大兴安岭森林生物量与多年冻土退化响应关系研究

The relationship between permafrost and forest vegetations is a very important topic in the studying fields of ice circle. In this project, we aim to choose the forest vegetations in Daxing’an Mountains region as subjects for the study of the temporal and spatial patterns of permafrost, basing on the analysis of permafrost degradation. This project also attempts to study the conditon of forest biomass during a long periods considering the tree ring data and the meteorological data in the study area, and to analyse the changes in both primary net productivity and surface temperature. After that, the quantitative relationship will be established based on the previous results for the prediction of permafrost change response to forest biomass in different conditons, and for the measurement of the effects of permafrost degradation on the forest biomass, which can provide significant data support for accurately asssing and predicting the conditons of forest ecosystem in Northeasten permafrost.

多年冻土与森林植被关系是当前冰冻圈的重要科学问题。本研究拟以大兴安岭多年冻土区典型森林植被为研究对象，以多年冻土退化为驱动，理清多年冻土变化的时空格局特征。同时，本项目还拟基于树轮资料和气象数据，分析多年冻土区长时间序列的森林生物量、净初级生产力和地温变化，并在此基础上建立多年冻土退化与森林生物量的定量关系。进而模拟多种情境下的多年冻土区的森林生物量变化响应，定量评估研究多年冻土退化对森林生物量变化的影响，为准确评估和预测东北多年冻土区森林生态系统功能提供重要科学依据。

本研究以大兴安岭多年冻土区为研究对象，以多年冻土退化为驱动，通过对研究区土壤和典型针叶林树芯采样，遥感数据信息提取，研究大兴安岭多年冻土区土壤理化性质，探讨长时间序列森林净初级生产力（NPP）时空变化特征，分析森林NDVI、NPP与地温的响应，通过树轮记录揭示大兴安岭针叶林径向生长与气候变化响应关系，为准确评估和预测大兴安岭多年冻土区森林生态系统功能提供重要科学依据。. 主要研究成果如下：. 1.分析了大兴安岭地区土壤有机碳空间变异性与空间分布特征，揭示了大兴安岭地区土壤有机碳空间变异及空间分布特征的主控因素。并通过土壤有机质实测数据与遥感影像数据对大兴安岭土壤有机质进行反演建模，分析土壤有机质空间分布规律，研究大兴安岭多年冻土区土壤理化性质。. 2. 基于Landsat 8光学遥感影像数据和GF3雷达遥感影像数据提取各项卫星参数，建立了适宜研究区范围内的森林高植被覆盖地表下的土壤水分反演半经验模型，实现了大兴安岭地区漠河市森林覆盖地表下土壤水分含量的反演。. 3. 研究分析了植被NDVI和NPP 在时间和空间上的尺度变化及其与地表温度的响应关系。通过对多年冻土区森林生态系统生产能力和地温变化的研究，梳理长时间序列下森林生态系统生产能力与冻土地温的时空变化，分析两者之间的响应关系，揭示大兴安岭多年冻土区的森林生态系统对气候变化的敏感程度。. 4. 采集大兴安岭地区针叶林树轮样本，依据树轮气候学研究方法，建立树轮宽度年表，重建历史气候指标和长时间序列净初级生产力变化特征，并揭示了大兴安岭多年冻土区落叶松生长对重要、典型气候因子响应敏感性的时空变化。. 5. 基于Java 语言设计实现了树木年轮分析系统，该系统通过树木树芯的图像自动确定树木树芯年轮轮数与年轮宽度数据，服务于树轮参数信息的提取，提升传统树轮学研究的基础工作效率。