海南岛尖峰岭林区近50 年气候突变、异常及变化周期的初步研究

作为中国典型的热带森林生态系统之一, 海南尖峰岭热带森林长期的气候动态变化对于评价气候变化对森林的影响的有着重要的作用。研究采用海南尖峰岭森林生态系统国家野外科学观测研究站尖峰气象观测场1957-2006年的地面常规气象观测资料, 利用累积距平法和Mann-Kendall 检验法以及小波分析法分析了尖峰岭林区气候突变和气候异常以及变化周期特征, 结果表明: 该区近50 年的年平均气温、年平均地温、年平均最低气温在1978 年左右发生了一次由低到高的突变; 平均最高气温、年平均相对湿度和平均水汽压在1988 年左右都发生了一次由低到高的突变; 年蒸发量在1988-1990 年经历由大到小的突变。在1998 年高强度ENSO 事件发生的年份, 气温和地温均出现异常偏高, 表明该林区的气候变化正是对全球气候异常的一次明显响应过程。Morlet 小波分析表明尖峰岭林区气候变化主要存在10~25 年的周期。     

树种组成和径级结构对热带次生林生物量恢复影响的研究

本研究在海南尖峰岭和吊罗山热带林区海拔245～1255 m范围内根据林分恢复时间设立固定监测样地,探讨了森林地上生物量与树种组成和径级结构的关系.结果显示:海南热带次生林平均地上生物量为(155.38±37.16)×103 kg/hm2,其中低地次生雨林为(137.91±31.02)×103 kg/hm2,山地次生雨林...     

尖峰岭热带山地雨林生物量及碳库动态

利用从1983年以来, 2块固定样地清查数据(P8302, P9201)对尖峰岭热带山地雨林生物量和碳源汇大小进行估算, 并探讨该森林碳源汇大小与环境因子的关系. 结果表明, 基于林分生物量、主要树种各组分碳含量而估算的碳密度, P8302样地在(223.95±45.92)~ (254.85±48.86) Mg C/ha间变动, 平均为(243.35±47.64) Mg C/ha; 而P9201样地在(201.43± 29.38)~(229.16±39.2) Mg C/ha间变动, 平均为(214.17±32.42) Mg C/ha. 林分碳源汇的年际变化较大, 多年平均碳汇为(0.56±0.22) Mg C·ha⁻¹·a⁻¹, 与非洲和美洲热带森林的碳汇量((0.62± 0.23) Mg C·ha⁻¹·a⁻¹)相近, 表明尖峰岭热带雨林具有一定的碳汇能力. 碳源汇的大小与暴雨次数和干旱月份次数呈现二次曲线的变化趋势, 暴雨次数和干旱月份次数是尖峰岭热带山地雨林碳源汇大小的两个关键影响因子.     

热带柚木(Tectona grandis L. f.)人工林中不同邻体干扰强度下林木CO2气体交换特征

研究以海南岛尖峰岭21a生的珍贵树种柚木人工林为对象,以邻体干扰指数为干扰强度评价指标,用Li-6400(Li-cor, Inc., USA)便携式光合作用测定系统研究了邻体干扰强度对柚木个体CO2气体交换的日动态和季节变化特性,光合-光响应特性及光合-CO2响应特性的影响.结果表明:邻体干扰并未改变个体叶片光合作用日进程,但对日净光合速率(Pn)的影响差异较大,表现为弱、中、强和极强度干扰下日Pn时段均值比为2.5 : 2.3 : 1.7 : 1.0,弱干扰下日最大净光合速率为极强干扰下的2.8倍;随着干扰强度的增加,柚木叶片的蒸腾速率、气孔导度等特征参数也出现不同程度的下降.邻体干扰对光合-光响应和光合-CO2响应特征参数的影响明显,弱干扰下柚木叶Asat、Qsat 、αA、CE、Vcmax和Jmax分别是极强干扰下的2.7、1.3、1.4、2.7、1.9和2.8倍,Qcomp和Rd则受邻体干扰的影响不明显.干扰强度对光合光响应和光合CO2响应特征的影响随光环境和CO2浓度的改变而有所差异,光环境的改变对弱干扰下柚木个体的影响明显要强于强度以上干扰的个体,而CO2浓度的改变对弱干扰个体的影响则明显要弱于强度干扰以上个体的影响.因此,在林分结构相对单一、经营管理措施基本一致的人工林内,邻体干扰是个体竞争的主要影响因素之一,干扰强度的不同将影响种内个体光合碳同化能力出现差别,导致个体生长差异.可以基于邻体干扰指数评价柚木人工林内种内竞争程度的大小,并以此为依据合理调整柚木人工林的林分结构,达到对环境资源的最合理利用.     

