全球沼泽湿地植被净初级生产力对温度和降水的差异化响应机制解析

湿地作为地球关键碳汇系统，其植被净初级生产力(NPP)的时空变化机制尚不明确。中国科学院团队基于2000-2022年MODIS NPP与气候数据，首次揭示全球沼泽NPP以16.1 g C·m?2/10a速率显著增长，发现昼夜增温对NPP存在不对称影响：寒冷地区日间增温促进效应更显著，而低纬度高温区则呈现抑制效应。该研究为湿地碳循环模型构建提供了关键参数。

　　

湿地生态系统虽仅占地球表面积的6%，却储存着全球12%-24%的陆地碳库，其中沼泽湿地作为重要碳汇，其植被净初级生产力(NPP)的变化直接影响全球碳平衡。然而在气候变化背景下，全球沼泽植被NPP的时空演变规律及其气候驱动机制仍存在三大认知空白：一是缺乏全球尺度的系统研究，现有成果多局限于蒙古高原、中国东北等区域；二是昼夜不对称增温的差异化影响未获全面解析；三是沼泽"水饱和"特性是否意味着植被完全不受水分限制尚存争议。这些知识缺口严重制约着湿地碳汇功能的准确评估。

针对这一科学难题，中国科学院团队在《Global and Planetary Change》发表的最新研究，首次构建了全球沼泽湿地NPP与气候因子的响应图谱。研究团队整合2000-2022年间500米分辨率的MODIS NPP数据和2.5弧分精度的WorldClim气候数据集，采用趋势分析、偏相关分析和地理加权回归等方法，系统解析了全球沼泽植被生产力的时空变异特征。

【数据】章节显示，研究创新性地将沼泽湿地按土地利用变化分为稳定区与转化区。通过对比分析发现，尽管全球沼泽面积净减少1.63×10¹² m²，但因转化为森林、灌丛等更高产系统，植被碳储量反而净增45.19 Pg C。这一发现颠覆了传统认知，提示单纯保护沼泽面积可能不足以维持其碳汇功能。

【Changes of annual NPP in global marshes】部分揭示，未受干扰沼泽的NPP呈现显著上升趋势(16.1 g C·m^?2/10a)，且巴西高原北部和南非高原增幅最大。气候因子解释了48.7%的NPP变异，其中温度效应呈现明显的纬度梯度特征：在寒冷高纬度地区，日间增温每升高1℃可提升NPP 23.7 g C·m^?2，显著强于夜间增温的17.2 g C·m^?2；而在低纬度高温区，温度升高反而抑制植被生长，这种"热胁迫"效应在日间更为突出。

关于降水影响，【Conclusions】指出全球尺度上降水变化对沼泽NPP无显著影响，但在干旱中纬度地区，降水量每增加100mm可提升NPP达12.4 g C·m^?2。这一发现证实了"水文悖论"——即使在水饱和的沼泽环境中，植被生长仍受水分可利用性限制，特别是在蒸散发强烈的温暖地区。

该研究的创新价值体现在三方面：首次量化了昼夜不对称增温对全球沼泽NPP的差异化影响，为模型参数化提供关键数据；揭示了沼泽植被在干旱环境下的水分限制机制，完善了湿地碳循环理论；提出的"温度-生产力响应梯度"概念框架，可指导区域差异化的湿地管理策略。正如通讯作者Xiangjin Shen强调，未来全球沼泽碳汇评估必须考虑昼夜增温的异质性效应，尤其在北极等快速变暖区域。这些发现对准确预测湿地碳汇功能、制定基于自然的气候变化解决方案具有重要指导意义。