散射輻射對楊樹人工林生態系統總初級生產力的影響*

萬家鳴 律 江 石 云 許 行,2 張志強,2

（1. 北京林業大學水土保持學院 北京 100083；2. 山西吉縣森林生態系統國家野外科學觀測研究站 吉縣 042299；3. 北京市共青林場 北京 101300）

從20 世紀90 年代起，由于到達地面的輻射總量不斷增加，全球大部分地區都經歷了從變暗（到達地面的總輻射減少）到變亮的過程（Wanget al., 2016; Heet al., 2018; Liet al., 2020）。太陽輻射是植物光合作用的必要條件，到達地面的太陽輻射可以分為直接輻射和散射輻射兩部分（Kanniahet al., 2012）。研究表明，全球變亮引起輻射總量及其組分比例的變化對陸地生態系統總初級生產力（gross primary productivity,GPP）具有重要影響（Zhouet al., 2020; Guiet al., 2021;Xueet al., 2021; Zhouet al., 2021a）。具體而言，散射輻射的減少使陰葉接收到的光照減少，從而降低整個冠層的生產力和光能利用效率（Matsuiet al., 2008）。與此同時，到達冠層的總輻射和直接輻射的增加，在一定范圍內會顯著提高陽葉的光合速率。例如，全球變亮引起總輻射的增加使得美國玉米產量增加了27%（Tollenaaret al., 2017）。因此，總輻射的增加和散射輻射的減少之間存在著一定的權衡效應（Mercadoet al., 2009; Hanet al., 2019），評估并量化散射輻射和直接輻射對生態系統光合作用的影響對于探究這一權衡關系至關重要。然而，目前這方面的研究相對較少。

散射輻射可以促進生態系統總初級生產力并增強陸地碳匯（Kanniahet al., 2012; Ezhovaet al., 2018;Zhanget al., 2020a; Zhouet al., 2021a; Guiet al., 2021）。Gu 等（2002）研究對比了散射輻射和直接輻射對蘇格蘭松樹林、楊樹林、落葉混交林、高草草原和冬小麥作物的影響，發現散射輻射增加會提高植物冠層的光能利用效率。Zhou 等（2021a）對全球通量網中200 多個站點研究發現，每增加1 W·m-2的散射輻射，GPP 增加0.44%～1.01%，散射輻射使GPP 提高的程度大約是相同數量直接輻射的2.5 倍。……