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森林植被对气候变化的响应具有高度的时空差异性。树木径向生长和生态系统尺度上生产力的模拟研究有助于理解这种差异性,有助于深入探讨生态系统的固碳能力以及驱动机制,可为全球碳平衡研究奠定基础。
应用样方调查、树木年轮方法,结合生态系统过程模型BIOME-BGC,模拟1956-2010年辽西地区典型油松林生态系统净初级生产力(NPP)动态,探究了主要树种树木径向生长和油松林生态系统NPP对气候变化的响应,弗建立该地区主要树种的树木生长模型和森林生态系统NPP气候关系模型。本研究取得以下主要结论:
(1)样方调查分析表明:1970-2010年油松林生态系统总生物量变化波动于53.65-195.57t/ha之间,NPP变化波动于45.39-362.04gCm-2year-1之间。
(2)油松、蒙古栎树木径向生长对气候的响应基本一致,同时对降水的响应大于对温度的响应,水曲柳的敏感性较弱。前年9月至当年7月的降水是影响该地区油松、蒙古栎径向生长的主要限制因子(r油松=0.595,r蒙古栎=0.616,p<0.01),4-5月的降水是影响该地区水曲柳径向生长的主要因子(r水曲柳=0.446,p<0.01)。
(3)BIOME-BGC模型模拟表明:1956-2010年油松林生态系统NPP变化波动于139.23-336gCm-2year-1之间,平均值为269.74gCm。2year-1。上年9月至当年7月的降水也是限制该地区森林生态系统NPP的主要因子(r=0.78,p<0.01)。另外,在生态系统水平上,树木年轮作为一种理想的指示生态系统动态变化的代用资料,并可以检验和校正BIOME-BGC模型的模拟结果。
(4)生长年期间(上年11月至当年10月),各月温度和降水与树木径向生长以及生态系统NPP的多元线性回归显著。随着区域暖干化趋势的加强,辽西地区主要树种的径向生长和生态系统NPP将呈现下降趋势。在其它因子不变的情况下,当仅年均温升高1℃时,油松径向生长将降低7.4%(p<0.01),蒙占栎径向生长将降低4.2%(p<0.01),水曲柳径向生长将降低4.5%(p<0.01),森林生态系统NPP将降低12.5%(p<0.01);当仅年降水量降低10mm,油松径向生长将降低1.2%(p<0.01),蒙古栎径向生长将降低0.8%(p<0.01),水曲柳径向生长将降低1.2%(p<0.01),森林生态系统NPP将降低0.3%(p<0.01)。