中国暖温带木本植物物候模拟分析

  目的  植物物候能指示自然环境中的气象和水文变化。采用SW模型模拟木本植物的物候期,分析SW模型的有效性和适用性;结合植物生物学特性分析SW模型模拟效果差异产生的原因,为今后物候模型及物候期研究提供基础。  方法  基于沈阳、北京、西安、洛阳等10个站点观测的地面物候数据（叶芽开放期、展叶始期、开花始期和叶变色期）与气象数据,利用模拟退火法对SW模型的参数进行了估计,并对模型进行内部检验及交叉检验,评价模型的准确度及适用性。  结果  研究区域各地近50年的气温呈上升趋势。除洛阳、德州外其余地点春季物候期均为显著提前趋势。其中,泰安的紫薇开花始期提前最为显著,以每10年?4.96 d的速度提前,北京的银杏叶芽开放期提前趋势最不显著,以每10年?0.72 d速度提前。秋季叶变色期表现为推迟,秦皇岛紫薇叶变色期以每10年1.05 d速度推迟,北京地区植物叶变色期以每10年0.12 ~ 0.49 d的速度推迟。SW模型对春季物候期模拟效果优于对秋季物候期的模拟,且乔木模拟效果略优于灌木。该模型对加拿大杨展叶始期模拟最为准确,决定系数（R2）为0.958,均方根误差（RMSE）为3.5 d;灌木中对紫丁香开花始期模拟效果最优,其R2为0.942,RMSE为3.6 d。与春季物候期模拟相比,秋季叶变色期的模拟偏差较大,R2仅为0.030 ~ 0.574。  结论  在过去的50年内,随着温度的升高,多数站点春季物候期表现出提前趋势,秋季物候期则表现为推迟,在物种间和区域间的变化存在差异。SW模型适用于不同生活型物种的物候期模拟且模拟效果差异不显著;该模型对不同物候期的模拟效果不同,其中展叶始期和开花始期的模拟最为准确,其次是叶芽开放期,叶变色期模拟准确度则最低。这表明仅考虑温度因子的SW模型不能真实模拟秋季物候期,应耦合光周期和降水等因子改进模型,以提高模型模拟的准确度。      

太行山南麓栓皮栎人工林光合作用对土壤呼吸的影响

  目的  探究光合作用对土壤呼吸的影响并构建新的土壤呼吸模型,可以提高对研究区域土壤呼吸变化的解释程度,为准确估算太行山南麓土壤呼吸强度与碳收支平衡提供理论依据。  方法  以太行山南麓栓皮栎人工林为研究对象,采用野外控制实验,通过断根与非断根处理对照,分析光合产物对土壤呼吸的贡献比例。并通过土壤呼吸与土壤温湿度及光合数据进行模型拟合,探究加入光合因子是否能对传统土壤呼吸模型进行优化。  结果  在小时尺度上,土壤温度是影响栓皮栎林土壤呼吸的主要因子,两者呈显著指数相关关系（R2 = 0.74,P < 0.01）;在日间尺度上,土壤呼吸与温度的变化曲线并不一致,各个月份土壤温度在10:00—18:00均呈现持续增加的状态,但土壤呼吸速率并未呈现相同的规律,其日变化呈现单峰或双峰曲线,一般在14:00—16:00之间出现最高点。不同处理下土壤呼吸温度敏感性Q₁₀值存在差异,断根处理组分（1.90） > 非断根组分（1.77）,表明除温度外存在其他因子对土壤呼吸速率产生影响。研究显示,林木光合作用对土壤呼吸影响占比最高可达到36.5%,光合作用与土壤呼吸存在显著线性相关关系（R2 = 0.39,P < 0.01）,将光合速率加入土壤呼吸模型能显著提高土壤呼吸拟合的R2值。  结论  土壤呼吸是一个受多因素共同影响的复杂过程,仅根据单因素的作用规律来分析和预估土壤呼吸是不全面的,土壤温度只能单独解释土壤呼吸74%的变异,而不同模型中土壤温度和光合两个因子共同决定了土壤呼吸80%以上的变异,其模型拟合度最高可达到0.81。      

华北落叶松人工林主要草本植物N,P生态化学计量特征研究——以燕山北部山地为例

氮(N)、磷(P)元素是生物体和生态系统所需的基本元素,通过对华北落叶松人工林内主要22种草本植物各器官的N,P含量进行测定及比较研究,得出:1)该地区草本植物整株植株的N元素含量范围为18.10～42.87 mg/g,P元素含量范围为1.87～4.92 mg/g,其中黄芪各器官的N含量最高,垂芥的叶、茎中P含量最高,整株植株的N∶P值范围为6.26～18.95,除紫花地丁植株的N∶P值大于16外,其它植株N∶P值都小于14;2)草本植物叶中的N与P元素含量要显著高于茎和根,地上部分大于地下部分;3)5个科类中豆科的N元素含量最高,伞形科的P元素含量最高,5个科类的N∶P值均小于14。