总初级生产力（GPP）代表陆地植被通过光合作用对碳的总吸收量，构成了陆地生态系统的主要碳输入。因此，GPP在全球碳循环和陆地碳–气候反馈中发挥着基础性作用（Beer et al., 2010; Zeng et al., 2023）。因此，刻画大尺度GPP的时空变率并阐明其与气候条件的关联，对于理解持续气候变化下的陆地碳循环动态至关重要（Prentice et al., 2024）。
在影响植被光合作用的气候因素中，热力与水分相关条件尤为关键，因为它们影响着碳吸收的基础生理过程，且在时空上存在显著差异（Anav et al., 2015）。气温（TA）通过影响生理过程、植物发育、蒸散发和大气水分需求来影响光合活动，而水分可利用性与碳吸收通过植物水分状况和气孔功能密切相关（Berry and Bjorkman, 1980; Chaves, 1991; Chaves et al., 2009; Xiong and Nadal, 2020）。热力与水分相关条件在一年内也存在显著变化，为光合碳吸收创造了不同的季节气象环境。因此，GPP与温度和水分可利用性的关系在不同季节间可能存在差异。随着气候变暖及相关的水气候变化改变陆地光合作用发生的环境条件，理解这种季节性差异变得越来越重要（Gebrechorkos et al., 2025; Zhang et al., 2023）。
在这种季节性变化的热–水分背景下，土壤水分（SM）和饱和水汽压差（VPD）代表了GPP潜在水分限制的两个互补维度。SM反映了土壤中可供植物吸收的水分供应，而VPD则表征大气干燥程度和蒸发需求（Liu et al., 2020b）。SM下降可能限制植物水分吸收，而VPD增加可能促进气孔关闭，从而抑制光合碳吸收（Chaves et al., 2009; Yuan et al., 2025; Yuan et al., 2019）。此外，TA、SM和VPD通过陆–气相互作用紧密相连。TA升高可增加大气蒸发需求并导致土壤水分耗竭，而SM变化可影响蒸散发和近地表大气湿度（Seneviratne et al., 2010; Zhou et al., 2019）。因此，TA可能直接关联GPP，也可能通过涉及SM和VPD的潜在间接路径与之关联（Williams et al., 2010; Zhong et al., 2023）。区分这些相互关联的关系，对于评估热力条件、土壤水分可利用性和大气干燥程度如何共同关联GPP变率至关重要。
越来越多的研究探讨了土壤水分可利用性和大气干燥程度在陆地植被生产力中的相对作用（Qi et al., 2024; Xi and Yuan, 2022; Zhong et al., 2023）。例如，Zhong et al.（2023）采用以VPD为中心的框架，利用生长季平均条件的年际变化量化了VPD与北半球陆地植被生产力之间的关联，并进一步评估了不同气候带中涉及TA和SM的VPD相关路径。这些研究大幅推进了我们对水分相关气候因素与大规模植被生产力之间关联的理解。然而，季节性对比的气象条件如何与大尺度GPP变率中TA、SM和VPD相对作用的转变相关联，仍缺乏充分记录。TA与GPP的直接关联以及通过SM和VPD的潜在间接关联是否表现出一致的季节性差异，以及这些模式在不同水气候区域间是否存在差异，也仍不清楚。因此，需要系统评估来阐明热力与水分相关条件与大尺度GPP关联的季节性和水气候差异。
为填补这些空白，本研究结合年际与季节对比和水气候分层，同时评估了TA、SM和VPD与植被光合作用的关联。此外，我们区分了直接的TA–GPP关联与涉及SM和VPD的潜在间接关联，并评估了所识别模式在两个GPP产品（BESS-V2和PML-V2）以及一个独立的SIF代理指标（CSIF）之间的稳健性。相应地，我们调查了2001–2021年间北半球30°N以北植被覆盖区域的光合作用–气候关联。春季、夏季和秋季被定义为固定的气象季节，为比较不同季节气候条件下全研究区域的GPP–气候关系提供一致的时间基准。我们假设TA、SM和VPD与GPP的相对关联，以及直接的TA–GPP关联和涉及SM和VPD的潜在间接关联，在不同季节气象背景和水气候区域间存在差异。具体而言，本研究回答了以下问题：（1）在北半球30°N以北的植被区域中，TA、SM、VPD和GPP的时空特征在年际尺度和气象季节间如何变化？（2）TA、SM和VPD与GPP的相对关联在春季、夏季和秋季以及不同水气候区域间如何变化？（3）TA与GPP的直接关联及其通过SM和VPD的潜在间接关联在不同气象季节和水气候区域间如何变化？
