长白山阔叶红松林CO2%2fH2O交换模拟.pdfVIP

长白山阔叶红松林 CO /H O 交换的模拟 2 2 1,2 1 1 1 1 1 施婷婷 ，关德新 ，王安志 ，吴家兵 ，金昌杰 ，韩士杰 1 中国科学院沈阳应用生态研究所，沈阳，110016 2 南京信息工程大学，南京，210044 摘要 在全球变化背景下，森林生态系统 CO 和 H O 交换过程已经成为国际研究的前沿问题。本研究以长白 2 2 山阔叶红松林为研究对象，利用基于生理生态学过程的多层模型，考虑了混交林中不同树种的生物量、冠 层高度和厚度，对冠层及生态系统尺度的碳水通量进行了详细模拟及分析，同时用涡动相关实测数据对模 拟结果进行检验，并模拟和预测了阔叶红松林生态系统碳水收支对气候变化的响应，以期为我国研究区域 甚至更大尺度碳水平衡的时间和空间格局特征提供模型储备。本文的主要结论如下： 1）CO2 通量有明显日变化，夜间为正值（生态系统净释放）且变化平缓，白天大多为负值（生态系统 净吸收）且呈单峰形。对 2003—2007 年生长季的模拟结果分析表明，CO2 通量模拟值与涡相关实测值的回 归线斜率为0.935，截距-0.0136mg·m-2 -1 ·s ，相关系数0.655（n=30107），模拟和实测的平均值分别为-0.138 和-0.134mg·m-2 -1 ·s ，模拟效果较好。生长季初、末期CO 通量较小，生长旺盛期CO 通量较高。 2 2 2）H -2 2O通量（LE）有明显的单峰形日变化，模拟值与实测值的回归线斜率为0.875，截距13.7W·m ， 相关系数0.622（n=30107），模拟和实测的平均值分别为88.5和85.4W·m-2 ，模型高估了3.6%，模拟效果 较好。LE 模拟值与实测值的季节变化趋势基本一致，生长季初末期的日总量较小，而生长旺盛期的日总量 较大。 关键字：CO 通量；H O通量；气孔导度；光合作用；蒸腾作用 2 2 1 引言 碳吸收汇是指植物吸收大气中的 CO 并将其固定在植被或土壤中，从而减少 CO 在大气 2 2 中的浓度。《京都议定书》中已将碳汇问题作为承诺减/限排义务的条件之一，并且规定国家 可以利用森林产生的碳吸收汇抵消其所承诺的减排量，因而评估和增加温室气体吸收汇越来 越为人们所关注。为了最大限度争取国家利益，各国政府都在加大本国森林碳收支和水循环 特征的研究力度。蒸发散是陆地水文循环最重要的组分，能够将 64%的降水返回到大气中 （Baumgartner and Reichel, 1975），此外，陆地蒸发散在调节区域气候方面具有重要作用， 如提高生长季降水、导致夏季降温作用等（Shukla and Mintz, 1982; Dirmeyer, 1994; Hogg et al., 2000）。东北亚地区分布有大面积的温带原始林，研究其碳通量动态过程和机制， 对评价我国北方区域生态系统碳收支和蒸发散具有重要意义。 本研究以我国北方典型森林生态系统类型——原始阔叶红松混交林为研究对象，采用冠 层多层模型对其碳水通量进行模拟，着力揭示长白山阔叶红松林碳源汇强度和蒸发散量及其 时空变化格局；揭示森林生态系统碳水循环的动力与反馈机制，探讨温带针阔叶混交林生态 系统碳水通量与环境因子之间的作用机制，并预测和