【Nature Climate Change】陆地生态系统对干扰后水分胁迫的不同反应

文摘   2025-01-06 06:59   湖北  
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(一)文章信息
  • 标题:Diverging responses of terrestrial ecosystems to water stress after disturbances

  • 期刊:《Nature Climate Change》(中科院1区Top, IF=29.6)

  • 作者:Meng Liu, et al.

  • doi:10.1038/s41558-024-02191-z

(二)研究背景
陆地生态系统是全球碳循环的重要组成部分,每年吸收约20%的人为碳排放。然而,随着气候变化的加剧,极端气候事件如干旱和野火的频率和强度不断增加,对陆地生态系统的碳吸收能力构成了严重威胁。尽管对这些干扰事件的直接影响已有较多研究,但其间接影响,特别是对生态系统生产力对气候压力敏感性的长期变化,尚不清楚。本文旨在量化严重干旱和火灾后陆地生态系统总初级生产力(GPP)对水分胁迫敏感性的变化,并探讨其恢复时间,以期为理解气候变化对陆地生态系统碳循环的影响提供新的视角。

(三)研究数据与方法
研究使用了五种基于遥感的GPP产品(GLASS GPP、EC-LUE GPP、NIRv GPP、P-model GPP和BESS GPP),覆盖1982年至2018年的全球数据。这些数据通过与干旱指数(如帕尔默干旱严重指数PDSI和标准化降水蒸散发指数SPEI)的回归分析,估算GPP对水分胁迫的敏感性。研究还利用了TRENDY-v11 GPP数据作为补充,以增强结果的稳健性。此外,研究采用了随机森林回归模型,分析气候、营养和生物变量对干旱敏感性变化的贡献。研究还估算了干旱敏感性恢复到干扰前水平所需的时间,通过移动窗口策略计算每个像素的恢复时间,并与历史和未来的干旱和火灾返回间隔进行比较。

(四)研究结果

研究发现,全球范围内,严重干旱后干旱敏感性变化不显著,而火灾后显著增加。不同地区对干旱敏感性的变化高度异质,干旱地区敏感性增加,而湿润地区敏感性降低。气候因素是影响干旱敏感性变化的主要驱动因素,其中水分可用性、太阳辐射和CO2浓度是关键变量。此外,氮沉降和生物多样性也对敏感性变化有显著影响。研究还发现,干旱敏感性在干扰后平均约4-5年恢复到干扰前水平,但随着干扰频率的增加,生态系统恢复时间可能受到威胁。例如,历史数据显示干旱返回间隔约为9年,而未来预测显示这一间隔将缩短,可能导致生态系统无法在下一次干扰前完全恢复其敏感性,从而影响陆地生态系统的可持续性和碳汇能力。

(五)研究结论

本文的研究结果揭示了严重干旱和火灾后陆地生态系统对水分胁迫敏感性的显著变化及其恢复时间,强调了不同生态系统对干扰的响应差异。干旱地区的生态系统对未来的水分短缺更为脆弱,而湿润地区的高生物多样性可能有助于缓解干扰的影响。随着气候变化导致的干扰事件频率增加,生态系统恢复时间可能受到挑战,进而影响全球碳循环的稳定性。因此,理解和预测干扰对陆地生态系统碳吸收的影响对于制定有效的气候变化缓解策略至关重要。未来的研究需要进一步探讨不同生态系统类型和干扰强度下的敏感性变化机制,并考虑更复杂的生态和水文过程,以提高对未来生态系统变化的预测能力。

文章来源 :

Liu, M., Peñuelas, J., Trugman, A. T., Vargas G, G., Yang, L., & Anderegg, W. R. (2025). Diverging responses of terrestrial ecosystems to water stress after disturbances. Nature Climate Change, 1-7.

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