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IPCC研究报告指出气候变化将引起全球范围内降水格局的变化,模型预测表明,未来气候变化下,在中高纬度地区降雨量将明显增加,亚热带地区和低纬度地区降雨量将减少,但降雨强度和降雨量在季节间的分配规律将发生变化,且这种变化将有很多的不确定性。研究表明,我国华南地区降雨可能会出现干季更干、湿季更湿、干旱时间延长、暴雨增多、极端水文事件频发等局面。降水格局的改变将对自然生态系统,特别是森林生态系统产生巨大影响。通过对遥感数据的分析发现,降雨格局的变化将引起植被生产力发生改变;模拟增雨和减雨实验也表明,降水格局的变化会显著影响土壤湿度进而改变植物群落生物量;盆栽试验则通过对植物种子萌发和幼苗的观察分析,发现降水变化会引发植物的某些生理生化特性发生改变。 常绿阔叶林是我国南方分布面积最大的代表性植被,在维护区域性生态系统的功能、保护环境和维持区域碳平衡等方面发挥着无可替代的作用。为了研究降水格局变化下我国南亚热带森林生态系统对季节性降水格局变化的响应,中国科学院鹤山森林生态系统国家野外科学观测研究站建立了“降水季节分配变化控制试验平台”,在不改变年均降雨量的前提下设计了“延长干季,湿季更湿处理(ED);干季更干,湿季更湿处理(DD);隔离沟处理(TC);空白对照(AC)”4个试验处理,探讨季节性降水格局的改变对那亚热带常绿阔叶林地上地下生态过程的影响。作为该项目的子课题之一,本研究选择了植物某些生理生态指标(叶形参数、叶片和细根生理参数和化学参数),侧重研究南亚热带常绿阔叶优势种对季节性降雨格局变化的响应。基于1年的实验处理,我们分别在每年干季和湿季进行采样,包括本底调查共采样四次,测定了两种优势种火力楠(Michelia macclurei Dandy)和荷木(Schima superba Garden.et Champ)的叶形参数——最大叶长、最大叶宽、叶面积、叶干重,计算最大叶长与最大叶宽之比、比叶重;叶片和细根的生理参数,包括叶绿素、可溶性糖、淀粉及游离脯氨酸含量;分析叶片及细根的化学参数,如C、N、P、S、K、Ca、Mg含量际叶片C、N稳定同为素δ13C、δ15N值。 研究结果表明: (1)不同降水处理对部分参数有显著影响,如延长干季处理显著提高了荷木叶片的长宽比及火力楠叶片K含量;干季更干处理增雨阶段显著降低火力楠叶片的叶绿素含量,降低了细根S含量,干季更干处理显著提高了火力楠细根的Ca、Mg含量。隔离沟处理在干季和湿季初期降低了细根的Mg含量。其它指标如稳定同位素δ13C、δ15N值的响应不显著。 (2)延长干季处理更易引起物理性状如叶片形态的改变,而高强度的干旱易引起生理生化上的改变。 (3)季节变化是本实验结果的重要影响因素,可能会掩盖处理本身的效果。干旱季节植物倾向将更多光合产物(淀粉)贮存在根系;叶片细根营养元素含量本身有季节变化规律。 (4)树种间的响应情况存在差异,如荷木叶形变化较火力楠大,而火力楠营养元素含量变化比荷木的更显著。 (5)生理指标和营养元素的季节变化明显,但在对季节降水格局变化的响应上,营养元素和叶片形态更为显著。