4種針葉樹種樹干CO

1、4種針葉樹種樹干 C0_2釋放通量的時(shí)間動(dòng)態(tài)及估算樹干是森林生態(tài)系統(tǒng)中最大的生物量載體和重要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 , 更是長(zhǎng)期而巨 大的全球碳庫。與此同時(shí) , 樹干組織的活細(xì)胞為了自身的生存和生長(zhǎng)發(fā)育也在晝 夜不停的進(jìn)行碳代謝活動(dòng),這導(dǎo)致樹木光合作用固定的大量 C02/sub被 釋放到大氣中。因此,樹干C02/sub釋放通量（ES）在調(diào)控 森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和碳平衡、調(diào)節(jié)大氣 C02/sub濃度變化等方面起 著關(guān)鍵的作用。地處中高緯度的東北溫帶森林因其面積大、 碳儲(chǔ)量高以及對(duì)全球變化響應(yīng)敏 感而在維持陸地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡中起重要作用 ,但其碳循環(huán)研究尚存在相當(dāng)大的 不確定性,其中木質(zhì)組織呼吸的貢獻(xiàn)及其對(duì)

2、生物環(huán)境因子的響應(yīng)認(rèn)識(shí)不足 ,尤其 缺乏ES的時(shí)間（晝夜、季節(jié)、年際）動(dòng)態(tài)及其與相關(guān)生物和環(huán)境因 子的關(guān)系以及林分水平呼吸通量的量化。 采用紅外氣體分析法于 2011年秋季 10 11月和 2012年春季 45月原位測(cè)定了東北東部山區(qū) 3種常綠（紅松 Pinus koraiensis 、紅皮云杉 Picea koraiensis 和樟子松 Pinus sylvestrisvar.monglica）和 1 種落葉（興安落葉松 Larix gmelinii ）針葉樹種ESv/sub晝夜變化,于2012年5月一2014年7月測(cè)定其ES 的季節(jié)變化，旨在探索左右ESB間變異的主導(dǎo)因子及其調(diào)控機(jī)理， 同

3、時(shí)嘗試建立一種上推呼吸環(huán)水平的 ESJ林分水平的普適實(shí)驗(yàn)方 案,以減少林分水平ES（估算的不確定性,提高森林碳平衡模型的估 測(cè)精度。主要結(jié)果如下 :（1）2011年秋季和 2012年春季 4個(gè)樹種的 ES 晝夜變化多隨樹干溫度（TS）而變化，但ESW值大小和 出現(xiàn)時(shí)間以及晝夜變化幅度因樹種和季節(jié)而異TS釋了 ES （除春季樟子松外）變異性的 50%以上,但ESv/subM TS響應(yīng)滯后1.5h （春季樟子松為3h）。將 ESv/sub#準(zhǔn)化到 7S 為 10C （Es10）時(shí)發(fā)現(xiàn),秋季 Ess10 波動(dòng) 在0.54 （興安落葉松）一0.78 （紅皮云杉）卩 molCO2v/submvsup-2

4、v/sups-1v/sup之間,而春季 Es10 則波動(dòng)在 0.87 （紅松）一1.10 （樟子松）卩mol CO2 m-2 s-1之間，前者平均低于后者約 40%然而,各樹種秋季和春季EvsubSv/sub溫度敏感系數(shù)（Q10值）差異不 顯著（ P>0.05 ） , 波動(dòng)在 1.52（樟子松） 1.82（紅皮云杉）之間。秋季和春季所有樹種的Es10與胸徑（DBH之間均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（P<0.05 ）,而Q10與DBH則多呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.05 ）,表明DBH可作為 估測(cè)這些針葉樹種Es的參數(shù)之一。（2） 2013年7月至2014年7月4個(gè)樹種 ES的季節(jié)動(dòng)態(tài)總體上與

