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基于集成生物圈模型的南岭不同植被类型碳收支研究

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生态学报 2024年第4期44卷 1429-1440页

作者：林黛仪周平徐卫李吉跃林雯广东省科学院广州地理研究所广东南岭森林生态系统国家野外科学观测研究站广州510070 华南农业大学林学与风景园林学院广州510642 广州市林业和园林科学研究院广州510405

广东南岭保存着世界上同纬度带上最完整的亚热带植被,森林资源丰富,具有巨大的固碳潜力。然而,目前该地区不同森林植被类型的碳收支年积累量特征及月动态规律尚不明确。选择广东南岭国家级自然保护区内沟谷常绿阔叶林、山地常绿阔叶林... 详细信息

广东南岭保存着世界上同纬度带上最完整的亚热带植被,森林资源丰富,具有巨大的固碳潜力。然而,目前该地区不同森林植被类型的碳收支年积累量特征及月动态规律尚不明确。选择广东南岭国家级自然保护区内沟谷常绿阔叶林、山地常绿阔叶林、针阔叶混交林和山顶常绿阔叶矮林4种典型森林植被为研究对象,运用集成生物圈模型(IBIS)对其2020年总初级生产力(GPP)、净初级生产力(NPP)、净生态系统生产力(NEP)和土壤异养呼吸(Rh)进行模拟,利用样地调查数据对NPP模拟结果进行验证,分析该地区不同植被类型的碳收支年积累量特征及月变化特征。研究结果表明,2020年南岭不同植被类型GPP、NPP、NEP和Rh的平均值分别为1.709、0.718、0.596和0.123 kg C m^(-2)a^(-1),4种植被类型中GPP最高的是沟谷常绿阔叶林,NPP、NEP最高的是山地常绿阔叶林,山顶常绿阔叶矮林的GPP、NPP和NEP均相对较低。南岭不同植被类型全年各月均表现出碳汇(NEP>0),逐月NPP和NEP均表现为双峰变化规律,但不同植被类型的两个峰值所在月份不一致;逐月Rh呈夏季高、冬季低的单峰曲线,夏季时沟谷常绿阔叶林的Rh最高,山顶常绿阔叶矮林的Rh最低。经验证,IBIS模型较好地模拟南岭不同植被类型碳收支情况,模拟值解释了93%的实际碳收支情况,模型对各植被类型的模拟平均相对误差在1.16%-6.07%之间。该研究可为我国亚热带地区南岭森林生态系统的固碳能力评价和森林生态系统资源的管理提供重要参考价值。

关键词：森林碳收支集成生物圈模型(IBIS) 生产力动态变化广东南岭国家级自然保护区

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1954—2015年东江流域水沙演变规律

水科学进展 2024年

作者：李泽华周平谭兆伟李凯隆广东省科学院广州地理研究所广东南岭森林生态系统国家野外科学观测研究站广东省水利水电科学研究院河口水利技术国家地方联合工程实验室

流域水沙过程在区域水土资源形成、河流海岸地貌重塑及生态环境演变中起到关键作用，在气候变化和人类活动双重影响下其演变规律一直以来备受关注。基于多元时序聚类与侵蚀性降雨分析，以博罗水文站为例，探讨东江流域水沙演变规律及潜... 详细信息

流域水沙过程在区域水土资源形成、河流海岸地貌重塑及生态环境演变中起到关键作用，在气候变化和人类活动双重影响下其演变规律一直以来备受关注。基于多元时序聚类与侵蚀性降雨分析，以博罗水文站为例，探讨东江流域水沙演变规律及潜在驱动因素。结果表明：①大规模的植树造林活动导致1980—2015年研究区域的森林覆盖率增长了超过30%；②博罗水文站的水沙关系在1987年后发生明显变异，主要原因可归结为由水库修建运行及植树造林所造成；③2005—2006年出现与1954—1987年相似的水沙关系，原因是极端天气带来降雨侵蚀力的异常增强，超过了产沙阈值。相关研究结果可为东江流域水沙关系及其对全球变化的响应研究提供科学依据，支撑东江流域气候变化应对和水土资源开发。

