黑石顶自然保护区南亚热带常绿阔叶林生物量与生产量研究——生物量增量及第一性生产量

本文研究了黑石顶自然保护区南亚热带常绿阔叶林的生物量增量及其分配规律,净第一性生产量及其分配规律,生物量增量为10．680hm^-2.a^-1,其中干6．127(57./37%),枝2．195（20.55%),叶0．514（4.81%),根1．844（17.27%),乔木层8．8786（82.27%),灌木层1．679（15．72％）,草本层0．215（2．01％）,生物量增量的垂直分布以20－25米的林冠层比较最高,其次是10－15米的乔木层第二亚层。生物量增量的径级分布近于正态分布。净第一性生产量为29．612t.hm^-2.a^-1,其中干8．181（27．63％）,枝3．403（11．49％）,叶4．281（14．46％）,根13．165（44．46％）,花果0．582（1．97％）,细根（D≤3mm),生产量占根系生产量的81％;根系生产量约占净第一性生产量的45％,传统假定的根系生产量占森林生产量的15－25％,可能是太低的估计,森林的生产效率为1．897t.t^-1叶或1．733tt.hm^-2叶各器官的生产效率有如下顺序,细根＞叶＞根（包括细根）＞枝＞干,EVI法用于该森林树干生物量增量的估计,得到较低的值（约低27％）。     

云南松林的净第一性生产量研究

本文研究了云南省易门县海拔1600—1700m的云南松中幼龄林分的净第一性生产量。3个林分的净生产量总量依次为:11年生林分是1201.0g/(m~2·a),23年生林分是1060.3g/(m~2·a),4年生林分是530.4g/(m~2·a)。各林分乔木层器官净生产量的分配比例均以针叶为最高,其次是干材。针叶净生产量的比例随林龄的增加而下降,干材、树枝和根的比例则随林龄的增加而上升。     

南亚热带退化植被重建中土壤动物群落变化

在广东省中部的鹤山市鹤山丘陵综合试验场,分别在草坡、松林、荷木混交林(荷混林)、马占相思林(马占林)和豆科混交林(豆混林)选取5块样地,分别代表5种处理方式(重建植被类型)。在2003~2004年的4个不同季度内分3层取土样,利用Tullgren干漏斗法采集土壤动物,并分析土壤动物群落个体数量、类群丰度和DG指数的变化。研究结果表明,季节、植被类型和土层深度对土壤动物群落的各项指标都有极显著影响(P<0·01,three-way-ANOVA):土壤动物群落指标,在秋季显著为高(P<0·05,DMRT),而夏季显著为低(P<0·05,DMRT);随土层加深而逐级显著降低;不同植被类型比较,豆混林>马占林>荷混林、松林和草坡。此外,植被类型还与季节和土层间存在显著的交互作用:土壤动物群落各项指标秋季最高,不同植被类型间的差异也最大;而土壤动物群落各项指标较高的植被类型内不同土层间的差异也较大。由此推测,对退化生态系统进行人工改造是有积极意义的,而不同植被类型间土壤动物的差异可能与凋落物的数量与质量密切相关。     

南亚热带常绿阔叶林林下层植物的生物量及其测定方法的探讨

应用全收割法测定广东省鼎湖山南亚热带常绿阔叶林林下层植物生物量 ,林下植物总生物量为 12 9 58g/m2 ,其中茎、枝、叶、根的生物量占总生物量的比例约为 4 0 % ,9 0 % ,2 2 % ,2 9% .由部分实测数据建立林下植物个体生物量估算模型为W =0 0 0 4 2 ·H1 932 3.应用该模型得到的估算值 ,与收获实测值的相对误差仅为 1 8% ,具有良好的精度 .此外 ,还通过改变取样面积对该模型的适用性进行了探讨 .     

南亚热带不同植被下丘陵赤红壤结构特征比较研究

比较研究了南亚热带几种植被下丘陵赤红壤结构特征．结果表明,丘陵赤红壤的结构随着植被的演退而退化．表现在表土砂化,即砂粒含量相对增加,粘粒含量相对减少;土壤结构稳定性下降,主要体现在较大粒径水稳性团聚体减少;土壤孔隙性变差,主要体现在容重增加和较大孔径的孔隙减少．自然赤红壤容重增加、较大孔隙减少更为明显;耕型赤红壤结构稳定性下降,表土砂化更为突出．研究结果揭示,由植被演退引起的土壤有机质减少,是丘陵赤红壤结构退化的主要内在因素．     

