暖温带锐齿栎林生态系统碳水通量与水分利用效率研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:betteryear2009
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锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)是暖温带落叶阔叶林的主要建群树种之一,以锐齿栎为优势种的暖温带落叶阔叶林是我国自然地理南北分界秦岭山脉的代表森林类型,在我国北亚热带-暖温带过渡区碳水循环与能量收支方面具有重要影响。然而,我们对锐齿栎林生态系统的碳水、能量通量的变化特征及其驱动机制知之甚少。本研究采用微气象学的涡度相关技术(包括CO2和水分分析仪Li-7500、Gill三维超声风速仪和微气象梯度测定系统),在2016年10月1日—2019年12月5日连续三年多对河南宝天曼国家级自然保护区的65年生锐齿栎天然次生林碳水、能量通量和各个环境因子(光合有效辐射、空气温度、土壤水分、土壤温度等)进行了定位观测,并对河南宝天曼森林生态站锐齿栎林通量观测场固定样地的群落生长进行了连续同步观测,在此基础上系统分析了锐齿栎林生态系统的碳、水通量和水分利用效率的动态变化的日、季节和年际变异特征及其驱动机制,揭示暖温带锐齿栎林生态系统碳汇功能形成和控制机制,为北亚热带-暖温带过渡区落叶阔叶林适应性经营管理提供了科学依据。本文主要研究结果如下:1)暖温带锐齿栎林3年间(2017—2019)的年均总生态系统生产力(GEP)、生态系统呼吸(ER)和净生态系统生产力(NEP)分别为1096±86.6、506±26.4和590±69 gCm-2y-1;每年生物量净增长407 gCm-2,锐齿栎林总体上表现为较强的碳汇,并且GEP的年际变异大于ER的年际变异。暖温带锐齿栎林生态系统在生长季(5—10月)表现为显著的碳汇,非生长季(11月至翌年4月)则表现为碳源,其碳交换变化表现为明显的温度控制。2018年5月的林内异常高温明显增加了当月生态系统呼吸,并促进NEP和GEP的峰值提前。2)锐齿栎林生态系统的水汽通量日变化和季节变化均表现为明显的单峰模式,蒸散主要受净辐射调控。干旱年(2019)的蒸散会比正常年份减少,可能是当土壤水分亏缺时,冠层导度更容易受到饱和水汽压差的抑制从而减少了蒸散耗水。3)锐齿栎林生态系统的水分利用效率主要受饱和水汽压差和光合有效辐射调控,当50 cm深处相对土壤含水量降到0.1以下时,蒸散明显降低而总生态系统生产力无变化,表明当发生季节性干旱时,锐齿栎林可以通过降低蒸散提高水分利用效率来维持总生态系统生产力。
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