热带森林自养呼吸时空异质性及其形成机理：以橡胶林为例

A better knowledge on forest autotrophic was expected to benefit carbon balance and global change research. Unfortunately, few researches are available currently with topic of forest autotrophic respiration and left us a huge number of related questions urgently need to be answered. Both lack of practical, feasible and reasonable method and poor knowledge on its spatial and temporal heterogeneity are two major bottlenecks. We proposed this study to address these questions. The study will be carried out in a tropical rubber plantation of Hainan province. Along with crane truck and eddy covariance system which have been installed in the studied plantation, we systmatically compared five available methods on autotrophic respiration and optimize them using processes-model and data model fusion. In addition, we are going to try to find a new solution on eddy flux nighttime data processing. It could also serve as an study example for tropical forest carbon balance research and advances the research field.

森林自养呼吸占整个生态系统呼吸的60~80%，是影响生态系统碳平衡重要因素之一，但是我们对其认识却还比较粗浅。一直以来，都缺乏合适的可行性方法，可以对生态系统的自养呼吸进行精准的测定；再加上对自养呼吸机理过程及其环境调控的不明朗，极大的影响了森林碳平衡研究工作的进展。本研究拟针对此难题，选择我国热带地区最大的人工林——橡胶林为研究对象，利用前期的工作平台（涡度相关系统等），通过常规野外监测和集中野外测定结合的方式，综合比较和优化目前生态系统自养呼吸的5种尺度扩展方案，探索准确评价森林碳平衡的新出口，打破研究瓶颈，提高全球变化背景下生态系统响应和反馈预测的准度。同时，也希望本研究可以作为一个研究范例，在推动热带森林研究进展中起到积极作用。

生态系统的呼吸作用在时间维度和空间尺度上的变化，以及这些变化背后的环境调控机理，一直是一个待解的谜题。即便是生态系统呼吸作用的速率本身的准确测度，也存在大量的不确定性。.本研究选取热带生态系统为研究对象，考虑到物种多样性带来的高度复杂性，我们选取人工同龄纯林为对象。通过具体的野外监测，探索了自养呼吸的过程，我们的研究有了如下的发现：.首先，生态呼吸作用皆有明显的季节变化特征，旱季的呼吸作用明显弱于雨季。这其中主要的原因在与雨季是雨热同期且最好的时段，所以呈现出最高的数值。.其次，我们发现树木的树干呼吸在割胶的创伤面是最高的，所以呼吸作用在出现创伤胁迫的时候将会显著增强；但是这种刺激效应仅仅在短时间内出现，随着创伤刺激的停止，高呼吸作用也随即回到正常情况。.再次，我们发现水分过程，比如土壤含水量在调控树干呼吸的季节动态方面是最主要的影响因子，而传统认为的首要影响因子温度，仅居于次要的地位。.最后，我们研发了生态系统过程模型，用来更好的模拟生态系统的交换通量。这将有利于我们认识生态系统的过程和对生态系统进行管理。.本研究侧重于基础过程，有利于加深我们对热带森林生态系统呼吸作用和碳平衡过程的理解，有利于生态系统的管理和应对气候变化。.现在我们已经公开了自主研发的生态系统过程模型，我们也将在论文发表后共开所有的测定数据，希望可以为科学探索做出更多的贡献。