陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與氣候關(guān)系研究的不確定性是預測未來氣候變化的關(guān)鍵限制因子?;谀P湍M的研究表明,水分限制生產(chǎn)力是生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換(net ecosystem carbon exchange: NEE)的決定因子(Ahlstrom et al., 2014 Science, Poulter et al., 2014 Nature), 而基于大氣觀測的研究表明溫度控制呼吸作用是生態(tài)系統(tǒng)NEE決定因子(Anderegg et al., 2015 PNAS)。Jung et al., (2017 Nature) 認為這兩種觀點的差異主要在于分析尺度的不同,小尺度上水分對碳循環(huán)的作用相互抵消,因此溫度是大尺度上碳循環(huán)的決定因子,但最新的研究似乎并不支持這種觀點 (Humphrey et al., 2018 Nature) 。至今為止,科學家對氣候與碳循環(huán)之間的相互影響仍然缺乏機理研究。
中國科學院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所劉志華研究員團隊利用通量觀測、模型模擬和衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù),采用先進統(tǒng)計技術(shù)深入研究了碳循環(huán)的氣候敏感性。結(jié)果表明,生態(tài)系統(tǒng)NEE對降水的敏感性存在閾值效應(yīng)。在較干旱區(qū)域,水分限制的生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力是NEE的控制因子,而在較濕潤的區(qū)域,水分限制的生態(tài)系統(tǒng)呼吸作用是NEE的控制因子,兩者變化的年降水閾值在750 – 950 mm yr-1。本研究表明地球系統(tǒng)模式模型可能夸大了生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力對陸地生態(tài)系統(tǒng)NEE影響,模型需要更加精確的模擬呼吸作用過程。
該研究成果以“Precipitation thresholds regulate net carbon exchange at the continental scale”為題于2018年9月5日發(fā)表在 Nature Communications上。沈陽生態(tài)所干擾生態(tài)學組劉志華是第一作者和通訊作者。研究得到了國家自然科學基金支持。
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降水對碳循環(huán)控制的閾值效應(yīng)




