广西桉树人工林叶面积指数的估测及其校正

叶面积指数(Leaf area index, LAI)是森林生态系统重要的结构参数,通过遥感技术可反演区域LAI,但其可靠性需要地面准确的实测数据进行验证。选取广西国有高峰林场不同林龄的桉树(Eucalyptus robusta)人工林为对象,以异速生长法(Allometry)为对照,综合利用植物冠层分析仪法(LAI-2200)、跟踪辐射和冠层结构分析仪法(TRAC)、半球摄影法(DHP)以及地基激光雷达法(TLS)等间接法估测样地的LAI,并考虑木质成分以及聚集效应影响,进行相应的校正处理,为地面快速、准确测量桉树人工林LAI提供参考。结果表明：桉树人工林的比叶面积为125.37±13.38 cm~2/g,通过Allometry获得的LAI变化范围在1.65—3.84,平均为2.73,不同林龄间的差异均显著(P<0.05),随着林龄的增加呈现先增加后减少的趋势。在未校正情况下,LAI-2200、TRAC、DHP、TLS估算的LAI存在显著差异(P<0.05)。与对照相比,LAI-2200在幼龄林和过熟林中估算误差最小,TRAC在成熟林中估算误差最小。相对于完全去除法,利用...     

短期氮添加对东灵山三种森林土壤呼吸的影响

为了分析氮沉降对我国温带地区森林土壤碳循环的影响,以北京东灵山的阔叶林(辽东栎林)和针叶林(华北落叶松林和油松林)为研究对象,通过模拟氮沉降的方式(10g N·m-2·a-1,大约5倍于大气氮沉降速率),探讨了不同温带森林土壤呼吸对氮沉降的短期响应。结果表明:短期氮添加降低了阔叶林土壤呼吸速率,而提高了针叶林土壤呼吸速率,但其短期效应未达到显著性水平。不同森林类型间,土壤呼吸速率(P0.001)和生长季土壤呼吸释放总量(P0.001)均存在显著差异,整体表现为:辽东栎林油松林华北落叶松林,土壤温度是引起不同森林类型间土壤呼吸差异的主要因素。温度-水分双因素模型可以较好地模拟野外条件下3种森林类型土壤呼吸与温度和水分间的关系,解释率约为47%~87%。此外,氮添加可以改变土壤呼吸对温度和水分变化的响应:氮添加后在较高温度且较低水分情况下,土壤呼吸速率明显上升,此时土壤呼吸对温度变化更加敏感。实验结果揭示了氮沉降对我国温带地区不同森林类型土壤呼吸的影响,但其复杂的影响机制仍有待进一步研究。     

广西金钟山细叶云南松径向生长及其对气候因子的响应

为探究广西金钟山细叶云南松径向生长及其对气候的响应,该文建立了细叶云南松树木年轮标准年表,采用响应分析探讨了径向生长与气候因子的关系,并使用逐步回归和方差分解量化了不同气候因子对径向生长的影响。结果表明:(1)响应分析结果显示,上一年1月、8月、9月、11月的日照时数以及上一年10月的平均最低气温和平均气温与标准年表年轮宽度均呈显著正相关,而上一年6月降雨量>10 mm的天数与年轮宽度呈显著负相关; 当年2月的降雨量、3月的空气相对湿度和平均最低气温、6月的日照时数以及9月的平均气温和平均最高气温均与年轮宽度呈显著正相关。(2)逐步回归最终模型的方差分解结果显示,上一年10月的平均最低气温对细叶云南松径向生长的影响最大(方差解释量达23.35%),其次是当年9月的平均最高气温(方差解释量为10.39%); 上一年1月和11月的日照时数分别解释了径向生长变异的3.94%和6.58%。综上表明,秋季的温度和冬季的光照条件是限制细叶云南松径向生长最主要的气候因子,早春干旱和雨季大降雨量会降低细叶云南松的径向生长。     

