研究發現氣候暖干化削弱北方陸地生態系統固碳能力

傳統觀點認為，氣候變暖通過延長植物生長季和增強光合作用效率，來提升北半球陸地生態系統固碳能力。然而，北半球增溫幅度和速率高于全球平均水平，特別是20世紀80年代以來干旱事件發生頻次、持續時間和強度顯著增加，對陸地生態系統碳匯的負面影響日益加劇。在持續暖干化趨勢下，北半球陸地生態系統固碳能力能否繼續維持有待研究。

中國科學院南京地理與湖泊研究所付叢生課題組聯合北京大學、美國普林斯頓大學、美國伍德維爾氣候研究中心、法國氣候與環境科學研究所、英國氣象局哈德萊中心等的科研人員，提出了生態系統固碳能力響應溫度變化的指標。該指標為正值，表明增溫具有提升碳匯的作用；該指標的趨勢為正值，表明增溫提升碳匯的作用增強，反之，增溫提升碳匯的作用削弱。

研究整合了4套衛星遙感總初級生產力數據、全球通量站點觀測數據、樹木年輪記錄和衛星遙感植被冠層含水量數據，揭示了1983年至2018年北半球陸地生態系統固碳能力對溫度敏感性的長期變化趨勢及驅動機制，并基于9套CMIP6地球系統模型數據預測了本世紀敏感性指標的演變趨勢。

研究發現，北半球增溫提升了生態系統固碳能力，但2000年前后生態系統固碳能力對溫度敏感性的趨勢發生了由正向負的逆轉，這意味著增溫對固碳能力的促進作用逐漸減弱。分析表明，土壤可利用性水分下降是這一現象的關鍵驅動因素。這一敏感性趨勢逆轉主要發生在草地和針葉林，兩者應對干旱的生理策略截然不同：草地采用“非等水型”策略，干旱時仍保持氣孔開放以短暫維持氣體交換，由此加速葉片水分流失，放大了干旱對溫度敏感性的削弱作用；針葉林采用“等水型”策略，干旱時關閉氣孔緩沖即時水分損失。但是，后者存在負遺留效應，即在1983年至2000年的相對濕潤期，針葉林快速生長過度消耗深層土壤水分，增加了系統應對后續干旱事件的脆弱性。模型預測結果顯示，21世紀中后期北半球陸地生態系統固碳能力的溫度敏感性將持續下降，高排放情景下土壤干旱加劇，敏感性降低現象更為顯著。

上述研究揭示了土壤干旱對北方陸地生態系統固碳能力溫度敏感性長期趨勢的調控作用，對探討全球陸地生態系統碳循環動態、評估陸地生態系統對氣候變化的反饋作用具有重要意義，同時為北方生態系統管理、生物多樣性保護以及氣候變化適應策略制定提供了科學依據。

相關研究成果發表在《全球變化生物學》（Global Change Biology）上。

論文鏈接：https://doi.org/10.1111/gcb.70032