空气负离子(Negative air ion, NAI)是衡量空气质量的重要指标之一,受到植被和环境的共同影响。然而,森林生态系统作为NAI产生的重要来源,森林中的植被和环境之间的相互作用以及对NAI的影响机制和贡献潜力仍难以捉摸。以暖温带森林生态...空气负离子(Negative air ion, NAI)是衡量空气质量的重要指标之一,受到植被和环境的共同影响。然而,森林生态系统作为NAI产生的重要来源,森林中的植被和环境之间的相互作用以及对NAI的影响机制和贡献潜力仍难以捉摸。以暖温带森林生态系统中广泛分布的栓皮栎(Quercus variabilis BI.)为对象,基于自动观测设备长期定位观测获取了气象、土壤性质、空气洁净度以及植被光合等数据,利用皮尔逊相关系数分析和偏最小二乘结构方程模型分析了森林植被和环境要素对NAI的影响机制和贡献潜力。结果表明,环境要素和植被光合对NAI的贡献差异显著,植被光合对NAI的贡献潜力为62.65%,环境要素对NAI的贡献率为37.35%。环境要素中太阳辐射和饱和水汽压差的影响程度最大,分别为68.94%和16.55%。植被光合和PM2.5主要通过直接效应影响NAI,而光合有效辐射、紫外辐射、土壤温湿度和饱和水汽压差主要通过间接效应影响NAI。因此,利用结构方程模型可以阐明植被光合与环境要素的变化对NAI的影响趋势,从而全面揭示了森林生态系统中植被产生NAI的作用机制以及环境对NAI的影响趋势,并为评估森林生态系统对NAI的贡献潜力提供理论基础。展开更多
【目的】检验SCOPE(Soil Canopy Observation of Photosynthesis and Energy fluxes)模型用于模拟樟子松人工林的日光诱导叶绿素荧光(sun-induced chlorophyll fluorescence,SIF)和植被总初级生产力(gross primary productivity,GPP)动...【目的】检验SCOPE(Soil Canopy Observation of Photosynthesis and Energy fluxes)模型用于模拟樟子松人工林的日光诱导叶绿素荧光(sun-induced chlorophyll fluorescence,SIF)和植被总初级生产力(gross primary productivity,GPP)动态变化的可能性。【方法】对科尔沁沙地南缘樟子松人工林,基于样地SIF、GPP及气象协同观测数据,利用SCOPE模型模拟SIF与GPP的日变化与季节变化,评估了SCOPE模型在典型晴天、典型多云日、整个观测期的模拟效果。【结果】结果显示,利用气象观测数据及冠层参数(入射短波辐射、气温、大气实际水汽压、CO_(2)浓度及叶面积指数),可驱动SCOPE模型模拟樟子松人工林的SIF与GPP。典型晴天日与多云日的SIF模拟值和实测值的R^(2)分别为0.42与0.52,RMSE分别为0.19与0.18 W·m^(-2)·μm^(-1)·sr^(-1);GPP模拟值和观测值的R^(2)分别为0.78与0.89,RMSE分别为1.87与2.57μmol·m^(-2)·s^(-1)。在季节尺度上,SIF和GPP模拟值和观测值的R^(2)分别为0.50、0.72,RMSE分别为0.19 W·m^(-2)·μm^(-1)·sr^(-1)和2.64μmol·m^(-2)·s^(-1)。在整个观测期,多云日的SIF(R^(2)=0.31,RMSE=0.22 W·m^(-2)·μm^(-1)·sr^(-1))与GPP(R^(2)=0.80,RMSE=2.42μmol·m^(-2)·s^(-1))的模拟效果优于晴天日(SIF:R^(2)=0.30,RMSE=0.26 W·m^(-2)·μm^(-1)·sr^(-1),GPP:R^(2)=0.64,RMSE=3.64μmol·m^(-2)·s^(-1))。SIF模拟值总体高于观测值,当SIF强度较低时易对SIF高估,反之则易低估。GPP的模拟精度较高,模型对较低与较高GPP有所低估,对中间值有所高估。【结论】SCOPE模型可用于日尺度与季节尺度的SIF与GPP模拟,且多云日的模拟精度更高。SCOPE模型对樟子松人工林的GPP模拟结果优于SIF,推测SIF模拟精度较低的原因可能是模型对SIF的模拟是基于阔叶植物的辐射传输过程。未来应发展针对针叶植物的SIF辐射传输模型,为针叶林的辐射传输与荧光遥感监测提供模型基础。展开更多
文摘杉木(Cunninghamia lanceolata)是亚热带地区主要造林树种之一,其在区域碳循环和缓解气候变化中起着重要的作用。以亚热带地区6个站点(荆关、马鬃岭、分宜、将乐、东风、高峰)杉木人工林为研究对象,建立树轮标准化年表,分析树木年轮年表与气候因子的关系,解析不同研究区杉木径向生长对气候变化的响应机制,探讨不同站点杉木对干旱事件的响应策略,为该地区杉木人工林的经营管理提供理论依据。研究结果表明,6个研究区杉木树轮宽度对气候变化的平均敏感度大于0.15,样本总体代表性大于0.85,均处于可接受水平,表明6个站点的杉木样本具有区域代表性,适用于进行气候相关分析。杉木径向生长主要与生长季的平均温度和降水量、上一年夏季的最低温度正相关,与当年夏季最高温度负相关,高峰站点的径向生长与7-10月的相对湿度显著正相关,其他地点径向生长与月相对湿度相关性较弱,分宜、东风和高峰站的径向生长与干旱指数显著正相关,其他地点的杉木树轮宽度与干旱指数相关性较弱。干旱事件对6个站点杉木生长均产生了负面影响,胸高断面积增长(Basal area increment, BAI)呈先上升后下降的趋势,在生长后期,6个研究点的BAI出现不同程度的衰退现象。第二次干旱发生后,杉木对干旱事件的应对能力更强。亚热带纬度较低的地区杉木受到干旱的影响较大,温暖而湿润环境下的杉木对干旱事件的抵抗力较小,恢复力较高。