北京山区3种暖温带森林生态系统未来碳平衡的模拟与分析

 使用LPJ-GUESS植被动态模型, 在北京山区研究了未来100 a以辽东栎(Quercus liaotungensis)为优势种的落叶阔叶林、以白桦(Betula platyphylla)为主的阔叶林和油松(Pinus tabulaeformis)为优势种的针阔混交林的碳变化, 定量分析了生态系统净初级生产力(NPP)、土壤异养呼吸(R_h)、净生态系统碳交换(NEE)和碳生物量(Carbon biomass)对两种未来气候情景(SRES A2和B2)以及相应大气CO₂浓度变化情景的响应特征。结果表明: 1)未来100 a两种气候情景下3种森林生态系统的NPP和R_h均增加, 并且A2情景下增加的程度更大; 2)由于3种生态系统树种组成的不同, 未来气候情景下各自NPP和R_h增加的比例不同, 导致三者NEE的变化也相异: 100 a后辽东栎林由碳汇转变为弱碳源, 白桦林仍保持为碳汇但功能减弱, 油松林成为一个更大的碳汇; 3) 3种森林生态系统的碳生物量在未来气候情景下均增大, 21世纪末与20世纪末相比: 辽东栎林在A2情景下碳生物量增加的比例为27.6%, 大于B2情景下的19.3%; 白桦林和油松林在B2情景下碳生物量增加的比例分别为34.2%和52.2%, 大于A2情景下的30.8%和28.4%。     

模拟夏季干旱对东灵山森林植被动态的影响

应用LPJ-GUESS植被动态模型, 在耦合不同物种的干旱响应策略的基础上, 研究了夏季干旱化对东灵山地区森林植被的物种组成及其功能的影响。结果表明, 在气候变暖、降水减少、CO₂浓度升高的情况下, 无论树种采取何种策略, 东灵山暖温带森林的总净初级生产力和生物量都有增加的趋势, 降水在未来近一个世纪内尚未成为本地区植被生长的限制因子。但森林植被的树种组成与树种的干旱响应策略密切相关, 不耐旱的物种核桃楸(Juglans mandshurica)的生物量水平在长期干旱条件下并没有降低, 而耐旱的物种辽东栎(Quercus liaotungensis)在受到干旱化长期影响时, 其生物量有下降的趋势。这种响应策略也会导致植被蒸散等生态系统水分循环过程的差异。因此, 降水变化对森林生态系统影响的长期模拟研究应该考虑物种对干旱的不同响应策略。     

山地小气候模拟研究进展

山地气候是最为复杂的气候类型之一,加上观测点少,气象资料比较缺乏,研究的难度很大,采用模型模拟的方法对山地气候进行研究是气象和生态学的交叉领域,得到气象和生态学者的广泛重视.目前,山地小气候模型模拟已得到很大的发展,作者从温度、降水、湿度、太阳辐射和风场5个方面综述了国内外在这方面的研究进展1)温度场的模拟主要是以分离-综合法改进后的多元回归法为主;2)降水模拟的方法主要有地形因子相关法(又可分为单要素、双要素、三要素和多要素)和趋势面法;3)关于湿度,一般气象站只观测水汽压和相对湿度,但一般的生态系统模型却是以水气压饱和差来表征湿度的,用湿度-辐射循环法模拟;4)太阳辐射的模拟很复杂,主要以直接辐射、散射辐射、反射辐射和总辐射分别来模拟;5)风场主要模拟方法有诊断方法和预报方法.以上对山地小气候的模型模拟总的特点为区域性强、经验性大、普适性(理论性)差.同时,我们根据实际研究工作,展望了未来山地气候中小尺度模拟研究的两个侧重点1) 今后要综合、动态地模拟山地小气候系统,用现代理论尤其是非线性理论来研究山地气候,以加强理论方面的研究;2) 加强对先进技术(例如GIS、RS等)的吸收利用.     

不同气候带间成熟林植物叶性状间异速生长关系随功能型的变异

为研究不同生物气候带内植物叶片大小与叶柄干重间的异速生长关系, 探讨不同植物功能型对叶内异速生长关系的效应, 在黑龙江呼中、吉林长白山、北京东灵山、浙江古田山、湖北神农架和四川都江堰6个地区, 选择典型地带性成熟林进行主要木本植物的叶片和叶柄性状的测定与统计分析。结果表明: 不同功能型和气候带植物叶片干重、面积、体积均与叶柄干重之间存在着显著的异速生长关系, 共同斜率分别为0.82、0.70和0.80, 均显著小于1.0。在相同叶柄干重下, 灌木较乔木支持更大的叶片体积, 但它们支持的叶片干重与叶片面积无显著差异; 常绿植物在给定叶柄干重下较落叶植物支持更高的叶片干重与体积, 但其支持的叶片面积小于落叶植物; 除神农架地区外, 在给定叶柄干重下, 亚热带的古田山、都江堰地区的植物较温带地区的植物支持更大的叶片干重、面积与体积, 而亚热带神农架地区的植物叶柄支持的叶片大小(面积、体积、干重)与温带地区相近。结果表明, 叶柄限制了叶片的不断增大(包括面积、体积和干重), 叶片和叶柄之间的异速生长关系受功能型、气候带及生境条件的影响。     