南亚热带森林群落光合作用的模拟研究

以广东黑石顶森林群落为对象,将群落分为４层,其高度分别为２１ｍ,１３ｍ,９ｍ和１．５ｍ,对每层植物种类的叶片光合作用水平及相关因子进行了测定．建立了３个以净光合速率对光合有效辐射和ＣＯ２浓度响应的数学方程式为基础的植物瞬间光合作用模型．不同模型对群落各层的模拟效果不同,模型中的参数反映了群落各层植物对光合有效辐射的不同利用效率,即有第一层＜第二层＜第三层＜第四层．并建立了黑石顶南亚热带群落光合作用模型,利用该群落光合作用模型计算了黑石顶南亚热带常绿阔叶林森林群落的净第一性生产力,每年群落光合作用固定的ＣＯ２为６１．７５ｔ·ｈｍ－２,换算为干物质则为每年３７．０４ｔ·ｈｍ－２．群落净第一性生产力中,群落第一层占８２．０９％,第二层占１０．７７％,第三层占６．２８％,第四层占０．０５％．一年中以６～９这４个月的净第一性生产力最高,而１２、１、２等３个月的净第一性生产力最低     

中国陆地植被氧气生产量变化模拟及其影响因素

大气中氧气主要来源于陆地绿色植物的光合作用,其含量高低直接影响大气质量。基于植被归一化指数(NDVI)、气温、辐射等要素,运用C-FIX模型,在模拟绿色植物净生态系统生产力(NEP)基础上,依据碳氧平衡原理,并结合Arc GIS空间叠加、裁切、栅格计算、空间统计等方法,估算了2001年、2005年和2009年中国陆地植被年氧气生产量,并通过控制实验分析了影响其变化的因素。结果表明:(1)2001年、2005年、2009年中国陆地植被年平均氧气生产量为531.618×107t,云南省、内蒙古自治区、黑龙江省、四川省年氧气生产量最多。中国植被氧气生产量随季节变化明显,夏季最多,其值是春、秋季的2倍,冬季的8倍。(2)中国陆地植被年氧气生产量空间分布为东南高、西北低,以福建省、浙江省、台湾省、云南南部、西藏东南部最高。各季节氧气生产量春季以云南省南部、西藏东南部和中国华东地区为最高,夏季以大、小兴安岭及长白山一带最高,秋季位于东南沿海、云南省、西藏东南部,冬季集中分布在云南南部与海南省。(3)2001—2009年中国陆地植被年氧气生产量呈增加趋势,增加率为7.886%。宁夏回族自治区增加最多,山西省次之。(4)植被覆盖变化是决定年氧气生产量增加的主要因素,贡献率约为60%,CO2浓度增加、气候变化分别承担了28%、12%的贡献率。     

青藏高原主要植被类型生物生产量的比较研究

以１８种群落类型的实测为数据和１０１３块森林测树样地的估算数据为基础,首次系统地分析和比较了青藏高原主要植被类型生物生产量的构成规律及分布格局。亚高山暗针叶 生物量一般在３００ｔ／ｈｍ＾２以上,最高可达约１６００ｔ／ｈｍ＾２,叶生物量８～３９ｔ／ｈｍ＾２,根茎比０．１～０．２,生产量８～１３ｔ／ｈｍ＾２．ａ;高山灌丛类型生物量２０～４０ｔ／ｈｍ＾２,叶生物量３～６ｔ／ｈｍ＾２,根茎比０．４～０．８     

我国森林植被的生物量和净生产量

利用森林蓄积量推算森林生物量和净生产量的方法,系统研究了我国森林植被的生物生产力。结果表明,我国森林生物生产力的地理分布规律与世界总趋势一致,但量上有差异,具体表现在：我国森林生物量的平均值小于世界平均水平,而净生产量却显得较高;我国森林的总生物量是９１０２．８７×１０６ｔ,其中,林分为８５９２．１３×１０６ｔ,经济林３２５．７２×１０６ｔ;竹林１８５．０２×１０６ｔ,疏林、灌木林７９０．５４×１０６ｔ;森林和疏林（含灌木林）的总生产力分别是１１７７．３１×１０６ｔ／ａ和４５８．１６×１０６ｔ／ａ。研究结果还显示,用材积推算的生物量（材积源生物量）比用平均生物量计算的结果更符合实际。分析中国森林在中国及全球陆地碳库中的作用发现,与其他区域和世界平均水平相比较,中国森林在中国陆地植被中所起的主导作用较弱,它的生物量不足全球森林总生物量的１％,然而,它在保护中国土壤碳库功能方面起着其他植被类型所无法替代的作用。     

