在中国南部最北端的红树林中，雨季的净碳吸收量主导了整个生态系统的生产力

《Journal of Geophysical Research: Biogeosciences》：Net Carbon Uptake During the Wet Seasons Dominates Ecosystem Production in the Northernmost Mangroves in Southern China

中国南部最北端红树林生态系统年碳汇能力为530 g C m?2，湿季NEP显著高于干季，主要受光能辐射（PAR）驱动，且随林分生长对PAR和气温敏感性增强，对土壤温湿度敏感性减弱。

　　

摘要

恢复后的红树林越来越被认作是吸收大气中二氧化碳（CO₂）的重要自然解决方案。我们假设碳通量的季节性变化及其相互作用的调节机制可能是理解其吸收能力的关键，尤其是在那些季节性变化最为显著的北方红树林中。在这项研究中，我们使用涡度协方差技术（eddy covariance technique）测量了2017年至2023年间中国南部最北端恢复红树林生态系统的净生态系统二氧化碳（CO₂）交换量。这些红树林起到了碳汇的作用，年净生态系统生产力（NEP）为530克碳每平方米（g C m^?2）。在整个研究期间，净生态系统生产力在雨季明显高于旱季，这主要是由于光合有效辐射（PAR）的增加所致。机器学习分析表明，PAR是影响季节性净生态系统生产力差异的最重要环境因素，其在雨季的正面效应显著强于旱季（p < 0.01）。空气温度（TA）、土壤温度（TS）和土壤含水量（SWC）也是影响净生态系统生产力的关键因素。当空气温度和土壤温度分别超过27.81°C和27.06°C的阈值时，净生态系统生产力会受到影响，尽管这种情况仅在整个观测期的21%时间内出现。高土壤含水量在旱季对净生态系统生产力的抑制作用更为明显，可能是因为土壤盐度的降低影响了光合作用效率。随着红树林的发育，其对光合有效辐射和空气温度的敏感性增加，而对土壤温度和土壤含水量的敏感性则降低。这项研究加深了我们对最北端恢复红树林生态系统中碳通量及其与环境因素相互作用的理解。

通俗语言总结

红树林生态系统在应对气候变化方面发挥着重要作用，它们通过吸收和储存大气中的二氧化碳来发挥作用。尽管红树林的重要性不言而喻，但其碳通量的季节性变化及其对环境因素的响应机制仍需进一步研究，尤其是在最北端的红树林生态系统中。本研究聚焦于中国南部的最北端红树林，测量了7年间的二氧化碳交换量和环境因素。研究结果证实，这些红树林始终作为碳汇存在。研究发现，雨季的碳吸收量高于旱季，这主要是由于光照强度的增加促进了光合作用。利用机器学习技术进行分析后得出，光照是影响碳吸收的最关键因素，温度和土壤含水量也起到了重要作用。然而，当温度超过特定阈值时，碳吸收效率会下降。特别是在旱季，高土壤含水量会进一步降低碳吸收量，这可能是由于土壤盐度的变化影响了红树林的光合作用。随着红树林的生长，其对光照和空气温度的敏感性增强，而对土壤条件的敏感性则减弱。这些发现为了解最北端红树林的碳动态提供了宝贵的见解，强调了碳通量对环境因素响应的变化。

要点

• 最北端的恢复红树林起到了碳汇的作用，其年净生态系统生产力（NEP）在雨季始终高于旱季

• 在雨季，净生态系统生产力（NEP）主要受光合有效辐射（PAR）和空气温度的影响，并且随着红树林的生长而增加

• 在旱季，土壤含水量显著抑制了净生态系统生产力（NEP），可能是通过改变土壤盐度实现的，且这种抑制作用随着红树林的生长而减弱

利益冲突

作者声明与本研究无关的任何利益冲突。

数据可用性声明

本研究用于评估碳通量的数据可在Zenodo平台上获取（https://doi.org/10.5281/zenodo.15624641，作者：Z. Xu等人，2025）。这些数据是使用LI-7500A气体分析仪测得的，具体方法在手稿的第2节中有详细说明。如需进一步了解数据集的信息，请联系通讯作者。本研究中使用的XGBoost和SHAP分析脚本改编自公开代码：https://liuyanguu.github.io/post/2019/07/18/visualization-of-shap-for-xgboost/#dependence-plot（作者：Y. Liu，2019）。