瑞典北部人工管理北方森林的碳平衡在跨尺度上的趋同现象

《Agricultural and Forest Meteorology》：Cross-scale convergence in the carbon balance of managed boreal forests in Northern Sweden

碳平衡评估与多尺度整合：瑞典北部 managed boreal 森林的碳汇强度达 118 ±27 g C m?2 yr?1，干旱年 NEP 响应显示 bottom-up 与 top-down 方法差异显著。

　　北欧森林在全球碳循环中扮演着重要的角色，作为碳汇，它们在减缓气候变化方面具有潜在价值。然而，如何最大化这些森林的气候效益仍然是一个存在争议的话题。在讨论中，最大的不确定性来源于对碳汇与碳源的估算结果存在分歧，这些分歧主要来自于标准测量技术在不同空间和时间尺度上的固有局限性。为了更好地理解这些差异并达成共识，我们采用了一种空间嵌套的测量框架，整合了自下而上的方法（如森林样地调查和基于室内的通量测量）与自上而下的方法（如涡度协方差法和大气观测及大气传输模型），以评估瑞典北部活跃管理的北欧森林在2016至2018年期间在样地、生态系统、景观和区域尺度上的碳平衡。

我们的研究发现，在样地、景观和区域尺度上，三年的净生态系统生产（NEP）估计值没有显著差异，最终收敛到一个平均碳汇强度为118 ± 27 g C m?2 yr?1的数值。同时，我们注意到，这三种尺度上的NEP组成部分（即总初级生产力GPP和生态系统呼吸Reco）也表现出了一定程度的收敛，分别为908 ± 48 g C m?2 yr?1和790 ± 40 g C m?2 yr?1。然而，对于年际变化（IAV）的估计，大多数尺度和测量方法之间仍存在不一致。此外，我们的结果还显示，在2018年欧洲夏季干旱事件中，NEP对干旱的响应表现出尺度依赖性，即自下而上的估计显示NEP减少更为显著，而自上而下的估计则显示出较小的下降趋势。

本研究的重要性在于它不仅确认了北欧森林作为碳汇的强大力量，还强调了在不同尺度上进行综合评估的必要性，以更好地约束森林碳循环与气候反馈之间的关系。由于北欧森林的碳汇强度在不同尺度上的表现存在差异，因此在进行森林管理策略的评估时，必须考虑到这些差异。同时，本研究还指出，随着全球气候变化的加剧，北欧地区可能会经历更频繁和更严重的干旱事件，因此准确量化和预测这些事件对森林碳平衡的影响对于理解未来森林碳循环与气候互动至关重要。

本研究采用了多种方法，包括基于样地调查和室内测量的自下而上方法，以及基于涡度协方差法和大气观测的自上而下方法，以评估不同尺度上的碳平衡。这种方法的结合有助于揭示北欧森林在不同尺度上的碳循环特性，从而为制定有效的森林管理策略提供科学依据。此外，本研究还强调了空间嵌套监测计划的重要性，这种计划可以弥补自下而上和自上而下方法之间的差距，从而更全面地理解森林碳循环的过程和预算。

尽管目前空间嵌套的测量框架仍较为罕见，但由于其在理解碳循环尺度依赖性方面的重要性，我们需要更加广泛地应用这些框架。例如，通过在现有的塔站中整合自下而上和自上而下的测量方法，可以更好地评估森林碳循环如何响应人类活动和气候变化。此外，利用现有的国际网络（如FLUXNET、ICOS和NEON）部署更多的空间嵌套测量项目，可以为未来的研究和管理实践提供更加丰富的数据支持。

总之，本研究不仅为北欧森林的碳汇能力提供了新的实证证据，还指出了在不同尺度上进行碳平衡评估的必要性，以及在应对气候变化时，需要综合考虑多种测量方法和时间尺度的重要性。通过这些努力，我们能够更准确地预测和管理森林碳循环，从而为全球气候政策提供科学支持。