滨海湿地恢复过程中气候与植被对生态系统CO2净交换量的协同调控机制：基于12年长期观测的多尺度解析

针对湿地生态恢复中CO2固存机制不清的科学问题，研究人员通过12年连续监测滨海盐沼湿地的CO2通量（NEE）、气象数据和遥感影像，揭示了植被动态与气候因子在多时间尺度上对净生态系统交换量的交互影响。研究发现植被恢复会增强其对NEE的调控作用，而气候始终是主要驱动因素，该成果为优化湿地碳汇功能提供了理论依据。

　　

湿地被誉为"地球之肾"，其碳汇功能对缓解气候变化至关重要。然而随着围垦养殖、生物入侵等人类活动加剧，全球约35%的天然湿地已消失。尽管通过"退耕还湿"等生态修复措施可恢复湿地功能，但植被自然恢复过程中CO₂固存能力的演变机制仍不明确——究竟是气候因素主导，还是植被重建起决定性作用？这个问题的答案将直接影响湿地修复策略的制定。

河海大学港口海岸与近海工程学院的研究团队在《Agricultural and Forest Meteorology》发表的研究，通过12年（2011-2022）持续观测黄河三角洲滨海盐沼湿地的CO₂通量（NEE），结合气象数据和遥感影像，首次系统解析了植被恢复过程中气候与植被对碳汇功能的协同调控机制。研究采用动态阈值法提取植被物候参数，运用机器学习构建多尺度预测模型，创新性地量化了不同恢复阶段各因素的贡献度。

关键技术包括：1）基于涡度协方差(EC)技术的长期CO₂通量监测；2）利用Landsat遥感数据提取NDVI等植被指数；3）采用随机森林模型解析气候（温度T、降水PPT、太阳辐射RG）与植被因子对NEE的非线性影响；4）通过时间序列分析比较不同恢复年限的调控机制差异。

【物候提取与参数变化】
通过NDVI动态阈值法确定生长季始期(SOGS)、末期(EOGS)和长度(LOGS)，发现12年间生长季呈提前开始、延迟结束的趋势，年均延长0.58天。伴随植被恢复，叶面积指数(LAI)和植被覆盖度(FVC)分别增长37.2%和28.6%，而NEE绝对值（代表CO₂吸收量）增加42.3%。

【不同时间尺度的调控机制】
在日尺度上，气候因子（特别是RG和T）解释NEE变异的72%；到年际尺度，植被参数的解释力从18%提升至39%。机器学习模型显示，当同时考虑气候和植被因子时，NEE预测精度提高23.8%，证实二者存在协同效应。

【恢复年限的影响】
随恢复时间延长，植被对NEE的调控作用逐渐增强：恢复前5年气候贡献占68%，后7年降至54%。这表明植被群落成熟后能部分缓冲气候波动对碳汇功能的影响。

该研究首次阐明在湿地自然恢复过程中，植被与气候对CO₂交换的调控存在动态平衡：短期以气候主导，长期则植被作用凸显。这一发现不仅深化了对湿地碳循环机制的认识，更指导实践——在生态修复初期应重点维护微气候稳定，后期则需加强植被多样性保护。研究建立的"时间尺度-恢复阶段"双维度分析框架，为全球滨海湿地碳汇能力评估提供了新范式。