隨著全球氣候變化日益嚴(yán)峻，干旱發(fā)生的頻率在加快、程度在加劇。土壤干旱和大氣干旱是植被廣泛死亡和陸地碳吸收減少的兩種主要生理壓力源和水分限制形式。兩種干旱形式的相互關(guān)系復(fù)雜，目前對于這兩種干旱形式對植被生長限制的主導(dǎo)位置仍有許多的爭論，是全球變化生態(tài)學(xué)研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。

　　近日，廣東省科學(xué)院廣州地理研究所（以下簡稱省科學(xué)院地理所）蘇泳嫻研究員團(tuán)隊(duì)的研究顯示，降雨和光照等氣候因子決定的區(qū)域季節(jié)性水熱配合度會顯著影響土壤水分干旱脅迫和大氣干旱脅迫的季節(jié)性協(xié)同度（圖1），從而對森林季節(jié)的光合作用產(chǎn)生不同的影響。通過分析北半球緯度>15°N的83個森林FLUX站點(diǎn)的實(shí)測數(shù)據(jù)和多元遙感數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在雨熱異期區(qū)域（即降雨和光照季節(jié)具有強(qiáng)負(fù)相關(guān)的區(qū)域），土壤水分干旱和大氣干旱會共同抑制干旱季節(jié)的光合作用；而在雨熱同期區(qū)域（即降雨和光照季節(jié)具有強(qiáng)正相關(guān)的區(qū)域），土壤水分干旱和大氣干旱對森林光合作用的限制不會發(fā)生在同一季節(jié)，在旱季森林光合作用主要受到土壤干旱的限制，而在雨季則主要受到大氣干旱的限制。

圖1 光照和降雨的相關(guān)性與大氣干旱和土壤干旱相關(guān)性之間的關(guān)系圖

　　團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在雨熱異期的氣候區(qū)域，不同土壤水分等級（AET/PET）的森林光合利用效率會隨著大氣干旱指數(shù)（VPD）的增加而呈現(xiàn)發(fā)散狀態(tài)，而在雨熱同期的氣候區(qū)域下，不同土壤水分等級的森林光合利用效率會隨著大氣干旱指數(shù)（VPD）的增加而呈現(xiàn)聚集狀態(tài)（圖2），說明在高VPD下，雨熱異期森林的光合利用效率主要受土壤水分干旱控制，而雨熱同期森林的光合利用效率則主要受大氣干旱控制。

圖2 雨熱同期和雨熱異期區(qū)域，不同土壤水分等級下森林光合利用效率隨VPD變化特征

　　該研究揭示了降雨和光照的耦合關(guān)系在森林光合作用對土壤水分干旱和大氣干旱響應(yīng)方面的重要影響，提供了對陸地碳吸收、能量交換以及水分輸送之間耦合關(guān)系的新視角，明確了如果忽略在不同水熱配合度區(qū)域下森林植被生長的土壤干旱和大氣干旱脅迫差異，可能會導(dǎo)致對生態(tài)系統(tǒng)全球氣候變化響應(yīng)的錯誤預(yù)測。

　　相關(guān)研究成果近期發(fā)表于International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation（地球科學(xué)1區(qū)Top期刊，IF=7.7）。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。省科學(xué)院地理所蘇泳嫻研究員為論文第一作者兼通訊作者，楊雪琴博士、Pierre Gentine 教授、 Fabienne Maignan教授、尚佳莉教授和 Philippe Ciais 教授參與了該研究。

　　近年來，蘇泳嫻研究員團(tuán)隊(duì)聚焦森林生態(tài)系統(tǒng)的降溫效應(yīng)、碳匯功能和水文過程等開展了系列研究，系列成果發(fā)表于在Environ. Int.、The Innovation、Remote Sens. Environ.、Agricultural and Forest Meteorology、International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation以及Global Change Biology等生態(tài)環(huán)境和遙感科學(xué)旗艦期刊，有效提升了省科學(xué)院地理所在生態(tài)與環(huán)境領(lǐng)域，尤其是森林生態(tài)系統(tǒng)水熱碳研究方面的影響力。

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jag.2022.102808 

（省科學(xué)院地理所/供稿）