论文总字数：15840字
目 录
1. 引言 4
2. 研究地点与方法 5
2.1 研究地点 5
2.2 研究方法 6
2.3 数据处理..............................................................7
3. 结果分析 7
3.1 亚洲森林净生态系统生产力的时间特征分析 7
3.1.1 净生态系统生产力的日变化特征 7
3.1.2 净生态系统生产力的月变化特征 9
3.1.3 净生态系统生产力的季节变化特征 11
3.2 亚洲森林净生态系统生产力的空间特征分析 12
3.3 亚洲森林净生态系统生产力的影响因素 13
4. 结论 14
参考文献 14
致谢 16
亚洲典型森林净生态系统生产力的时空特征研究
许卓远
，China）
Abstract: Forest ecosystem productivity is the main indicator of forest carbon uptake, plays an important role in terrestrial carbon cycle, and is an important basis for studying forest ecosystem material and energy cycle. The analysis of the temporal and spatial changes of carbon dioxide flux and its influencing factors in forest ecosystems plays an important role in the study of forest development and climate change. Based on the carbon dioxide flux and meteorology data of seven Asia forest sites, this paper analyzes temporal and spatial characteristics of carbon flux and productivity, as well as the relationship between them and meteorological factors. The results shows that: (1) The average diurnal variation of carbon dioxide flux in Asian forest ecosystem shows a U-shape that it gradually decreases from 5：30 am and reaches the lowest value at 7.27μmolm-2s-1 and then gradually increases until 19:00. (2) The monthly productivity of forest ecosystems in Asia shows a bell shape, showing an uptrend from January to June and reaching its peak value in June at 69.77 gC m-2, and showing a downtrend from June to December. (3) The highest seasonal productivity of the Asian forest ecosystem is in summer, at 192.19 gC m-2, and the lowest seasonal value is in winter, at 86.24 gC m-2. (4) The annual productivity of each site is basically declining with the increase of latitude. (5) The strongest correlation coefficients between meteorological factors and the productivity of forest ecosystems in Asia are presented by net radiation, followed by temperature and wind speed, and relative humidity and precipitation shows the lowest correlation coefficient.
Key words: Forest ecosystem; Carbon dioxide flux; Net ecosystem productivity; Eddy covariance
1.引言
