长白山阔叶红松林生态系统光能利用率的动态变化及其主控因子

生态系统光能利用率(LUE)反映了植被通过光合作用利用光能吸收和固定大气中CO₂的能力, 是表征生态系统生产力的重要指标。选取长白山温带阔叶红松(Pinus koraiensis)林生态系统为研究对象, 利用涡度相关通量观测数据, 采用直角双曲线方程获取了生态系统光合作用的表观量子效率(ε); 基于总生态系统初级生产力(GEP)与下垫面入射光合有效辐射(Q)的比值得到生态光能利用率(LUE_eco)。研究表明: 在季节尺度上, ε与LUE_eco均表现出显著的单峰变化特征, 并主要受到土壤温度和归一化植被指数(NDVI)的调控, 同时, ε和LUE_eco都受到GEP的显著影响, 而与Q的相关性较弱或无显著相关关系, 但散射辐射的增加在一定程度上有助于提高生态系统的LUE。ε与LUE_eco存在显著的线性正相关关系, 但ε明显高于LUE_eco。2003-2005年, ε与LUE_eco每年最大值的平均值分别为(0.087 ± 0.003)和(0.040 ± 0.002) μmol CO₂·μmol photon^-1, 年际间变异度分别为4.17%和4.25%, 而不同年份之间最大差异均达到8%或8%以上, 从而对模型模拟结果产生明显影响。因此, 在基于光能利用率模型的模拟研究中, 最大LUE的年际变异需要在参数反演和优化中给予重要考虑。     

土壤温度和湿度对长白松林土壤呼吸速率的影响

2003年6月17日、8月日和10月10日,研究了长白山长白松林地内土壤呼吸速率和断根土壤呼吸速率日变化,并于2004年5～9月对其季节变化进行了测定.结果表明,土壤总呼吸速率和断根土壤呼吸速率的日变化均呈单峰型,峰值一般出现在12:00～14:00,8月份土壤呼吸速率的日变化幅度小于6月份和10月份.土壤总呼吸速率、断根土壤呼吸速率和根系呼吸速率具有明显的季节变化,6～8月份较高,5月份和9月份较低.2004年5～9月份,土壤总呼吸速率、断根土壤呼吸速率和根系呼吸速率的平均值分别为3.12、1.94和1.18 μmolCO₂·m^-2·s^-1,根系呼吸对土壤总呼吸的贡献为26.5%～52.6%.土壤呼吸速率与土壤温度之间呈显著的指数相关,与土壤湿度之间呈线性相关.土壤总呼吸速率、断根土壤呼吸速率和根系呼吸速率的Q10值分别为2.44、2.55和2.27,断根土壤呼吸速率对温度的敏感程度大于土壤总呼吸速率和根系呼吸速率.土壤总呼吸速率对土壤湿度的敏感程度大于根系呼吸,断根土壤呼吸速率对土壤湿度的敏感程度最差.     

长白山三种主要林地土壤甲烷通量

森林土壤甲烷(CH4)通量及主要影响因素的研究对于降低全球温室气体收支评估的不确定性具有重要价值.本研究通过室内培养实验,分析了土壤湿度、温度和氮添加对长白山3种主要林型(白桦林、山杨林和阔叶红松林)土壤甲烷通量的影响.结果表明:3种林型土壤均为甲烷汇,15 d平均吸收速率分别为2.27 μg·kg-1·h-1(山杨林)、1.54μg·kg-1·h-1(阔叶红松林)和1.46 μg·kg-1·h-1(白桦林).重复测量多元方差分析结果显示:林型、温度、土壤湿度及氮素处理对甲烷通量均有极显著影响(P＜0.0l),林型与其他因子交互作用显著;3种林型土壤甲烷吸收的最佳含水量为45％ ～ 60％;在10 ～20℃条件下,甲烷吸收速率随温度增加而增加;氮对甲烷吸收有明显抑制作用.     

不同海拔长白山岳桦的生理变化

通过分析长白山国家级自然保护区内不同海拔(A1:1700 m, A2:1800 m, A3:1900 m, A4:2000 m, A5:2050 m)梯度岳桦叶片中各种生理指标含量的变化,探讨了林线树木适应高山环境的生理机制.结果表明:随着海拔的升高,比叶面积(SLA)显著减小,A5与A1相比下降了35.90%,差异达到显著水平;叶绿素含量随海拔梯度升高而降低,但叶绿素a/b比值(Chla/Chlb)和Car的相对含量(Car/Chl)随海拔梯度升高而增加;在海拔1900 m左右,MDA含量和MP均处于最低水平,各种酶的活性均为最低;当海拔超过2000 m,接近森林分布的界限时,MDA含量和MP升高,并达到最大值,各种酶的活性都出现了一定程度的下降.综合本次研究表明, 在海拔1900 m比较适合岳桦的生长;海拔超过2000 m,岳桦体内生理抗性下降,不利于岳桦的生长发育,因此高海拔限制了岳桦的分布.