干旱提高了哀牢山亚热带常绿阔叶林生态系统水分利用效率
2017/2/28 

  生态系统水分利用效率(WUE)是深入理解生态系统碳—水耦合关系的重要指标(一般用生态系统总初级生产力(GPP)与蒸散量(ET)的比值来表示),可以揭示生态系统碳水循环时空变异特征及其控制机制,有助于评价和预测气候变化对生态系统碳、水过程的影响。云南哀牢山地区地处东亚的热带边缘,是云南的热带向亚热带发展的过渡地带。特别是在气候变化日渐加剧的今天,地处过渡带上的哀牢山亚热带常绿阔叶林生态系统碳水交换过程将更为明显地响应气候变化,有着重要的研究价值。 

  版纳植物园全球变化研究组宋清海助理研究员利用哀牢山亚热带常绿阔叶林2009-2013年连续5年的通量观测数据,计算得到了生态系统尺度连续的GPP和ET数据,对哀牢山亚热带常绿阔叶林生态系统水分利用效率进行了研究。结果表明: 

  1.2009-2013年哀牢山亚热带常绿阔叶林生态系统WUE在2.28 — 2.68g C kg H2O-1之间,平均为2.48±0.17g C kg H2O-1,与江西千烟洲亚热带森林(2.52g C kg H2O-1)和美国佛罗里达亚热带森林(2.35g C kg H2O-1)WUE相近,而高于广东鼎湖山亚热带森林(1.88 g C kg H2O-1)。 

  2.干旱年份(2009年),哀牢山亚热带常绿阔叶林生态系统WUE提高,主要是由于亚热带常绿阔叶林生态系统的ET减小程度小于GPP减少而造成的。 

  3.在日尺度上,WUE在雨季和干季均呈现明显日变化特征,在清晨和傍晚出现两个峰值,而中午为最低。雨季清晨WUE为5.1g C kg H2O-1,傍晚为4.6g C kg H2O-1。干季清晨WUE为3.1g C kg H2O-1,傍晚为2.7g C kg H2O-1。 

  4.为准确评价森林不同物候期水分利用效率变化及其环境控制因素,利用林相观测系统每天获得的林相图片,提取了红色、绿色和蓝色色彩指数,利用色彩指数将森林冠层分为部分展叶期、生长期和部分落叶期三个物候期。在展叶期,与水分相关的环境因子(相对湿度、土壤含水量和绿色指数)可以很好的解释生态系统水分利用效率的变化。 

  综上,哀牢山亚热带常绿阔叶林生态系统WUE在日尺度、季节尺度和年间尺度上变化特征和环境控制机制均呈现较大的差异,表明了单站点长期定位研究的重要性。 

  相关结果以Water use efficiency in a primary subtropical evergreen forest in Southwest China为题,发表于Scientific Reports。本研究得到了哀牢山生态站的支持和帮助。并得到了国家基金(41671209, U1602234)、云南省基金(2013FB077)和国家重点研发计划第五课题(2016YFC0502105)资助,在此表示感谢。

哀牢山亚热带常绿阔叶林林冠林相变化图

水分利用效率日变化