海南橡胶林生态系统净碳交换物候特征

橡胶林是我国热区重要的森林生态系统,在区域碳循环中扮演着重要角色,其碳汇功能不能忽视。本研究中将海南儋州橡胶林作为研究对象,采用位于中国热带农业科学院试验农场三队的50 m微气象观测系统观测的2018—2020年数据,分析橡胶林净生态系统交换量(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总生态系统光合生产力(GPP)的物候变化特征,并结合物候模型分析影响因子。结果表明:(1)橡胶林生态系统扮演着碳汇的角色且具有明显日变化特征,呈现“U”型,NEE白天为负值,夜间为正值,11:00—13:00达到峰值;(2)以年度为单位时,会发现明显的趋同物候变化。在橡胶的生长季(3—11月)时,Re及GPP明显大于非生长季,NEE(负值)小于非生长季,均呈现单峰,在8—9月的橡胶生长旺盛期均达到峰值;(3)橡胶林生态系统物候特征显示,在第Ⅱ期生产力上升,在第Ⅲ期达到顶峰,第Ⅳ期开始下降,第Ⅴ至翌年Ⅰ期落叶盛期生产力持续降低;(4)橡胶林生态系统生长季较长,NEE与Re均在生长季达到最大值,雨热同期导致橡胶树在第一、二蓬叶抽发时期,净生态系统碳交换增加迅速;(5)不同物候时期NEE与环境因子关系不同,海南儋州橡胶林的环境因子影响物候,物候影响NEE的变化。研究物候与生态系统碳交换的关系,同时结合环境因子综合讨论,可为后续橡胶林碳循环及对气候变化的响应研究提供理论支持,为橡胶林生态系统评价和经济社会可持续发展规划提供更多的依据和参考。

热带北缘地区橡胶林水分利用效率的季节差异及归因分析

为了深入了解橡胶树(Hevea brasiliensis)的生态水文和碳水循环耦合过程,依托涡度通量数据,利用EC-LUE模型和Penman-Monteith模型,在模拟橡胶林生态系统总初级生产力(GPP)和蒸散(ET)数据的基础上,分析了2010-2019年橡胶林生态系统WUE季节性差异。并在此基础上,定量评估了各因素对WUE变化的影响。结果表明:(1)从时序变化来看,2010-2019年间橡胶林生态系统雨季WUE(3.52 g·kg^(-1))小于旱季(4.73 g·kg^(-1)),GPP和ET均表现出明显的“单峰型”特征,二者峰值出现在雨季;(2)从归因分析来看,大气因素中,太阳辐射倾向于在旱季抑制WUE的增加(呈现负贡献),但是这种抑制作用被大气因素中的其他因素抵消(呈现正贡献)。在各因素中,对WUE变化贡献最高的因素为地表阻抗,其在旱季倾向于促进WUE的增加,贡献占比为33.29%。橡胶林WUE在雨旱季转换的变化主要受生物物理因素调控。

基于多源遥感数据的海南岛2007—2018年森林时空变化研究

海南岛作为中国仅有的两大热区之一,森林资源极其丰富,具有非常重要的生态和经济价值。本世纪以来,海南省的经济一直呈高速增长态势,橡胶林作为当地森林的重要组成部分,其种植面积因全球胶价的快速攀升增加了约50%,经济的快速发展和橡胶等人工林的增长将对森林的结构和分布产生重要影响,在此背景下监测森林现状及动态变化可为海南岛森林可持续经营管理和国家生态文明试验区建设提供重要依据。本文联合Landsat/Sentinel-2光学和PALSAR/PALSAR-2雷达多源遥感影像为数据源,以海南岛为研究对象,基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)监测海南岛2007—2018年的森林变化特征。研究结果表明:(1)2007—2018年海南岛森林面积增长显著,从2007年的1.94×10^(4)km^(2)增长至2018年的2.15×10^(4)km^(2),覆盖率从56.43%上升到62.59%,森林面积年平均增长率为0.99%;(2)2007—2018年,在海南岛18个市(县)中有15个市(县)的森林面积呈正增长趋势,其中增长排前5的市(县)(儋州市、澄迈县、琼海市、临高县、定安县)增长面积占正增长市(县)总增长面积的68.78%,仅有东方市、三亚市和琼中县3个市(县)的森林面积有所下降,分别下降了13、76、113 km^(2);(3)森林增长集中分布在海拔小于200 m和坡度小于8°的区域,分别占增长总面积的92.88%和91.43%;(4)橡胶林的增长是森林面积快速增长的主要原因,橡胶林面积增长最多的5个市(县)其森林面积也增长最多,这5个市(县)的橡胶增长总面积占森林总增长面积的63.40%;(5)森林损失区域集中在海南岛南部、西南部和东北部沿海地区,主要是因为高郁闭度森林(如橡胶林)逐步转换为郁闭度较底的热带果园(如芒果园等),另外旅游建设开发、城市化和水利建设等也导致了部分森林损失。研究总体显示,海南岛2007—2018年森林在低海拔平缓区域增长显著,森林消长具有一定的空间差异性,中部山区森林持续保持较高的覆盖度且较少大面积森林损失,总体增长模式良好。

2010-2018年海南儋州橡胶林碳水通量和微气象要素数据集

橡胶林是海南岛的主要人工植被类型之一,作为我国热区重要的森林生态系统,在区域碳水循环中扮演重要角色,观测橡胶林的碳水通量对于评估橡胶林碳水平衡以及能量交换至关重要。儋州橡胶林自2009年11月起开展了近地层通量观测(包括涡度相关系统和梯度观测系统),至今已积累12年的通量和气候观测数据。本数据集整理了2010年至2018年的海南儋州橡胶林通量和常规气象数据,包括了半小时、日、月及年尺度的生态系统CO_(2)净交换通量、生态系统呼吸、总初级生产力、潜热通量、显热通量、水汽通量、空气温度、空气湿度、水汽压、风速、风向、大气压、总辐射、净辐射、光合有效辐射、土壤温度、土壤含水量和降水量等指标。本数据集可为橡胶林生态系统评价和经济社会可持续发展规划提供更多的依据和参考。