关键词：水沙演变多元时序聚类侵蚀性降雨东江

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13个柚木种源/家系生长表现研究

林业科学研究 2024年第1期37卷 1-9页

作者：李运兴梁坤南黄桂华邝炳朝郝建杨保国潘丽琴黄日逸中国林业科学研究院热带林业实验中心广西凭祥532699 中国林业科学研究院热带林业研究所广东广州510520 广西民族师范学院广西崇左532200 广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站崇左凭祥友谊关森林生态系统广西野外科学观测研究站广西凭祥532699

[目的]了解国内柚木种源/家系的遗传变异特征,选育更多适应性强的优良种质。[方法]对采集自海南尖峰岭等地的13个种源/家系进行造林试验,在5、10、37 a时测定树高、胸径,应用方差分析方法进行差异性分析和重复力估算,运用偏相关分析揭... 详细信息

[目的]了解国内柚木种源/家系的遗传变异特征,选育更多适应性强的优良种质。[方法]对采集自海南尖峰岭等地的13个种源/家系进行造林试验,在5、10、37 a时测定树高、胸径,应用方差分析方法进行差异性分析和重复力估算,运用偏相关分析揭示生长因子与地理及气候因子的相关性,进而筛选优良种质。[结果](1)不同种源/家系间37 a生时保存率、树高、胸径、单株材积差异显著,其变化范围分别为68.81%~94.29%、11.72~16.03 m、11.33~17.92 cm、0.0844~0.3291 m^(3)。(2)树高、胸径、材积重复力分别为0.6077、0.5131、0.6344。(3)保存率、树高与地理坐标、气候因子相关不显著;胸径和单株材积与海拔(r=0.938^(**),r=0.868^(**))、年均温(r=0.914^(**),r=0.844^(**))显著正相关,与经度(r=-0.913^(**),r=-0.735^(*))、距离(r=-0.923^(**),r=-0.832^(**))显著负相关。(4)聚类分析结果表明,37 a生时,种源/家系7514的保存率、树高、胸径和单株材积表现最好,8440表现最差,其次是75129。[结论]不同种源/家系间保存率、树高、胸径、单株材积差异显著,树高、单株材积有较高的重复力。柚木引种宜选择年均气温相近且距离较近的种源/家系以获得较好的遗传表现,对于凭祥当地而言,种源/家系7514适宜广泛推广种植。

关键词：柚木种源/家系生长表现相关因子

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粤东北山地生态系统植被及其碳储量时空变化

中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2024年第3期63卷 1-11页

作者：贺一聪陶贞梁誉正欧先交钟庆祥吴迪宋文婕中山大学地理科学与规划学院/粤北岩溶区森林生态系统碳水耦合野外观测研究站广东广州510006 嘉应学院地理科学与旅游学院广东梅州514015

根据遥感影像和实测土壤(选择林地、草地、耕地和建设用地等28个样地,采集112个土壤样品)有机碳含量数据,运用Sen氏趋势分析、Hurst指数、偏相关分析和InVEST模型等方法,探究粤东北山地生态系统植被及其碳储量时空变化特征。研究结果表... 详细信息

根据遥感影像和实测土壤(选择林地、草地、耕地和建设用地等28个样地,采集112个土壤样品)有机碳含量数据,运用Sen氏趋势分析、Hurst指数、偏相关分析和InVEST模型等方法,探究粤东北山地生态系统植被及其碳储量时空变化特征。研究结果表明:1)研究区植被覆盖度较高,归一化植被指数(NDVI)变化范围为0.14~0.95,平均值为0.79。2000-2021年全域植被覆盖度呈上升趋势,空间分布存在差异,除梅州市区外,其他地区NDVI均有不同程度的增加,其中山地NDVI增加显著,且随海拔先上升后下降。研究区未来植被变化可能存在下降趋势(Hurst指数研究区碳储量呈现减少趋势,共计减少1.33 Tg。土地利用变化,尤其林地、草地转化为耕地和建设用地是研究区碳储量减少的主要原因。研究结果可为我国亚热带生态系统碳汇功能变化研究提供基础数据。

