摘要
气候变化是20世纪80年代以来全球最为关注的环境问题之一，以CO2浓度升高、气候变暖、降水格局改变、氮沉降持续增加等为主要特征。有研究指出，自1961年以来，长白山生态功能区正在经历一场以气温升高、日照减少、风速减弱、降水量周期震荡的气候变化过程。气候变化显著影响着森林生态系统中植物的生产力以及水分运移和利用格局，改变植物个体及生态系统的水分利用效率，最终影响植被组成格局和群落结构。本文以长白山阔叶红松林为研究对象，利用稳定碳同位素法和涡动相关法，分析了2020年6-9月个体尺度和生态系统尺度的水分利用效率(WUE)及其影响因素，实现基于现有的植被组成与群落结构的长白山阔叶红松林个体和生态系统两个尺度的水分利用效率研究，主要结论如下: (1)长白山阔叶红松林5种优势树种水分利用效率特征 5个优势树种间水分利用效率的大小顺序为:水曲柳＞蒙古栎＞红松＞紫椴＞色木槭，常绿针叶树种红松的WUE大于两个散孔材阔叶树种（紫椴和色木槭），小于两个环孔材阔叶树种（水曲柳和蒙古栎）。木材类型间WUE的差异是因为环孔材树种比散孔材树种具有更高的气孔调节能力，茎段和叶片的导水率都相对较高，复叶树种水曲柳具有最高的WUE可能与其叶型有关。针叶和阔叶树种的WUE呈现不同的季节动态，前者最大值、最小值分别出现在生长季中期和末期，后者分别出现在前期和后期，这可能与其生理指标及其对环境因素的响应有关，叶绿素含量、比叶重、叶片碳、氮含量对阔叶和针叶树种的WUE均有影响，但是对阔叶树种的影响更大。叶片含水量与叶片磷含量对阔叶树种的WUE有影响，但是对针叶树种的影响不显著。针叶树种与阔叶树种的WUE对气象因子的响应具有一致性，均与气温、狰辐射呈显著负相关，与土壤含水量、饱和水汽压差呈显著正相关。 (2)长白山阔叶红松林生态系统水分利用效率特征 长白山阔叶红松林生态系统6-9月碳、水通量的平均日变化分别呈“U”型和单峰型曲线，月均值的大小顺序不同，总体表现为碳汇，水汽交换的过程为生态系统向大气输送。生态系统WUE的日变化总体呈下降—较稳定—上升的趋势，在中午时段有一个小幅度的上升可能是“午休”现象导致的，季节变化总体呈先降低后升高的趋势，最大值出现在生长季前期，最小值出现在生长季中期。由于生态系统总生产力(GPP)与总蒸散(ET)对于同一环境因素有着不同的响应机制，使得整个生态系统WUE对环境要素的响应具有一定的复杂性，与气温和净辐射呈显著负相关，与饱和水汽压差呈二次曲线关系，相关性显著。 (3)个体尺度水分利用效率与生态系统尺度水分利用效率特征分析 长白山阔叶红松林个体尺度与生态系统尺度的WUE呈极显著正相关(P＜0.01)。生态系统尺度的WUE与针叶和阔叶树种WUE呈现不同的季节动态，6月上旬至7月上旬，针叶与阔叶树种个体WUE均呈下降趋势，生态系统尺度的WUE在6月下旬却有小幅度的上升，原因可能是气象因素对土壤蒸发造成了影响;7月下旬至8月上旬之间，针叶树种和阔叶树种WUE波动的时间不同，但生态系统WUE却没出现明显波动，这可能与群落的植被组成有关;生态系统WUE在9月中旬出现上升趋势，这与针叶树种的波动比较相似，这可能与生长季后期部分阔叶树种叶片的衰老甚至凋落有关。同一环境因子对两种尺度WUE的影响存在差异性。
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