成果背景:

再造林不仅可以固碳,还可改变地表反照率(增温或降温效应),是干预气候变化的重要手段。我国森林经长期自然/人为干扰,形成大面积次生林(natural reforestation);为生产木材,大面积针叶人工林替代了次生林。次生林和人工林的物种组成和结构存在明显差异,可能导致森林反照率的改变。以往研究多报道土地利用/覆盖变化对地表反照率的影响,尚无研究关注再造林形成的次生林和人工林的冠上/冠下结构如何影响反照率,并进一步影响光合有效辐射吸收比例(FAPAR,可用于表征植被生产力)。

研究内容:

依托清原科尔塔群(独立流域内3座观测塔:天然阔叶混交林T1-MBF、天然蒙古栎林T2-MOF、落叶松人工林T3-LPF)近地面遥感子平台,监测了森林反照率和FAPAR的季节变化;监测林分结构(冠层叶面积指数、林下植被绿度),探究森林结构与反照率及FAPAR的关系,并分析3个生长季阶段(展叶期,稳定期、凋落期)森林结构对反照率变化的相对贡献,为森林管理应对气候变暖提供理论依据和决策建议。

重大科技贡献:

1、发现落叶松人工林太阳辐射(SR)反照率小于阔叶林,表明针叶人工林吸收更多太阳辐射(增温效应)。

2、SR反照率呈季节单峰模式,在太阳辐射最强的夏至日左右达到峰值;相比北方森林,温带森林更有利于缓解气候变暖。

3、首次从实证角度发现林下植被对森林反照率变化的高贡献率(>40%)。

4、阔叶林较针叶人工林表现出更高的生产力(固碳)和反照率(降温)的协同效应。

5、建议通过林下植被管理和将针叶纯林诱导为针阔混交林,以增加次生林生态系统缓解气候变化的能力。

成果产出与荣誉:

Li S., Yan Q., Liu Z., Wang X., Yu F., Teng D., Sun Y., Lu D., Zhang J., Gao T., and Zhu J. 2023. Seasonality of albedo and fraction of absorbed photosynthetically active radiation in the temperate secondary forest ecosystem: A comprehensive observation using Qingyuan Ker towers. Agricultural and Forest Meteorology, 333: 109418.

研究团队:

高添、李双天、朱教君、闫巧玲、张金鑫、孙一荣、于丰源

清原科尔塔群和样地的分布

森林反照率和FAPAR以及森林结构季节变化趋势

森林冠层叶面积指数和冠下绿度对反照率的相对贡献

森林反照率和FAPAR的关系