海南植胶区橡胶复合生姜栽培技术规程

橡胶种植业是我国热带地区重要的传统支柱产业。为提高橡胶园单位面积产能和效益,充分利用橡胶园行间资源,促进广大胶农管理经营橡胶园效益增长。总结相关课题研究工作和整理文献资料,制定了橡胶复合生姜栽培技术规程,规定了橡胶复合生姜栽培有关的术语、定义、橡胶林适宜复合生姜地的选择、生姜种植前的机械化整地和起垄、姜种消毒和催芽、生姜种植、养分水分资源的综合管理、病虫草害的防治原则与方法、郁闭度和生姜光照的调控、生姜收获等。为提高橡胶复合生姜综合效益提供技术支撑。

不同橡胶园类型间作珠芽魔芋的种植密度

为建立适宜的橡胶园间作模式,探索珠芽魔芋(Amorphophallus bulbifer)胶园间作的最佳密度,笔者研究了在常规和宽窄行胶园中珠芽魔芋种植密度对珠芽魔芋的叶形态指标、叶面球茎数量及植株倒伏率、地下球茎的氮磷钾积累量及产量、品质的影响。结果表明,宽窄行比常规胶园更适合珠芽魔芋间作;宽窄行胶园、常规胶园的适宜间作密度分别为40020、33345株·hm^(−2)。胶园类型对珠芽魔芋生长的影响效应比种植密度对珠芽魔芋生长的影响更大。常规胶园中各密度处理对珠芽魔芋叶形态指标、地下球茎产量、品质指标的影响不显著,珠芽魔芋对氮磷钾含量及吸收量影响随密度变化而变化。宽窄行胶园中,珠芽魔芋种植密度越低,植株越矮、叶柄越粗、叶盘越大、叶面球茎数量越多、抗倒伏能力也越强。与常规胶园相比,宽窄行胶园中的珠芽魔芋植株粗矮,叶面球茎繁殖系数增加,抗倒伏能力增强,地下球茎的膨大系数、单个球茎质量、单位产量、品质均有所提高,地下球茎的氮磷钾含量降低,但吸收量有所增加。这些结果显示宽窄行比常规胶园更利于间作珠芽魔芋,可促进珠芽魔芋的产量、品质及抗倒伏、叶面球茎繁殖能力的提高。

橡胶树抗旱定植与速生管理技术

为了缩短橡胶树非生产期,加快橡胶树生长,在查阅文献资料和总结多年研究结果的基础上,提出了1套橡胶树抗旱定植和速生管理技术,包括品种选择、苗木选择、挖穴与基肥、定植时间、抗旱定植、修芽与补换植、根圈覆盖、扩穴与挖肥穴、压青、追肥、病虫害防治等,旨在为橡胶树的定植与速生管理提供参考。

近30年海南岛橡胶林时空变化分析

【目的】海南岛为中国第二大植胶区和仅有的两大热区之一,揭示其橡胶林的时空变化规律,对促进我国天然橡胶产业可持续发展有重要意义。【方法】在Google Earth Engine(GEE)云计算平台上结合Landsat和Sentinel-2系列时间序列影像和橡胶林物候等信息,以5 a为步长提取了海南岛1990—2020年间7期橡胶林分布图,分析了海南岛橡胶林的时空变化规律。【结果】(1)近30年橡胶林面积增长趋势明显,从1990年的34.44万hm^(2)增长至2020年的58.58万hm^(2),净增70.11%,且整体上呈现“北增南减”的空间变化趋势;(2)在市/县尺度,橡胶林面积最大的主要市/县依次是儋州市、白沙县、澄迈县和琼中县,2020年占全岛橡胶林总面积的51.58%,而三亚市、东方市、文昌市及陵水县的橡胶林面积相对较小,2020年橡胶林总面积占比为5.22%;(3)近30年来,海南岛91.24%的橡胶林都种植在海拔300 m以下地区,97.75%种植地在25°坡度以下,海拔600 m以上几乎没有橡胶林分布,在海拔50~200 m和坡度0~5°的区域橡胶林增长幅度最大;(4)海南四大国家级自然保护区的实验区或缓冲区内均有少量橡胶林分布,但面积在逐渐下降。其中,霸王岭保护区内橡胶林面积最大,五指山保护区内面积最小,近30年四大保护区内橡胶林面积累计减少了68.02%,保护效果显著。虽然研究期海南岛的橡胶林面积增长非常显著,但集中在低海拔和相对平缓的区域,没有对位于中高海拔地区的热带雨林造成影响;四大国家级自然保护区内虽均有少量橡胶林分布,但递减趋势明显。【结论】总体而言,海南橡胶林的发展模式良好,没有以牺牲大量热带森林为代价,尚未对当地的生态环境造成严重影响。

全周期间作模式胶园南瓜间作技术

全周期间作模式胶园是1种可在地势比较平坦地区推广的高效胶园。为了持续增加该模式的综合效益,在不同树龄开展间作物筛选及其间作技术研究。经过探索与研究发现,在东西行向全周期间作模式4龄胶园内间作南瓜,每667m^(2)产2410kg,总产值7468元,纯利润3568元,增效显著。提出1套东西行向全周期间作模式胶园南瓜高效间作技术,旨在为全周期间作模式胶园内间作南瓜提供参考。