辽东栎林净初级生产力对气候变化情景响应的模拟与分析

利用生态系统模型BIOME-BGC模拟北京东灵山地区辽东栎(Suercus liaotungensis Koidz)林生态系统净初级生产力(net primary productivity,NPP)对全球气候变化潜在响应.首先,BIOME-BGC模型模拟的土壤含水量和NPP与该地区实际测量结果、其他模型模拟研究进行比较分析,结果显示BIOME-BGC能较好的模拟辽东栎林生态系统净生产力.然后,利用BIOME-BGC模拟辽东栎林生态系统NPP对不同气候变化的响应.结果表明:(1)NPP对温度变化不敏感,而对降水和CO2变化极为敏感;(2)温度、降水和CO2对NPP的影响并没有显示出交互作用.     

基于SPEI的北京低频干旱与气候指数关系

干旱是北京地区发生最频繁、波及面积最大、持续时间最长的一种自然灾害。基于1868—2010年每月的降水和平均气温数据,应用综合了降水和气温变化共同效应的新的干旱指标标准化降水蒸散指数(SPEI)定量描述北京地区的干湿状况,并利用历史旱灾记录对其进行验证;采用连续小波转换(CWT)分析近150 a来的干旱振荡特征,并利用交叉小波变换(XWT)探论了干旱与大尺度气候因子之间的关系。结果表明:1)SPEI揭示的干旱与历史记录比较吻合,证明该指数可以在多时间尺度上有效地反映北京地区旱涝程度及其持续时间;2)北京地区干旱具有80—120个月年际尺度和250个月、480个月年代际尺度的周期振荡,呈现了同大尺度气候因子相似的变化特征;3)北京干旱变化与四大气候因子存在着多时间尺度的显著相关性,SPEI和北大西洋涛动(NAO)、北极涛动(AO)、太平洋涛动(PDO)都具有100—120个月和250个月的年代际主共振周期,而SPEI和厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)在整个研究期内都表现出极显著的32—64个月年际主共振周期,同时SPEI与4个气候因子在共振周期上均体现出比较明确的时滞特征(2—6月不等)。因此,可以基于大尺度气象因子结合SPEI预测北京地区未来的干旱变化。     

宏观植物生态模型的研究现状与展望

概述了3种主要植物生态模型的发展现状1)种群动态模型,主要模拟在一个生态系统中单个种的植物个体发芽、成长和死亡过程,及其种内竞争和种间相互作用,是研究开发最早的一类生态模型之一.该类模型主要应用于分析植物种群之间相互作用.2)演替模型,主要模拟植物种类(动物与此相伴)在整个生态系统发展过程的变化,包括植被类型的转变和相关的生物地球化学循环过程的改变.可用于研究生物群落对气候变化的响应.3)生态系统模型,是把生态系统当作一个功能整体来模拟的一类模型,主要有以下3类(1)SVAT模型,主要模拟地表生态系统过程,以BATS、SiB、SiB2和LEAF为代表,多用于气候研究;(2)BGC模型,主要模拟3个关键循环碳,水和营养物质循环.常用的BGC模型有FOREST-BGC、BIOME-BGC、CENTURY、TEM、DOLY以及由它们衍生而来的整合模型组;(3)BG模型,模拟群落、生物群区中植物分布,比较具有代表性的 BGMs包括BIOME2和MAPSS,它们主要用于研究因气候变化而引起的生物分布的变迁.最后,结合我们的实际工作展望了生态模型在未来几年内的几个发展方向1)与基础学科相结合,比如把物候学引入生态模型研究中来,以寻求新的支撑点;2)与现代非线性理论相结合,重新评价模型的假设基础;3)与现代科学技术相结合,利用3S技术和计算机技术为模型的发展提供更强大的技术支持;4)在研究方法上,从还原论转向整体论,尽可能地把生态系统当作一个功能整体来模拟研究.