潜在蒸散发是引发新疆干旱区林草生态系统固碳能力变化的关键因子

作者：阿克苏站   更新时间：2023-11-24

全球气候变化是当今世界面临的重大挑战之一，增强陆地碳汇（也称为自然气候解决方案）被认为是减缓气候变化最有效的方式之一，也是实现碳中和的重要途径。新疆干旱区是中国的重要生态功能区，森林和草地生态系统在其中扮演着重要角色。准确估算森林和草原生态系统的碳储量及其源/汇规模对了解区域碳源/汇特征具有重要意义。过去的研究表明，持续干旱是导致北方地区森林碳储量持续下降的主要原因。然而，对于新疆地区林草生态系统固碳能力（CSC）的变化及其主要影响因子的深入研究尚不多见。

针对这一科学问题，中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室陈亚宁研究员团队基于GLASS GPP数据、MODIS NDVI数据、TerraClimate逐月气候数据（降水、最高（低）气温、平均气温、下行短波辐射、饱和水汽压差、PET）、DMSP OLS夜间光数据以及MODIS逐月土地利用数据，利用改进的CASA模型和经验公式对新疆不同区域、不同海拔和不同植被类型下林草生态系统的固碳能力进行了深入分析，并识别了影响其变化的关键自然因子，以期为今后更好地理解和预测生态系统的固碳能力提供科学依据。

研究结果显示：过去30余年（1990~2020年）新疆林草生态系统的光合固碳能力显著增加，增长速率为2.57 g C m-2 a-1。总固碳能力也呈上升趋势，增加速率从90年代的7.42 g C m-210a-1提高到34.91 g C m-2 10a-1（2010~2022）。同时，林草生态系统的净固碳能力也得到了有效的提高，从-45.98 g C m-2增加到30.20 g C m-2，明显地从碳源向碳汇转变。空间上，林草生态系统的CSC高值区主要沿山区和河流分布。森林是新疆地区最重要的碳库，单位面积的光合固碳量为656.22 g C m-2，灌丛次之。潜在蒸散发是影响新疆林草生态系统碳利用效率的关键自然因子，解释了其59.05%的空间变化。

相关成果以“Potential evapotranspiration determines changes in the carbon sequestration capacity of forest and grass ecosystems in Xinjiang, Northwest China”为题发表在Global Ecology and Conservation。新疆生地所荒漠与绿洲生态国家重点实验室张雪琪博士为第一作者，陈亚宁研究员为通讯作者。该研究得到了中国科学院国际合作项目资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.gecco.2023.e02737 

图1. (a)新疆林草植被GPP的多年平均分布和(b)趋势变化。

注：字母ESI=极显著增加；SI=显著增加；SSI=轻微显著增加；NSI=不显著增加；NC=不变；NSD=不显著减少；SSD=轻微显著减少；SD=显著减少；ESD=极显著减少。

图2. 选择的解释因子与新疆林草植被CSC的关系热图。

表1 基于GDM的因子识别和交互作用的检测结果 

注：橙色表示两个因子之间的交互作用是非线性增强的，即交互作用后的解释力大于交互作用前两个因子的解释力之和(p(X1∩X2)>p(X1)+p(X2))；绿色表示两个因子之间的交互作用是双变量增强的，即交互作用后的解释力大于交互作用前两个因子的解释力的最大值(p(X1∩X2)>Max(p(X1), p(X2)))；蓝色表示两个因子之间的交互作用是单变量非线性减弱的，即交互作用后的解释力大于交互作用前两个因子的解释力的最小值，小于其解释力之和(Min(p(X1), p(X2))