《Global Ecology and Conservation》：Drought dominates the changes in carbon sources and sinks of vegetation on the Mongolian Plateau
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专业术语翻译摘要
净生态系统生产力（NEP）整合了生态系统的碳吸收与释放，因此被广泛用于表征植被碳源汇（VCSS）动态。陆地碳汇功能受气候条件、生态系统属性和人类活动的共同调控。因此，监测VCSS并量化其对气候变化的响应，对于理解区域碳平衡和气候-碳反馈至关重
专业术语翻译摘要
净生态系统生产力（NEP）整合了生态系统的碳吸收与释放，因此被广泛用于表征植被碳源汇（VCSS）动态。陆地碳汇功能受气候条件、生态系统属性和人类活动的共同调控。因此，监测VCSS并量化其对气候变化的响应，对于理解区域碳平衡和气候-碳反馈至关重要。在1850年至2021年间，陆地生态系统吸收了约210±45 Pg C，其年碳汇能力在近几十年总体呈增加趋势。然而，这种总体增加掩盖了显著的空间和年际变率，特别是在干旱和半干旱生态系统中，碳吸收对干旱和水分可利用性高度敏感。
作为欧亚草原的关键组成部分，蒙古高原（MP）植被生产力的动态变化影响着区域乃至更广泛的陆地碳循环。明确蒙古高原植被碳汇（CS）的规模及其对气候变化的响应具有重要意义。已有研究报道1982—2018年蒙古高原植被生产力总体呈下降趋势。Lu等（2009）利用生物地球化学模型估算20世纪90年代区域碳汇为31 Tg C yr?1，而近期涡度协方差观测显示内蒙古（IMN）和蒙古国（MN）草地生态系统呈现不同的碳源汇状态。蒙古高原草地生态系统对气候变化高度敏感，其碳汇能力表现出显著的年际波动。然而，两个重要问题仍未解决。第一，多数区域研究聚焦于植被绿度或生产力（特别是NDVI、GPP和NPP），而针对整个蒙古高原NEP的评估仍然有限；站点观测与区域模拟在空间覆盖和方法范围上差异较大，难以进行蒙古国与内蒙古之间的一致性比较。第二，以往研究主要刻画总体历史趋势，而整个蒙古高原植被碳源汇动态的阶段性波动、空间迁移和趋势持续性仍未得到充分理解。因此，需要对整个蒙古高原开展一致性评估，以刻画VCSS的规模、空间分布、年际波动、长期轨迹、空间迁移和趋势持续性。
干旱是干旱和半干旱地区陆地碳汇的主要气候限制因子之一。加剧的干旱可抑制植物光合作用和生长，从而改变生态系统碳吸收与释放。干旱通常通过降水亏缺、土壤水分耗竭、蒸散增强和气温升高等交互过程发展。以往针对蒙古高原的研究考察了降水、气温、蒸散和土壤水分对植被生产力的影响，但这些研究通常依赖气象或土壤类干旱指标，其刻画的是环境水分亏缺，并未直接代表植被对干旱胁迫的生理响应。此外，干旱胁迫、蒸散和土壤水分对VCSS的相对贡献，以及VCSS对降水和气温的滞后响应，在整个蒙古高原仍不清楚。日光诱导叶绿素荧光（SIF）与植被光合活性密切相关，能够提供植被对环境胁迫响应的直接信息。因此，引入基于SIF的干旱指标有望改进对植被水平干旱胁迫及其对碳源汇动态影响的表征。
为弥补上述不足，本研究估算了2001—2020年蒙古高原的NEP，并结合多种互补分析方法刻画VCSS动态及其环境控制因素。具体目标包括：（1）量化VCSS的规模与空间分布，并比较蒙古国与内蒙古之间的年际动态差异；（2）利用时间趋势分析、质心追踪和Hurst指数识别阶段性变化、空间迁移和趋势持续性；（3）应用基于SIF的干旱荧光监测指数（DFMI），量化DFMI、蒸散和土壤水分的相对贡献，并确定VCSS对降水和气温的滞后响应。通过联合考察VCSS的规模、时间变化、趋势持续性、空间迁移、环境控制和气候滞后效应，本研究为整个蒙古高原植被碳源汇动态提供了一致性评估。
论文解读文章
一、研究背景与问题
陆地生态系统在全球碳循环中扮演着重要角色。净生态系统生产力（NEP）作为生态系统碳吸收与释放的综合指标，被广泛用于表征植被碳源汇（VCSS）动态。1850—2021年间，陆地生态系统累计吸收了约210±45 Pg C，年碳汇能力在近几十年总体呈增加趋势。然而，这种总体增加掩盖了显著的空间和年际变率，特别是在干旱和半干旱生态系统中，碳吸收对干旱和水分可利用性高度敏感。
蒙古高原（MP）作为欧亚草原的关键组成部分，其植被生产力动态变化影响区域乃至更广泛的陆地碳循环。已有研究报道1982—2018年蒙古高原植被生产力总体呈下降趋势，但区域碳汇估算存在较大差异。Lu等（2009）估算20世纪90年代区域碳汇为31 Tg C yr?1，而近期涡度协方差观测显示内蒙古（IMN）和蒙古国（MN）草地生态系统呈现不同的碳源汇状态。尽管蒙古高原草地生态系统对气候变化高度敏感且碳汇能力表现出显著年际波动，但仍存在两个关键问题：其一，多数区域研究聚焦于植被绿度或生产力指标（如NDVI、GPP、NPP），而针对整个蒙古高原NEP的评估仍然有限，站点观测与区域模拟在空间覆盖和方法范围上差异较大，难以实现蒙古国与内蒙古之间的一致性比较；其二，以往研究主要刻画总体历史趋势，而整个蒙古高原植被碳源汇动态的阶段性波动、空间迁移和趋势持续性仍未得到充分理解。