达维台风对海南尖峰岭热带山地雨林群落的影响

 海南岛地处我国台风的频发地带, 台风是影响海南岛热带雨林的一个重要的自然干扰因子。该文对2005年达维台风前后海南尖峰岭热带山地雨林天然次生林2 600 m²固定样地的物种组成、胸高断面积、植株数目、风倒木的影响因子、物种多样性、生物量变化及碳储量归还进行比较分析。结果显示, 台风后森林内产生大量的风倒木、断枝和落叶, 导致群落郁闭度减少、透光性增强, 并产生大量的林窗。台风后群落的组成结构发生显著变化, 受损株数达514株(占总株数26.1%); 其中风倒木比例较大, 达206株(占总株数10.5%)。方差分析结果显示, 受台风影响产生的风倒木与未明显受损树木的胸径面积、树高和木材密度均无显著差异; 但与树种组成有较紧密的关联, 对乔木层、幼树层和下木层造成的损害存在种类上的明显差异。台风产生的损害可以分为直接性损害和间接性损害两种: 1)直接性损害主要作用于乔木层, 造成大径级植株严重受损; 部分树种重要值降低, 变成伴生种, 或者次优势种和原有优势种成为共同优势种; 2)间接性损害主要通过风倒木作用于幼树层和下木层, 产生的倒木、断枝和落叶压倒其它植株, 表现为小面积范围内的个体死亡, 甚至有种类消失; 部分优势种的个体数减少较多, 但占该种群所有个体数目的比例较小。乔木层的Shannon-Wiener和Simpson多样性指数均略有下降, 而幼树层和下木层均略有上升, 但3个林层均表现为不同程度的种类消失和一些种类的个体数目减少。此次台风还造成该样地至少占台风前总生物量10.42%的生物量归还给林地, 并对森林生态系统碳循环产生重大影响。     

海南尖峰岭不同热带雨林类型与物种多样性变化关联的环境因子

环境因子是影响物种分布并导致物种多样性形成的重要因素,采伐后恢复的热带森林次生林和原始林的环境因子是否一致是一个很重要的问题.对于该问题的回答对长期监测热带森林次生林的变化具有重要意义.该文基于在海南尖峰岭地区设置的164个625 m2植被公里网格样地数据,记录了每个样地的采伐历史并测定了其他的17个环境变量指标,分析了17个环境因子之间的相关关系;将164个样地划分成3种不同采伐历史的森林,通过典范对应分析(CCA)探讨3种森林类型中影响物种分布的环境因子组成;比较两种多元回归模型的优劣,来揭示3种森林类型中影响物种丰富度形成的环境因子组成的差异.结果表明:驱动海南尖峰岭地区物种分布并导致物种多样性差异的环境因子在森林采伐前后并不是一成不变的,而是与森林采伐历史有关联的.除了人为森林采伐干扰外,海拔梯度是形成海南尖峰岭热带天然林物种多样性的最重要因素.CCA分析显示:原始林中,物种分布与海拔、土壤交换性钙和交换性镁含量3个环境因子有较密切的关系,也与4个土壤物理性质环境因子(土壤密度、土壤最大持水能力、毛细管持水量和毛管孔隙度)关系密切;森林采伐后的恢复森林中,土壤全磷和速效磷含量对物种分布的影响增强,但皆伐后土壤交换性钙和交换性镁含量对物种分布的影响减弱.多元回归分析显示:原始林的物种丰富度与海拔和土壤交换性钙含量显著相关,径级择伐后恢复热带天然林的物种丰富度和海拔、土壤全磷含量和速效钾含量显著相关,皆伐后恢复热带天然林的物种丰富度仅和海拔显著相关.研究结果还显示,如果数据中存在空间自相关,建立多元回归模型时应该考虑数据中的空间自相关属性,虽然它并不总是存在的.     

