区域降水变化与椴树红松林生态系统碳截获关系研究

The plant water use strategy , the carbon sequestration capability and the stability of ecosystem are affected significantly by the changes in the regional distribution of precipitation. Taking the Tilia amurensis-Pinus koraiensis forest-the temperate zonal climax vegetation-as test objects, the research aims to find out the relationship between precipitation change and vegetation carbon sequestration in the levels of individual, community and ecosystem. By using the method of dendroclimatology and stable isotopes simultaneous determination, constructing time series of water use, productivity and corresponding physiological and ecological parameters of individual trees and ecosystem, and conducting integrated research of field water control experiments, field survey and models, the research intends to illustrate the corresponding relationship of water use, temporal dynamic productivity and precipitation changes in advantaged species individuals, ecosystems and regional scales, explain the mechanism how precipitation changes affect the water use and carbon sequestration in Tilia amurensis-Pinus koraiensis forest, evaluate the carbon sequestration potential and changes of Tilia amurensis-Pinus koraiensis forest under the condition of regional precipitation, and provide scientific support to the evaluation and prediction of carbon sequestration potentials of China's forest ecosystems, in future precipitation patterns.

降水的区域分布的变化显著影响着植物水分利用策略、生态系统碳截获能力及持续稳定性。本研究以温带地带性顶极植被-椴树红松林为研究对象，开展降水变化与植被碳截获关系的研究，采用树木年轮气候学方法和多种稳定性同位素联合测定，构建树木个体和生态系统水分利用、生产力及相应生理生态参量时间序列，开展野外控水实验、野外调查及模型的集成研究，旨在阐述优势树种个体、生态系统与区域尺度的水分利用和生产力时空动态及对降水变化的响应关系，诠释降水变化影响椴树红松林水分利用与碳截获的机制，评估区域降水条件下椴树红松林碳截获潜力及其变化，为我国森林生态系统在未来降水格局下碳截获潜力评估与预测提供科学支持。

研究降水变化下椴树红松林水分利用与碳截获机制，有助于评估区域降水条件下椴树红松林碳截获潜力及其变化，为未来降水格局下碳截获潜力评估与预测提供科学依据。本研究以椴树红松林为研究对象，从个体、群落多尺度分析自然降水梯度下椴树红松林瞬时、短期、年际水分利用效率特征、碳截获速率特征，构建了水分利用效率、生产力及生理生态参数的时间序列，明确了碳同化速率、水分利用效率的影响因素及主控因子，阐述了优势树种个体、群落尺度水分利用和生产力动态变化及其对降水变化响应关系，主要研究成果：.（1）优势种红松在生长季旺盛期，树干液流呈现单峰曲线，且区域降水量对树干液流速率起到抑制作用；短期水分利用效率受生长季蒸腾速率升高的影响呈生长季初期较高，中期较低特征；年轮稳定同位素分析结果表明在成熟龄阶段，随着年龄增加红松对干旱胁迫的适应能力逐渐提升；（2）碳同化特征表明区域降水量少的林分碳水交换过程相对活跃，同时伴随较低的水分利用效率；植物光合固碳与蒸腾耗水过程中，光合作用和蒸腾速率主要受气孔导度的制约，气孔导度起促进作用。碳同化速率随蒸腾速率的增大而增大，当蒸腾速率大于3µmol•mol-2•s-1增幅减小；（3）多年区域降水量总体呈现波动下降趋势，在非极端气候条件下椴树红松林生产力与降水量呈现负相关，且湿润年份年际水分利用效率（RUE）趋向于较低值，干旱年份趋于较高值；排水良好的立地条件有利于阔叶红松林生产力的提高；（4）在项目的支持下，已发表SCI论文1篇，其它3篇，专利9项。