太阳辐射对黄河小浪底人工混交林净生态系统碳交换的影响

太阳辐射是影响森林生态系统与大气间净碳交换(NEE)的主要环境因子之一。利用涡度相关系统和微气象梯度观测系统对黄河小浪底人工混交林CO2通量和相关气象因子进行了3a(2006—2008年)的连续观测;以晴空指数(kt)为指标,分析了2006—2008年生长旺季(6—8月)太阳辐射对该生态系统NEE的影响,讨论了太阳辐射和其他环境因子协同变化对NEE的影响机制。结果表明:2006—2008年生长季,在多云天气下,生态系统最大光合速率Pmax比晴朗天气下分别提高了38%、58%和55%;多云天气下的初始光能利用率α分别是晴天天气的2.6、1.9和2.2倍。晴空指数kt约为0.44的中等辐射条件下,即天空存在一定的云量时,人工混交林生态系统的净碳吸收最大。多云天气下,散射辐射的增加与气象因素变化(气温下降、饱和差减小)的相互作用会增加冠层光合、削弱呼吸作用,从而共同影响了净生态碳吸收的增强。因此,在植被生长旺季,与晴朗无云天气相比,有云层覆盖的天气条件会使人工混交林生态系统的碳吸收能力有所提高。     

散射辐射对中国东部典型人工林总初级生产力的影响

散射辐射是影响森林碳吸收的重要因子。然而, 有关生态系统总初级生产力(GPP)对散射辐射响应机理的理解仍有限。该研究利用中国东部6个人工林生态系统2019-2020年观测的碳通量数据和气象数据, 估算了散射辐射, 区分了直接辐射和散射辐射条件; 基于直角双曲线方程获取了不同辐射条件下生态系统光响应参数; 量化了GPP对散射辐射和直接辐射变化的响应; 采用偏相关方法分析了光照和环境因子对GPP日变化的贡献, 旨在探究生长季散射辐射对人工林生态系统GPP的影响机理。研究表明: 散射辐射增加可以有效促进冠层光合作用, 初始量子效率(α)和光合有效辐射(PAR)为1 000 μmol·m^-2·s^-1时的GPP (P₁₀₀₀)分别提高了47%-150%和2%-65%。与直接辐射条件相比, 散射辐射条件下的PAR每增加1 μmol·m^-2·s^-1, GPP增加0.86%-1.70%, 森林植被类型和站点物候变化会影响这一过程, 具有较低归一化植被指数(NDVI)的樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)和油松(Pinus tabuliformis)人工林GPP随单位PAR增加的变化量的增量(0.86%-1.00%)明显低于其他人工林站点的增量(1.04%-1.70%), 且植被NDVI与P₁₀₀₀存在显著正相关关系。在低光照时, PAR控制生态系统平均总初级生产力(GPP_a)的变化; 在中等至高光照时, 散射辐射比例(DF)是影响GPP_a的主要因子。在中等光照时, 散射辐射对应的光合作用接近于高光照时太阳辐射对应的光合作用, 且杉木(Cunninghamia lanceolata)、杨树(Populus spp.)、栓皮栎(Quercus variabilis)和华北落叶松(Larix gmelinii)在中高DF (≥0.5)时的GPP_a比低DF (<0.5)高出27%-50%, 油松和樟子松在中高DF时的GPP_a比低DF约高出2%。散射辐射条件下, 散射光合有效辐射(PAR_dif)解释了GPP变化的16%-45%, 气温(T_a)和饱和水汽压差(VPD)解释了杉木、栓皮栎和华北落叶松林GPP变化的10%-19%。在散射辐射条件下, 人工林在T_a为15-25 ℃和VPD为0-1 kPa时P₁₀₀₀最大。     

