不同恢复阶段森林群落冠层水分通量及树种水分特征的适应性研究

本项目以我国南亚热带不同恢复阶段森林生态系统松林→针阔叶林→季风常绿阔叶林为研究对象，通过测定树干液流速率从而推求蒸腾速率、通过涡度相关法确定系统蒸散速率，进而以水量平衡法确定系统的蒸发速率。在此基础上，阐明蒸散各组分和林分冠层导度随森林恢复/演替的变化规律，探讨相同树种在不同群落中的水分适应规律。研究不同恢复阶段森林优势树种冠层导度和蒸腾速率、林分尺度上蒸腾量及蒸腾对叶面积指数季节变化的响应、不同恢复阶段森林群落冠层与大气之间的水分交换和CO2交换通量的特点、不同恢复阶段树种的水分利用效率特征。综合评估南亚热带不同恢复阶段森林生态系统土壤-植物-大气连续体的水汽交换能力及其在蒸散能力上的响应特点，揭示植物在水分状况变化的情况下主动适应机理。通过本项目的研究，我们试图在生态系统水平上弄清楚水资源与群落物种组成随森林恢复/演替的变化机理，阐明森林生态系统固碳与水资源涵养的内在联系。

蒸散的组成随森林覆盖率（恢复阶段不同，覆盖率的改变等）的变化如何是研究森林与水资源关系的重要科学问题，在全球变化背景下的研究更具有环境生态学意义。对不同恢复阶段森林群落冠层水分通量及树种水分特征的适应性进行研究，为林业部门固碳林优化配置、森林生态系统的管理以及策略的制定提供理论支撑，为国家森林与水资源的战略需求提供科学依据。本项目通过利用先进仪器和设备，应用多种方法和手段，从单株和群落尺度到生态系统水平研究了植物蒸腾耗水的水分生理生态学特征、 植物单株和群落的耗水规律以及它们与环境因子之间的关系。通过本项目的研究，结果表明：（1）南亚热带典型针阔叶林、季风常绿阔叶林生态系统优势种具有不同水分生理特征，优势树种树干液流速率的变化与环境因子的昼夜变化存在时滞，液流速率湿季以光合有效辐射为主导因子，干季以气温为主导因子。（2）不同物种在空间分布上的有着不同水分利用机理，在相同海拔，由于植物对环境的适应性，不同树种之间个体大小与水分利用之间的关系表现出趋同性，这从机理上解释了不同物种为什么在同一生境共存。（3）鼎湖山针阔叶林GPP的形成机制表现为干湿季都是碳汇，集中在干季，光合呼吸共同驱动，季节上变异由温度和降水共同驱动。（4）季风常绿阔叶林对气候变化的响应，其中表现出了生态系统的脆弱性。随着极端气候事件的频率变大，干旱胁迫下，单位面积内大径级的个体在群落中的个体数呈现减少趋势，而小径级的林木个体数有增加趋势。（5）蒸腾是不同恢复阶段植物生长能力的重要驱动因子，基于树干液流法估算年蒸腾量约为EC法估算年蒸散量的60.2%,年降雨量的4.7%。土壤蒸发在无雨日受气温及风速影响最为显著，从而表现出与植被蒸腾过程的本质不同。鼎湖山森林年蒸散约为同期降雨量的50.2%，土壤蒸发量仅为同期蒸散量的8.1%。总的结果表明未来在更大尺度上基于EC通量监测与树干液流监测结果进行碳水耦合关系相关研究是可行的。