温暖化将减弱亚热带常绿林的碳汇作用

亚热带森林分布区的自然环境，既不同于热带地区的常年高温，又有别于温(寒)带地区具有岁寒严冬。因此，热带森林和温(寒)带森林被验证的关于全球温暖化与森林相互作用的知识和理论，在亚热带森林中可能并不适用。并且，在东亚地区亚热带常绿林作为一种广布的原生森林植被类型，具有非常重要的社会、经济和生态效应。在中国，超过2亿人生活在亚热带常绿林(潜在)分布区。人类从森林中获取了大量的生活和生产资源。同时，亚热带常绿林还是一个非常大的碳库和碳汇。因此，了解和预测全球变化(特别是温暖化)对亚热带常绿林影响显得重要且迫切。

近日，依托中国科学院西双版纳热带植物园、中国科学院华南植物园、台湾东华大学等九家单位开展的合作研究，由中国科学院西双版纳热带植物园全球变化研究组的谭正洪博士和张一平研究员撰写的相关论文，为回答这个重要的问题提供了一些切实的基础数据；尤其重要的是通过研究提出了“温暖化将减弱亚热带常绿林的碳汇作用”的科学论点，并用实测数据对所提出地论点进行了初步论证。

亚热带常绿林分布区相对温和的冬季具有很重要的生态学意义。作者之一的章永江博士和曹坤芳研究员等在亚热带常绿林开展的叶片尺度测定就显示，即使在冬季，亚热带常绿林仍可持续进行较高强度的光合作用(论文中图2～3)，即具有固碳效应。这种亚热带常绿林可常年持续固碳的观点得到了张一平研究员在云南哀牢山；周国逸、李跃林、闫俊华研究员在广东鼎湖山和夏禹九、庄振义教授在台湾栖兰山，使用涡度相关技术测得的亚热带常绿林生态系统光合作用数据的支持(论文中图5～7)。对于温(寒)带森林而言，进入非生长季后，即使是常绿的针叶林，其光合作用也非常微弱，接近停止。而本研究结果表明：在亚热带常绿林温和的冬季是促成其常年持续固碳的首因。

亚热带常绿林的分布区还具有降雨充沛、云雾缭绕的夏季。通常随着季节的推进，气温回暖，植物的光合作用将不断增强；然而，由于降雨以及云雾的覆盖，到达亚热带森林冠层的辐射在夏季反而减少了。辐射能是植物光合作用过程所必需的能源，一旦缺乏，就会导致光合作用受限，减弱碳同化过程。本研究利用叶片和冠层尺度的实测数据分析表明：由于辐射的限制，亚热带常绿林在夏季的光合作用并不强。

由于亚热带常绿林的光合作用在温和的冬季并不低；而受辐射能低限制，在温暖的夏季光合作用并不高。所以，可以认为：在季节的尺度上，亚热带常绿林的光合作用对温度的变化并不十分敏感。

森林生态系统的碳平衡是由光合同化和呼吸异化过程所共同决定的。使用作者之一的梁乃申博士自主研发的土壤呼吸自动测定系统在亚热带常绿林的监测数据，分析发现：土壤呼吸对温度变化是具有较高地敏感性，呼吸强度随着温度的上升呈指数方式增加，呼吸敏感性指数高达2.81(论文中图4)。

综上所述：温暖化将极大的促进亚热带常绿林的土壤呼吸作用(敏感性高)，而促进光合作用效果不显著(敏感性低)；因此，本研究得出结论：伴随着温度的上升，亚热带常绿林的碳汇作用将不断变弱。

此外，通过空间上的比较，本研究还发现：在年均温最高的鼎湖山，其碳汇最弱；在年均温最低的哀牢山，其碳汇最强；栖兰山年均温和碳汇强度皆居中(论文中图8)。也就是说，碳汇强度与生态系统的年平均温度呈负相关。这对验证科学假定提供了另一个侧面的证据。

研究人员目前正在对该假说进行更深入的论证，将通过汇集更多的亚热带测站(比如江西千烟州测站等)，获取多年数据(2002/2003~至今)，对比生物调查数据，结合生态系统模型来开展。该研究论文的发表，进一步体现了联网研究的重要性和可行性，只有通过联网研究，才能对许多生态学问题进行深入探讨，取得较好的研究成果。(撰稿：谭正洪，张一平 ）

研究论文已经正式发表在物理出版社(IOP)主办的期刊Environmental Research Letters，论文详细检索信息为：Tan ZH, Zhang YP, Liang N, Hsia YJ, Zhang YJ, Zhou GY, Li YL, Juang JY, Chu HS, Yan JH, Yu GR, Sun XM, Song QH, Cao KF, Schaefer DA, Liu YH, (2012) An observational study of the carbon-sink strength of East Asian subtropical evergreen forests. Environmental Research Letters, 7: 044017, doi: 10.1088/1748-9326/7/4/044017