长白山地区散射辐射与云的关系

根据中国科学院长白山森林生态系统定位站1982—2001年太阳辐射和云的观测资料对散射辐射及散射比进行了分析,探讨了散射辐射及散射比的日、季节、年际变化特征以及云量、云状、太阳高度角与散射辐射及散射比的关系。结果表明：1)散射辐射日变化特点是,中午最大,早晚较小;季节变化特点是,7月最大,年初和年末较小;年际变化特点是从1982—2001年呈减少趋势;散射比1 d中中午最小,7月达到最大值,年际变化为0.38～0.55;2)散射辐射及散射比均随高云量或低云量增加而呈增加趋势;散射辐射日平均量及散射比与总云量和低云量的日平均值均呈线性正相关关系,且与总云量的关系比与低云量的关系更密切;3)不同云相比较,散射辐射和散射比最大的是高积云（Ac）,卷云（Ci）次之,较小为对流性积云(积雨云Cb、积云Cu),碧空时散射辐射及散射比最小;4)散射辐射随太阳高度角增加而增大,呈二次函数关系;散射比随太阳高度角增加而减小且呈二次函数关系。     

大气气溶胶对北京杨树人工林生态系统生产力的影响

大气气溶胶可以影响到达地面的太阳辐射，进而影响植物光合作用和生态系统生产力，乃至区域上的碳收支。为探究北京地区气溶胶对杨树人工林生态系统生产力的影响，利用2006—2009年北京大气气溶胶数据结合北京大兴杨树人工林涡度相关系统监测的辐射、碳通量等数据，分析了气溶胶对散射辐射、光能利用效率(LUE)、生态系统初级生产力(GPP)的影响，并利用通径分析方法探究了气溶胶和生态环境因子对GPP的直接和间接影响。结果表明，北京市气溶胶光学厚度(AOD)具有明显的季节变化特征：春、夏两季大于秋、冬季，夏季气溶胶光化学厚度最大。大气气溶胶显著影响了地表辐射组分以及温度、湿度环境因子，随着AOD从0增大到3,总辐射减小了43.63%,散射辐射增加132.26%,散射辐射比例增大了2.55倍，而相对湿度增大48.52%,日温差增大3℃左右。当生态系统受水分胁迫时，气溶胶对生态系统生产力无显著影响，当生态系统处于非水分胁迫时，杨树人工林生态系统光能利用效率和生产力随着气溶胶浓度增大先增大后减小，当AOD为1.0—1.6时，GPP维持在较高的水平，当AOD>2.5时，GPP显著减小且小于背景气溶胶(A...     

大兴安岭呼中森林景观的空间点格局分析

基于呼中林业局林相图,采用点格局方法,分析了森林景观的空间格局及各景观间的关联性。结果表明:针叶林在0～25km尺度范围内呈聚集分布;阔叶林在0～14km为聚集分布,在14～25km为随机分布;灌木林在0～10km为聚集分布,在10～25km为随机分布;草甸在0～15km为聚集分布,在15～25km为随机分布。针叶林与灌木林在4.5～25km、阔叶林与草甸在12～24km尺度范围内无关联性;针叶林与阔叶林、针叶林与草甸、阔叶林与灌木林、灌木林与草甸在0～25km尺度范围内均存在空间关联性。这种分布格局对大兴安岭林区森林的可持续经营具有重要的指导意义,小范围内的植被恢复可以采用集中连片的造林方式,而大范围内则可以根据立地条件类型采取随机造林模式。     

江西千烟洲地区散射辐射的模拟与验证

散射辐射的准确估算对于评价其对陆地生态系统碳交换的影响具有重要意义.基于我国中亚热带江西千烟洲气象观测场2012年3月1日—2013年2月28日散射辐射实际观测数据对目前常用的5个散射辐射分解模型（Reindl-1、Reindl-2、Reindl-3、Boland、BRL）的模拟结果进行验证.结果表明： 在30 min尺度上,虽然5个模型在总体上都可以较好地模拟该地区的散射辐射,但模型模拟效果随着晴空指数（k_t）的升高而显著降低.特别是当k_t>0.75时,各模型已无法模拟该地区散射辐射.从散射辐射季节变化的模拟来看,5个模型能够很好地模拟大多数月份的散射辐射.5个模型年尺度散射辐射模拟值与观测值的相对偏差最高为7.1%（BRL）,最低为0.04%（Reindl-1）,平均为3.6%.在全年辐射最强、温度最高和降水偏少的夏季,5个模型的模拟值均出现了过高估计.以7月为例,散射辐射被高估14.5%～28.2%,平均高估21.2%.这可能与高k_t条件下散射辐射的估算方法有关,这种不确定性需要在模型应用中做进一步深入评价.根据验证结果并考虑模拟精度和输入变量的易获取性,5个模型的模拟效果依次为BRL>Reindl-3>Reindl-2>Reindl-1>Boland.     

