Nature Geoscience ：不同气候因子对于碳循环的协同影响

来源：地球科学前沿

陆地碳循环对于气候变化的响应一直都是全球变化领域的研究热点。地面站点实验是研究不同气候因子对于碳循环影响重要的手段，比如最为著名的FACE（Free-Air CO2 Enrichment）实验就是研究大气中CO2浓度对于陆地碳循环的影响。FACE实验的实质就是创造一个模拟未来CO2增加的微域生态环境进行CO2增加的模拟试验。类似的还有增温实验、干旱实验等。目前这些研究多关注一个气候因子对于碳循环的影响，并根据单个气候因子的影响来估算多个气候因子的协同影响。但是这种单因子的实验结果，并没有考虑到多种气候因子之间的相互作用，因此在多因子协同影响的预测中存在很大的不确定性。本文作者基于美国明尼苏达州8年的草地TeRaCON（Temperature, Rainfall, CO2 and N）实验结果，分析了温度、降水、CO2和N沉降这四种主要的气候因子对于陆地碳循环的协同影响。

原文信息

正文

图1. 陆地碳循环对于单个气候因子的响应

首先作者分析了陆地碳循环对于单个气候因子的响应。研究结果表明，NPP、土壤呼吸以及植被碳库会随着温度、CO2浓度以及N沉降的增加而增加，随着降水的减少而减少。虽然不同的气候因子的影响具有年际变化特征，但是总体的变化趋势是比较一致的。

表1. 不同气候因子的协同作用对于碳循环的影响

作者进一步分析了不同气候因子共同作用的影响。结果表明，两个气候因子共同的影响会显著高于依据单个因子影响的估算结果。比如，升温和N沉降对于NPP预期的影响是升高10%，但是实际上，温度和N沉降共同作用下NPP实际升高40.4%；而降水减少和CO2浓度增加对于NPP预期的影响是减少11.5%，但是实际上降水减少和CO2浓度增加使得NPP增加了7.1%，也就是说CO2浓度上升抵消了水分胁迫对于NPP的负面作用。总体而言，对于NPP有正的贡献的气候因子（温度、CO2和N增加）相互叠加产生的效果高于基于单个因子的估算结果，而正的贡献因子和负的贡献因子（降水减少）组合时，会抵消部分负的贡献因子的影响。

最后，作者指出多气候因子的协同作用对于陆地碳循环产生了深刻的影响，而单凭对每个气候因子的观测将无法预测这种协同作用。未来如果多种气候因子同时发生变化，那么准确预测植被对多因素气候变化的响应仍将是一大挑战。