青藏高原因獨特地形被譽為地球"第三極"，其 146 萬km²的高寒草地生態(tài)系統(tǒng)是重要碳匯，碳同化能力的季節(jié)及年際變化受氣候因子調(diào)控。該區(qū)域草地碳固存過程分為碳吸收期與碳排放期，但兩個時期對凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換（NEE）年際變異的相對貢獻一直未明確。加之青藏高原偏遠地區(qū)碳通量觀測數(shù)據(jù)匱乏且存在共享限制，不同類型高寒草地碳吸收周期時長、碳吸收速率及其控制因素尚不明晰，制約了對高原碳循環(huán)機制的認知。

針對這一科學(xué)問題，中國科學(xué)院西北高原生物研究所青海三江源草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站依托 10 余年原位觀測，整合11個高寒草甸、7個高寒濕地、2個高寒灌叢草甸和 3 個高寒草原共24個站點的84年觀測數(shù)據(jù)，將年NEE分解為物候?qū)W組分（碳吸收期，CUP）和生理學(xué)組分（最大凈碳吸收速率，MCU），系統(tǒng)解析了CUP與 MCU對NEE 的調(diào)控機制及主導(dǎo)環(huán)境因子。

通過研究發(fā)現(xiàn)，NEE 年際變異中 38% 的貢獻來自 CUP， MCU貢獻 18%，證實延長碳吸收周期對增強碳匯的效應(yīng)優(yōu)于提升最大碳吸收速率。同時，天然草地CUP起始日期受春季降水顯著驅(qū)動，春季降水成為啟動碳吸收周期的關(guān)鍵"扳機"；夏季水分可利用性對天然草地 MCU 呈負向調(diào)節(jié)，卻能促進人工草地 MCU 提升。人類管理措施（如播種、收割）主導(dǎo)人工草地 CUP 動態(tài)，其碳吸收周期（106 天）較天然草地縮短約 30 天，直接影響 NEE 年際波動。生態(tài)系統(tǒng)對比顯示，高寒草原雖擁有最長 CUP（147 天），但碳吸收強度最低；高寒濕地以最高 MCU（-5.02 g C m?2 d?1）成為高原最強"碳匯熱點"。此外，冬季生態(tài)系統(tǒng)呼吸占全年總量 15%，主要受降雪量和凈輻射調(diào)控；CUP 持續(xù)時間由早期降水和草地類型共同決定，是導(dǎo)致 NEE 年際變異及生態(tài)系統(tǒng)差異的核心因素。未來將聚焦氣候異常對 CUP 和 MCU 的影響機制，進一步完善高原碳匯動態(tài)預(yù)測模型，為全球變化背景下的生態(tài)安全保障提供科技支撐。

研究成果近日以Water availability regulates the carbon uptake period and amplitude of net ecosystem exchange in alpine grasslands of the Qinghai-Xizang Plateau為題發(fā)表在Agricultural and Forest Meteorology（中國科學(xué)院1區(qū)TOP，IF = 5.6）。西北高原所賀福全工程師為第一作者，趙亮研究員為通訊作者。該研究獲得青海省帥才科學(xué)家（2024-SF-102）和青海省中青年人才托舉工程（青人才字[2023]1號）等資助。

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016819232500276X?dgcid=author#tbl0002

圖1 NEE分解為碳吸收期(CUP)和最大凈碳吸收速率(MCU)

圖2青藏高原 24 個渦度相關(guān)觀測站點的位置

圖 3 (a) 高寒草甸、灌叢、濕地、草原及人工草地中年凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換（NEE）隨凈碳吸收期（CUP）的變化；(b) 隨最大凈碳吸收速率（MCU）的變化；(c) 隨凈碳吸收起始日（BDOY）的變化；(d) 隨凈碳吸收終止日（EDOY）的變化

圖4 天然草地與人工草地中環(huán)境因子對凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換（NEE）、凈碳吸收期（CUP）及最大凈碳吸收速率（MCU）影響的結(jié)構(gòu)方程模型分析