农田林网中天空散射辐射的分布特征

一、引言森林生态系统是陆地生态系统的一个重要组成部分,它既可改善农业的生产条件,又可给人们提供良好的生活环境,是维持自然生态平衡的一个重要因素。在我国华北平原和沿海平原地区,林粮间作的方式可分为路林、沟渠林带网格的复合系统和混农林业系统,其中林木可起保持水土,防     

散射辐射对亚热带人工针叶林光能利用率的影响

地表接受的太阳辐射中散射辐射的改变是影响森林生态系统光能利用率(Light Use Efficiency,LUE)的重要因素。以千烟洲亚热带人工针叶林为研究对象,利用30 min通量和常规气象观测数据,以晴空指数(kt)和地表接受的散射辐射(S_f)占太阳总辐射(S_0)的比值(S_f/S_0)为指标,分析了2003—2012年生长旺季(6—8月)散射辐射变化对千烟洲亚热带人工针叶林光能利用率的影响,并利用改进的光响应曲线模型分析了散射辐射变化对植被光合特性的影响。研究结果表明:2003—2012年生长旺季中,kt在0.6—0.7范围内的LUE比kt在0.4—0.5范围内的LUE平均减少了44.66%;S_f/S_0在70%—85%之间的LUE比S_f/S_0在55%—70%之间的LUE平均提高了22.24%。由此可以看出,与晴朗天空相比,多云及气溶胶增加导致的散射辐射增加可使该生态系统的LUE提高。并且,未受到高温干旱影响的2005、2006、2008、2009、2010及2012年散射辐射下该生态系统的初始量子效率αf比直接辐射下的αr平均增加了0.63 g CO2/mol;而10年间所有年份散射辐射下的光饱和时的潜在最大光合作用速率比直接辐射下平均提高了0.81 mg CO_2m~(-2)s~(-1),说明散射辐射可使该生态系统植被光合能力提高。     

太阳辐射变化对亚热带人工常绿针叶林总初级生产力影响的模拟分析

太阳辐射是陆地生态系统碳水循环的能量来源。太阳辐射的变化对植被吸收大气CO₂具有重要影响。该文通过辐射观测数据建立散射辐射比例与晴空指数的关系, 结合生态过程模型(BEPS)和通量观测数据, 模拟分析了太阳辐射变化对千烟洲常绿针叶林总初级生产力(GPP)的影响。研究结果表明: 千烟洲森林生态系统的阴叶对年GPP总量的贡献达67%, 太阳辐射变化对阴叶光合作用的影响决定了冠层GPP的变化; 太阳辐射强度和分布的年际差异导致年GPP对太阳辐射变化的响应不同, 2003、2004和2005年太阳辐射分别变化-5.44%、-1.83%和6.26%, 可使千烟洲生态系统当年GPP总量达到最大值; 在季节上, 太阳辐射的增加会导致5-6月GPP上升, 7-9月GPP下降, 使年GPP变化程度降低; 在天尺度上, 晴空指数在0.43时, 太阳辐射变化对GPP的影响最小。     

Modelling the effects of changes in solar radiation on gross primary production in subtropical evergreen needle-leaf plantations

太阳辐射是陆地生态系统碳水循环的能量来源。太阳辐射的变化对植被吸收大气CO₂具有重要影响。该文通过辐射观测数据建立散射辐射比例与晴空指数的关系, 结合生态过程模型(BEPS)和通量观测数据, 模拟分析了太阳辐射变化对千烟洲常绿针叶林总初级生产力(GPP)的影响。研究结果表明: 千烟洲森林生态系统的阴叶对年GPP总量的贡献达67%, 太阳辐射变化对阴叶光合作用的影响决定了冠层GPP的变化; 太阳辐射强度和分布的年际差异导致年GPP对太阳辐射变化的响应不同, 2003、2004和2005年太阳辐射分别变化-5.44%、-1.83%和6.26%, 可使千烟洲生态系统当年GPP总量达到最大值; 在季节上, 太阳辐射的增加会导致5-6月GPP上升, 7-9月GPP下降, 使年GPP变化程度降低; 在天尺度上, 晴空指数在0.43时, 太阳辐射变化对GPP的影响最小。