湿地改造后环境因子对落叶松的影响

张凤新+蔡志清

我国的克一河林业局的境内，有占据面积范围比较广的水湿地，人们在多年来一直认为那是不能被开发和利用的地方。在1975年的时候，此林业局通过机械整地，改造了大面积的湿地，并且栽种了落叶松。等到了1987年，湿地的造林面积已经达到9万多亩。现在，落叶松的占地面积成片的增长。为了探讨对湿地改造的经验我们进行了深入的调查，在1 977年栽种的落叶松，这些年来，除了有一些受到病虫害的树株外，其他树木的生长非常旺盛，并且我们的观测人员对不同深度的土温和土壤含水量等因子也进行了非常详细的研究。

在我国的寒温带地区的兴安落叶松林生态系统是本文主要为研究对象，基于大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站的涡动相关技术观测资料，对兴安落叶松林生态系统的主要影响因子及其碳交换进行详细的分析与研究。本文对控制的机制和碳循环进行了深入分析，为准确评估其科学经营提供一定的参考和依据。

1 研究区概况

在内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站的兴安落叶松原始林试验区内设立了通量观测塔。地理坐标为 121°30'～121°31' E、50°49'～50°51'N，海拔 800～1000 m。此地年降水量 450～550 mm，60% 集中在 7～8月。9 月末至次年 5 月初为降雪季，降雪厚度为20～40cm； 全年地表蒸发量 800～1200 mm。此地属于寒温带的湿润气候区，气温的平均值为 -5.4℃ ，冬季平均为9 个月，夏季仅仅只有 1个月，无霜期为 80 d。最低气温 -50℃ ，最高气温 40℃；此地区的地貌是低山山地，土壤的颜色为棕色针叶林土，且分布有连续多年冻土和大面积沼泽湿地。兴安落叶森林是植被类型最为主要的一种是兴安落叶森林，该区总面积的79%是其分布区域。试验区内，树高 25～30m，胸径 26～30cm，蓄积量为 150～200 m3 / hm2。伴生有白桦 、樟子松、黑桦和山杨等，树种组成多为 8 落 2 白。林下植物众多，如长芒拂子茅、矮山黧豆 、柴桦、红花鹿踢草、舞鹤草 、越橘、铃兰、杜鹃、杜香、大叶章和泥炭藓等等。

2 研究方法

本文数据的研究分别的选用了通量观测塔2013年长季的6～8月和2012年非生长季的 12 月，2013年1、2 月份 30 min 的 CO2 通量和光辐射、气温、降水量、土壤温度和土壤含水量等环境因子进行研究。

2.1CO2 通量观测

通量观测塔采用统一的开路涡度相关系统与观测技术进行植被与大气之间的CO2 、 H2 O 和能量通量的长期连续观测。

2.2环境因子观测

在通量观测塔上配备了常规气象梯度观测系统，在通量塔 1. 5、8、18、38、42、50 和 60 m 高度处分别安装了芬兰公司生产的和美国公司生产的A100R数据采集仪，自动记录空气温、湿度和风速；

2.3数据处理与分析方法

空气中各物质之间的垂直交换通常是通过空气的涡旋状流动来进行的，利用涡动相关技术测定森林与大气间 CO2 交换，通过垂直风速与 CO2 浓度脉动值的协方差计算获得，是净生态系系统 CO2 通量。在观测过程中，针对观测仪器、大气稳定度影响等导致的数据缺失和异常问题，需要对数据进行剔除和插补。剔除降水同期数据、阈值剔除、偏离正常数据变化范围的异常值剔除以及低于摩擦风速临界值的剔除等。

3 结果与分析

3.1主要环境因子变化特征

本研究中，环境因子主要包括： 光合有效辐射、气温、降水量和土壤温度、土壤含水率。

3.2CO2 通量日变化特征

根据CO2通量30min有效观测数据，分析了兴安落叶松林生态系统生长季和非生长季的 CO2 通量日变化特征。在生长季，CO2 通量具有明显的日变化规律，日出后，随着太阳高度角的增大，光照强度的增强及气温的升高，植被的光合作用随之增强。

3.3 CO2 通量与主要环境因子的关系

兴安落叶松林生态系统内植被的生物学特性决定了CO2通量的变化规律，同时不同的环境条件对森林生态系统 CO2 通量也会产生显著的调节作用 。本文探讨 CO2 通量与光合有效辐射、空气温度、土壤温度和土壤含水率关系。光合有效辐射与 CO2 通量光合有效辐射强度直接影响植物光合作用的大小，光合作用关系到森林生态系统总生产力，生态系统总生产力减去生态系统呼吸等于生态系统净生产力，生态系统净生产力与生态套系统净生产力生态系统与纯净生产力与生态系统CO2通量的大小相等，用生长季和非生长季光合有效辐射日平均值与 CO2 通量值。结果表明： 光合有效辐射是影响 CO2 通量的直接因素。非生長季，光合有效辐射对 CO2 通量的影响不显著，相关关系分析，决定系数 R2 = 0.0013。

4 结语

综合上文所述，土壤温度和土壤含水率对二氧化碳通量的影响主要体现在生态系统的呼吸上，根据环境因子变化的特征表明，兴安落叶松林生态系统的土壤含水率在62%～87%之间，非生长季与生长季分别为67%和84%，土壤的含水率在达到67%的时候，对待二氧化碳的通量就基本上没有影响了。土壤的温度对兴安落叶松林生态系统的二氧化碳通量引起的主要作用是因为在水分不成为限制因子的情况下而产生的，经过研究表明，土壤的温度和二氧化碳的通量指数会是相关的，在一定的温度范围之内，导致森林生态系统呼吸作用增强，并且二氧化碳的排放不断的进行促进的原因是，土壤温度的升高会对植物和微生物的代谢进行加速。

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