关键词：植被变化碳储量 NDVI 土地利用变化 InVEST模型山地生态系统

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不同林内环境下苦竹新鲜残体的分解特征

林业科学研究 2024年第3期37卷 183-192页

作者：林大雪赵厚本黄春华许伟华李兆佳周志平广东省天井山林场广东天井山国家森林公园管理处广东乳源512726 中国林业科学研究院热带林业研究所广东广州510520 广东南岭国家级自然保护区广东乳源512727 南岭北江源森林生态系统国家定位观测研究站广东广州510520

[目的]研究苦竹新鲜残体的分解过程及影响因素可以预测苦竹林在受到极端气候事件导致的机械损伤后生态系统物质循环变化过程,评估灾害对森林碳汇功能的影响,为灾后森林科学管理提供依据。[方法]以广东南岭地区皆伐后苦竹大量扩张的次生... 详细信息

[目的]研究苦竹新鲜残体的分解过程及影响因素可以预测苦竹林在受到极端气候事件导致的机械损伤后生态系统物质循环变化过程,评估灾害对森林碳汇功能的影响,为灾后森林科学管理提供依据。[方法]以广东南岭地区皆伐后苦竹大量扩张的次生林为对象,设置对照(CK)和移除林下竹子(RB)两种林内环境,采用分解袋法研究了苦竹各器官新鲜残体的分解特征。[结果]苦竹各器官新鲜残体的分解过程可以分为两个阶段,即前期阶段(前2个月)质量快速损失,后期阶段(后24个月)缓慢分解。前期阶段各器官平均质量损失率依次为竹叶(51.2%)>竹枝(31.7%)>竹根(24.4%)>竹秆(16.6%),各器官间均存在显著差异(P竹叶(29.1%)>竹秆(28.1%)>竹根(19.6%),各器官间除竹叶与竹秆外均存在显著差异,RB环境下竹枝的质量损失率显著高于CK,竹根的质量损失率显著低于CK。Olson分解模型能够较好地模拟各器官的分解过程,平均分解系数(k)依次为竹叶(0.891)>竹枝(0.554)>竹秆(0.249)>竹根(0.242),各器官间除竹秆和竹根外均存在显著差异,RB环境下竹叶的k显著低于CK。各器官分解50%的周期(T_(0.5))依次为竹秆(2.48 a)>竹根(2.44 a)>竹枝(0.97 a)>竹叶(0.51 a),其中竹根和竹秆显著高于竹枝和竹叶,RB环境下竹根的T_(0.5)显著高于CK。各器官分解周期(T_(0.95))依次为竹根(12.81a)>竹秆(12.12 a)>竹枝(5.22 a)>竹叶(3.22 a),其中竹根和竹秆显著高于竹枝和竹叶,RB环境下竹秆的T0.95显著低于CK,竹根的T_(0.95)显著高于CK。各器官基质质量与分解指标间的相关系数总体上表现为前期阶段高于后期阶段,CK环境下高于RB环境下,其中碳(C)、钾(K)、C/氮(N)、C/磷(P)与分解指标间相关系数较小,N、P、N/P与分解速率呈正相关,木质素/N与分解速率呈负相关。[结论]苦竹新鲜残体的分解过程表现为前期快速失重后期缓慢分解;竹叶分解速率最快,其次为竹枝,竹秆和竹根最慢;各器官基质质量中,N、P、N/P、木质素/N对分解速率影响较大,且主要影响分解前期阶段;清除林下竹子能减缓竹叶和竹根的分解,加快竹秆和竹枝的分解,减弱基质质量对分解速率的影响。

关键词：苦竹亚热带次生林凋落物分解基质质量林下环境木质素/N

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增加光照对林下樟树苗木的影响及作用机理

中南林业科技大学学报 2024年第7期44卷 36-46页

作者：蔡继醇李兆佳周光益赵厚本王旭邱治军吴仲民中国林业科学研究院热带林业研究所广东广州510520 南京林业大学江苏南京210037 南岭北江源森林生态系统国家定位观测研究站广东广州510520

【目的】揭示增加光照对林下樟树苗木生长的影响,促进退化天然次生林的更新,【方法】选择中上层植物种为常绿阔叶树和苦竹的退化天然次生林,采用伐除苦竹后补植樟树苗木的方法研究增加光照对樟树苗木存活和生长的影响,并通过遮阴试验研... 详细信息

