区分气候变化与人类活动对暖温带落叶阔叶林碳收支的影响

森林是陆地生态系统的主体，在调节全球碳平衡及气候等方面起着决定性作用。日益加剧的人为活动和气候变化已对森林产生了深远的影响，使其碳源/碳汇的大小、空间分布、时间变化及其驱动机制仍无法准确认知，在景观或更大尺度上尤为突出。本项目依托中国科学院北京森林生态系统定位研究站，以暖温带落叶阔叶林为地带性植被的北京东灵山地区为研究区域，以森林清查资料和多时段遥感资料为基础，以现代生态学调查法、长期定位观测法和树木年轮分析法结合基于过程的生态系统模型模拟为主要手段，在地理信息系统平台上将多源参数整合，在景观尺度上估算东灵山地区森林碳收支平衡的特征，探讨其长期动态变化规律；定量区分人为活动与气候变化对碳收支动态变化的影响，探讨森林碳源/碳汇的形成机制。本研究将为准确估算我国森林对区域碳平衡的贡献提供科学依据，同时对于正确评估我国森林在全球气候变化背景下的碳汇/碳源功能从思路和方法上探索一种新的模式。

本项目依托中国科学院北京森林生态系统定位研究站，以东灵山地区辽东栎林、华北落叶松林和油松林为研究对象，以长期定位观测、树木年轮分析结合BIOME-BGC模型为主要手段，定量评估气候变化与人类活动对森林生态系统碳收支动态变化的影响。项目按计划正常开展，但是对高分辨率遥感数据的获取和分析进展相对缓慢。目前在土壤呼吸、群落叶面积指数、生态系统碳收支长期动态及其对气候变化响应等方面都已取得阶段性成果。另外，发现过去57年东灵山地区存在非常明显的非对称性升温，应用BIOME-BGC来探讨非对称性气温对生态系统碳收支的潜在影响，并拓展到北方不同气候带6个典型生态系统上，为以后的控制试验和模拟研究奠定基础：. 三种温带森林生态系统总土壤呼吸、异氧呼吸和自养呼吸的速率均呈现明显的季节变化；辽东栎林、华北落叶松林、油松林土壤异养呼吸分别占总土壤呼吸的80%、71%、77%。土壤温度是影响土壤呼吸各组分的主要环境因子，细根净输入量很大程度上决定了自养呼吸的总量，凋落物净输入量对异养呼吸有重要影响。. 基于用LAI-2000、CI-110和半球摄影法的监测表明辽东栎林、华北落叶松林、油松林在生长季期间叶面积指数动态均呈现单峰型，峰值出现在7月; 为准确地估算山地森林的叶面积指数, 必须对光学仪器测量值进行去除木质成分、聚集效应等校正。. 在三个森林类型中，树木年轮生长与BIOME-BGC模拟的NPP都呈现显著正相关关系，证明该模型可作为诊断工具来探讨森林对气候变化的响应。在过去57年中，三种温带森林生态系统碳收支各组分年度之间波动很大，但都没有呈现明显的变化趋势。降水是该地区森林碳收支最主要的驱动力。与此同时，由于主要组成树种功能型的差别，相似环境条件下三种森林碳收支的长期变化格局存在差异, 不同气候因子对其解释也有差异。. BIOME-BGC模拟的结果表明非对称性升温较对称性升温更有利于辽东栎林生态系统的碳吸收。因此，基于平均气温变化的研究可能高估了该森林对气候变暖的正反馈。同样地，历史气象记录表明长白山、大兴安岭、长岭、多伦和四子王旗等都存在非对称性升温，BIOME-BGC模拟这些地区典型生态系统碳收支的变化，在环境梯度条件下比较分析森林与草原生态系统碳收对非对称性升温响应的差异，为以后的控制试验和模拟研究奠定基础。. 本项目培养了两名研究生。