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温度是橡胶林水分利用效率的主控因子

时间:2018-06-19  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:林友兴,张一平     打印  字体: 关闭

  植物的水分利用效率(WUE)是表征其水分利用策略和连接碳水循环的生理生态过程的一个重要指标。橡胶林作为重要的国防和经济作物,其在中国西南地区及东南亚国家的广泛引种所引发的一系列环境问题(如生物多样性减少、水土流失等)已引起人们的广泛关注。有研究表明橡胶林在蒸腾耗水方面扮演者“抽水机”、“水泵”等角色。然而,人们对橡胶林的水分利用效率(碳水耦合强度的重要指标之一)的年内变化格局、年际变化趋势以及其与生态因子的关系等还知之甚少。

  版纳植物园全球变化研究组的博士研究生林友兴,在张一平研究员的指导下,选取西双版纳地区4个林龄的橡胶林为研究样地,通过对连续4年的生物调查法和树干液流数据进行分析,探究了橡胶林水分利用效率的年内及年际动态格局,以及与环境和生物因子之间的关系。取得如下研究结果:(1) 橡胶林水分利用效率的年内变化格局基本表现为峰值出现在生长季(4~12)的中期(8),而在年际变化上仅与光和有效辐射存在显著的负相关关系(r=-0.962, P<0.05)(2) 橡胶林生态系统多年平均年水分利用效率为2.34 g C·kg-1 H2O,显著低于常绿阔叶林(2.78 g C·kg-1 H2O)和热带森林(2.87 g C·kg-1 H2O)(3) 在月尺度上(生长季),相比其它因子而言,橡胶林水分利用效率显著地受到气温和胸径增长率的调控,且胸径增长率对水分利用效率的决定系数要高于液流密度(P<0.001)。气温和胸径增长率均能够解释水分利用效率中变异程度(分别为40%35%, P<0.001),气温与胸径增长率有极显著的相关关系( P<0.001)。显示气温可调控橡胶林胸径增长率,从而进一步调控橡胶树的水分利用效率;表明中国西南地区橡胶林的碳水耦合过程主要受影响碳固定过程的因子(如气温等)控制;而耗水量(蒸腾耗水或液流密度)在超过一定的阈值时,则会减弱碳水耦合过程的强度。研究结果加深了人们对橡胶碳水循环生态水文和碳水耦合过程的理解。

  相关研究结果以Water-use efficiency and its relationship with environmental and biological factors in a rubber plantation为题,发表在Journal of Hydrology上。  

  本研究得到国家重点研发计划(2016YFC0502105),国家自然科学基金(U1602234, 31770528, 41671209),中国科学院“一三五”专项突破一(2017XTBG-T01),以及中国科学院国际人才计划(2017VCA0036)等项目的资助,并得到了西双版纳生态站和公共技术服务中心的支持和协助,在此一并致谢。

1. 月尺度上生物因子和水分利用效率(均值±标准误)的变化规律。数据点展示的为2013~2016年期间,(a)叶面积指数(LAI)(b)胸径增长率(Dr)(c)液流密度(Js)(d)水分利用效率(WUE)的变化,其中阴影部分代表生长季(4~12),白色部分为非生长季或集中落叶期(1~3)

2. 月尺度上生物因子之间及其与水分利用效率的回归关系。生物因子包括叶面积指数(LAI)(b)胸径增长率(Dr)(c)液流密度(Js)

3. 月尺度上环境因子和水分利用效率的回归关系。数据点为2013~2016年生长季期间,水分利用效率(WUE)(a)土壤含水量(SWC)(b)气温(Ta)(c)饱和水汽压差(VPD)(d)光和有效辐射(PAR)(e)净辐射(Rn)(f)降水量(Pre)的曲线拟合关系。

 

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