城环学院朴世龙课题组在《自然-植物》发文揭示北半球植被光合作用季节峰值时间动态变化及其驱动机制

朴世龙课题组基于多源遥感和通量观测数据，结合机器学习方法，定量分析了近20年北半球植被GPPmax时间与归一化植被指数季节峰值时间的差异及其变化机制。研究指出，目前的生态系统模型尚未准确刻画植被GPPmax和冠层结构峰值时间的时空动态，亟待提升相关机制的表达。

　　

植被生长受气候因子调节，具有明显季节动态。在北半球，植被光合速率季节峰值（GPP_max）与生态系统碳汇功能年际变化密切相关。近年来，植被GPP_max动态变化机制已成为碳循环研究领域的新热点。就植被GPP_max的大小与发生时间而言，气候条件和冠层结构皆具重要影响。二者季节峰值时间匹配与否，直接关系到GPP_max能否达到潜在最大值。因此，为了更准确了解北半球植被固碳潜力，需要理解：在当前气候快速变化背景下，北半球植被到底如何根据环境条件变化调整冠层结构，从而影响GPP_max发生时间？

北京大学城市与环境学院朴世龙院士课题组基于多源遥感和通量观测数据，结合机器学习方法，定量分析了近20年北半球植被GPP_max时间与归一化植被指数（NDVI，表征植被冠层结构）季节峰值时间的差异及其变化机制。研究发现，相比于植被GPP_max时间，植被冠层结构季节峰值时间平均滞后8天，主要原因是气候和养分限制（如下图）。近20年，大气CO₂浓度升高导致植被GPP_max时间提前，与此不同，限于气候和养分条件，植被冠层结构峰值时间相对稳定，以至于二者的时间差越来越大。研究指出，目前的生态系统模型尚未准确刻画植被GPP_max和冠层结构峰值时间的时空动态，亟待提升相关机制的表达。该研究为理解北半球植被生长季节动态机制提供了新的视角。

北半球植被光合作用和冠层结构季节峰值的时间差异（a，绿色表示光合作用先达峰，黄色表示冠层结构先达峰）和不同因子对时间差异的空间变异的相对贡献（b）

该成果以“Seasonal peak photosynthesis is hindered by late canopy development in northern ecosystems”为题发表于《自然-植物》（Nature Plants）杂志（doi：10.1038/s41477-022-01278-9）。北京大学城市与环境学院2020级博士生赵茜为第一作者，朴世龙和北京大学深圳研究生院朱再春研究员为共同通讯作者。