高山草甸生态系统中的碳通量演变模式

《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》：Evolution Patterns of Carbon Flux in the Alpine Meadow Ecosystem

高山草甸碳平衡时空模式及驱动机制研究：揭示生长季91%碳汇贡献率，光能（PAR）与蒸散压力（VPD）主导碳交换空间异质性，植被覆盖度>65%区域近20年GPP年增4.09%，证实植被恢复可增强碳汇能力应对气候变化

　　

摘要

草地生态系统在陆地生态系统中发挥着关键作用，有助于调节全球碳循环。本研究通过结合地面观测数据和多源遥感数据，揭示了帕米尔高原东部高山草地的碳平衡的时空变化规律及其驱动因素。主要研究结果如下：(a) 碳通量动态表现出显著的时间异质性：该生态系统在生长季节持续表现为碳汇，净二氧化碳（CO?）吸收量占其碳汇功能的91%；净生态系统交换量（NEE）在8月达到峰值，为-0.19毫克/平方米·秒。(b) 碳交换受到多种因素的共同调节，其中主导因素随时间和空间而变化。光合有效辐射（PAR）和蒸气压差（VPD）是解释二氧化碳通量变化的最重要变量。(c) 基于改进的光利用效率模型计算出的总初级生产力（GPP）的空间分布显示，GPP与归一化差异植被指数（NDVI）呈正相关。在水分和热量条件适宜的东南部和中部地区，GPP值较高（>3.2克碳/平方米·天）；而在干旱的西北部地区，GPP值较低。过去20年间，GPP年均增长率为4.09%（p<0.05），尤其是在植被覆盖度较高的草地（>65%）中，这表明植被恢复能够增强碳汇能力。

通俗语言总结

草地生态系统对地球的碳循环至关重要。本研究利用地面观测数据和多源遥感数据，探讨了帕米尔高原东部高山草地的碳平衡时空变化规律及其驱动因素，主要发现包括：首先，碳通量存在明显的时间差异：该地区全天都在吸收碳，生长季节期间91%的时间表现为碳汇，8月的净二氧化碳吸收量达到峰值（-0.19毫克/平方米·秒）。其次，碳交换受到多种因素的共同调节，其中主导因素随时间和空间而变化。光合有效辐射（PAR）和蒸气压差（VPD）最能解释二氧化碳通量的变化。最后，根据改进的光利用效率模型，在气候变化条件下，总初级生产力（GPP）的空间分布与归一化差异植被指数（NDVI）呈正相关。水分和热量条件较好的东南部/中部地区GPP值较高，而干旱的西北部地区GPP值较低。过去20年间，GPP年均增长率为4.09%（p<0.05），尤其是在植被覆盖度超过65%的草地中，这表明植被恢复能够增强碳汇能力。

要点

• 帕米尔高原东部高山草地的碳通量：具有明显的时间异质性，生长季节吸收量达到峰值（占碳汇总量的91%）

• 影响碳交换的主要因素：光合有效辐射（PAR）和蒸气压差（VPD）对二氧化碳通量有显著影响，能够解释其空间变化

• 总初级生产力（GPP）与归一化差异植被指数（NDVI）呈正相关。过去20年间，帕米尔高原东部高山草地的GPP显著增加；植被恢复增强了碳汇能力

利益冲突

作者声明与本研究无关的任何利益冲突。