生态系统总初级生产力（Gross Primary Productivity, GPP）是生物圈与大气间最大的碳交换途径，深入理解GPP对水分条件的响应对于准确预测气候变化与碳循环之间的反馈机制至关重要。当前，地球系统模型主要通过一个基于土壤水分的经验函数β来描述植物在水分不足时GPP的变化，其中β的值介于0到1之间，当β=1时，意味着在没有土壤水分压力的情况下植物达到其最大光合速率。然而，最新的观测研究揭示了过量的土壤水分同样可以抑制GPP，这表明GPP与土壤水分之间存在一个单峰关系，即存在一个最优土壤水分含量（SMGPP opt），在此条件下GPP能够达到峰值。这个最优点标志着土壤水分对GPP影响从积极转为消极的转折点。
尽管这一单峰关系的概念已经确立，但针对SMGPP opt的具体量化工作仍然有限，尤其是在全球范围内利用实际观测数据进行评估方面。关于生态系统是否能通过调整SMGPP opt以适应土壤水分变化的研究也相对缺乏。
为了填补这一知识空白，我们对来自全球FLUXNET网络中143个站点的数据进行了分析，探讨了GPP对土壤水分的响应模式。分析结果显示，在108个站点中观察到了GPP随土壤水分变化呈现抛物线型的趋势，这证明了SMGPP opt在全球不同类型的生态群落中普遍存在。进一步的研究表明，SMGPP opt的分布主要受到当地水分状况的影响：干旱地区的SMGPP opt普遍高于湿润地区，这反映了生态系统对水分条件的适应能力。这种适应性也在一项野外控制实验中得到了证实，该实验显示长期干旱处理后，生态系统会通过降低SMGPP opt来减少对水分的需求。
这些发现不仅提供了SMGPP opt存在及其水分适应性的实证和实验依据，还为改进我们对未来气候变化背景下陆地碳吸收过程的理解和预测提供了重要的参考信息。
该成果近期发表于Nature Communications，题为Evidence for the acclimation of ecosystem photosynthesis to soil moisture的研究论文。第一作者为博士研究生彭金龙，通讯作者为牛书丽研究员，还有来自中国科学院生态环境研究中心和西南民族大学的合作研究人员。本研究得到国家自然科学基金和科技部重点研发项目的资助和支持。
