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傳統(tǒng)觀點認為，氣候變暖通過延長植物生長季和增強光合作用效率，來提升北半球陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力。然而，北半球增溫幅度和速率高于全球平均水平，特別是20世紀80年代以來干旱事件發(fā)生頻次、持續(xù)時間和強度顯著增加，對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的負面影響日益加劇。在持續(xù)暖干化趨勢下，北半球陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力能否繼續(xù)維持有待研究。

中國科學院南京地理與湖泊研究所付叢生課題組聯(lián)合北京大學、美國普林斯頓大學、美國伍德維爾氣候研究中心、法國氣候與環(huán)境科學研究所、英國氣象局哈德萊中心等的科研人員，提出了生態(tài)系統(tǒng)固碳能力響應溫度變化的指標。該指標為正值，表明增溫具有提升碳匯的作用；該指標的趨勢為正值，表明增溫提升碳匯的作用增強，反之，增溫提升碳匯的作用削弱。

研究整合了4套衛(wèi)星遙感總初級生產(chǎn)力數(shù)據(jù)、全球通量站點觀測數(shù)據(jù)、樹木年輪記錄和衛(wèi)星遙感植被冠層含水量數(shù)據(jù)，揭示了1983年至2018年北半球陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力對溫度敏感性的長期變化趨勢及驅(qū)動機制，并基于9套CMIP6地球系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)預測了本世紀敏感性指標的演變趨勢。

研究發(fā)現(xiàn)，北半球增溫提升了生態(tài)系統(tǒng)固碳能力，但2000年前后生態(tài)系統(tǒng)固碳能力對溫度敏感性的趨勢發(fā)生了由正向負的逆轉(zhuǎn)，這意味著增溫對固碳能力的促進作用逐漸減弱。分析表明，土壤可利用性水分下降是這一現(xiàn)象的關鍵驅(qū)動因素。這一敏感性趨勢逆轉(zhuǎn)主要發(fā)生在草地和針葉林，兩者應對干旱的生理策略截然不同：草地采用“非等水型”策略，干旱時仍保持氣孔開放以短暫維持氣體交換，由此加速葉片水分流失，放大了干旱對溫度敏感性的削弱作用；針葉林采用“等水型”策略，干旱時關閉氣孔緩沖即時水分損失。但是，后者存在負遺留效應，即在1983年至2000年的相對濕潤期，針葉林快速生長過度消耗深層土壤水分，增加了系統(tǒng)應對后續(xù)干旱事件的脆弱性。模型預測結(jié)果顯示，21世紀中后期北半球陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的溫度敏感性將持續(xù)下降，高排放情景下土壤干旱加劇，敏感性降低現(xiàn)象更為顯著。

上述研究揭示了土壤干旱對北方陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳能力溫度敏感性長期趨勢的調(diào)控作用，對探討全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)動態(tài)、評估陸地生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的反饋作用具有重要意義，同時為北方生態(tài)系統(tǒng)管理、生物多樣性保護以及氣候變化適應策略制定提供了科學依據(jù)。

相關研究成果發(fā)表在《全球變化生物學》（Global Change Biology）上。

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