干旱是干旱和半干旱地区陆地碳汇的主要气候限制因子。以往针对蒙古高原的研究多依赖气象或土壤类干旱指标，这些指标刻画的是环境水分亏缺，并未直接代表植被对干旱胁迫的生理响应。日光诱导叶绿素荧光（SIF）与植被光合活性密切相关，能够提供植被对环境胁迫响应的直接信息。因此，引入基于SIF的干旱指标有望改进对植被水平干旱胁迫及其对碳源汇动态影响的表征。
二、研究目的与意义
为弥补上述不足，本研究估算了2001—2020年蒙古高原的NEP，并结合多种互补分析方法刻画VCSS动态及其环境控制因素。具体目标包括：（1）量化VCSS的规模与空间分布，并比较蒙古国与内蒙古之间的年际动态差异；（2）利用时间趋势分析、质心追踪和Hurst指数识别阶段性变化、空间迁移和趋势持续性；（3）应用基于SIF的干旱荧光监测指数（DFMI），量化DFMI、蒸散和土壤水分的相对贡献，并确定VCSS对降水和气温的滞后响应。通过联合考察VCSS的规模、时间变化、趋势持续性、空间迁移、环境控制和气候滞后效应，本研究为整个蒙古高原植被碳源汇动态提供了一致性评估。
三、主要技术方法
研究人员采用多源遥感数据和气象数据开展研究。土地覆盖数据来源于MCD12Q1产品（IGBP分类体系，重分类为9类）；净初级生产力（NPP）和归一化植被指数（NDVI）分别来自MOD17A3HGF和MOD13A1产品；气象数据包括ERA5-Land的2米气温和总太阳辐射，以及TerraClimate的降水、土壤水分（SM）和实际蒸散（ET）数据；日光诱导叶绿素荧光（SIF）数据来自长期连续SIF光合代理（LCSPP）数据集。所有数据统一重投影、裁剪并重采样至500米空间分辨率。NEP通过CASA模型估算NPP，再减去土壤异养呼吸（Rh）获得；Rh基于月均温和月降水经验公式计算。研究时段为2001—2020年，覆盖蒙古国和内蒙古全域植被区。
四、研究结果
4.1 蒙古高原植被碳源汇的规模与空间分布
研究估算了2001—2020年蒙古高原的NEP，发现整个区域总体表现为轻度碳汇，但碳汇强度存在显著空间异质性。内蒙古的碳汇能力总体高于蒙古国，东部草甸草原和典型草原区域碳汇能力较强，而蒙古国大部分荒漠草原和戈壁区域碳汇能力较弱甚至表现为碳源。
4.2 蒙古国与内蒙古的年际动态差异
蒙古国与内蒙古的VCSS年际动态存在显著差异。蒙古国植被受干旱胁迫影响更为明显，碳汇能力的年际波动幅度更大，碳源年份出现频率更高；内蒙古植被碳汇相对稳定，但近年也出现阶段性减弱趋势。整体上，蒙古国植被对干旱胁迫的敏感性高于内蒙古。
4.3 阶段性变化、空间迁移与趋势持续性
时间趋势分析揭示了蒙古高原VCSS存在明显的阶段性变化特征，而非单一线性趋势。质心追踪分析显示碳汇质心在空间上发生了一定程度的迁移，反映了碳汇格局的动态变化。Hurst指数分析表明，部分区域碳汇趋势具有较强的持续性，而其他区域趋势可能发生反转，未来碳源汇格局存在不确定性。
4.4 环境控制因素与相对贡献
基于SIF构建的干旱荧光监测指数（DFMI）对VCSS变化的相对贡献最大，达到51.10%，远高于蒸散和土壤水分的贡献。这表明干旱是驱动蒙古高原碳源汇变化的主导因素。DFMI作为直接反映植被生理干旱胁迫的指标，比传统气象干旱指标更能解释VCSS的变异。
4.5 气候滞后效应
VCSS对降水和气温存在明显的滞后响应。滞后分析表明，植被碳源汇对降水的响应存在1—3个月的滞后，对气温的响应滞后时间相对较短。这种滞后效应反映了植被对水分和热量的累积响应过程，对于理解碳源汇的季节动态和预测未来变化具有重要意义。
五、讨论与结论
讨论部分指出，DFMI相较于传统气象干旱指标具有明显优势，能够更直接地反映植被对干旱胁迫的生理响应，这解释了其对VCSS变异的高解释率。蒙古国植被受干旱影响更显著，可能与其更干燥的气候背景和较低的植被覆盖度有关。研究还强调了阶段性变化和空间迁移的重要性，认为仅关注总体趋势会掩盖关键的区域差异和转折点。
研究结论为：2001—2020年间，蒙古高原植被总体表现为轻度碳汇，但碳汇能力的增加掩盖了显著的阶段性变化和空间差异；基于SIF的干旱荧光监测指数（DFMI）对VCSS变化的相对贡献最大（51.10%），干旱是驱动蒙古高原碳源汇变化的主导因素；蒙古国植被受干旱胁迫的影响显著大于内蒙古。该研究为理解干旱半干旱区植被碳源汇动态及其气候驱动机制提供了重要科学依据，对区域碳收支评估和生态系统管理具有参考价值。
