Song, X, J. X. Li, and X. D. Zeng, 2024: Parameterization of tree and shrub stem wood density adaptions to multiple climate and soil factor gradients. Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-024-4034-9.
http://www.iapjournals.ac.cn/aas/en/article/doi/10.1007/s00376-024-4034-9
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气候与土壤因素对树木及灌木木材密度的影响及其参数化方案
木材密度（WD）是衡量树木功能特性的关键指标。在模拟或预测木材密度空间分布以及植被对气候变化响应过程中，木材密度与气候/环境因子的关系至关重要（图1）。
图1 气候和土壤因子对树木及灌木的木材密度具有重要影响。
然而，目前大多数地球系统模式（ESMs）或全球植被动力学模式（DGVMs）普遍假定木材密度在全球或区域范围内恒定不变，或者仅是依赖于植物功能型（PFT）的常数。这种过度简化可能会导致模式在木本植物功能型个体形态、生态系统演变以及植被-大气相互作用等方面产生一系列模拟偏差。尽管已有众多研究探讨了站点或区域尺度上木材密度与气候/环境因子的关系，但由于空间尺度的局限性和部分结论的矛盾，尚不足以支持全球尺度木材密度参数化方案的改进。
针对以上问题，中国科学院大气物理研究所宋翔、曾晓东研究团队收集并整理了138604条木材密度观测数据，构建了全球木材密度数据集；并基于该数据集，针对不同植物功能型，建立了木材密度的最佳拟合模型。研究结果显示，对于树木木材密度，气候因素的影响大于土壤因素；而对于灌木木材密度，气候和土壤因素的影响相当。对于六种不同的植物功能型拟合模型的预测值与观测值之间的相关系数达到0.49–0.93，且在气候空间场上预测值和观测值具有较高的一致性（图2）。将本研究成果应用于DGVMs，有望提升模式对全球（尤其是森林核心区及过渡带）树高和森林覆盖度的模拟能力。
图2 气候空间场中三种不同植物功能型（NE-Tree：常绿针叶树，BE-Tree：常绿阔叶树，BD-Tree：落叶阔叶树）木材密度的(a) - (c)观测值和(d - f)预测值。
该研究受国家自然科学基金面上项目“地球系统模式中树木个体形态参数化方案的改进及其应用 (42275177)”，广东省重大项目“高分辨率陆面环境模拟与预测研究 (2021B0301030007)”，以及国家重大基础设施项目“地球系统数值模拟装置（Earthlab）”资助。
主要作者介绍
宋翔
中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心副研究员，主要从事地球系统模式/全球植被动力学模式的研发，陆气相互作用等。
李金旭
中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心科研助理。
曾晓东
中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心二级研究员，博士生导师。长期从事地球系统模式的研发，植被生态系统与全球变化相互作用，以及理论生态动力学研究。
大气科学进展
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