基于冠层温度定量评价热带北缘5类典型森林群落冠层优势树种的碳水交换

具有高丰富度和生物量的冠层优势树种成树是生态系统碳、水、营养和能量库的主要贡献者。叶片温度的变化是用来量化植物个体碳固定和水分利用的重要指标之一。地处东南亚热带雨林最北缘的西双版纳地区，大面积的热带原始雨林现已转换为次生森林或人工橡胶林，形成了5类不同森林群落共存的斑块格局。低温浓雾、高温少雨和高温多雨分别是本地区三个典型季节（雾凉季、干热季和雨季）的主要气候特点。本研究以热带原始雨林、热带次生森林（以窄序崖豆树为主）、次生季风常绿阔叶林、石灰山季雨林和人工橡胶林5类热带森林群落冠层优势树种成树为研究对象，利用广角红外测定方法，在不同季节不同天气状况下分别测定不同树种冠层叶片温度，并同步测定冠层碳水交换量，定量评价叶片温度的变化对不同树种碳水交换量的影响，并预测未来气温升高或雾日减少对冠层树种碳水交换的影响。

按照项目计划，布置了相关实验设施，进行了野外实验观测，获得了相关实验数据，得出的主要结论如下：（1）植物冠面温度的变化是用来量化植物个体碳固定和水分利用的重要指标之一。2009-2010年，中国西南地区发生了严重干旱事件。基于对热带雨林群落冠面温度的连续测定，利用自组织能力评价方法，对2008－2010年西双版纳热带雨林自组织能力进行了相关研究。研究表明：2010年，西双版纳热带雨林自组织能力为最低，尤其是在2010年干热季（3－4月份），能量获取能力（Rn/DR）为最低。而在2010年，森林的长波辐射损失（I/DR）为最高。极端干旱显著降低了热带雨林的自组织能力，使得森林生态系统变得脆弱，从而增大树木死亡的可能性。（2）基于数码照相技术的林相观测系统以其廉价、低劳力和高精度的优势，在许多地区用于植物春季物候期的观测和估算；但是，该技术的进一步推广还有待于在不同森林类型中进行实验。基于对森林冠面的实际观测，引入红色指数（redness index），通过数据分析，对比了红色指数与前人研究中的绿色指数（greenness index）对不同树种（落叶或常绿）的不同物候期的估算精确度，研究结果表明：依据不同时期的叶片颜色，不同树种的红色与绿色指数在季节变化上有明显的差异；相对于植物的实际物候期，绿色指数用来估算植物展叶的误差小于红色指数，而红色指数估算的植物落叶时间更加准确；色彩指数的变化与气候因子变化的关系较好，但有大约10天左右的滞后，反映出植物物候对气候的响应有一定的滞后，同时也证明该技术可用于研究物候与气候变化的关系。（3）利用依据热量平衡原理设计的热扩散探针，在自然条件下测定了西双版纳热带雨林顶级树种绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)活体树冠蒸腾量，并定量评价了树冠蒸腾与主要气候因子PAR 和VPD 的关系。结果表明：绒毛番龙眼树冠蒸腾的昼夜变化趋势与PAR 和VPD 变化趋势一致，基本呈单峰型。树冠蒸腾与VPD 之间幂指数曲线拟合最好，而与PAR 之间直线拟合最好；树冠蒸腾的变化更多地依赖于PAR 地变化。