地基激光雷達(dá)技術(shù)在冠層空間變異性及對(duì)氣候適應(yīng)機(jī)制研究的應(yīng)用

 樹(shù)木冠層構(gòu)型是枝干在空間上的分配方式，其與葉片和主干性狀共同定義了一棵樹(shù)的空間 表現(xiàn)形式和特點(diǎn)。冠層構(gòu)型可以調(diào)節(jié)樹(shù)木冠層對(duì)光的截留并最終影響樹(shù)木的碳水循環(huán)過(guò)程， 其時(shí)空變異性反映了樹(shù)木生長(zhǎng)過(guò)程中的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制以及對(duì)氣候條件變化的防御機(jī)制。因此，深 入探討冠層構(gòu)型的時(shí)空變異性及其影響因素是進(jìn)一步理解樹(shù)木生長(zhǎng)在全球氣候變化背景下的 生態(tài)生理響應(yīng)的重要前提。目前，依托于全球植物性狀數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和完善，對(duì)于樹(shù)木主干 和葉片性狀空間分布及其對(duì)氣候條件響應(yīng)的研究相對(duì)較多；而受限于觀測(cè)手段，對(duì)樹(shù)木冠層 構(gòu)型空間變異性及其影響因素的研究還停留在理論假設(shè)階段，亟需進(jìn)一步探討。

中國(guó)科學(xué)院植物研究所郭慶華研究組以蒙古櫟為例，利用地基激光雷達(dá)技術(shù)定量化地探討 了我國(guó)北方樹(shù)木冠層構(gòu)型的空間異質(zhì)性、與主干和葉片性狀的耦合機(jī)制及對(duì)氣候條件的適應(yīng) 機(jī)制。研究結(jié)果表明，蒙古櫟的冠層構(gòu)型性狀受降雨和氣溫的共同影響并表現(xiàn)出了顯著的空 間變異性差異，且與葉片性狀間表現(xiàn)出了極強(qiáng)的耦合效應(yīng)。這一現(xiàn)象反映出冠層構(gòu)型在主干 和葉片之間起到了一個(gè)“橋梁”的作用來(lái)平衡蒙古櫟對(duì)光、水資源的需求。在相對(duì)濕冷的環(huán) 境里，蒙古櫟更傾向于“樹(shù)狀”生長(zhǎng)，會(huì)加快縱向生長(zhǎng)并增大樹(shù)冠比例來(lái)競(jìng)爭(zhēng)光資源；而在 相對(duì)干熱的環(huán)境里，蒙古櫟更傾向于“灌木狀”生長(zhǎng)，通過(guò)控制生長(zhǎng)高度并形成多層“自陰” 效果來(lái)減少水分丟失。據(jù)預(yù)測(cè)我國(guó)北方干旱半干旱區(qū)氣候?qū)②呌诟蔁峄�，蒙古櫟將逐漸從“樹(shù) 狀”向“灌木狀”過(guò)渡。在現(xiàn)有的植被動(dòng)態(tài)模型中這一現(xiàn)象并沒(méi)有被考慮，將會(huì)極大影響現(xiàn) 有的我國(guó)北方碳循環(huán)模型模擬的結(jié)果 。文章在審稿過(guò)程中受到期刊主編和審稿人的高度評(píng)價(jià)， 認(rèn)為該研究很好地填補(bǔ)了現(xiàn)有研究的空白，對(duì)理解樹(shù)木冠層構(gòu)型和環(huán)境因子與功能性狀之間 的關(guān)系帶來(lái)了全新的視角。

該研究成果于 2 月 13 日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊 Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 。郭慶華研究組副研究員蘇艷軍為文章第一作者 ，研究員郭慶華為通訊作者。 該研究得到中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目 、國(guó)家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目和中科 院“百人計(jì)劃” 等的資助。