海南岛热带原始森林主要分布区土壤有机碳密度及影响因素北大核心CSCD

以海南尖峰岭、霸王岭、五指山、吊罗山、鹦哥岭5个热带原始森林土壤为研究对象,分层采集0–100 cm的土壤样品并分析有机碳含量,用纵向拟合法和分层估算法分别估算其土壤有机碳密度。结果显示:(1)纵向拟合法计算的5个热带原始森林土壤有机碳密度分别为14.98、18.46、16.48、18.81、16.66 kg·m–2,分层估算法分别为14.73、16.24、15.50、16.91、15.03kg·m–2,前者显著高于后者(p<0.05);未经扰动的原始森林土壤,宜采用纵向拟合法计算土壤有机碳密度。(2)5个热带原始森林0–30 cm表层土壤有机碳含量分别占0–100 cm的50.50%、48.56%、43.49%、47.37、42.88%。(3)土壤有机碳密度与森林群落Shannon-Wiener指数(p<0.01)、Simpson指数(p<0.05)、物种丰富度(p<0.01)、土壤容重(p<0.001)存在极显著或显著的负相关关系;与海拔(p<0.05)、土壤孔隙度(p<0.001)、土壤全氮含量(p<0.001)存在极显著或显著的正相关关系;与坡向、林分生物量、平均胸径、平均树高无显著相关关系(p>0.05)。(4)由于海南地处低纬度地区,其丰富的降水和持续高温条件加速了有机质的分解和物质的再循环,导致海南森林土壤碳密度远低于全国平均水平。     

广州典型风水林碳密度特征

以广州市典型风水林为对象,对其生态系统全组分碳储量及其分配格局进行调查和估算,研究碳密度特征及其影响因素。结果显示：风水林生态系统平均碳密度为（259.17±69.67）t/hm²,其中,植被碳密度为（194.04±54.07）t/hm²（占74.9%）（其中以乔木层占绝对优势,达90%以上）,土壤碳密度为（65.13±19.30）t/hm²（占25.1%）;植被和土壤碳密度之间呈显著正相关（P<0.05）;不同优势种类的风水林碳密度差异较大,以米槠（Castanopsis carlesii（Hemsl.）Hayata.）为优势的林分碳密度最大（310.57±62.65 t/hm²）。结果表明影响风水林碳密度的主要因子是林分胸高断面积、林分密度、土壤容重和土壤碳含量,其中,风水林碳密度与胸高断面积、土壤容重和土壤碳含量呈显著正相关,与林分密度呈显著负相关,与植物多样性无显著相关。研究结果对南亚热带林分改造和碳汇林营造具有重要科学意义。     

尖峰岭热带山地雨林长期减弱的碳汇及其环境驱动因素分析

热带森林作为全球最为重要的陆地生态系统之一,在当前气候变化背景下,其碳循环动态对于全球碳平衡状况及碳收支估算具有重要的影响作用。本研究利用尖峰岭热带山地雨林长期样地（P8401、P8402、P8901）自1984~2013年的清查数据,分析生物量长期动态变化,并结合降水等环境因子,试图探求尖峰岭热带山地雨林固碳能力的影响机理。结果表明：海南岛尖峰岭热带山地雨林仍然具有一定的碳汇能力,碳汇速率平均为0.71±0.22 mg·C·hm^-2·a^-1,与世界其他地区热带森林碳汇能力相当,但其碳汇能力却存在逐渐减少的趋势。碳汇能力的减少主要源于干旱和台风暴雨导致死亡生物量的显著增加,但不同样地间存在明显的差异,说明极端气候事件对热带森林固碳能力的影响同时也受局地环境条件和森林自身状况的影响,急需开展更多点上热带森林固碳能力对气候变化的影响研究,以减少热带森林在全球碳循环中估算中的不确定性。