西双版纳热带次生林净初级生产量的初步研究

 采用径级标准木和维量分析方法研究了西双版纳热带次生林4块不同年龄林分的净初级生产量,结果表明：林分净初级生产量随林龄而增长,5年生林分为1 154.3 g·m-2·a-1,其分配为：净生长量占93.82%,花果量占1.20%,叶被采食量4.97%;10年生林分为1 348.5 g·m-2·a-1,净生长     

1960～2011年秦岭南北气温和降水变化对植被净第一性生产力的影响研究

基于秦岭南北1960～2011年月平均气温和降水量等气候要素资料,应用周广胜-张新时模型计算了近52年的植被净第一性生产力(NPP),分析其年际和年代际变化特征及其对温度和降水的响应。结果表明:(1)研究区多年平均气温呈南高北低分布格局,1993年为气温变化转折点,此前为降温趋势,秦岭以南降温更明显,此后研究区大面积升温,近52年间98%以上的站点呈升温趋势。(2)降水量由北向南递增,1985年为降水变化转折点,此前降水呈减少趋势,此后70%以上站点降水增多;1960～2011年间秦岭以北地区有变干趋势,而秦岭南坡以变湿为主,其余地区变化不明显。(3)周广胜-张新时模型的模拟结果与实测值的平均误差为11.1%,整体上精度较高,说明模型可以用于秦岭南北地区NPP的估算;研究区NPP呈南高北低分布格局,NPP增加的站点所占比例排序为汉水流域>秦岭南坡>巴巫谷地>秦岭以北;NPP年际波动较小,极值比介于1.34～1.89之间。(4)未来气候变化对NPP的可能影响预测结果显示,水热条件同时改善(a情景)的情况下NPP普遍增加14.8%以上,秦岭以北增加趋势更明显,温带落叶阔叶林增幅最大,温带草丛增幅最小;温度升高而降水减少(b情景)的情况下大部分站点NPP减少,亚热带(热带)常绿(落叶阔叶)林减幅最大,温带落叶阔叶林减幅最小;c情景下NPP增幅有限,明显小于a情景,秦岭以北地区的增加趋势更明显,不同植被类型的变化趋势与a情景一致,但明显小于前者。     

Aboveground Net Primary Production and Leaf-Area Index in Early Postfire Vegetation in Yellowstone National Park

Aboveground net primary production (ANPP) and leaf-area index (LAI) of lodgepole pine (Pinus contorta var. latifolia Engelm. ex Wats.) saplings and aboveground productivity of herbaceous vegetation components were determined 9 years after the 1988 fires in Yellowstone National Park (YNP). Measurements were made in four sites representing a wide range of early postfire vegetation present in YNP, including high-density lodgepole pine, low-density lodgepole pine, and two nonforest stands. LAI of the pine saplings and total ANPP (trees plus herbs) generally increased with increasing sapling density, from 0.002 m² m^{− 2} and 0.25 Mg ha^{− 1} year^{− 1} in the infertile nonforest stand (100 pine saplings ha^{− 1}) to 1.8 m² m^{− 2} and 4.01 Mg ha^{− 1} year^{− 1} in the high-density pine stand (62,800 saplings ha^{− 1}). Aboveground herbaceous productivity was not strongly correlated with sapling density, but appeared to be influenced by soil fertility. In the high-density pine stand, tree ANPP and LAI were within the lower range of values reported for similar mature coniferous forests. This finding suggests that at least some ecosystem processes (related to ANPP and LAI) may have nearly recovered after only 9 years of postfire succession, in at least some of the young forests developing after the 1988 Yellowstone fires. Received 7 April 1998; accepted 1 December 1998.     

云南亚热带南部孢粉空间组合特征及其与环境分异的关系

以云南亚热带南部野外调研孢粉资料为基础,分析了7个样地的35个表土样品以及28个剖面样品孢粉组合的空间分异特征.结果发现:(1)表土孢粉无论是在科属种类、数量及优势科属还是在科属植物区系上,哀牢山山脉东西两侧的样地均具有较大的差异.孢粉科属种类和数量方面,哀牢山西侧样地要较东部丰富;优势科属方面,哀牢山山脉西侧植物群落的优势科属不明显,且较东部要复杂,而东部地区植物群落的优势科属则较为集中和突出;植物区系分布方面,世界广布、泛热带、热带亚洲至热带非洲以及北温带分布等4个植物区系,其数量和所占比例东西差异都很大.(2)剖面孢粉的分析结果显示,其空间变化趋势与表土孢粉基本一致,同样反映了孢粉组合的东西空间差异.(3)孢粉组合的空间组合与区域的地形、气候分异特征有关.纵向排列的山系对大气环流的"阻隔"作用,以及哀牢山东西侧不同的季风环流系统导致的水热组合条件的差异是造成孢粉组合空间分异格局的主要原因.云南亚热带南部孢粉空间组合反映了区内自然环境的区域差异.     

