陸地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮著重要的碳匯功能,已有研究估計(jì)在過去的五十年(1960-2011)里,全球陸地生態(tài)系統(tǒng)以每年2.1 ± 0.8 Pg C的平均速率吸收固定大氣中的CO2。因而,評估全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支及其碳匯功能區(qū)的地理分布,一直是生態(tài)系統(tǒng)與全球氣候變化科學(xué)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。長期以來,人們普遍認(rèn)為北半球中高緯度地區(qū)的陸地生態(tài)系統(tǒng)是重要的碳匯區(qū),尤其是分布在歐洲和北美的溫帶及北方林帶森林生態(tài)系統(tǒng),但是很少關(guān)注低緯度的亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)。
中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測與模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于貴瑞研究團(tuán)隊(duì)與合作者對來自中國通量網(wǎng)(ChinaFLUX)、亞洲通量網(wǎng)(AsiaFlux)、歐洲通量網(wǎng)(CarboEurope)、美洲通量網(wǎng)(AmeriFlux)和全球通量網(wǎng)(FLUXNET)的106個森林通量觀測站過去二十年(1990-2010)的渦度相關(guān)碳交換通量觀測數(shù)據(jù)綜合分析發(fā)現(xiàn):在1990-2010年代間,20-40°N東亞季風(fēng)區(qū)的亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)具有很高的凈CO2吸收強(qiáng)度,其凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力(NEP)達(dá)到362±39 g C m-2 yr-1。這一高的CO2吸收強(qiáng)度超過了亞洲和北美0-20°N的熱帶森林生態(tài)系統(tǒng),也高于亞洲和北美40-60°N的溫帶和北方林帶森林生態(tài)系統(tǒng),與北美東南部的亞熱帶森林和歐洲40-60°N的溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收強(qiáng)度相當(dāng)。東亞季風(fēng)區(qū)的亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)NEP區(qū)域總量約為0.72± 0.08 Pg C yr-1,約占全球森林生態(tài)系統(tǒng)NEP的8%。該研究結(jié)果表明,亞洲的亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)及碳匯功能中發(fā)揮著不可忽視的作用,這也挑戰(zhàn)了過去普遍僅僅認(rèn)定歐美溫帶森林是主要碳匯功能區(qū)的傳統(tǒng)認(rèn)識,啟示我們需要重新評估北半球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能區(qū)域的地理分布及其區(qū)域貢獻(xiàn)。
對于東亞季風(fēng)區(qū)亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)的高碳吸收強(qiáng)度形成機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn),在副熱帶高壓氣旋的影響下,20-40°N中緯度的歐非大陸和北美洲區(qū)域大多屬于干旱氣候區(qū),可是由于青藏高原隆起,加之來自太平洋和印度洋季風(fēng)環(huán)流的水分供給,則形成了一個獨(dú)特的20-40°N東亞季風(fēng)區(qū)亞熱帶森林區(qū)。該區(qū)域高的CO2吸收功能是由東亞季風(fēng)區(qū)充足的水熱條件,再疊加過去幾十年植樹造林所形成的年輕的林齡結(jié)構(gòu),以及近年來大氣氮沉降量的快速增加三者共同決定的。本研究與全球主流生態(tài)過程模型(LPJ, ORCHIDEE, CLM4CN)的模擬結(jié)果對比分析表明,這些生態(tài)過程模型由于沒有考慮林齡和氮沉降的影響,嚴(yán)重低估了該區(qū)域的森林生態(tài)系統(tǒng)碳吸收功能。
