基于碳通量诊断模型的鄱阳湖流域人工针叶林碳收支研究

以位于我国江西省鄱阳湖流域红壤丘陵区的千烟洲生态试验站长期通量观测和人工针叶林碳样方调查资料为基础，发展可靠的通量观测有效NEE数据分离GPP和Re的方法；探讨立地年龄和叶氮含量对人工针叶林最大光能利用效率的影响，基于光能利用效率构建人工针叶林生态系统碳通量诊断模型；采用多元地理变量聚类分析方法，绘制与千烟洲站亚热带人工针叶林条件相似的通量生态区，围绕通量塔开展人工林样带野外调查，为卫星遥感资料和模型发展提供验证和校正资料；通过利用涡度通量观测信息结合卫星遥感数据、碳通量诊断模型定量化评价2000-2010年江西省鄱阳湖流域人工针叶林区域碳源汇时空格局，认识鄱阳湖流域红壤丘陵区人工针叶林碳固定调控机制，探讨气候年际变异和管理对区域人工针叶林碳通量的影响，为我国人工林碳汇管理提供坚实的科学依据。

本研究分3次对江西省千烟洲生态试验站及周边鄱阳湖流域的大面积人工针叶林、阔叶林、针阔混交林的161个样方的鲜叶和50个土样进行测定。通过分析这些样品的103个样品的全碳全氮、碳氮比、比叶面积(SLA)、冠层叶氮(N%)、最大同化速率(Amax)数据和叶面积(LAI)数据，发现采样数据表明，千烟洲站人工针叶林叶片尺度Amax与SLA相关性显著，两次采样得到的采样点LAI与冠层叶氮含量相关性显著(R2=0.46)，青冈栎树种的叶氮比最高(1.65%)，湿地松的叶氮比最低(0.9%)；通过比较非线性回归法和光响应函数对千烟洲人工林生态系统净碳交换量(NEE)拆分差异表明，当月总光合有效辐射接近905mol.m-2.mon-1 应该考虑使用后者减小全年NEE拆分误差；采用迭代的k均值聚类算法，根据中国生态区和国家野外台站的发展指定生态区聚类的数量江西省鄱阳湖流域被划分为9个相似通量生态区；为了分析千烟洲站冠层最大光能利用率的环境控制因子，通过最优亏缺法计算出最大冠层光合潜力，发现其明显受到雨雪低温和和极端干旱的抑制；构建了自主开发的基于碳通量的净生态系统生产力(NEP)诊断模型，形成了一套完整的模型生态参数表，并在站点得到了很好的验证(R2=0.54); 综合研究模拟结果来看，鄱阳湖流域人工针叶林生态系统在我国南方森林碳汇中功能显著，易受到气候变化和森林扰动的影响。