基于全球涡度相关的森林碳交换的时空格局

？森林碳交换的时空格局及其驱动机制是陆地生态系统碳循环研究的核心内容,是建立和校验生态系统碳循环模型、评价和预测森林在全球碳平衡中作用的基础.近10a来,涡度相关(EC)技术的快速发展已经在陆地生态系统与大气圈的能量和物质交换领域做出了卓越的贡献.在整合全球通量观测网络(FLUXNET)及各区域通量观测网络中森林站点已发表的EC测定数据的基础上,分析了森林碳交换组分—净生态系统生产力(NEP)、总初级生产力(GPP)和总生态系统呼吸(TER)的时空格局及其驱动因素.从全球尺度看,森林NEP具有明显的纬度格局,受TER和GPP联合控制,其值从大到小依次为:暖温带森林>寒温带和热带雨林>北方森林和亚高山森林.在气候因素中,年均温(MAT)对森林碳交换的影响大于年降水量(SAP)的作用.随MAT升高,GPP呈线性增加,而TER则呈指数式上升,从而使NEP在MAT超出20℃的阈值之后开始下降.SAP小于1500mm时,GPP,TER和NEP的变异性很大,但均呈现随SAP增加而升高的趋势.森林碳交换的时间动态及其影响因子因时间尺度而异.NEP具有明显的年际变化,主要是由于气候波动和碳交换组分对环境变化响应的不同步性引起的.在更长的时间尺度上,碳交换具有明显的林龄效应.随森林的发育进程,一般表现为:森林采伐初期为碳源,当相对林龄(即实际林龄与轮伐期年龄的比值)达到0.3左右时由碳源转变为碳汇,近熟林或成熟林的碳汇强度达到最大.这一格局与叶面积指数和相应的GPP变化相关.研究结果突出了碳交换组分的时空动态在森林碳循环研究中的重要性,并建议全球碳平衡研究中除了考虑森林类型之外还应兼顾森林碳交换的年际变化和林龄效应.