摘要
农业生态系统通过生物地球化学过程（即温室气体的交换）以及生物物理过程（即对地表能量平衡的调节）来影响气候。虽然生物地球化学过程一直是气候评估的重点，但生物物理过程在调节局部温度方面的作用仍不甚明了。在本研究中，我们综合考虑了生物地球化学过程和生物物理过程，量化了2001年至2020年间中国冬小麦种植的气候影响。我们的综合分析表明，冬小麦种植使得地表温度出现了?1.05°C的净降温效应。这一结果主要是由显著的生物物理效应导致的，夜间强烈的降温作用带来了?0.96°C的降温效果（占总效果的91%），而白天的轻微升温则抵消了部分降温效应，仅为0.01±1.43°C。值得注意的是，过去二十年来这种净降温效应有所减弱，每年下降约0.02°C。从生物地球化学过程来看，冬小麦具有很强的碳汇作用，其平均净生物量生产力为302.55吨二氧化碳/平方公里，相当于?0.07°C的降温效应（占总效果的6%）。不过，一氧化二氮的排放（平均为89.98吨二氧化碳当量/平方公里）又导致了+0.02°C的升温效应。总体而言，生物物理过程在冬小麦的气候影响中起主导作用，这凸显了在评估农田对气候的调节作用时，必须同时考虑生物物理过程和生物地球化学过程。
通俗总结
农业用地在我们的气候系统中扮演着复杂的角色。它们既可以吸收大气中的二氧化碳，从而帮助冷却地球，也可能释放其他温室气体。同时，农作物的种植管理方式也会直接影响当地温度。我们旨在了解中国主要农作物——冬小麦的气候影响。通过结合卫星数据与生态系统模型，我们测量了2001年至2020年间冬小麦对中国地表温度的碳相关影响以及直接的物理影响。我们最重要的发现是，冬小麦种植总体上会导致地表温度的净降温。这种降温主要是由夜间温度的显著下降引起的，这是作物带来的直接物理效应。然而，过去二十年来，这种宝贵的降温效应逐渐减弱。我们的研究表明，若要充分评估并利用农业带来的气候益处，就不能只关注碳元素。未来的土地管理政策应积极保护和增强作物带来的直接物理降温效应，这对于实现可持续农业和提升气候适应能力至关重要。
利益冲突声明
作者声明不存在与本研究相关的利益冲突。
数据获取说明
本研究中用于分析冬小麦种植生物物理效应的MODIS地表温度数据（MOD11A2/MYD11A2）、蒸散量数据（MOD16A2GF）以及反照率数据（MCD43A3），均可在土地过程分布式主动档案中心通过https://lpdaac.usgs.gov/获取。用于识别研究区域内冬小麦种植区的2001年至2020年中国冬小麦分布图，可在国家生态系统科学数据中心通过https://cstr.cn/15732.11.nesdc.ecodb.12003990获取（Dong, Pang, Fu等，2024）。用于确定森林和草地参考区域的GLC_FCS30D土地覆盖数据，可在CASEarth数据共享平台通过https://data.casearth.cn/thematic/glc_fcs30/314获取（Zhang等，2024）。CRU-JRA向下短波辐射数据可在气候研究单位通过https://data-search.nerc.ac.uk/获取（Harris，2021）。本研究中用于IBIS模型输入的月平均大气二氧化碳浓度数据，可在美国国家海洋和大气管理局/地球系统研究实验室的全球监测部门通过https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/global.html#global获取。用于估算通过粮食收获实现碳去除量的农作物产量统计数据，可在中国国家统计局通过https://www.stats.gov.cn/获取。
