台风干扰对海南岛热带雨林生态系统固碳功能的影响研究

随着全球气候变化的加剧，极端气候事件发生的频率和严重程度也逐渐增加，台风便是发生最为频繁、影响最为严重，最具灾难性的极端气候事件之一。本项目选择受台风影响频繁的海南岛地区，以尖峰岭国家重点野外观测站为基本研究平台，选择尖峰岭热带森林生态系统为主要研究对象，采用地面样地调查和大气交换监测（涡度协方差方法）相结合的方法，测定并整合现有的地面观测、气候、土壤以及植被等数据，利用历史台风特征信息，量化和评价台风对我国热带森林主要类型生态系统的碳交换能力、碳库大小、分布、动态的影响，阐明台风干扰是否减弱森林的固碳功能。同时，研究结果还可为相关的森林经营管理者制定相应的经营管理对策提供依据，以尽量减少台风对我国热带森林固碳能力的影响；并为我国沿海地区制定针对台风的防灾减灾策略提供点上的基础数据和技术支撑。

随着全球气候变化的加剧，极端气候事件发生的频率和严重程度也逐渐增加，台风便是发生最为频繁、影响最为严重，最具灾难性的极端气候事件之一。海南岛地处热带季风气候，台风是该区频发的极端气候事件，这些事件对森林生态系统产生了严重的干扰损害，但如何准确全面分析和评估这些极端事件对自然生态系统的干扰和影响一直是生态学研究者们首先需要解决的难点之一。本项目正是基于此背景下，采用地面样地调查和大气交换监测（涡度协方差方法）以及控制实验相结合的方法，开展台风对海南岛主要热带森林生物量碳库以及生态系统固碳能力的影响研究，并分析其影响机制。研究结果显示：.1．台风对生物量碳库的影响与台风强度紧密相关。强台风不仅导致树木倒伏、枝条折断以及叶片脱落，从而直接导致生物量碳库显著减少；而且，强台风伴随的强降雨也对生态系统固碳能力产生负反馈作用。2005年强台风达维导致尖峰岭热带山地雨林生物量碳库减少-3.50 ± 2.41 MgC/ha/yr，2013年超强台风海燕则导致尖峰岭热带山地雨林生物量碳库减少-5.66 ± 2.59 MgC/ha/yr；低强度台风则主要由于降水的改变从而影响生态系统固碳能力，并且这种影响还将受到温度等环境因子的变化而发生改变；.2．台风短期将导致生物量碳库显著减少，但台风将促进林分更新，使得林分固碳能力显著增强，台风是热带森林老龄林长期保持一定碳汇能力的重要驱动因素。1992-2015年间，尖峰岭热带山地雨林生物量固碳速率平均为0.39±0.98 MgC/ha/yr，而2005年达维台风后至2012年间，生物量固碳速率平均为1.65±0.01 MgC/ha/yr；2013年海燕台风后至2015年间生物量固碳速率平均为3.60±1.30 MgC/ha/yr，台风后林分固碳速率呈现显著增强趋势；.3．台风过程中，尖峰岭热带森林碳交换能力（NEE）显著减弱，台风对森林生态系统碳交换能力的影响主要是降低器官生长（NEE减弱）或代谢活动（根呼吸的减少），使凋落物呼吸增强，并且，台风对碳交换能力的影响受温度和降水等环境因子的变化而发生改变。.4）台风将导致凋落物层和矿质土壤中氮素水平的显著增加，氮素供给的增加尤其有利于灌木和草本层的生长，并有力促进台风后森林生态系统固碳能力的恢复及增强。