论文部分内容阅读
林冠是联接森林和大气之间碳、水、能量交换的重要界面,叶面积指数(leaf area index, LAI)是定量研究森林生态系统生产力和水文循环及生态过程模型的关键参数。然而,我国亚热带森林的LAI数据较少,林分尺度的时空异质性及其影响因子缺乏较为深入的研究。本研究选择3种森林：马尾松(Pinus massoniana)-石栎(Lithocarpus glaber)针阔混交林、南酸枣(Choerospondias axillaris)落叶阔叶林和石栎(L. glaber)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林,分别建立90 m×190 m、100 m × 100 m和100 m×100 m的观测样地,每个样地划分10 m×10m的小样方。于2014年4月、7月、10月和2015年1月,在小样方的中心位置用SY-S01A叶面积指数测定仪获取全天空图像,计算木质部分比率(α)、集聚指数(ΩE)和有效LAI,从而推算实际LAI。采用地统计方法分析不同季节LAI空间异质特征,用广义可加模型(GAMs)建立LAI与林分因子之间的关系,分析林分因子对LAI变化的影响。主要研究结果如下：(1)3个森林木质部分比率(α)表现出不同的季节变化,其中南酸枣林的a均值表现出单峰的季节变化模式,与季节性落叶有关,变幅在0.04-0.15之间,最大值出现在1月(0.15),最小值出现在7月(0.04)。马尾松-石栎林的α均值在0.06-0.09之间,最大值出现在10月(0.09),最小值出现在1月(0.06)：石栎-青冈林的α均值在0.05-0.15之间,最大值出现在4月(0.15),最小值出现在7月(0.05)。3种森林ΩE在0.84-0.92之间。(2)森林类型和测定季节对LAI的影响存在显著的交互作用(p＜0.01),在同一测定季节里不同森林之间LAI差异显著(p<0.05),同种森林在不同季节差异显著(p<0.05)。南酸枣林的LAI表现出单峰的季节变化,最大值(3.11+1.18)出现在7月(夏季),最小值(1.28±0.44)出现在1月(冬季)；而马尾松-石栎林及石栎-青冈林LAI表现出1月最小,其它3个测定季节相对稳定,最大值出现在10月,最小值出现在1月。3个森林中,马尾松-石栎林LAI变异程度(CV)最低(27.5%-38.3%),石栎-青冈林LAI变异程度(CV)最大(33.1%-59.6%)。3种林分LAI季节变异与植被物候期所一致。(3)3种森林1月测定的LAI及石栎-青冈林在4月、7月和10月测定的LAI空间自相关程度较强,半方差函数的理论模型符合高斯模型或指数模型(r2>0.50),变程介于13.80m-27.00m。马尾松-石栎林、南酸枣林在4月、7月和10月测定的LAI空间自相关程度较弱,半方差函数的理论模型符合高斯模型、线性模型或球状模型(r2<0.50),变程介于11.70m-92.69m。采用Kriging空间插值方法对3种森林进行空间插值,在非生长季,3种森林LAI表现出明显的斑块分布,这种空间分布格局在生长季有所减弱。(4)选择LAI值最低和最高的月份分析林分因子对LAI的影响,1月测定的LAI值在3种森林之间存在差异,并与林分胸高总断面积、冠幅呈非线性正相关,与盖度、落叶阔叶树种断面积占林分总断面积的比例呈非线性负相关：7月测定的LAI值在3种森林之间存在差异,与物种数、盖度呈非线性正相关,与植被株数呈非线性负相关。本研究提供了亚热带次生林不同季节的LAI的数据,对LAI空间异质性及影响的林分因子进行了分析,研究结果为准确测定亚热带森林LAI的采样策略提供科学依据,对模拟预测亚热带森林生长和水文过程均具有重要意义。