典型亚热带森林生态系统WUE对物候变化的响应

来源：中国科学地球科学

陆地生态系统碳-水耦合循环是地球表层系统物质循环与能量转换的核心之一，是生态系统功能研究的关键科学问题。水分利用效率(Water Use Efficiency，WUE)是衡量碳-水耦合程度的重要指标，在地理学和生态学等领域一直受到广泛关注。植物物候是植物周期性的生长变化，如某一事件发生的时间节点(落叶植物的发芽等)及不同状态之间的转折点(常绿植物叶片从休眠状态进入生长状态等)，直接或间接地调控着生态系统碳循环和水水循环等过程。植物物候对气候变化非常敏感，其变化必然影响植被生理活性的时序进程与强度。然而，气候变化背景下生态系统WUE对植被物候动态的响应机制及其与生境关系的认识尚不清楚。

河海大学金佳鑫等人以浙江省为研究区，针对典型亚热带森林生态系统，利用遥感数据监测生态系统尺度WUE和地表物候，分析森林WUE对物候年际变化的敏感性及响应模式，阐明季节性WUE对物候的敏感性和响应模式随不同生境气候梯度的变化特征，探讨森林WUE生物调控差异的成因。该项研究成果发表在《中国科学：地球科学》2020年2期。

研究表明，春季WUE对生长季开始时间(SOS)的敏感性为负，即生长季提前，春季森林WUE增加。该现象主要是因为随着SOS的提前，总初级生产力(GPP)的增加幅度大于蒸散发(ET)。夏季WUE对SOS的敏感性以正向为主，但强度与水分限制及植物生态对策有关。秋季WUE随生长季结束时间(EOS)延后而增加，主要是由于随着EOS推迟，GPP增加而ET变化不大或者减小所致。在空间上，春季WUE对SOS的敏感性随辐射梯度显著减弱，这可能与高辐射地区较强的土壤蒸发有关；夏季WUE对SOS的敏感性与降水表现出正相关关系，与温度表现为负相关关系，这可能归因于高温导致的水分胁迫和GPP对SOS延迟的补偿作用；秋季WUE对EOS的敏感性随辐射和降水梯度显著增强，这可能跟辐射和降水的增加为光合作用提供更多的能量和水分有关。

不同物候变化趋势下季节性水分利用效率WUE年际趋势的变化特征

文章指出，亚热带常绿落叶阔叶混交林物候变化对季节性WUE影响显著，且季节性WUE对植被物候的敏感性与森林生境气候条件关系密切。春季低辐射地区WUE对SOS的敏感性较强，夏季低温高湿地区WUE对SOS的敏感性强于高温低湿地区，秋季高辐射高降水地区WUE对EOS的敏感性较强。以上结果表明，气候变化会改变亚热带常绿落叶阔叶混交林WUE对物候的敏感性，因此在未来生态系统过程模型的参数设定以及碳收支评估时，有必要考虑不同情景下的气候变化以及当地生境条件演变下亚热带常绿落叶阔叶混交林WUE的生物调控作用。

季节性水分利用效率(WUE)和物候期(SOS/EOS)间偏相关系数的空间分布

季节性水分利用效率(WUE)对物候期(SOS/EOS)响应模式的空间分布