陆地生态系统是人类赖以生存和持续发展的生命支持系统，是受人类活动影响最强烈的区域。森林生态系统是地球陆地生态系统的主体，尽管只占全球非冰陆地表明的40％（52.4×106km2)[1]，但它具有很高的生物生产力和生物量以及丰富的生物多样性，森林在维护碳平衡、保护区域生态环境方面具有重大作用[2]。森林生态系统生产力的研究是国际生物学规划的重要研究内容。生态系统生产力的研究自六十年代以来迅速发展，成为生态学中一个新型领域 — 生产生态学。森林生态系统生产力是森林生物与环境相互作用的结果，也是森林生态系统结构与功能的综合表现。定量研究森林生态系统生产力是研究森林物质循环与能量转移的基础，有助于阐明生态系统各成分间物质与能量积累、分配和运转的特点，对于探索不断提高森林生产力的途径，展开全林利用和全株利用都有极其重要的意义。
植被生产力的时空变化主要取决于植被、土壤和气候之间复杂的相互作用，并受人类活动和全球气候变化的强烈影响（IPCC，2001）。空间尺度而言，生产力的估算可分为定位观测、区域模拟及全球模拟估算。定位观测采用外推法，即利用样地调查点外推到整个区域，由于估算采用空间实测数据，尽管合理性不足，目前仍被应用于NPP估算的参照[3]。全球或区域尺度上，由于森林生态系统是地区上结构层次和功能行为最为复杂的类型，环境变化和人类活动对森林的影响以及森林的反馈效应都具有长期性，而且全世界的森林面积上游生产力观测数据的点极为有限，因而模型估算生产力成为重要研究方法[4]。净初级生产力（Net primary productivity,NPP）是指扣除植被用于生长繁殖所消耗的有机碳后，积累下来的有机碳，也可以称为净第一性生产力。净初级生产力可以用来衡量植被的固碳能力。净初级生产力越大，表示可供生物利用的物质和能量越多。近年来，大尺度净初级生产力的研究为越来越多的人所关注。研究大尺度NPP的主要模型为生态系统过程模型，其他还有CASE模型、TEM模型、BGC模型等等。
估算生产力的模型种类大体分为统计模型、参数模型和过程模型。统计模型以迈阿密（Miami)为代表，迈阿密模型是Lieth利用多个位点的可靠自然植被实测生产力数据和气象资料等基础数据，利用最小二乘法拟合得到的模型，由于模型对环境因子考虑的不够全面，因而生产力的估算结果可靠性不够高。陈国南[5]、王维芳等[6]利用迈阿密模型对我国植被第一性生产力进行分析估算；周广胜[7]等利用Thornthwaite Memorial模型、Chikugo模型对我国植被第一生产力进行分析。参数模型采用资源平衡的观点，假定生态过程区域调整植物特性以响应环境条件，主要由植被吸收的光合有效辐射和光能转化率来表征植被第一性生产力[8]。生态过程模型主要基于个体水平动态以及植物生长发育的生理生态学原理，生态系统自身内部过程和功能建立的。主要分为生物物理模型、生物地理模型以及生物地球化学模型三大类[3]。以上三种模型都可以用来对森林生态系统的生产力动态及对全球变化的响应进行模拟，但他们都只是片面的研究生态系统的功能而对森林生态系统结构等因素结合不足，无法进行植被类型变化的预测，也没有考虑到陆面过程、植物生理生态和生态系统的生物地球化学循环之间的相互关系，这大大削弱了这些模型对生产力的预测能力[4]。
我国学者对森林生态系统生产力做了大量研究。赵宗慈和罗勇[9]依据GCMs模型提供的未来气候变化情景，利用建立的森林气候生产力模型，对我国森林生产力进行了预测，苏红新[10]利用BIOME-BDC模型对辽东栎林生产力对气候变化情景响应进行了模拟，曾慧卿[11]利用BIOME-BDC模型对红壤土壤丘陵区湿地松生产力和GPP进行了模拟，邓慧平[12]进行了气候变化对小兴安岭阔叶林红松林影响的动态模拟研究。赵俊芳等[13]研究了东北森林净第一生产力与碳收支对气候变化的响应，唐凤德[14]等进行了长白山阔叶红松生态系统碳动态及其对气候变化响应的研究，李慧[8]利用BIOME-BDC模型对福建省森林生产力进行模拟。孙睿和朱启疆利用光能利用率模型，将土壤水分和温度考虑到模型中，对我国陆地植被生产力的影响进行了初步研究。刘世荣等[15]通过构建我国森林生态系统气候生产力模型，进行了我国森林生产力对气候变化响应的预测研究。
为了探寻亚洲森林净生态系统生产力的时空特征,揭示影响亚洲森林净生态系统生产力的环境因子 ,本文利用涡动相关技术观测的CO2通量数据,应用遥感和地理信息系统技术对亚洲森林净生态系统生产力进行了计算,并对亚洲不同地区、同地区不同时间段的森林净生态系统生产力进行了对比。森林净生态系统生产力的研究是国际生物学规划的重要研究内容。森林净生态系统生产力是森林生物、与环境相互作用的结果，也是森林生态系统结构与功能的综合表现。定量研究森林生态系统各个成分的生产力是研究森林物质循环与能量转移的基础，有助于阐明生态系统各成分间物质与能量积累、分配和运转的特点，对于探索不断提高森林净生态系统生产力的途径，对于开展全林利用和全株利用都有极其重要的意义。
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