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2024年7月27日，中心2020级本科生汤璇以第一作者在SCI期刊Ecological Informatics（SCI二区）上发表数据集论文《VCPNET: A new dataset to benchmark vegetation carbon phenology metrics》。本研究利用 AmeriFlux 网络提供的 BASE 通量产品和非线性建模方法，开发了一个植被碳物候(VCP)数据集，即 VCPNET(1.0版)。该数据集可作为站点生物物理测量的扩展，整合气候-生态系统相互作用数据和 EC 测量产品，用于全球变化生态学。
论文信息
题目：VCPNET: A new dataset to benchmark vegetation carbon
关键词：biological events, carbon flux, phenology model, AmeriFlux, gross primary production
作者：Xuan Tang，Gregory Starr，Christina L. Staudhammer，Kaidi Zhang， Longwei Li，Nan Li，Fathielrahaman H. Ajloon， Yuan Gong*
DOI：https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2024.102741
论文摘要
与气候变化相关的植物物候变化受到了土地管理者、政策制定者和科学界前所未有的关注，对生物圈的结构和功能产生了重要影响。涡度协方差（EC）已被用于测量陆地表面与大气之间的碳交换，这为描述生态系统过程的季节性提供了机会。本研究利用 AmeriFlux 网络提供的 BASE 通量产品和非线性建模方法，开发了一个植被碳物候（VCP）数据集，为VCPNET（1.0版）。VCPNET的开发采用了精细的空间和时间尺度，共涉及北美 87个欧共体站点（2820个站点年数据），包括九种植被类型。我们按地点提取物候指标，以提供这些生态系统的长期VCP指标。分析表明，光合作用能力和呼吸速率衍生的 VCP 指标在整个景观中存在显著差异，而且与使用日累积测量值还是半小时最大测量值有关。在所有植被类型中，每日碳通量在模拟物候行为方面可能比 30 分钟最大通量更一致，但被归类为草地的地点除外。在所有植被类型中，与呼吸速率相比，光合作用能力的季节性对生态系统净碳吸收的控制可能更大。因此，模型估算的光合作用激活季节可能更能代表真实的物候，尤其是树木覆盖地区地上和地下植物生物量的发展，这对预测生态系统固碳至关重要。此外，非线性模型可以稳健地捕捉碳通量的日变化；但是，在模型优化过程中，必须精确拟多峰值物候模式(通常在受干扰的生态系统中观察到)。VCPNET提供的跨生态系统物候指标可用于区域-全球分析和校准基于卫星的植被指数，这些指数可精确标度地表物候。本文研究结果为深入了解生态系统功能提供了一个前瞻性工具，为优化物候模型和算法提供了方向和基础，最终有助于发展新的生态理论和实践，以应对气候变化。
重要图表
——植被碳物候数据集 (VCPNET)中包含的 AmeriFlux 站点位置图——
——AmeriFlux EC 站点构建生态系统尺度植被碳物候数据集(VCPNET)的流程图——
——根据 EC 测量的 GPP、Re和 NEP 得出的 VCP 指标列表——
——基于生态系统植被类型得出的净碳吸收期长度(LCUP)与活跃季节长度 (LAS)的
函数关系——
本文创新
本研究为深入了解生态系统功能提供了一个前瞻性工具：生态系统 VCP 指标数据集:VCPNET(1.0版)。为优化物候模型和算法提供了方向和基础，最终有助于发展新的生态理论和实践，以应对气候变化。
心得收获
不同地点和生态系统植被类型的 GPP 和再衍生 VCP 指标存在显著差异。这些差异与使用日累积测量值或半小时最大测量值有关。
光合能力对净碳吸收物候的影响大于生态系统呼吸作用。整个景观中各种生态系统对气候变量的物候反应是多种多样的，但气温可能是主要的决定因素。
Logistic 函数可以稳健地捕捉碳通量的季节性变化，但在模型和算法优化过程中，必须精确模拟多模式物候模式。
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