北亚热带森林土壤有效微量元素状况研究

研究了北亚热带25a生栓皮栎林,杉木林,火炬松林,毛竹林和5年生2代杉木萌芽林土壤中B,Mo,Cu,Zn,Fe,Mn的有效含量,在土壤剖面中的分布规律,影响其有效性的土壤因子以及不同林分对土壤微量养分含量的影响。结果表明,在该地区的森林土壤中,有效B,Mo,Cu的平均含量均低于各自临界值,有效Zn平均含量接近临界值,Fe,Mn含量丰富;有效微量养分在土壤剖面中的分布园林分和元素种类而异影响微量元素有效性的主要土壤因子为有机质和有效磷含量;不同林分对土壤有效微量元素含量有显著影响,栓皮栎林土壤中有效微量养分含量最高,2代杉木萌芽林最低,其余林分居中且基本接近。     

云南亚热带南部表土孢粉组合与植被间的定量关系

以云南亚热带南部沿温度带分布的35个表土孢粉样品和7个植被样方调查为基础,计算了代表性孢粉类型的百分比和孢粉浓度,及常见孢粉的R值,并分析了影响R值的因素;同时,研究了植物群落和样方内孢粉组合的相似度。结果表明,云南亚热带南部表土样品孢粉产量丰富,蕨类植物孢子产量较高,具有典型的亚热带特征,且山地垂直分异显著;木本、草本植物花粉基本代表了区域内乔木和草本植物特征,蕨类植物孢子则具有超代表性;表土孢粉组合与植物群落间的相似系数绝大部分都在70％以上,表土孢粉组合基本上可以反映植物群落面貌;表明云南亚热带地区表土孢粉与现代植被之间具有较好的对应关系,这对在该区利用化石孢粉资料定量恢复古植被和重建古气候有重要意义。     

Uncertainty in Calculations of Net Primary Production for Grasslands

Net primary production (NPP) is a fundamental characteristic of all ecosystems and foundational to understanding the fluxes of energy and nutrients. Because NPP cannot be measured directly, researchers use field-measured surrogates as input variables in various equations designed to estimate ‘true NPP’. This has led to considerable debate concerning which equations most accurately estimate ‘true NPP’. This debate has influenced efforts to assess NPP in grasslands, with researchers often advocating more complex equations to avoid underestimation. However, this approach ignores the increase in statistical error associated with NPP estimates as a greater number of parameters and more complex mathematical functions are introduced into the equation. Using published grassland data and Monte Carlo simulation techniques, we assessed the relative variability in NPP estimates obtained using six different NPP estimation equations that varied in both the number of parameters and intricacy of mathematical operations. Our results indicated that more complex equations may result in greater uncertainty without reducing the probability of underestimation. The amount of uncertainty associated with estimates of NPP was influenced by the number of parameters as well as the variability in the data and the nature of the mathematical operations. For example, due to greater variability in the field-measured belowground data than aboveground data, estimates of belowground NPP tended to have more uncertainty than estimates of aboveground NPP. An analysis in which the input data were standardized allowed us to isolate the details of the calculations from the variability in the data in assessing the propagation of uncertainty. This analysis made clear that equations with product terms have the potential to magnify the uncertainty of the inputs in the estimates of NPP although this relationship was complicated by interactions with data variability and number of parameters. Our results suggest that more complex NPP estimation equations can increase uncertainty without necessarily reducing risk of underestimation. Because estimates can never be tested by comparison to “true NPP”, we recommend that researchers include an assessment of propagation of statistical error when evaluating the ‘best’ estimation method.     

