天山中部不同生态系统碳-水通量变异特征与驱动机制：过程效应及生态意义

本研究基于涡度相关(EC)系统观测，结合结构方程模型(SEM)和广义可加模型(GAM)，揭示了天山草原与雪岭云杉生态系统碳-水通量平衡的显著差异：雪岭云杉年固碳量(?517.35 g C m?2 y-1)和水分利用效率(WUE=1.52 g C kg?1 H2O)均高于草原，但蒸散发(ET=439.38 mm)较低；阐明了土壤温度(Ts)、水分(SWC)、光合有效辐射(PAR)和降水(Pre)通过路径效应与过程效应调控碳汇"转折点"的机制，为干旱区生态管理提供科学依据。

　　

Highlight

天山草原与雪岭云杉生态系统碳-水通量存在显著差异：雪岭云杉年固碳量(?517.35 g C m^?2 y^-1)显著高于草原(?319.54 g C m^?2 y^-1)，其水分利用效率(WUE=1.52 g C kg^?1 H₂O)是草原(0.88 g C kg^?1 H₂O)的1.7倍，但蒸散发(ET=439.38 mm)较草原(565.67 mm)降低22%。

Environmental factors analysis

环境因子呈现显著海拔梯度特征：两种生态系统中土壤温度(Ts)、气温(Ta)、光合有效辐射(PAR)和饱和水汽压差(VPD)均呈单峰变化，但云杉生态系统各因子波动幅度较草原减少30-45%，表明森林冠层对微环境具有更强缓冲作用。

Significant disparities in the carbon and water fluxes between the two stations

尽管观测站相距不足20公里，但碳-水通量响应机制截然不同：降水强度对草原碳通量呈线性正效应，而对云杉生态系统则表现为阈值响应；土壤水分(SWC)>15%时，草原碳汇能力骤降40%，而云杉系统维持稳定。

Conclusion

(1) 两种生态系统碳-水通量存在显著时空异质性；(2) 云杉生态系统表现出"高固碳-低耗水"双重优势；(3) 土壤温度(Ts)和光合有效辐射(PAR)通过直接路径效应解释65%碳通量变异，而降水(Pre)通过调节SWC产生间接过程效应；(4) 发现草原生态系统在Ta>25°C时出现碳汇功能"崩溃点"。