【目的】揭示增加光照对林下樟树苗木生长的影响,促进退化天然次生林的更新,【方法】选择中上层植物种为常绿阔叶树和苦竹的退化天然次生林,采用伐除苦竹后补植樟树苗木的方法研究增加光照对樟树苗木存活和生长的影响,并通过遮阴试验研究樟树幼苗对光照强度的生理适应机制。【结果】伐除苦竹对林下樟树苗木存活和生长有明显影响,林冠开度由2.36%±0.46%(对照林分)提高到11.37%±0.87%(伐除苦竹林分)时,樟树苗木存活率由16.67%提高到63.89%,地径生长量由0.5 cm提高到0.9 cm,树高生长量由0.16 m提高到0.63 m。在30%~50%遮阴条件下,樟树幼苗高生长显著高于对照(未遮阴)和其他处理的植株,遮阴70%~90%时与对照之间的差异不显著;30%~70%遮阴处理下的叶片数量显著高于对照和90%遮阴处理;叶面积和叶片厚度随着遮阴程度增加而下降,而比叶面积的变化趋势则相反;随着遮阴程度的增加,叶片含水量增加并呈台阶式变化,70%~90%遮阴下的叶片含水量显著高于光照更强的处理。遮阴使樟树幼苗叶片叶绿素a和b含量上升,但遮阴强度达到90%时叶片叶绿素a和b含量出现下降;遮阴强度达到70%及以上时,叶绿素a/b比值低于其他处理。随着遮阴程度上升,樟树幼苗最大净光合速率和表观量子效率均逐渐下降,光补偿点和暗呼吸速率整体呈下降趋势,但有例外(遮阴70%),光饱和点范围为800~1 200 μmol·m^(-2)·s^(-1),且没有明显变化规律。【结论】在苦竹扩张严重的退化天然次生常绿阔叶林中,伐除苦竹增加林地光照可提高樟树苗木的存活率和生长,有利于林分的更新和提质增效。轻度和中度遮阴条件下,樟树幼苗可通过减少对叶片的投入、降低最大净光合能力及提高叶绿素含量等策略来适应光照限制的生境;强度遮阴将严重抑制樟树幼苗的生长,从控制试验结果看,70%遮阴率是限制樟树幼苗生长的光照强度阈值。

关键词：光照樟树光合作用比叶面积叶绿素

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热示踪法对广州城市化地下温度影响的辨识

中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2024年第4期63卷 29-36页

作者：连健斌李绍恒陈建耀龚柔艳梁贝竹董林垚中山大学地理科学与规划学院/粤北岩溶区森林生态系统碳水耦合野外观测研究站广东广州510006 湖南农业大学水利与土木工程学院湖南长沙410000 长江水利委员会长江科学院湖北武汉430000

浅层地温和近地表空气温度之间存在内在能量交换,随着时间推移,地表温度变化的信息会向下传播,并叠加到稳态地温场上。因此,可通过当前地温剖面,反过来重建地面温度变化的历史。为评估全球变暖和城市化对广州地下温度的综合影响,本文收... 详细信息

浅层地温和近地表空气温度之间存在内在能量交换,随着时间推移,地表温度变化的信息会向下传播,并叠加到稳态地温场上。因此,可通过当前地温剖面,反过来重建地面温度变化的历史。为评估全球变暖和城市化对广州地下温度的综合影响,本文收集了广州站自1958—2022年的气温数据并对这段时期的气温数据进行回归分析和距平分析,获得了广州16个观测钻孔的温度-深度剖面;再利用温度-深度剖面下段进行回归分析,得到地温梯度以及偏离恒定地温梯度的深度;最后,结合气温数据得到开始增温时间和增温幅度,运用解析解方程得到广州地表增温下温度-深度剖面的理论曲线。结果显示广州气温在1958—2022年间的增温速率为0.33℃/10a,开始增温的时间为1987年,增温幅度为2.6℃。广州区域观测到的地温梯度值为0.036℃/m,而地温偏离恒定地温梯度的深度为54.8 m,与通过解析解计算得到的理论深度57.6 m基本一致。研究发现城市化导致的地表变暖开始时间越早,地下温度与恒定地温梯度偏离的深度越大,表明城市区域地温偏离恒定地温梯度的深度可作为描述城市化进程的一个指标。

