【摘 要】
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落叶阔叶林生态系统在改善生态环境方面具有重要作用,北京松山位于暖温带与中温带的过渡地带,是典型的温带落叶阔叶林生态系统。研究该地区净生态系统生产力（NEP）变化特征是对森林碳循环规律研究领域的有效补充,对评估该地区森林生态系统固碳能力以及碳汇功能提升管理具有重要意义。本研究以北京松山落叶阔叶林生态系统为研究对象,利用物候相机拍摄的数字图像提取相对绿度指数数据拟合植被生长曲线,划分物候期;利用涡度相
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“典型人工林生态系统对全球变化适应机制（2020YFA0608100）”之“全球变化背景下人工林生态系统质量和稳定性综合评估（2020YFA0608103）”课题； 北京松山国家级自然保护区管理处项目“冬奥延庆赛区外围松山自然保护区生态环境及生物多样性监测站运营维护项目”； 冬奥延庆赛区外围松山自然保护
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落叶阔叶林生态系统在改善生态环境方面具有重要作用,北京松山位于暖温带与中温带的过渡地带,是典型的温带落叶阔叶林生态系统。研究该地区净生态系统生产力（NEP）变化特征是对森林碳循环规律研究领域的有效补充,对评估该地区森林生态系统固碳能力以及碳汇功能提升管理具有重要意义。本研究以北京松山落叶阔叶林生态系统为研究对象,利用物候相机拍摄的数字图像提取相对绿度指数数据拟合植被生长曲线,划分物候期;利用涡度相关技术,以2019年1月-12月在北京松山落叶阔叶林生态系统观测站观测的通量数据及微气象观测系统观测的环境因子数据为基础,利用通径分析和统计回归分析方法研究了松山落叶阔叶林生态系统的NEP昼夜和季节动态变化规律及其环境调控机制。主要研究结果及结论如下:（1）基于物候相机影像数据分析,研究样地植被物候特征为第110天至第152天为展叶期,第153至第269天为完全展叶期,第270天至第300天为落叶期,其余为植被休眠期。（2）北京松山落叶阔叶林生态系统NEP具有明显的昼夜变化特征。不同物候期（展叶期、完全展叶期、落叶期）NEP昼夜变化均呈单峰曲线变化。完全展叶期日间NEP最高,其次为展叶期,落叶期最低。由于不同物候期光照时长存在差异,各个物候期NEP净碳吸收与净碳释放相互转换的时刻有明显差异,完全展叶期NEP由净碳吸收转换为净碳释放时刻最早,为北京时间8:00,落叶期最晚,为9:00。由净碳吸收转换为净碳释放则是落叶期最早,为北京时间17:00,完全展叶期最晚,为19:00。昼夜尺度上,日间NEP主要受光合有效辐射（PAR）影响,夜间NEP主要受土壤温度（Ts）的影响。（3）北京松山落叶阔叶林生态系统NEP具有明显的季节变化特征。全年呈单峰曲线变化,碳吸收天数占比42%,完全展叶期NEP显著大于展叶期和落叶期。经拆分计算NEP组分得到总生态系统生产力（GEP）和生态系统呼吸（Re）。NEP、Re和GEP的日累积量季节变化趋势均呈单峰曲线变化,其最大值分别为3.0、8.7、9.2 g C m-2·day-1,分别出现在第151、230、192天。NEP、Re和GEP的月累积量变化趋势相似,NEP月累积量峰值出现在4月,为41.54 g C m-2·mon-1,Re和GEP月累积量峰值均出现在8月,分别为154.15、172.66 g C m-2·mon-1。该森林生态系统NEP、Re和GEP全年累积量分别为111、555、666 g C·m-2·a-1,总体表现为弱碳汇。在季节尺度上,NEP在不同物候期所受影响的主导因子不同。在展叶期NEP主要受SWC影响,土壤体积含水量解释NEP季节变化的52%（p<0.01）;完全展叶期主要受Ta和PAR影响,空气温度和光合有效辐射分别解释了NEP季节变化的17%和12%（p<0.01）;落叶期主要受土壤温度影响,土壤温度解释了NEP季节变化的40%（p<0.01）。表明NEP在季节尺度上的变异主要是由温度、光合有效辐射、饱和水汽压差调控,土壤体积含水量在只在展叶期时对NEP产生影响。总之,松山落叶阔叶林生态系统在2019年全年整体表现为碳汇。不同时间尺度上影响NEP变化的主导因子不同,昼夜尺度上,NEP在日间主要受PAR影响,夜间主要受Ts影响;季节尺度上主要受PAR、T和VPD控制。本文研究结果有助于了解气候变化背景下的森林生态系统碳循环过程及其驱动因子的影响,为相似环境条件下落叶阔叶林生态系统的相关研究提供参考。
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