海南儋州地区橡胶林叶面积指数月动态研究Word格式文档下载.docx
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0.79)m2/m2。
(2)LAI年际差异较大,平均LAI相差可达1以上,影响因素主要有年际物候差和台风灾害等;
(3)不同年龄的橡胶林之间LAI存在差异,在第一篷叶期间,平均LAI为老龄橡胶林(>
20龄)>
幼龄及初开割林(≤10龄)>
中龄橡胶林(11~20龄),而在之后至落叶前期,平均LAI次序为幼龄及初开割林>
老龄橡胶林>
中龄橡胶林。
关键词叶面积指数;
月动态;
橡胶林;
海南
分类号S794.1
MonthlyDynamicsofLeafAreaIndexofRubberPlantation
inDanzhou,HainanIsland,China
CHENBangqian1,2)WUZhixiang1)YANGChuan1)QIDongling1)
LIXiangping2)LANGuoyu11)XIEGuishui1)TAOZhongliang1)
SUNRui1)XIAOXiangming2)
(1RubberResearchInstitute/TropicalCopsInvestigation&
ExperimentDanzhouStation
ofMinistryofAgriculture,CATAS,Danzhou,Hainan571737,P.R.China
2InstituteofBiodiversityScience,FudanUniversity,Shanghai200438,P.R.China)
AbstractLeafareaindex(LAI)isanimportantparameterindescriptionofthevegetationcanopystructure,andisofvitalimportanceforphotosyntheticpotentialanalyzing,yieldpredictionanddisasterassessmentinrubberplantations.Inthisstudy,LAI-2000wasusedtomeasurethemonthlyLAIof30rubberplantationsinDanzhouCity,HainanIsland,Chinaformorethantwoyears.TheresultsshowthattheminimumLAI(0.54±
0.14)wasfoundinlateJanuaryandFebruary,whenmostrubbertreeshadshedtheirleavesduetothecoldtemperatureanddryweather.Subsequently,theLAIofrubberplantationsincreasedsignificantlyinMarchandApril,thenslowlyincreasinguntilreachedthemaximumvalueinlateSeptember,whichhadavalueof(5.27±
0.79)in2013.BytheendofApril,theaverageLAIincreasedtothreeormore,andaccountsforabout80%ofthetotalannualmaximumLAI.However,theaverageLAIisdifferinglargelyamongdifferentyears,mainlyduetotheinter-annualphenologicaldifferenceandnaturaldisasterssuchtyphoons.Inaddition,themeanLAIdiffersatdifferentagegroups.TheorderofmeanLAIinMarchandAprilisagedrubberplantations(>
20years)>
youngrubberplantations(≤10years)>
mid-aged(11~20years)rubberplantations.However,theLAIofyoungrubberplantationswouldexceedtheagedrubberplantationsafterAprilbecausetheyareseldombearinglatextappingandalmostoftheirnutrientareusedforbiomassaccumulation. Keywordsleafareaindex;
monthlydynamic;
rubberplantation;
Hainan
植被叶面积指数(LeafAreaIndex,LAI)通常指单位土地面积上所有叶片表面积的总和,或单位面积上植物叶片的垂直投影面积的总和[1]。
LAI是植被冠层结构的一个重要参数,叶面积的大小及其分布直接影响着植被的许多生物物理过程,如光合呼吸、蒸腾和降水的截获、碳能量等[1-4],同时它也是确定陆地生态系统物质和能量交换大小的一个重要参数。