关键词：全球变暖城市化气温地温广州

台风干扰海岸林受损及灾后恢复的影响因素研究进展

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生态学报 2024年第1期44卷 1-17页

作者：杜建会陈嘉健李升发中山大学地理科学与规划学院广州510275 广东省科学院广州地理研究所广东省地理空间信息技术与应用公共实验室广州510070 广东省遥感与地理信息系统重点实验室广州510070

随着气候变暖,台风登陆的强度及频率均呈增加趋势,其对海岸森林的影响也日益严重,从而危及沿海生态安全。但因台风登陆的不确定性、海岸森林恢复的滞后性和数据源受限等影响,当前对台风后海岸森林受损及灾后恢复的影响因素研究仍存在很... 详细信息

随着气候变暖,台风登陆的强度及频率均呈增加趋势,其对海岸森林的影响也日益严重,从而危及沿海生态安全。但因台风登陆的不确定性、海岸森林恢复的滞后性和数据源受限等影响,当前对台风后海岸森林受损及灾后恢复的影响因素研究仍存在很大的不确定性。台风登陆导致海岸森林枝叶脱落、树干折断和根系裸露等,受树种特征(冠层、树干和根系),林分结构(密度、组成),立地条件(地形、土壤)和台风特征(强度、频率)等影响,海岸森林在不同研究尺度的受损存在明显的空间异质性,单一因素难以完全解释台风后海岸森林的受损格局。台风后部分海岸森林因受损严重而死亡,其余仍以种子萌发、幼苗/幼树生长或萌生更新的方式持续恢复。海岸森林在灾后的恢复周期从几个月到几十年不等,其具体时长与树种更新策略(实生、萌生),森林类型(人工林、天然林),树木受损程度(轻度、重度)及区域水热条件(水分、热量)等有关。未来仍需借助多源遥感数据,并结合台风后的固定样方调查、野外采样和室内样品分析,对海岸森林的受损和恢复格局开展多时空尺度研究,阐明不同受损程度下树木的水分传输和光合产物分配过程及其差异,全面揭示台风干扰对海岸森林的影响机制。

关键词：海岸森林台风受损程度恢复周期影响因素

南岭国家级自然保护区地上粗木质残体质量估算模型构建

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林业与环境科学 2024年第4期40卷 64-69页

作者：段懿芳李超荣李兆佳林芳林玉华曾滢静李广玮李华盛广东南岭国家级自然保护区管理局广东韶关512727 中国林业科学研究院热带林业研究所广东广州510520 南岭北江源森林生态系统国家定位观测研究站广东广州510520 广东省乳阳林场(广东南岭国家森林公园管理处) 广东韶关512727 广东省天井山林场(广东天井山国家森林公园管理处) 广东韶关512726

为了更好地支撑广东南岭国家级自然保护区以及附近森林生态系统碳储量和碳汇估算,研究采用广东南岭国家级自然保护区海拔400~1800 m之间阔叶林和针阔混交林中采集的300个粗木质残体(Coarse wood debris,CWD)样品,以分解等级和体积参数... 详细信息

为了更好地支撑广东南岭国家级自然保护区以及附近森林生态系统碳储量和碳汇估算,研究采用广东南岭国家级自然保护区海拔400~1800 m之间阔叶林和针阔混交林中采集的300个粗木质残体(Coarse wood debris,CWD)样品,以分解等级和体积参数为自变量构建CWD质量估算模型。CWD样品平均直径3.332~5.919 cm,平均长度1.55~2.80 m,平均密度0.150~0.224 g·cm^(-3)。尽管直径、长度和密度在个体和样地之间的差异较大,但总体上不随海拔和森林类型而变化,代表性较好。CWD分解等级对样品特征有显著影响,样品密度随分解等级增加而下降。建立的模型拟合度高,分解等级和体积参数均能有效解释CWD质量变化。

关键词：粗木质残体质量估算亚热带常绿阔叶林