北方凍土區(qū)碳庫約占全球土壤碳庫的 50% 左右，對(duì)于減緩全球氣候變化具有重要意義。通常情況下，該區(qū)域土壤和植被通常被積雪覆蓋超半年，但氣候變暖使積雪呈減少趨勢，這可能導(dǎo)致冬季土壤保溫效應(yīng)降低，從而抑制植被生產(chǎn)力，降低其碳匯功能。實(shí)際上，即使不考慮氣候變暖，積雪覆蓋的自然年際變化仍可以影響植被生長，但其影響和機(jī)制仍然存在諸多不確定性。因此，在氣候變化下，探明積雪變化對(duì)北方多年凍土區(qū)植被變綠的作用機(jī)制，是有效減緩和應(yīng)寒脆弱生態(tài)系統(tǒng)退化的關(guān)鍵前提。

基于多源遙感數(shù)據(jù)融合，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所森林生態(tài)系統(tǒng)管理組陳寧副研究員聯(lián)合國內(nèi)外多家科研團(tuán)隊(duì)，系統(tǒng)解析了北方多年凍土區(qū)植被生產(chǎn)力對(duì)積雪減少的響應(yīng)過程與內(nèi)在機(jī)制。結(jié)果顯示，積雪減少年份生長季初期土壤溫度呈上升趨勢。“溫暖”土壤地區(qū)的植被生產(chǎn)力顯著增加;而“寒冷”土壤地區(qū)則降低。植被生產(chǎn)力增加主要?dú)w因于積雪覆蓋期縮短與融雪期提前，這一過程增強(qiáng)了春季土壤的熱量吸收，促使多年凍土開始融化時(shí)間提前并增加活動(dòng)層深度，進(jìn)而改善了植物可利用的水分與養(yǎng)分條件以及提前春季植被返青期(圖1)。據(jù)此，本研究凝練出積雪減少通過加速多年凍土退化而改變氮、水循環(huán)過程，進(jìn)而構(gòu)建了影響植被動(dòng)態(tài)的三條途徑：1、“SOS”途徑—提前春季植被返青;2、“SWC”途徑—增加植被土壤水分可利用性;3、“N-uptake”途徑—提升植被氮吸收。

本研究揭示了積雪減少通過驅(qū)動(dòng)多年凍土退化，進(jìn)而促進(jìn)北方多年凍土區(qū)植被變綠的新機(jī)制，為我們理解該區(qū)域生態(tài)變化提供了全新視角。研究成果以《Warming - independent shortened snow cover duration enhances vegetation greening across northern permafrost region》為題于 2025 年 3 月發(fā)表在Communications Earth & Environment期刊上。中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所副研究員陳寧為第一作者，沈陽生態(tài)所王慶偉研究員、中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所宋長春研究員、圣地亞哥州立大學(xué)徐小鋒教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金、沈陽生態(tài)所 “綠埜優(yōu)秀青年科學(xué)家計(jì)劃” 項(xiàng)目等資助。

全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43247-025-02211-6

圖1 積雪減少影響植被生產(chǎn)力的三條途徑