散射辐射对中国东部典型人工林总初级生产力的影响

编号 zgly0001746179

文献类型 期刊论文

文献题名 散射辐射对中国东部典型人工林总初级生产力的影响

作者 刘沛荣  同小娟  孟平  张劲松  张静茹  于裴洋  周宇 

作者单位 北京林业大学生态与自然保护学院  中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育重点实验室 

母体文献 植物生态学报 

年卷期 2022,46(8)

页码 904-918

年份 2022 

分类号 S71 

关键词 人工林  散射辐射  总初级生产力  饱和水汽压差 

文摘内容 散射辐射是影响森林碳吸收的重要因子。然而,有关生态系统总初级生产力(GPP)对散射辐射响应机理的理解仍有限。该研究利用中国东部6个人工林生态系统2019-2020年观测的碳通量数据和气象数据,估算了散射辐射,区分了直接辐射和散射辐射条件;基于直角双曲线方程获取了不同辐射条件下生态系统光响应参数;量化了GPP对散射辐射和直接辐射变化的响应;采用偏相关方法分析了光照和环境因子对GPP日变化的贡献,旨在探究生长季散射辐射对人工林生态系统GPP的影响机理。研究表明:散射辐射增加可以有效促进冠层光合作用,初始量子效率(α)和光合有效辐射(PAR)为1000μmol·m^(-2)·s^(-1)时的GPP(P1000)分别提高了47%-150%和2%-65%。与直接辐射条件相比,散射辐射条件下的PAR每增加1μmol·m^(-2)·s^(-1),GPP增加0.86%-1.70%,森林植被类型和站点物候变化会影响这一过程,具有较低归一化植被指数(NDVI)的樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)和油松(Pinus tabuliformis)人工林GPP随单位PAR增加的变化量的增量(0.86%-1.00%)明显低于其他人工林站点的增量(1.04%-1.70%),且植被NDVI与P_(1000)存在显著正相关关系。在低光照时,PAR控制生态系统平均总初级生产力(GPP_(a))的变化;在中等至高光照时,散射辐射比例(DF)是影响GPP_(a)的主要因子。在中等光照时,散射辐射对应的光合作用接近于高光照时太阳辐射对应的光合作用,且杉木(Cunninghamia lanceolata)、杨树(Populus spp.)、栓皮栎(Quercus variabilis)和华北落叶松(Larix gmelinii)在中高DF(≥0.5)时的GPP_(a)比低DF(《0.5)高出27%-50%,油松和樟子松在中高DF时的GPP_(a)比低DF约高出2%。散射辐射条件下,散射光合有效辐射(PAR_(dif))解释了GPP变化的16%-45%,气温(T_(a))和饱和水汽压差(VPD)解释了杉木、栓皮栎和华北落叶松林GPP变化的10%-19%。在散射辐射条件下,人工林在T_(a)为15-25℃和VPD为0-1 kPa时P_(1000)最大。