Global Change Biology：大气CO2上升能够解释北方针叶林不断增强的碳汇吗？
在过去的三十年里，陆地净生态系统生产力（net ecosystem productivity，NEP）有所增加，但其机制仍不清楚，相关的假说机制有：
CO2施肥效应，直接和间接地通过光合作用生物量的增加提高了总初级生产力（GPP）
水 气象的变化，如春秋两季气温上升和生长季节延长，特别是在北纬地区
大气氮沉降改善了土壤养分的可用性
漫射光增强
臭氧浓度下降
对此，研究人员基于涡度协方差技术，对2001-2017年芬兰南部针叶林的NEP、蒸散量（evapotranspiration，ET）、光能利用效率和水利用效率的趋势和年际变异性（inter-annual variability，IAV）进行了分析。
分析显示，该森林是一个碳汇，固碳速率为252 gCm-2a-1，NEP的增长速率为6.4-7.0 gCm-2a-1（约每年增加2.5%）。这主要归因于总初级生产力GPP的增加（这段时间ET并无变化）。随着GPP的积极趋势超过生态系统呼吸（ecosystem respiration，Re），每年的NEP都在增加（NEP=GPP-Re）。
图1 | 2001-2017年生态系统净生产力（NEP）、总初级生产力（GPP）和生态系统呼吸（R）与环境条件的季节性模式
年度碳吸收期的开始时间提前了0.7天，主要生长季节以外的GPP和NEP的增加分别占年度趋势的1/3和1/4。气象因素能够解释碳通量的年际变异性，但无法对其长期趋势给出合理解释。生长季节的GPP趋势在生长旺季的充足光照下是最强的。
图2 | 生态系统净生产力（NEP）（a）、总初级生产力（GPP）（b）、R（c）、蒸散量（ET）（d）、光利用效率（LUE，e）和内在水利用效率（IWUE，f）之间的部分相关系数（），以及它们的潜在环境驱动因素。
图3 | 2001-2017年5-9月的生态系统净生产力（NEP，a）、总初级生产力（GPP，b）、生态系统呼吸作用（R，c）和蒸散作用（ET，d）（左图）。右图为平均环境CO2混合比（ ，e）、叶面积指数（LAI，f）、光合有效辐射（PAR，i）、气温（ ，j）、累积降水量（Prec，i）和白天平均水汽压差（ ，j）。
使用多层生态系统模型，研究表明当从叶上升到生态系统层面时，CO2的施肥效应逐渐减弱，GPP增加的30-40％可以归因于CO2。
在2002年森林疏伐的刺激下，叶面积指数（leaf-area index，LAI）的增长趋势是中期森林GPP和NEP提高的主要驱动力。这也弥补了叶片平均气孔导度随CO2和LAI增加而下降的趋势，解释了GPP观测值与CO2趋势之间的明显比例关系。
图4 | 总初级生产力（GPP，a）、蒸散量（ET，b）、生态系统表面传导率（，c）和/（d）的观测和模拟趋势，以及冠层平均气孔传导率（，e）和叶片/（f）的模拟趋势。
图5 | 模拟的叶片和生态系统对总初级生产力（GPP）、气孔/表面传导率（）、水利用效率（WUE）和/对大气二氧化碳（）的响应（左）。右侧面板显示了生态系统规模对叶面积指数（LAI）的反应（右）。
结果表明，由于强烈的IAV、LAI和物种组成的不确定性以及动态通量足迹的影响，其变化趋势受到了生理和生理驱动因素的挑战。这些结果揭示了北方地区陆地碳吸收增加的潜在机制。
原 标题Does growing atmospheric CO2explain increasing carbon sink in a boreal coniferous forest?，2022-2-3发表于 Nature的 News 板块
编译丨EcoTrends
Global Change Biology | doi:10.1111/gcb.16117
声明：本站部分 章内容系出于传递信息之目的源自于第三方 站转载，行业企业、终端用户投稿。若对稿件内容有任何疑问或质疑，请立即与本 站联系，本 站将迅速给予回应并第一时间做出处理（联系邮箱：jinwei@zod.com.cn）。