森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的最大碳匯，主要通過(guò)樹(shù)木生長(zhǎng)增加生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量，對(duì)減緩氣候變化發(fā)揮著重要作用。Nature的一項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，亞馬遜森林碳匯的減少是干旱導(dǎo)致樹(shù)木死亡，進(jìn)而引起的森林生物量降低，并發(fā)現(xiàn)植物木質(zhì)部水力安全邊際這一關(guān)鍵性狀可用于預(yù)測(cè)樹(shù)木干旱死亡風(fēng)險(xiǎn)和森林生物量。然而，其他全球變化過(guò)程同樣深刻影響著森林碳匯，且影響趨勢(shì)和程度時(shí)空差異極大，迫切需要構(gòu)建一個(gè)多時(shí)空尺度、評(píng)估全球變化對(duì)森林碳匯影響的研究框架，以探究森林碳匯對(duì)全球變化的響應(yīng)和適應(yīng)機(jī)制。
中國(guó)科學(xué)院華南植物園植物生理生態(tài)研究組劉慧副研究員，聯(lián)合森林群落、生態(tài)系統(tǒng)、植被遙感研究領(lǐng)域的多位科學(xué)家，探討了不同時(shí)空尺度碳匯研究的主導(dǎo)因素和研究趨勢(shì)：1) 在植物個(gè)體和物種尺度，碳匯功能與氣候變化之間基于植物生理機(jī)制的認(rèn)知差距，可以由功能性狀研究彌合，未來(lái)需要依據(jù)森林生長(zhǎng)死亡的關(guān)鍵限制因素，準(zhǔn)確選擇預(yù)測(cè)森林生物量的功能性狀；2) 在森林群落尺度，群落物種組成和群落結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，配合樹(shù)木年輪研究，始終是厘清森林碳匯動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)因素的基礎(chǔ)；3) 在生態(tài)系統(tǒng)尺度，樹(shù)木生長(zhǎng)-死亡權(quán)衡與生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)力和抵抗力密切相關(guān)，但生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能環(huán)境閾值的確定更為復(fù)雜和困難，需要同時(shí)考慮動(dòng)態(tài)閾值和新平衡態(tài)；4) 在區(qū)域與全球尺度，多時(shí)相、大尺度遙感圖像與高分辨率激光雷達(dá)（地上）和探地雷達(dá)（地下）數(shù)據(jù)相結(jié)合，可將區(qū)域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上推到全球尺度，實(shí)現(xiàn)幾十年地表變化和碳動(dòng)態(tài)的近全球覆蓋。隨著生理生態(tài)學(xué)、群落生態(tài)學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、遙感數(shù)據(jù)、新算法和過(guò)程模型的快速積累和發(fā)展，森林生物量的估算和預(yù)測(cè)可在多個(gè)時(shí)空尺度上得到顯著改進(jìn)，導(dǎo)致樹(shù)木大量死亡的自然極端擾動(dòng)和人類活動(dòng)對(duì)森林碳匯的影響也將更好的納入該研究框架（圖）。
全球變化加劇，極端氣候事件頻發(fā)的現(xiàn)狀下，該研究為科學(xué)系統(tǒng)的綜合監(jiān)測(cè)和模型模擬，及應(yīng)用新技術(shù)手段定量評(píng)估和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)森林生物量和碳匯功能提供了支撐。研究結(jié)果以“From tree to forest: Multiple carbon sink constraints”為題發(fā)表在The Innovation上。華南植物園劉慧為第一作者，共同作者為中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所張林研究員，南京師范大學(xué)馬勤副教授，中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所趙瑋博士，中山大學(xué)陳一平副教授。該研究得到了中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2023.100463
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