔直径比、纤维细胞壁厚度等性状。3)木材密度与叶片单叶面积、失膨压时相对含水量和弹性模量呈负相关。4)失膨压时相对含水量与导管水力直径、最大导管直径、平均导管直径、纤维细胞腔面积、纤维细胞腔直径呈正相关;与导管密度、纤维细胞壁厚与腔直径比、纤维细胞壁占横截面比例呈负相关。【结论】木材密度主要由纤维细胞性状决定,而非导管和薄壁组织性状;高的叶片忍耐失水能力耦合于致密的茎纤维细胞和木材密度。

7年穿透雨减少对锐齿槲栎光合固碳及生物量碳储量的影响

气候变化背景下不断加剧的干旱事件对树木的生长及碳积累产生显著影响。然而,树木光合固碳能力及生物量碳储量对相对长期干旱的连续响应机制的研究仍然有限。选择70年生的天然锐齿槲栎(Quercus aliena var.acuteserrata)林,探究长期模拟穿透雨减少对锐齿槲栎光合固碳潜力和生物量碳储量的影响。研究结果表明,连续7年的穿透雨减少处理显著降低了锐齿槲栎的光合固碳能力,其叶片净光合速率(A)、最大羧化速率(V_(cmax))、最大电子传递速率(J_(max))、最大光化学效率(F_(v)/F_(m))均明显降低,且穿透雨减少处理增强了A与气孔导度(g_(s))、J_(max)、F_(v)/F_(m)之间的相关性。在适应长期干旱过程中,锐齿槲栎通过增加比叶面积(SLA)、叶片栅栏组织与海绵组织的比值、气孔密度等叶片形态及结构特性变化,降低冠层叶面积(LAI)指数和蒸腾水分散失及提高水分利用效率(WUE)缓解和适应干旱胁迫的不利影响。但是,长期穿透雨减少仍然降低了锐齿槲栎的生物量碳储量。穿透雨减少处理7年后,叶生物量碳下降30.6%、茎生物量碳下降34.3%、地下生物量碳下降26.4%,总生物量碳下降32.8%。同时,地下/地上生物量碳比值显著提高,表明锐齿槲栎通过增加地下碳投入和生长适应干旱胁迫。在未来降雨格局变化下,锐齿槲栎生长及叶性状的适应性调整是该树种能够长期生存的重要策略。研究为评价全球气候干化背景下暖温带锐齿槲栎林光合固碳能力和碳储量的变化提供了科学依据。

森林植被及土壤碳储量对降水减少响应的控制模拟实验研究进展

作为陆地生态系统碳汇的主要贡献者,森林在减缓全球气候变化和维持区域生态安全等方面发挥着重要作用。在全球降水格局改变的背景下,干旱事件的发生频度及强度趋于增加,并对森林生态系统的植被及土壤碳储量产生重大影响。本文分别从植被碳和土壤碳储量2个方面,总结分析了林木个体生长、森林植被碳汇、地下根系生物量、土壤温室气体排放、不同组分土壤有机碳及微生物生物量碳对降水减少的响应规律,并探讨了不同变量对降水减少响应差异的潜在影响因子。针对目前的研究进展,简要总结了森林生态系统碳循环中最新的关注热点和亟待加强的研究方向,为深入理解森林生态系统碳循环过程中的关键环节对干旱的响应规律提供参考。

2017-2018年河南宝天曼天然栎林碳水通量观测数据集

基于微气象学理论的涡度相关通量观测技术,直接测定了亚热带暖温带过渡区天然栎林生态系统尺度的生产力、能量分配和水分利用等功能和过程,为研究森林生态系统碳水循环过程机理提供了重要的数据基础。本研究选取位于河南宝天曼森林生态站的天然栎林作为研究对象,使用涡度相关系统和环境梯度系统进行长期定位观测,并对2017年1月至2018年12月的监测数据进行了整理、质量控制和分析。本数据集包括空气温湿度、土壤温湿度、风速、风向、光合有效辐射、向上/向下的短波辐射、向上/向下的长波辐射、净辐射、显热通量、潜热通量和碳通量等观测指标,形成了半小时、日尺度、月尺度和年尺度的数据产品,以期为研究亚热带-暖温带过渡区典型森林生态系统对气候变化的响应和适应及其机制提供数据基础。

不同排放情景下中国西南地区碳汇时空格局及气候影响

【目的】分析2种不同温室气体排放情景下西南地区碳汇时空格局及气候影响,为该区评价未来碳中和能力提供参考。【方法】基于气候模式BCC-CSM1.1输出的RCP4.5和RCP8.5情景下的模拟气候数据,使用生态系统模型CEVSA2估算未来西南地区净生态系统生产力(NEP)动态,分析温度和降水对NEP变化的影响。【结果】2020-2099年RCP4.5和RCP8.5排放情景下西南地区NEP平均值分别为21.49和37.98 g C·m^(−2)·a^(−1)。RCP4.5情景下NEP极显著下降,趋势倾向率为−0.24 Tg C·a^(−1)(P<0.01);RCP8.5情景下NEP极显著上升,趋势倾向率为0.41 Tg C·a^(−1)(P<0.01)。在2种情景下单位面积年均NEP为森林>灌丛>农田>草地。RCP4.5情景下NEP总量为森林>农田>草地>灌丛;RCP8.5情景下NEP总量为森林>农田>灌丛>草地。RCP4.5情景下,4种主要植被类型NEP和年均温极显著负相关(P<0.01),NEP与温度显著负相关的面积占63.5%,与降水显著正相关的面积占21.4%(P<0.05)。RCP8.5情景下,只有森林NEP与年均温极显著正相关(P<0.01),NEP与温度显著正相关的面积占34.9%,与降水显著正相关的面积占21.5%(P<0.05)。【结论】西南地区未来碳汇动态与排放情景密切相关,RCP4.5情景下,净初级生产力(NPP)温度敏感性低于土壤异氧呼吸(Rh)敏感性,导致西南地区NEP下降;RCP8.5情景下,NPP温度敏感性高于Rh敏感性,导致西南地区NEP上升。与目前相比,RCP8.5情景下西南地区未来碳汇在全国所占比重有较大增长。

中国国家森林公园植被净初级生产力与碳汇的空间分布特征

【目的】森林公园是我国自然保护地体系和森林资源管理的重要组成部分。在未来碳中和目标下,国家森林公园植被生产力和碳汇特征的分析,对于明确森林公园的碳汇贡献和未来森林碳汇管理具有重要意义。【方法】采用生态系统过程模型CEVSA2,模拟1982—2017年中国881处国家森林公园的净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)的空间分布特征。【结果】国家森林公园NPP总量为62.67 Tg C·a^(−1),年均NPP表现为从东南向西北递减的趋势,其中35.5%的国家森林公园年均NPP分布在700~900 g C·m^(−2)·a^(−1)之间。国家森林公园碳汇总量为5.06 Tg C·a^(−1),年均NEP表现为华中地区和东北地区相对较高,华北西部和西北地区相对较低的空间分布特征。97.3%的国家森林公园表现出碳汇效应,东北和西南地区的国家森林公园植被生产力和碳汇最高。【结论】国家森林公园在森林碳汇管理中有很重要的地位,加强对国家森林公园碳汇功能和固碳潜力的综合评估,不仅有助于促进国家森林公园的碳汇管理,也为我国自然保护地体系保护成效的总体评估提供方法借鉴和参考。