全球变暖已是国际社会普遍关注的全球性问题,气候变暖和CO2浓度的升高是未来气候变化的两大主要特征,将对陆地生态系统的碳循环过程起着至关重要的作用,而陆地生态系统碳循环对气候具有明显的反馈作用。陆地生态系统碳循环是目前全球气候变化研究的核心问题,作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,森林生态系统碳循环在全球碳收支平衡中占有支配地位,其研究也被纳入目前的国际地圈-生物圈研究计划中。中亚热带常绿阔叶林是我国乃至全球重要的森林碳汇区之一,因此研究未来气候变暖对亚热带森林生态系统的碳循环影响具有重要意义,将有助于我们找到解决碳收支失衡的根本手段并将为我们预测未来气候变化下陆地生态系统的变化提供理论依据。本研究样地依托于福建三明森林生态系统与全球变化研究站-三明陈大林业国有林场观测点(26°19′N,117°36′E),以杉木(Cunninghamia lanceolata)幼苗为研究对象,设置地上增温(AW)、地下增温(BW)、地上地下增温(ABW)和对照(CK)四种处理,探讨土壤增温和大气增温对其叶片碳代谢的影响。主要研究了不同增温处理对其叶片光合及呼吸的影响;不同增温处理下杉木叶片光合对CO2浓度升高的响应;并进一步分析其不同处理下叶片的基质特征变化及其与叶片碳代谢的耦合。旨在为更好的应对全球气候变化,探究未来气候变暖对亚热带森林生态系统的影响。主要研究结果如下:1.杉木叶片对不同增温方式的响应杉木当年生针叶的光合与温度具有单峰曲线的关系,杉木针叶的光合在最适温度(光合速率最大下的温度)下随温度升高而递增;但超过最适温度时其随温度递增而下降。在冬季(一月)相比于对照(CK),地上地下增温(ABW)、地上增温(AW)及地下增温(BW)的光合速率分别提高了58.66%、42.89%和35.23%;春季(四月)相比于CK,ABW、AW及BW的光合速率分别提高了 15.56%、2.90%和27.70%;夏季(七月),相比于CK,ABW、AW及BW的光合速率分别下降了17.42%、13.47%和0%;秋季(十月)各处理的杉木光合速率仍以CK最小,且ABW、AW及BW的光合速率分别提高了 13.42%、9.43%和15.56%,但相比于夏季其光合速率都出现了下降。从不同的增温处理来看,相比于对照,增温显著提高了杉木叶片的光合能力,且以地下增温提高最为显著。杉木叶片的呼吸与温度具有正相关的关系,且杉木叶片的呼吸在低温下相对随温度的增加比较缓慢;但当其温度过高时呼吸会迅速上升。但长期的增温会使叶片呼吸出现一定的温度适应而使其呼吸值低于对照。2.杉木叶片对不同CO2浓度的响应杉木当年生针叶的光合与CO2浓度呈显著正相关的关系。且相比于对照,增温显著提高了杉木叶片的光合能力,同时增温也提高了其最大羧化率和最大电子传递率,但季节间无显著差异。3.杉木叶片的光合日变化杉木针叶的光合日变化具有明显的季节性变化。在冬春季节,杉木针叶的光合日变化呈单峰曲线模式且没有出现“光合午休”现象,但在夏秋季节,杉木针叶的光合日变化呈双峰曲线模式且有明显的“光合午休”现象,基本上随时间变化其光合呈现先升再降再缓慢升高再下降的趋势,其“光合午休”出现在14h。4.杉木叶片非结构碳水化合物的变化就不同增温处理叶片的基质而言,地上增温的杉木叶片的淀粉和可溶性糖最高;就不同季节而言,各处理杉木的可溶性糖以冬季最高,夏季较低,而淀粉含量却与之相反。叶片的淀粉含量与其光合呈正相关关系(P<0.05),而可溶性糖与之却无显著关系;但淀粉、可溶性糖均与呼吸呈负相关的关系(P<0.05)。5.杉木叶片的C、N、P含量变化对不同增温处理叶片的化学计量研究发现,杉木叶片的光合与其叶N含量呈负相关关系,但与其C/N却呈正相关;而对于呼吸的比较,我们发现其呼吸与P含量呈正相关关系,但与其C/N及N/P却呈负相关。综上所述,在冬季经过增温处理的杉木叶片的光合能力远高于对照,而呼吸却出现相对下降,但在夏季增温处理下杉木叶片的光合能力却低于对照,各处理呼吸均出现下降。与对照相同,不同增温处理下杉木叶片的光合与CO2浓度也呈显著正相关的关系(P<0.05)。对于光合日变化的研究发现杉木在高温的夏季存在光合午休而在低温的冬季则不存在光合午休。研究结果将为全面系统的了解研究不同增温处理下杉木叶片的生理基质变化提供重要的参考依据,进而为我们在预测未来生态系统随气候变化而发生的改变提供参考。