基于城乡梯度研究群落生产力对全球变化响应－－方法探讨

沿林区- - 郊区- - 城区空间梯度上城市特征环境因子的变化，与沿过去- - 现在- - 将来时间梯度上全球变化驱动因子的变化具有很强的相似性，理论上，可以利用城乡梯度来研究植被对全球变化的响应，其投入小，而且方便研究全球变化多种驱动因子互作效应和陆地生态系统对环境变化的长期响应。但是，这一方法易受与全球变化无关因素的干扰。针对这一存在问题，本项目以南京市城区、近郊区、远郊区和对照区（远离市区）为研究地，以马尾松、麻栎、枫香等组成的混交林为主要材料，通过实地观测和树木年轮分析，并辅以同步的盆栽实验，研究植物生产力对城市特征环境的短期响应与长期响应，构建群落生产力的响应模型，分析不同环境因子间的互作效应，评估与全球变化无关因子的干扰，其目的在于提出一种基于城市典型植物群落研究植物生产力对全球变化响应的新方法，作为环境控制实验方法的一个有益补充。

沿林区--郊区--城区空间梯度上城市特征环境因子的变化，与沿过去--现在--将来时间梯度上全球变化驱动因子的变化具有很强的相似性，因此，可以利用城乡梯度来研究植被对全球变化的响应，其投入小，而且方便研究全球变化多种驱动因子互作效应和陆地生态系统对环境变化的长期响应。但是，这一方法易受与全球变化无关因素的干扰。针对这一存在问题，我们以南京市为研究样地，开展了2个实验的研究工作：从市中心新街口到森林公园紫金山景区的流动观测实验和四个样点的定点观测实验（市中心森林公园样点、市中心样点、效区森林样点、近原始森林样点）。研究植物生产力对城市特征环境的响应，评估与全球变化无关因子的干扰，其目的在于提出一种基于城市典型植物群落研究植物生产力对全球变化响应的新方法，作为环境控制实验方法的一个有益补充。. 流动观测实验结果表明，与城市森林样点相比，市中心样点温度白天和夜间平均分别升高了3.7℃和2.1℃； CO2浓度白天和夜间平均分别升高了55ppm和20ppm。表明，当前城市的一些环境因子如温度和CO2浓度相当于全球数十年或更久以后的水平。与效区样点相比，城市样点植物表现出了更高的含N量，暗示着未来全球植物的含氮量可能出现升高的趋势；城市中植物叶片的低TNC含量暗示着未来全球植被TNC的可能变化趋势。.定点观测结果得出，城市生活区、城市森林和乡村森林样点的年平均温度分别为17.68℃、16.81℃和15.89℃；CO2浓度分别为449.26 nL/L、413.75nL/L和乡村森林424.37 nL/L。这与《Nature》上发表的纽约观测结果不同，臭氧差异对“城市自然大实验场法”的干扰较小。与乡村森林样点相比，城市森林中杨树生物量是乡村森林的1.7倍，日本珊瑚树为乡村森林的1.5倍，木槿生物量则差异不显著。表明，城乡间的环境差异已对植物的生长产生了显著的影响，这与纽约的研究结果相似，但是，对于影响城乡植物生物量差异的原因，Gregg等认为是城乡臭氧浓度差异，而我们的结果却得出城乡臭氧浓度差异的影响较小，其主要影响因素是城乡的温度差异。. 总之，我们的研究结果证实了“城市自然大实验场法”是可行的，这对于发展一种新的研究陆地生态系统对全球气候变化的响应具重要的参考价值。