北半球陸地生態系統是一個顯著的大氣CO2之匯。植被恢復和氣候變化導致的植被生長增加被認為是陸地碳匯的兩個主要因素。同時,氣候變化對植被生長的影響存在正負兩種不同的觀點。因此,辨識氣候變化對植被生長的影響及其對碳匯的相對貢獻成為全球氣候變化領域中廣泛關註的問題,闡明這一問題對製訂相關的植被管理和氣候變化政策意義重大。以往研究者們雖然對這一問題進行了研究,但至今尚不明確,更是缺乏來自大範圍、長時間尺度實測數據的直接支持。
最近,城市與環境學院方精雲領導的研究團隊發展了一種巧妙的方法,並利用具有完整齡級結構數據的日本森林資源清查資料成功地開展了這項研究,其研究結果以《環境變化促進森林生長的證據》 (Evidence for environmentally enhanced forest growth)為題,在線發表在PNAS雜誌上(www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1402333111)👩🏻🚒。
在這一研究中,方精雲等首先提出一種概念模型及其計算體系。其核心是,在外界因素對森林系統未有較大幹擾時🚞🫢,同一類型同一年齡的森林在不同時期應具有相同的生長量🧏🏻♂️;如果生長量有變化🚣🏻,則這種變化應由環境變化所引起👕:生長量如有增加則說明環境變化促進植物生長🚣,反之抑製生長。在此基礎上,他們利用6個森林資源清查時期(1980-2005年)的齡級和生物量密度數據,研究了全日本4種主要森林類型25年間的生長量變化👨👩👧👦,發現在過去的25年中,環境變化(主要包括CO2濃度、氮沉降、溫度和降水量)顯著增加了這4種森林類型的生長,平均增加4.0?7.7 噸碳/公頃,占森林生物量碳匯的 8.4–21.6%。在這四類環境因子中,CO2濃度增加是最主要的原因👩🏻🎤🛜。研究還發現,森林生長對環境變化的響應隨森林類型和年齡的變化而不同🫶🏻。
在日本4種森林類型中🧑🏽🏭,環境因素導致生物量變化隨不同齡級的變化
方精雲團隊長期從事陸地生態系統碳收支和生物多樣性的研究,曾多次在Science🧘🏿♂️、Nature以及PNAS上發表論文🖕。2013年初👭🏼🛐,其團隊以“中國植物多樣性格局與成因”為主題,由13篇原始論文組成的系列研究發表在Ecography上,深入系統地研究了中國植物群落多樣性的分布格局及其形成機製🧑🏽🦰、檢驗和發展了多個生物多樣性大尺度格局的理論☮️。前不久🎥,他們提出了一種如何分離面積變化和森林生長變化對森林碳源匯相對貢獻的定量方法,解決了學術界多年未解決的問題,並據此研究了東亞地區森林碳源匯的相對貢獻(見Fang et al. 2014, Global Change Biology, 20: 2019–2030)。
該研究獲得國家自然科學基金創新群體和科技部全球氣候變化重大計劃的支持。
全文參見😡:Fang JY et al. 2014. Evidence for environmentally enhanced forest growth. PNAS, www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1402333111/-/DCSupplemental