國家生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)中心在Science Bulletin發(fā)文揭示中國森林植被碳周轉(zhuǎn)時間在延長
植被碳周轉(zhuǎn)時間（τveg）是主導(dǎo)陸地碳循環(huán)動態(tài)不確定性的關(guān)鍵參數(shù)。已有研究表明，北美與歐洲的成熟或原始森林τveg在全球氣候變化下因碳損失加速而呈現(xiàn)縮短趨勢。然而，在全球廣泛分布的、具有不同生長模式的年輕森林中，τveg的時間變化趨勢尚不明確。國家生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)中心整合長期、多源的觀測數(shù)據(jù)，綜合運用耦合深度學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)同化、聯(lián)網(wǎng)觀測和多模式模擬手段，并結(jié)合動態(tài)非平衡理論，首次在中國區(qū)域尺度上揭示了中國森林τveg的長期變化趨勢，更新修正了“全球森林τveg持續(xù)縮短”的普遍認知。
研究應(yīng)用融合深度學(xué)習(xí)的多源數(shù)據(jù)-模型融合系統(tǒng)，以1980-2020年中國森林區(qū)域光、溫、水、CO2等為驅(qū)動，以1980s/2010s兩期森林植被碳和土壤碳清查數(shù)據(jù)以及1982-2016年遙感連續(xù)觀測的LAI等多源數(shù)據(jù)為約束，結(jié)合專家知識動態(tài)約束，采用基于貝葉斯統(tǒng)計的MCMC算法進行多源數(shù)據(jù)-模型同化反演，獲取τveg時間動態(tài)變化。其中碳清查數(shù)據(jù)由于兩期觀測樣點未完全對應(yīng)，利用深度學(xué)習(xí)算法（SAE棧式自編碼網(wǎng)絡(luò)）進行訓(xùn)練插補，獲取兩期點對點（共計5510個）觀測數(shù)據(jù)，用于約束碳庫動態(tài)變化。進一步利用CERN 28個森林樣地的生物量清查、凋落物和死亡率等長期監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及CMIP6多模式模擬的植被碳密度和凈初級生產(chǎn)力數(shù)據(jù)，進行τveg同化結(jié)果的獨立驗證。
研究發(fā)現(xiàn)，自2000年以來，中國森林整體τveg呈現(xiàn)顯著增長趨勢，增速為每年0.025±0.002年，這與歐美成熟森林的普遍縮短趨勢形成鮮明對比。在氮沉降較高的年輕森林中，大氣CO?濃度升高導(dǎo)致的植被生長加速效應(yīng)，超過了碳損失（如樹木死亡、分解）的加速效應(yīng)，凈效應(yīng)表現(xiàn)為碳在植被中停留時間延長，即τveg增加。這揭示了在年輕、受氮限制緩解的生態(tài)系統(tǒng)中，CO?施肥效應(yīng)能有效促進碳蓄積并延長周轉(zhuǎn)周期。研究明確指出了森林年齡對τveg變化的重要調(diào)節(jié)作用。年輕森林的生長主導(dǎo)階段使其對CO?升高響應(yīng)更為積極，從而表現(xiàn)出與老齡林不同的碳周轉(zhuǎn)動態(tài)。τveg的延長直接增強了森林生態(tài)系統(tǒng)的碳固持能力，是貢獻于中國陸地碳匯持續(xù)增長的一個重要生理生態(tài)過程。
研究強調(diào)了林齡結(jié)構(gòu)對碳循環(huán)過程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用，指出當前多數(shù)陸地表面模型因未充分考慮林齡對τveg的調(diào)控及其對碳匯的高敏感性，可能導(dǎo)致未來碳-氣候反饋評估的偏差。因此，未來陸地表面模型需納入林齡對τveg的調(diào)控作用，才能更準確地模擬和預(yù)測碳循環(huán)。同時，研究結(jié)果為通過優(yōu)化林分年齡結(jié)構(gòu)（如實施科學(xué)的間伐、輪伐和齡級管理）來增強森林碳固持和增匯能力，提供了關(guān)鍵的科學(xué)依據(jù)。研究揭示了中國年輕森林植被碳周轉(zhuǎn)時間顯著延長的現(xiàn)象及其驅(qū)動機制，補充了關(guān)于全球森林碳周轉(zhuǎn)變化格局的認識，強調(diào)了林齡結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)碳周轉(zhuǎn)和碳循環(huán)動態(tài)中的重要作用。成果對于改進地球系統(tǒng)模型、更精準評估陸地碳匯潛力以及指導(dǎo)基于自然解決方案的森林碳匯管理策略具有重要價值。
該研究成果于2026年1月發(fā)表于Science Bulletin，國家生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)中心何洪林研究員為通訊作者，葛蓉和任小麗為共同第一作者。該成果得到國家自然科學(xué)基金等項目資助。
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論文信息：R. Ge, X. Ren, H. He, G. Yu, L. Zhang, Q. Xu, M. Zhang, S. Piao, K. Yu, M. Williams, X. Zhu, S. Yu, Y. Yang, T. Zhou, J-S. He, D. Chen, L. Lin, Q. Ye, J. Liu, Z. Fan, Q. Wang, W. Xiang, Z. Xie, F. Shi, Q. Zhang, Y. Wang, A. Wang, Q. Zhang, Lengthening vegetation carbon turnover time across China’s forests, Science Bulletin (2026)
論文鏈接：?https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.01.050
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