我国不同季节陆地植被NPP对气候变化的响应

阐明不同季节陆地植被净第一性生产力(NPP)对全球变化的响应将有助于理解陆地生态系统和气候系统之间的相互作用以及NPP变化机制.本文使用1982～1999年间的AVHRR/NDVI、气温、降水以及太阳辐射等资料,结合植被分布图和土壤质地图,利用生态过程模型,研究不同季节我国陆地植被NPP的年际变化及其地理分异.结果表明,在1982～1999年的18年间,4个季节的NPP都呈显著增加趋势.其中,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节.不同植被类型对全球变化的响应有很大差异.常绿阔叶林、常绿针叶林和落叶针叶林NPP的增加主要由生长季节的提前所致,而落叶阔叶林、针阔混交林、矮林灌丛、温带草原及草甸、稀树草原、高寒植被、荒漠以及人工植被NPP的增加主要来自生长季生长加速的贡献.从区域分布看,在四季中春季NPP增加量最大的地区主要集中在东部季风区域;夏季NPP增加量最大的地区包括西北干旱区域和青藏高原的大部分地区、小兴安岭-长白山区、三江平原、松辽平原、四川盆地、雷州半岛、长江中下游部分地区以及江南山地东部;而秋季植被NPP增加量最大的地区主要有云南高原-西藏东部和呼伦湖的周围等地区.不同植被和地理区域NPP的这些响应方式与区域气候特征及其变化趋势有关.     

Estimating the Net Primary Productivity in China Using Meteorological Satellite Data

Net primary productivity (NPP) is one of the cruces for global changes studies, utilizing remote sensing data from meteorological satellite is an objective way to estimate NPP. Usually, the normalized difference vegetation index (NDVI) is derived from channel 1 and channel 2 of NOAA/AVHRR to monitor vegetation. Using the processed annual NDVIs, the authors could estimate the NPP values from an experimental model. The result showed that NPP derived from NDVIs was highly compatible to that estimated in the conventional way.     

我国不同季节陆地植被NPP对气候变化的响应

阐明不同季节陆地植被净第一性生产力（NPP）对全球变化的响应将有助于理解陆地生态系统和气候系统之间的相互作用以及NPP变化机制。本文使用1982－1999年间的AVHRR／NDVI、气温、降水以及太阳辐射等资料,结合植被分布图和土壤质地图,利用生态过程模型,研究不同季节我国陆地植被NPP的年际变化及其地理分异。结果表明,在1982－1999年的18年间,4个季节的NPP都呈显著增加趋势。其中,春季是NPP增加速率最快的季节,夏季是NPP增加量最大的季节,不同植被类型对全球变化的响应有很大差异。常绿阔叶林,常绿针叶林和落叶针叶林NPP的增加主要由生长季节的提前所致。而落叶阔叶林、针阔混交林、矮林灌丛,温带草原及草甸,稀树草原、高寒植被,荒漠以及人工植被NPP的增加主要来自生长季生长加速的贡献。从区域分布看,在四季中春季NPP增加量最大的地区主要集中在东部季风区域;夏季NPP增量最大的地区包括西北干旱区域和青藏高原的大部分地区,小兴安岭－长白山区,三江平原,松辽平原,四川盆地,雷州半岛,长江中下游部分地区以及江南山地东部;而秋季植被NPP增加量最大的地区主要有云南高原－西藏东部和呼伦湖的周围等地区。不同植被和地理区域NPP的这些响应方式与区域气候特征及其变化趋势有关。     

运用遥感估算中国陆地植被净第一性生产力

净第一性生产力 (NPP)研究方法很多 ,运用NOAA_AVHRR的可见光波段、近红外波段和热红外波段来提取和反演地面参数 ,进而准确估算陆地植被净第一性生产力 ,是一种全新的研究手段。利用遥感数据进行生物量和净第一性生产力的估算 ,主要是采用光能利用率模型 ,即通过NPP与植物吸收的光合有效辐射 (APAR)和植物将所吸收的光合有效辐射转化为有机物的转化率 (ε)的关系来实现的。用数学公式可表达为 :NPP =(FPAR×PAR)×[ε ×σT×σE×σS× (1-Ym)× (1-Yg) ]。在遥感和地理信息系统技术的支持下 ,以 1990年每旬的 8km分辨率的NOAA_AVHRR 1～ 5通道的影像为数据源 ,对中国每旬的陆地植被净第一性生产力进行估算 ,然后累加得出全年的NPP值。估算结果 :1990年中国陆地植被NPP总量为 6 .13× 10 9tC·a-1,NPP最高值为 1812 .9gC/m2 。根据计算的结果 ,对中国大陆植被NPP的分布规律进行了分析。遥感模型能够以面代点 ,比较真实地反映陆地植被NPP的时空分布状况 ,与中国植被分布的地理规律性相符 ,这是其他统计模型所无法比拟的。