植被作為重要的碳匯，其結(jié)構(gòu)和固碳能力將受到未來(lái)氣候變化的顯著影響。深入理解氣候變化對(duì)植被碳封存的正負(fù)效應(yīng)，對(duì)于預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)至關(guān)重要。大氣飽和水汽壓差(VPD)作為調(diào)控植物氣孔導(dǎo)度和光合作用的關(guān)鍵因子，與氣溫和土壤濕度存在緊密耦合關(guān)系，這使得量化VPD對(duì)植被生產(chǎn)力的獨(dú)立影響具有挑戰(zhàn)性?，F(xiàn)有研究多聚焦于從直接效應(yīng)角度評(píng)估土壤濕度和/或VPD對(duì)植被生產(chǎn)力及光合作用的相對(duì)重要性，然而溫度介導(dǎo)的間接水效應(yīng)對(duì)于理解碳封存動(dòng)態(tài)同樣關(guān)鍵。同時(shí)考量水資源可利用性的直接與間接效應(yīng)，將有助于調(diào)和當(dāng)前研究中的矛盾發(fā)現(xiàn)。

針對(duì)這一問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“版納植物園”)森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與動(dòng)態(tài)研究團(tuán)隊(duì)利用2000-2023年太陽(yáng)誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒?SIF)和總初級(jí)生產(chǎn)力(GPP)觀測(cè)數(shù)據(jù)，創(chuàng)新性地結(jié)合因果識(shí)別方法(CCM)與偏最小二乘結(jié)構(gòu)方程模型(PLS-SEM)，揭示氣溫和VPD對(duì)中國(guó)植被生產(chǎn)力變化的獨(dú)立影響。研究結(jié)果表明，VPD對(duì)植被生產(chǎn)力表現(xiàn)出顯著的負(fù)效應(yīng)(尤其在干旱和半干旱地區(qū))，而氣溫在排除交互作用后總體呈現(xiàn)正效應(yīng)，但當(dāng)高溫與高VPD協(xié)同發(fā)生時(shí)，氣溫的正向效應(yīng)會(huì)被顯著削弱;基于CMIP6多模式集合的預(yù)測(cè)進(jìn)一步顯示，未來(lái)VPD的負(fù)面效應(yīng)將持續(xù)增強(qiáng)，氣溫的正效應(yīng)將逐漸減弱，這種變化在中緯度地區(qū)表現(xiàn)最為顯著。該研究不僅系統(tǒng)揭示了VPD在調(diào)控陸地生態(tài)系統(tǒng)功能中的關(guān)鍵作用，為理解氣候變化下植被響應(yīng)機(jī)制提供了新的理論依據(jù)，更重要的是發(fā)現(xiàn)了溫度-VPD協(xié)同效應(yīng)機(jī)制，這一創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)既為解釋植被生產(chǎn)力響應(yīng)區(qū)域差異提供了新視角，也為未來(lái)生態(tài)系統(tǒng)管理、碳循環(huán)預(yù)測(cè)及植被適應(yīng)策略制定提供了重要科學(xué)參考。

該研究成果以Unraveling the impacts of temperature and vapor pressure deficit on gross primary productivity from current to future scenarios為題，近期發(fā)表于國(guó)際水文權(quán)威期刊Journal of Hydrology上。版納植物園森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能與動(dòng)態(tài)研究組博士后陳珊珊為第一作者，楊潔研究員為通訊作者;隆德大學(xué)吳敏超教授和中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院張松林助理研究員聯(lián)合參與了該工作。研究得到云南省興滇英才項(xiàng)目“云嶺學(xué)者”、云南省“彩云博士后”計(jì)劃、植被結(jié)構(gòu)功能與建造全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題、版納植物園“十四五”科技創(chuàng)新規(guī)劃及中美生物多樣性合作研究項(xiàng)目等資助。

圖1氣溫對(duì)植被生產(chǎn)力影響的直接作用、間接作用及其交互作用

圖2大氣飽和水汽壓差對(duì)植被生產(chǎn)力影響的直接作用、間接作用及其交互作用