5、TS$化一致,高峰值出現(xiàn)在溫 度較高和生長(zhǎng)迅速的夏季月份 （5月末7月初） ,最小值則出現(xiàn)在溫度較低的春 季（3月末一4月末）或秋季（10月）。Ts分別解釋了所有樹種生長(zhǎng)季（59月） 和非生長(zhǎng)季（其他月份） ES 42%-91%和56%89%的變異性。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),除了 TS之外,生長(zhǎng)季期間4個(gè)樹種的ES/sub+日胸圍生長(zhǎng)量、樟子松和興安落葉松的 ES空氣 相對(duì)濕度、樟子松的ES/sub邊材氮濃度也顯著相關(guān)（P<0.05 ）。這 些結(jié)果表明Ts是影響ES節(jié)動(dòng)態(tài)的主導(dǎo)環(huán)境因子，但影響程度隨樹 種、生長(zhǎng)節(jié)律而變。同一樹種生長(zhǎng)季 ES著高于非生長(zhǎng)季，而同一 季節(jié)不同樹種間ESg異顯著（P&

6、lt;0.05 ）。生長(zhǎng)季不同樹種ES的Q10值的差異不顯著（波動(dòng)在1.64 2.09之間)，但在非生長(zhǎng)季卻存在顯著性差異(波動(dòng)在1.80 3.14之間;P<0.05 ); 并且紅皮云杉、樟子松和興安落葉松生長(zhǎng)季的Q10值均顯著低于非生長(zhǎng)季(P<0.05),說明不同樹種ESv/subM溫度變化響應(yīng)的差異主要表現(xiàn)在 非生長(zhǎng)季。上述這些溫帶針葉樹種ES的季節(jié)和種間變化受溫度等多 因子聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，因此采用單一的Es溫度響應(yīng)方程可導(dǎo)致Es年通量估測(cè)的不確定 性。(3) 2013年7月至 2014年6月紅松、紅皮云杉、樟子松和興安落葉松呼吸 環(huán)水平的年總 ES (ET-chamber)分別為

7、196.8、365.9、234.6 和 376.6 g Cm-2 stem surface area yr-1 。3個(gè)常綠針葉樹種的年維持呼吸(EM-chambe)平均占全年總呼吸的79%, 而落葉針葉樹興安落葉松的EM-chamber與年生長(zhǎng)呼吸對(duì)年通量的貢獻(xiàn)量幾乎均 等, 可能表明具有不同葉物候的針葉樹種在生長(zhǎng)策略和呼吸碳分配方面存在分異。 所有樹種的ET-chamber及其組分與樹干年胸圍生長(zhǎng)量、邊材體積(除樟子松外) 和DBH之間大都存在顯著的回歸關(guān)系(R2=0.45 0.90),并且包括樹干年胸圍生 長(zhǎng)量和DBH勺綜合模型顯著提高了估測(cè)興安落葉松 ET-chamber及其組分的能力，

8、 表明樹干年胸圍生長(zhǎng)量、邊材體積和DBH不僅是造成4個(gè)針葉樹種ET-chamber及其組分種內(nèi)種間差異的主要因子，而且可作為ET-chamber及其組分強(qiáng)有力的 模擬和預(yù)測(cè)指標(biāo)。但是 ,T-chamber 及其組分與預(yù)測(cè)變量函數(shù)關(guān)系的形式和系數(shù) 隨樹種而變化 , 表明應(yīng)該針對(duì)各個(gè)樹種建立相應(yīng)的盡估測(cè)模型 , 以減小本地區(qū)和 區(qū)域森林碳循環(huán)模型的不確定性 , 提高其估測(cè)精度。(4)在不考慮種內(nèi)個(gè)體間變異和統(tǒng)一呼吸特征(Es10和Q10值)計(jì)算方法 的前提下,采用季節(jié)性呼吸特征和合適的上推指標(biāo)可以有效提高林分水平 ES年通量(ET-stand )的估算精度。采用季節(jié)性(生長(zhǎng)季和非生長(zhǎng)季）呼吸特征計(jì)

9、算的 ET-stand 平均高于年呼吸特征計(jì)算值 10%?；跇涓审w積估算的 ET-stand 普遍低于基于樹干表面積和邊材體積獲得的估算值 , 表明采用 樹干體積作為上推單位會(huì)導(dǎo)致 ET-stand 低估。采納上述計(jì)算方案 , 基于樹干表面積和邊材體積獲得的紅松年平均（ 2012 2014年） ET-stand 分別為 165和 166 g C m-2 ground area yr-1, 興安落葉松 為 183 和 283 g C m-2 ground area yr-1,前者分別低于后者 10%和 41%。年際間 ET-stand 存在明顯的差異 , 但其差異大小取決于所采用的上推單位。 其他樹 種的 ET-stand 占紅松