生理过程主导物候变化对森林蒸腾时空格局的影响机制研究

为解析森林蒸腾(T)时空变异的驱动机制，研究人员创新性地将年蒸腾量分解为水分流失期长度(WLP)与最大蒸腾速率(Tmax )的乘积，发现Tmax 的年际变化和趋势对T的贡献均超越WLP，揭示了生理过程在森林水循环中的主导作用，为精准预测气候-碳-水循环耦合关系提供新范式。

　　

在全球气候变化背景下，森林蒸腾(T)作为陆地生态系统水循环的核心环节，其时空变异规律直接影响气候-碳-水循环的反馈机制。然而，传统研究难以区分植物物候（如生长季长度变化）与生理过程（如气孔调节）对蒸腾作用的相对贡献，导致模型预测存在显著不确定性。内蒙古自治区科技厅和辽宁省自然科学基金支持的研究团队在《Journal of Hydrology》发表论文，通过创新性分解方法揭示了生理过程的主导地位。

研究采用2002-2021年北美和欧亚大陆森林数据，结合PML-V2蒸散发模型（精度R²

0.6）和MCD12C1植被分类数据，将年蒸腾量解构为水分流失期(WLP)与最大日蒸腾速率(T_max
)的乘积。通过时空尺度分析发现：

1. 森林物候与蒸腾的关系
   尽管生长季延长现象普遍（如欧亚大陆生长季延长18天），但WLP与T的年际变化相关性较弱，暗示物候变化并非驱动蒸腾变异的主因。

2. 生理过程的主导作用
   T_max
   的年际变异解释力达62%，显著高于WLP的38%。在趋势分析中，T_max
   变化对T趋势的贡献占比71%，证实CO₂
   浓度升高通过气孔导度降低（生理效应）比叶面积增加（物候效应）更具决定性。

3. 模型验证与机制
   PML-V2模型在落叶针叶林(DNF)表现最佳(R²
   =0.84)，而在混交林(MF)误差较大，反映生理参数化差异。NDVI数据进一步验证WLP与传统物候参数的时空一致性。

该研究突破性地提出"生理过程主导"范式，阐明森林蒸腾响应气候变化的微观机制。结论表明：未来模型开发需重点优化T_max
对环境因子（如CO₂
施肥效应）的响应函数，而非过度依赖物候参数。这一发现为精准预测极端气候下的森林水文功能提供了理论基石，对制定基于自然的碳汇管理策略具有重要指导价值。