LAI还影响冠层小气候,包括风、温度和湿度等,小气候不仅影响着植被本身状况而且还影响其它生物体,例如害虫和病原体等,因而对病虫害监测也非常有意义[5-9]。
此外,森林的LAI也是表征林分长势和预测森林产量的重要林学指标之一[10]。
巴西橡胶树(Heveabrasiliensis)是大规模种植的产胶树种,在中国总面积超过110万hm2。
因此,开展橡胶林LAI动态研究,对分析橡胶林光合潜力,产量预测和灾害评估等都具有非常重要的意义。
国内外学者很早就涉及橡胶林LAI的研究。
胡耀华等[11]采用分层采叶样的方法计算LAI,并以此为参数研究橡胶林的群体光合作用模型;
Leong等[12]采用半球摄影法研究橡胶林的LAI和透光性,并以地面测量数据进行结果验证,表明二者具有良好的相关性,建议利用该方法估算橡胶林LAI和冠层透光性;
Righi等[13]通过LAI-2000测量LAI的变化来观察橡胶林的物候行为,结果表明,LAI受胶园的设计如种植密度、树龄、是否间种等因素影响。
此外,无论是间种豆类植物还是单一栽培,橡胶产量与LAI严格正相关,但间种豆类的橡胶林LAI明显高于单一栽培,测量值在2~4m2/m2,并建议把LAI作为管理割胶强度的一个指标,以此达到高产的目的。
Rodrigo等[14]在幼龄胶园开展间种不同密度的香蕉对比实验中,应用LI3050叶面积测量仪测量橡胶树LAI,发现随着香蕉种植密度的增加(从1行增到3行),橡胶树LAI、总干物质量逐渐增加,增加种植密度对橡胶和香蕉的生长都没有不利影响。
Balsiger等[15]的研究也表明,开割胶园最大LAI可达6~7m2/m2。
陈帮乾等[16]研究了从HJ-1A/1BCCD多光谱遥感影像中反演橡胶林LAI的方法,表明自回归神经网络NARX模型在LAI时间序列预测方面具有不错的预测效果。
本研究拟以海南最大的植胶基地――儋州地区的橡胶林为例,基于长期定点观测的LAI数据,分析海南橡胶林LAI的动态变化规律,为今后橡胶林长势监测、产量预测和灾害评估等提供基础数据,促进天然橡胶产业的健康可持续发展。
1材料与方法
1.1试验地概况
试验地选择在中国热带农业科学院试验农场(简称“试验场”),地理坐标为19°
30′N,109°
29′E,位于儋州市境内(图1)。
试验场海拔130~200m,属热带海洋性季风气候,全年温暖湿润,年平均气温23~27℃;
年平均降雨量1800mm,每年5~10月为雨季,约占全年总降水量的80%。
该试验场拥有土地面积3299hm2,其中橡胶种植面积1529hm2[16]。
于2012年在试验场随机布置30个橡胶林段,空间分布如图1所示。
林段面积在1.16~14.48hm2。
林段树龄最小为7龄,最大30龄,平均16.2龄,其中25龄的林段个数分别为7、8、7、3和5个。
橡胶品系主要为热研7-33-97(18个林段),其余部分为PR107、RRIM600和热研7-20-59。
1.2LAI数据测量
LAI-2000冠层分析仪被用于测量橡胶林LAI。
LAI-2000测量的结果实为有效叶面积指数,此处简称为LAI。
野外数据测量从2012年3月开始,以月为步长测量至2014年3月(2年整),随后在2014年5月和7月各测量1次,之后因仪器故障中断。
测量时间为每月25号左右,选择无云的早上(8:
30以前)和下午(4:
30以后)或全阴天进行测量。
每次测量时,在林段外的开阔地(离水平面30度视角范围内无高大遮挡物)连续测量8个A值代替冠层上方辐射值,然后在待测林段根据面积大小测量24~36个B值(冠层下方辐射值),结束后快速返回开阔地再次测量8个A值,保证每个实验林段拥有2个A值,尽量控制每个林段的测量时间在15min以内。
测量B值时,沿橡胶林行对角线进行测量,至少2个重复,每2个B值采样距离不低于5m。
为防止边界效应,确保测量方向内离边界有2倍树高的最小距离。
若有太阳光,应利用身体阴影挡住鱼眼镜头。
1.3LAI数据处理与分析
测量原始数据采用FV-2200分析软件进行处理。
FV-2200能够同时处理LAI-2000和LAI-2200的数据。
理想情况是同时使用2台仪器测量,1台用于在林段外空旷地连续测量A值,另1台在林段内同步测量B值,这样保证每个B值拥有一个相应的A值。
由于本实验过程只有1台仪器,因此假定在每个林段的测量时间内冠层上空的辐射(A值)呈线性变化[17],通过首尾A值插值的方法来为每个B值生成一个A值,这样可以提高测量精度。
数据处理前,将每个林段测量的2次A值分别进行平均,以平均值代表测量前后的A值。
已有研究表明,去掉LAI-2000最后2个环(47~58°
和61~74°
)测量数据后计算的LAI更适合阔叶物种[17-19],因此,本研究也只使用前3个环的观测数据来计算橡胶林LAI。
使用FV-2200完成LAI计算后,统计全部试验样地林段LAI的平均值和标准差,分析橡胶林LAI月动态;
以10年为步长,分析不同年龄段橡胶林LAI月动态。
统计分析在Excel2013中进行,图形绘制在OriginPro9.0中完成。
2结果与分析 2.1橡胶林LAI月动态
图2
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