基于林相技术的林冠物候特征及其对气候变化的响应

Due to the global climate change, plant phenology research is becoming more and more important because of the sensitivity of phenology to climate change. In the present research, we are attempting to utilize the digital repeated photography of five digital cameras which were installed on the flux tower in four different forest sites since 2010 (the rain forest and rubber plantation in Xishuangbanna, the savanna in Yuanjiang, subtropical evergreen broadleaved forest in Ailaoshan and one more would be set-up in subalpine coniferous forest in near future at Lijiang) to assess forest phenology and their feedbacks to climate change combined with the flux and meteorological data in five different forest ecosystems of Yunnan. Our objectives are to 1) evaluate the characteristic and difference in phenology of five different forest ecosystems according to the color index, which is calculated from the R (digital number of red)/G (digital number of green) /B (digital number of blue), 2) elucidate the relationship between the color index and ecosystem gross primary production (GPP) and water use efficiency (WUE) and 3) demonstrate the forest canopy phenology feedbacks to the climate change by the comparison of relationships between different forest canopy phenology and their meteorological parameters. 5-6 papers (at least 2 SCI paper) would be published based on this topic, 2-3 graduate students would be educated and trained.

物候是植物对气候变化响应的重要指标之一，在全球变化的大背景下，物候的研究显得尤为重要。本研究拟利用不同森林林冠林相的长期连续监测数据，配合通量和气候数据，开展云南不同森林生态系统林冠物候特征及其对气候变化响应的比较研究。通过三色光的分解，获得不同色彩指数，进而解析得出不同森林生态系统林冠物候特征和变化规律，比较不同森林林冠物候特征和变化规律的异同；厘清林冠物候特征和变化规律与色彩指数的关系；揭示不同森林生态系统生产力（GPP）和生态系统水分利用效率（WUE）与红、蓝、绿光比率等色彩指数和物候的关系；开展比较研究，解析色彩指数得到的林冠物候特征及其与相对应气候要素的关系，阐明林冠物候特征对气候变化的响应。以第一标注发表论文5-6篇（SCI论文2篇）；培养研究生2-3人。

按照计划，依托云南4个生态站，针对5个森林生态系统，设置了森林林冠林相相机，开展了连续监测；并将监测扩展到贡嘎山、泰国北部和中部，以及马来西亚，构建了中国西南-中南半岛（中国贡嘎山-马来西亚Pasoh）跨纬度梯度森林生态系统林冠林相监测研究网络。得到了森林林冠物候特征；探讨了热带雨林、橡胶林、稀树灌草丛的GPP与林冠物候（色彩指数）的相互关系；揭示了橡胶林水分利用效率与林冠物候的相互关系；解释了林冠物候对生态系统GPP和水分利用效率（WUE）变化的影响；探讨了不同热带雨林和橡胶林林冠表温与近旁气温的变化和相互关系，并基于数码相机图像得到的颜色指数和通量监测得到的总初级生产力(GPP)来评估气候变化对热带雨林的影响。利用热带雨林林冠物候、GPP和干旱数据，揭示了热带雨林冠层物候变化及生产力对干旱的响应；探讨了极端气候事件对森林生态系统的影响。得出了低温胁迫是橡胶林集中落叶的驱动因子，而温度是橡胶林水分利用效率的主控因子。发现多年持续降雨减少导致热带雨林土壤异养呼吸增加，自养呼吸降低，使得热带雨林的碳动态发生剧变。探讨了未来气候变化对冠气温差(CTD)可能产生的影响。已发表论文18篇（第1标注6篇），其中SCI收录期刊论文14篇（第1标注5篇）；其中1篇IF= 10.863（Global Change Biology，第1标注）。博士研究生毕业论文6篇。项目成员中2人由助理研究员晋升为副研究员和高级工程师。培养博士后1人，博士研究生8人（毕业获得学位6人）。完成了预期目标。.开展了实质性的国际合作，与日本、泰国、马来西亚相关研究机构和大学合作共同布置了相关联网研究实验，与泰国碧瑶大学签订了合作备忘录，参加了多次国际学术会议，展示了本项目的研究成果，较好的开展了国际交流，与不同国家的相关研究学者建立了良好关系，有利于今后国际合作的开展。