降水时间格局变化对长白山阔叶红松林碳收支的影响

降水时间格局（历时、频度、强度和季节分配）的显著变化是影响目前全球碳收支评估不确定性的重要因素之一。本研究试图以长白山阔叶红松林为例，利用降水的自然波动，进行生态系统CO2/H2O通量长期监测及典型及极端干湿过程中光合产物的分配模式,细根生长/死亡及周转与凋落物分解、优势树种径向生长光合呼吸高频测定等，构建不同降水时间格局下生态系统碳收支及其分量的响应序列,探索温带森林生态系统(1)碳收支状态及关键过程对降水时间格局变化的敏感性和响应模式;(2) 生态系统碳收支对降水时间格局变化的抗逆性和复原能力及其机制．为我国森林生态系统在未来降水格局下碳截获潜力及可能变化的评估与预测提供科学支持.

降水时间格局的显著变化是影响目前全球碳收支评估不确定性的重要因素之一。本研究试图以长白山阔叶红松林为例，利用降水的自然波动和控制实验，进行生态系统CO2/H2O通量长期监测及光合产物的分配模式,细根生长/死亡及周转与凋落物分解、优势树种径向生长光合呼吸高频测定等，构建不同降水时间格局下生态系统碳收支及其分量的响应序列,探索温带森林生态系统(1)碳收支状态及关键过程对降水时间格局变化的敏感性和响应模式; (2) 生态系统碳收支对降水时间格局变化的抗逆性和复原能力及其机制。为我国森林生态系统在未来降水格局下碳截获潜力及可能变化的评估与预测提供科学支持。.本研究采用长期通量监测、生物调查和控制实验相结合的研究策略。设计制作了静态压力脉动高频测定系统，建立了长期碳通量静压脉动通量偏差订正方法，促进了国际碳通量网络观测方法的发展。应用该技术订正了长白山阔叶红松林2002-2012年碳通量序列。尽管长白山地区年降水量与生长季节降水量分别下降了160mm和150mm(降幅约为18%~27%)，干旱趋势加强，长白山阔叶红松林依然是一个较强的碳汇，其强度约为194.5 gC m-2 yr-1，且强度有增加趋势。降水是该森林长期碳收支状态的决定因子，生长季降水量可以解释长白山阔叶红松林NEE长期变化的68%。.长白山阔叶红松林1982 -2010年间生态系统水分利用效率无趋势性变化，但分树种看，水曲柳和蒙古栎的实际水分利用效率呈略上升趋势，而红松则呈下降趋势。这一方面说明该生态系统对于水分动态具有明显的缓冲能力，干旱加强情形下降水利用效率显著提高；另一方面各树种对干旱的响应差异预示着未来干旱条件下生态系统的结构和碳收支将发生显著变化。.降水减少30%情形下红松叶片的最大光合速率和水分利用效率较对照下降45%左右，而蒙古栎变化则不明显。降水减少并未显著影响蒙古栎和红松叶片氮磷利用和再利用效率(NREm、NREa、PREm、PREa、NUE和PUE)。.降水减少抑制了阔叶红松林叶片凋落物的分解和C和N元素的释放。降水处理的红松和紫椴凋落物分解速率显著低于对照处理，其质量损失95%所需时间较对照分别长0.591和5.05年，而对蒙古栎叶片凋落物分解的影响则不显著。.降水减少显著增加土壤层细根年生产量，而对细根周转率无显著影响。降水的减少还显著改变了细根生物量的季节动态 ，其峰值提前到6-7月