植被作為重要的碳匯，其結構和固碳能力將受到未來氣候變化的顯著影響。深入理解氣候變化對植被碳封存的正負效應，對于預測生態(tài)系統(tǒng)響應至關重要。大氣飽和水汽壓差(VPD)作為調控植物氣孔導度和光合作用的關鍵因子，與氣溫和土壤濕度存在緊密耦合關系，這使得量化VPD對植被生產力的獨立影響具有挑戰(zhàn)性?，F(xiàn)有研究多聚焦于從直接效應角度評估土壤濕度和/或VPD對植被生產力及光合作用的相對重要性，然而溫度介導的間接水效應對于理解碳封存動態(tài)同樣關鍵。同時考量水資源可利用性的直接與間接效應，將有助于調和當前研究中的矛盾發(fā)現(xiàn)。

針對這一問題，中國科學院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)森林生態(tài)系統(tǒng)結構、功能與動態(tài)研究團隊利用2000-2023年太陽誘導葉綠素熒光(SIF)和總初級生產力(GPP)觀測數(shù)據，創(chuàng)新性地結合因果識別方法(CCM)與偏最小二乘結構方程模型(PLS-SEM)，揭示氣溫和VPD對中國植被生產力變化的獨立影響。研究結果表明，VPD對植被生產力表現(xiàn)出顯著的負效應(尤其在干旱和半干旱地區(qū))，而氣溫在排除交互作用后總體呈現(xiàn)正效應，但當高溫與高VPD協(xié)同發(fā)生時，氣溫的正向效應會被顯著削弱;基于CMIP6多模式集合的預測進一步顯示，未來VPD的負面效應將持續(xù)增強，氣溫的正效應將逐漸減弱，這種變化在中緯度地區(qū)表現(xiàn)最為顯著。該研究不僅系統(tǒng)揭示了VPD在調控陸地生態(tài)系統(tǒng)功能中的關鍵作用，為理解氣候變化下植被響應機制提供了新的理論依據，更重要的是發(fā)現(xiàn)了溫度-VPD協(xié)同效應機制，這一創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)既為解釋植被生產力響應區(qū)域差異提供了新視角，也為未來生態(tài)系統(tǒng)管理、碳循環(huán)預測及植被適應策略制定提供了重要科學參考。

該研究成果以Unraveling the impacts of temperature and vapor pressure deficit on gross primary productivity from current to future scenarios為題，近期發(fā)表于國際水文權威期刊Journal of Hydrology上。版納植物園森林生態(tài)系統(tǒng)結構、功能與動態(tài)研究組博士后陳珊珊為第一作者，楊潔研究員為通訊作者;隆德大學吳敏超教授和中國科學院重慶綠色智能技術研究院張松林助理研究員聯(lián)合參與了該工作。研究得到云南省興滇英才項目“云嶺學者”、云南省“彩云博士后”計劃、植被結構功能與建造全國重點實驗室開放課題、版納植物園“十四五”科技創(chuàng)新規(guī)劃及中美生物多樣性合作研究項目等資助。

圖1氣溫對植被生產力影響的直接作用、間接作用及其交互作用

圖2大氣飽和水汽壓差對植被生產力影響的直接作用、間接作用及其交互作用