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北京师范大学付永硕教授团队在GRL（Geophysical Research Letters）发表其最新成果。研究回顾了近20年气候变化下的亚热带森林秋季光合物候（EOPS）的动态变化，进一步聚焦干旱对森林EOPS的影响并讨论其潜在响应机制，最后发现了造成EOPS变化发生逆转的具体干旱强度阈值。该研究第一作者是华中师范大学博士生徐月，通讯作者为付永硕教授和蒲晓教授。
研究导读
在全球气候变暖背景下，近年来亚热带地区干旱事件频发，显著影响植被物候变化，进而影响陆地碳水循环，然而干旱影响亚热带森林秋季物候变化的机制尚不清晰。因此，本研究聚焦于亚热带森林，深入理解森林秋季物候对气候变化及干旱的动态响应，进而根据该响应关系构建物候过程模型以预测未来秋季光合物候变化趋势。
研究亮点
本研究首次揭示了不同干旱强度对亚热带森林秋季物候的相反影响，即存在一个干旱强度阈值，致使秋季物候对干旱的响应从延迟逆转为提前。基于该逆转效应及其阈值，有望构建秋季物候过程模型以提高物候模型的模拟精度。
研究方法
1. 三种遥感提取方法获取2001-2020年中国亚热带森林秋季光合物候（EOPS）动态变化；
2. 多种统计方法（偏相关、岭回归）挖掘干旱强度对秋季光合物候的动态影响；
3. 构建物候过程模型模拟并预测未来气候变化情景下的秋季光合物候变化趋势。
主要结论
(1) 亚热带秋季光合物候呈现整体延迟趋势，平均每十年延迟3.6天。
2001—2020年平均EOPS的空间格局(a)和时间趋势(b)
(2) 团队以往工作表明，相比于高纬度地区广泛报道的温度主导作用，水分对于亚热带森林EOPS变化的调节作用更加积极显著，升温和降水增加共同促进EOPS的延迟。
EOPS与温度(a)，降水(b)和辐射(c)的季前偏相关系数，由最大偏相关系数得到的与EOPS最相关影响因子包括土壤湿度，最高温，最低温，辐射(d)
(3) 干旱既可以提前也可以延迟EOPS，当干旱强度超过0.38时，秋季物候变化趋势由延迟逆转为提前，即随着干旱强度的增加，存在一个临界阈值会导致EOPS对干旱的响应发生逆转。
研究区内季前最相关干旱强度(a)，EOPS与干旱强度之间的贡献系数（岭回归系数）(b)，平均贡献系数随干旱强度的变化(c)，不同干旱强度下贡献系数的正负相关百分比(d)
(4) 基于上述机理建立的温光水耦合（DMP）模型相比于只考虑温度（CDD）或温光（DM）模型精度有所提升，且直至本世纪末，亚热带森林的EOPS仍将继续延迟。
三种模型的全局平均模拟精度结果包含内部验证(a)和外部验证(b)，中辐射强度SSP2-4.5(c)和高辐射强度SSP5-8.5(d)下未来EOPS的变化趋势
相关工作
团队聚焦亚热带森林秋季物候主要工作:
1. 土壤水分调节亚热带森林秋季物候的增温响应：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16227
2. 基于温光水耦合模型发现未来亚热带森林秋季物候仍将持续延迟：https://mp.weixin.qq.com/s/JhKdh-BCeBZ79LH5_6wEvA
3. 中国亚热带森林秋季光合物候对干旱响应阈值：
DOI: 10.1029/2024GL112054
团队相关主题文章引用格式:
[1] Fu, Y. H., Li, X., Chen, S., Wu, Z., Su, J., Li, X., ... & Xiao, J. (2022). Soil moisture regulates warming responses of autumn photosynthetic transition dates in subtropical forests. Global Change Biology, 28(16), 4935-4946.
[2] Xu, Y., Li, M., Wu, Z., Li, X., Liu, Z., Nie, X., Zhang, X., Chen, J., Hao F, & Fu, Y. H (2024). Autumn phenology consistently delays in subtropical forests in China based on a new process-based model integrating temperature, photoperiod and precipitation. Environmental Research: Ecology. 3, 035003. doi: 10.1088/2752-664X/ad63ae.
[3] Xu, Y., Li, M., Liu, Z., Gong, Y., Wu, Z., Pu. X. & Fu, Y. H (2024). From Delay to Advance: The Impact of Increasing Drought on Autumn Photosynthetic Phenology in Subtropical Forests and Tropical Forests. Geophysical Research Letters. doi: 10.1029/2024GL112054
