兴安落叶松生态系统CO_(2)浓度及其δ^(13)C动态对环境因子的响应

作     者：张欣 张秋良 孙守家 王冰 Zhang Xin;Zhang Qiuliang;Sun Shoujia;Wang Bing

作者机构：内蒙古大学生态与环境学院呼和浩特010021 内蒙古农业大学林学院呼和浩特010019 内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站根河022350 中国林业科学研究院林业研究所北京100091 

出 版 物：《林业科学》 (Scientia Silvae Sinicae)

年 卷 期：2023年第59卷第9期

页      面：55-65页

核心收录：

学科分类：0907[农学-林学] 090704[农学-森林经理学] 09[农学] 

基　　金：内蒙古自治区科技计划项目(2023YFDZ0026) 国家自然科学基金项目(32060262,32260389)。 

主　　题：CO_(2)浓度 碳同位素 环境因子 兴安落叶松 

摘      要：【目的】探明环境因子对兴安落叶松原始林生态系统CO_(2)浓度及其δ^(13)C动态的影响,深入理解生态系统的碳交换过程,为模拟和预测全球变化与生态系统之间的互馈机制以及科学评估寒温带森林生态系统碳汇能力提供参考。【方法】采用离轴积分腔输出光谱技术对兴安落叶松生态系统不同物候期、不同高度的CO_(2)浓度及其δ^(13)C进行连续高频观测,并分析环境因子与CO_(2)浓度变化的关系。【结果】1)兴安落叶松生态系统不同高度的CO_(2)浓度在生长季和日尺度上均呈单峰变化,峰值分别出现在展叶期(522.34μmol·mol^(-1))和凌晨(782.81μmol·mol^(-1)),谷值分别出现在落叶期(406.07μmol·mol^(-1))和中午(379.72μmol·mol^(-1));δ^(13)C变化趋势与CO_(2)浓度相反;2)CO_(2)浓度随垂直高度升高而减小,δ^(13)C随垂直高度升高而增大;不同高度的CO_(2)浓度及其δ^(13)C具有明显成层现象,夜间大气稳定性增加(理查逊数Ri≥0.083)会加剧冠层内外的差异;3)在0.5h尺度上,影响昼夜各高度CO_(2)浓度变化的主要因子为空气温度(T_(a))(0.714PC1.288);在日尺度上,决定生长季不同高度CO_(2)浓度变化的主要因子为土壤5cm温度(T_(s)5)(0.473PC0.718)。【结论】兴安落叶松生态系统不同高度的δ^(13)C与CO_(2)浓度呈极显著负相关,夜间大气稳定性增加会加剧二者的成层现象。土壤因子对兴安落叶松生态系统不同物候期、不同高度CO_(2)浓度变化的影响程度高于气象因子,土壤温度对其的影响程度大于土壤水分。研究区地处全球气候变化敏感区域,冻土是该区森林植被不可或缺的环境因素,全球变暖将通过直接的温度效应以及间接改变土壤理化性质和生物过程对兴安落叶松生态系统的碳交换过程产生显著影响。