IGBP样条方法

尽管新的卫星图像允许对地球表面进行越来越详细的观察(例如,Defries等人,2000年),但地面真相仍然必不可少。IGBP认为这是一个重大问题,因为仍然不可能研究覆盖全球的过程。大陆横断面被认为是主要的气候地区并允许同时重复观测(Walker et al., 1999)。建议采用大陆横断面北方地区(阿拉斯加,西伯利亚西部和东部),温带干旱地区(美国,中国,欧洲),亚热带气候(西非,巴塔哥尼亚,南美洲,澳大利亚)。raybet雷竞技最新人们认识到,土地利用变化而不是气候变化是气候变化的主要驱动力raybet雷竞技最新潮湿的热带地区,因此“样带”由该区域的不同土地利用类型组成(Steffen et al., 1999)。

样条方法只是处理过程空间变异性问题及其在更大尺度上的整合的众多解决方案之一。图1总结了一整套用于理解和集成景观尺度上高度可变过程的方法(Schulze et al., 1999)。

下面我们将提供生态过程数据,以证明过程的可变性或稳定性,这些过程可能与植被、植物功能类型或物种相关,也可能与它们无关。

2.1巴塔哥尼亚样带

在巴塔哥尼亚研究了一系列植物参数,包括从高森林到沙漠的植被类型(图2,Schulze et al., 1996)。表层土壤中只有根系生物量和密度随土壤的生长呈线性下降降雨.所有其他参数,要么以阈值方式改变(如LAI),要么保持不变。< 513 c

气候系统中的全球生物地球化学循环raybet雷竞技最新

Gopvright 200 !■Acklemic Press。AH繁殖权在林尼形成储备。

应对变化

响应

治疗实验

响应

驱动变量

文献的重新评价

网络

时间序列

长期研究

大陆横断面

操作实验(如c0p升高)

天然C02弹簧

暴露在自由空气中的二氧化碳

开顶室

支袋f

CBL烧瓶C I取样

景观

景观

流量测量

边界层

对流边界层积分

流域(水平和垂直通量)

涡流相关通量塔

叶面室实验

生物多样性的实验

物种X

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第I、II、III座

田间试验

图1在全球变化的背景下,在地块和景观尺度上整合高度可变的生态系统过程的方法的总结(Schulze et ill。, 1998)。

巴塔哥尼亚1995年

巴塔哥尼亚1995年

Succinylacetone卟啉症

澳大利亚样带

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生物地球化学循环

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图2在巴塔哥尼亚沿着降雨量减少的样带研究的植物参数范围。植被类型从茂密的森林到沙漠(Schulze et al . 1996)。

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图2在巴塔哥尼亚沿着降雨量减少的样带研究的植物参数范围。植被类型从茂密的森林到沙漠(Schulze et al . 1996)。

- 27%o与降雨无关,叶片氮保持在13 mg g-1。与植被类型、植被功能类型无明显关系。假设土壤中生物量和碳储量之间存在相关性(Schulze et al., 2000),从S,3C推断似乎是不可能的水槽容量(Ciais et al., 1995)。t)l3C和叶片氮浓度的恒定是由物种组成的变化引起的,由于叶片形态的变化,在降雨量减少时保持固有的水分利用恒定,与生产力无关。

澳大利亚样带

北澳大利亚样带从达尔文延伸到澳大利亚内陆约300公里。进行了一项研究(Schulze等,1998年),在该样条沿延伸约1000公里的样条延伸到降雨较高(1800毫米)和较低(216毫米)的区域。最引人注目的观测结果是,S,3C值基本保持在- 28.1%o(图3)。只有当降雨量下降到400 mm以下时,才会对碳同位素比值产生影响。同样,碳同位素比值的这种保守响应与比叶面积的减少有关,而这种叶片性质与叶氮浓度的5倍变化有关,这取决于植物的功能类型。与有刺的植物相比,有可能固定大气N2的植物具有更高的N浓度和更高的比叶面积。然而,植物功能类型的分类也没有描述其功能过程。常数<5I3C值与各功能类型内物种的变化有关,且极有可能是其结果;只有当物种的多样性下降到单一物种时干燥的地区, <5I3C值发生变化。在任何一个站点上,物种间的局部变异性与样条上的大陆变异性一样大。

澳大利亚样带从高大的季风森林(冠层高度21米)延伸到亚热带草地的分散矮乔木(高度6米)。我们预计大气同位素信号(未测量)将由于C4草光合作用比例的增加而增加,尽管该地区的总碳汇容量将下降。这将使我们很难从陆地表面的碳汇容量的同位素信号来推断。

2.3欧洲样带

为了研究氮沉积对针叶林和落叶林生态系统过程的影响,从瑞典北部到意大利中部,在欧洲各地选择了森林遗址。本研究的设计使土壤条件尽可能保持不变,即在可用时选择酸性土壤,以检测氮的影响。从图4可以看出,针叶树和针叶树中氮的浓度基本稳定落叶乔木而假云杉的N浓度高于云杉。此外,SI3C和<5I:,N浓度在气候和植物种类(落叶和针叶树)变化较大的情况下保持显著的稳定。raybet雷竞技最新与NPP、叶面积指数无明显相关性。尽管NPP增加,但碳同位素比值自北向南增加,除此之外,最显著的观察结果是:

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图3澳大利亚北部样带:植物功能类型中比叶面积、叶氮浓度、S' c同位素辨别能力和S'^ n同位素比值的纬向变化:潜在的N2固定落叶和常绿乔木(d. + N2, ev。+ N2)和非N2固定的落叶和常绿乔木(d. -N2, ev。- N2),有刺的物种(spine),瓶树Adansonia (Ad.), Aiiocasuarina (Allocas.)和常绿栽培果树种植园(ev.)。(Schulze et al . " 1998)。

通过对特定地点的选择,叶片中的N浓度既不受N沉降的影响,也不受气候的影响。raybet雷竞技最新但在各样点上,N浓度的局地变化幅度均大于全样带。例如,在德国“Waldstein”站点,不同生境针叶中的N浓度在0.54 ~ 2.12 minol g~’之间变化,而整个大陆样带的N浓度在0.5 ~ 1.1 mmol g-1之间变化。同样,从同位素比值、N浓度、LAI或c固定推断是困难的,并且不能恢复局部镶嵌型变异。叶面N浓度不同,针叶树与落叶乔木的NPP无显著差异。Schulze等人(2000)解释了观察到的稳态反应的复杂基础。

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