Optimization and evaluation of vegetation photosynthesis and respiration model using the measurements collected from the forest site of subtropical coniferous-evergreen

 碳循环模型参数的确定和优化对生态系统净CO₂交换(NEE)的模型计算至关重要。该文利用2010–2012年ChinaFLUX千烟洲站点的通量观测资料, 对植被光合呼吸模型(VPRM)的参数进行了优化。通过比较两种不同的拟合方案, 发现利用传统光响应方程得到的参数不适用于VPRM, 而利用模型自身反演方案拟合得到的参数最大光量子效率(λ)达0.203, 大于C₃植物平均值, 但与其他相关研究结果吻合。采用VPRM模型反演方案优化得到的参数后, VPRM能较准确地模拟千烟洲站不同季节的NEE。其对全年半小时NEE模拟的平均误差为–0.86 μmol·m^–2·s^–1, 相关系数为0.72。模型可准确地模拟生长旺季NEE平均日变化, 但低估了非生长旺季白天吸收峰值约52%。通过个例分析发现, VPRM模型可以准确模拟晴天条件下NEE的时间变化, 但对阴雨天条件下NEE的模拟还存在较大的不确定性。该研究将有助于进一步改进CO₂通量及浓度的区域数值模拟。     

南方人工林叶面积指数的摄影测量

利用CI-110冠层分析仪、鱼眼镜头数码照片分析,结合胸径-叶片半表面积模型对千烟洲不同森林类型(20年生)的叶面积指数进行了测定,并对3种方法进行了比较.共调查74块样地.研究对象主要为湿地松(Pinus elliottii)林、马尾松(Pinus massoniana)林、杉木(Cunninghamia lanceolata)林.针对上述3种林型,CI-110观测值分别为1.355(0.38～2.85)、1.265(0.62～2.55)和2.140(0.76～3.31);鱼眼镜头测定值依次为1.339(0.71～1.79)、1.491(1.11～1.92)和1.984(1.26～2.59).利用胸径-叶片半表面积模型测定的叶面积指数(范围)依次为4.53(2.24～6.34)、3.88(1.19～6.28)和6.63(3.5～8.37).间接仪器法测定的值明显小于实测值,但具有一定的相关性.胸径-叶片半表面积模型测定叶面积指数最为可靠,而鱼眼镜头测定法比冠层分析仪测定精度高.     

赣中亚热带森林植被碳储量

利用已发表的乔木生物量回归模型（乔木层）和样方收获法（灌木层、草本层）,沿江西省泰和县灌溪乡千烟洲至井冈山市大井林场一线,采用样带法研究了赣中地区亚热带湿润气候下的植被群落碳储量及其分配规律。研究结果表明：群落碳储量绝大部分集中于乔木层。乔木层单位面积碳储量与乔木密度的幂指数为一0．0756。碳储量的空间变化规律表现为植被的碳密度与经度之间没有显著的相关性,而与纬度和海拔间均存在着显著的相关关系,表现为随着纬度和海拔增加植被碳密度递减。各层片的碳密度与其Shannon-Wiener物种多样性指数之间没有显著的相关关系。     

我国南方红壤区氮磷湿沉降对森林流域氮磷输出及水质的影响

持续高通量的氮、磷输入导致水体富营养化的问题已引起广泛关注。通过对江西省千烟洲香溪流域水样(常规水样,降雨后的地表径流以及雨水水样)的季节性监测,研究大气氮、磷湿沉降对森林流域氮、磷输出动态及水质的影响。结果表明:从2013年6月至2014年5月,香溪流域内氮、磷湿沉降通量分别为11.86 kg/hm~2和0.38 kg/hm~2,其中氮湿沉降主要集中在夏秋两季,占全年输入量的64%,而磷沉降主要集中在夏季,占全年输入量的43%,表现出明显的季节性差异;水体p H值(6.22—8.89)的变化范围较大,而且氮、磷的输出受土地管理(施肥方式)及降雨事件的影响较为明显,尤其在耕作期,总氮的输出量占全年氮输出总量的96.2%,而总磷的输出量占全年磷输出总量的61.4%;对4场不同强度降雨(按降雨强度从大到小)的氮、磷输出动态过程分析,发现不同强度的降雨对水体氮、磷的输出过程影响不同,在径流未形成前以及降雨强度达到暴雨级别时,降雨对流域水体氮、磷的稀释作用明显,而在大雨强度下水体磷的输出量明显高于其他降雨;研究期间,香溪流域内氮湿沉降对水体的贡献量为101.97 kg,磷湿沉降的贡献量为0.60 kg,4场降雨氮对流域水体的贡献量为4.46kg,占流域氮输出负荷的15.22%,磷对水体的贡献量为0.032kg,占流域磷输出负荷的0.85%。同时,根据营养状态指数(EI),发现流域水体全年处于中至富营养状态,而且研究期间水体氮、磷浓度均超过水体富营养化阈值(氮1.5 mg/L,磷0.15 mg/L),存在爆发水体富营养化的威胁。     

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。     

植被光合呼吸模型在千烟洲亚热带常绿针叶林的优化及验证

碳循环模型参数的确定和优化对生态系统净CO₂交换(NEE)的模型计算至关重要。该文利用2010-2012年ChinaFLUX千烟洲站点的通量观测资料, 对植被光合呼吸模型(VPRM)的参数进行了优化。通过比较两种不同的拟合方案, 发现利用传统光响应方程得到的参数不适用于VPRM, 而利用模型自身反演方案拟合得到的参数最大光量子效率(λ)达0.203, 大于C₃植物平均值, 但与其他相关研究结果吻合。采用VPRM模型反演方案优化得到的参数后, VPRM能较准确地模拟千烟洲站不同季节的NEE。其对全年半小时NEE模拟的平均误差为-0.86 μmol·m^-2·s^-1, 相关系数为0.72。模型可准确地模拟生长旺季NEE平均日变化, 但低估了非生长旺季白天吸收峰值约52%。通过个例分析发现, VPRM模型可以准确模拟晴天条件下NEE的时间变化, 但对阴雨天条件下NEE的模拟还存在较大的不确定性。该研究将有助于进一步改进CO₂通量及浓度的区域数值模拟。