國家生態科學數據中心在Science Bulletin發文揭示中國森林植被碳周轉時間在延長
植被碳周轉時間（τveg）是主導陸地碳循環動態不確定性的關鍵參數。已有研究表明，北美與歐洲的成熟或原始森林τveg在全球氣候變化下因碳損失加速而呈現縮短趨勢。然而，在全球廣泛分布的、具有不同生長模式的年輕森林中，τveg的時間變化趨勢尚不明確。國家生態科學數據中心整合長期、多源的觀測數據，綜合運用耦合深度學習的數據同化、聯網觀測和多模式模擬手段，并結合動態非平衡理論，首次在中國區域尺度上揭示了中國森林τveg的長期變化趨勢，更新修正了“全球森林τveg持續縮短”的普遍認知。
研究應用融合深度學習的多源數據-模型融合系統，以1980-2020年中國森林區域光、溫、水、CO2等為驅動，以1980s/2010s兩期森林植被碳和土壤碳清查數據以及1982-2016年遙感連續觀測的LAI等多源數據為約束，結合專家知識動態約束，采用基于貝葉斯統計的MCMC算法進行多源數據-模型同化反演，獲取τveg時間動態變化。其中碳清查數據由于兩期觀測樣點未完全對應，利用深度學習算法（SAE棧式自編碼網絡）進行訓練插補，獲取兩期點對點（共計5510個）觀測數據，用于約束碳庫動態變化。進一步利用CERN 28個森林樣地的生物量清查、凋落物和死亡率等長期監測數據，以及CMIP6多模式模擬的植被碳密度和凈初級生產力數據，進行τveg同化結果的獨立驗證。
研究發現，自2000年以來，中國森林整體τveg呈現顯著增長趨勢，增速為每年0.025±0.002年，這與歐美成熟森林的普遍縮短趨勢形成鮮明對比。在氮沉降較高的年輕森林中，大氣CO?濃度升高導致的植被生長加速效應，超過了碳損失（如樹木死亡、分解）的加速效應，凈效應表現為碳在植被中停留時間延長，即τveg增加。這揭示了在年輕、受氮限制緩解的生態系統中，CO?施肥效應能有效促進碳蓄積并延長周轉周期。研究明確指出了森林年齡對τveg變化的重要調節作用。年輕森林的生長主導階段使其對CO?升高響應更為積極，從而表現出與老齡林不同的碳周轉動態。τveg的延長直接增強了森林生態系統的碳固持能力，是貢獻于中國陸地碳匯持續增長的一個重要生理生態過程。
研究強調了林齡結構對碳循環過程的關鍵調節作用，指出當前多數陸地表面模型因未充分考慮林齡對τveg的調控及其對碳匯的高敏感性，可能導致未來碳-氣候反饋評估的偏差。因此，未來陸地表面模型需納入林齡對τveg的調控作用，才能更準確地模擬和預測碳循環。同時，研究結果為通過優化林分年齡結構（如實施科學的間伐、輪伐和齡級管理）來增強森林碳固持和增匯能力，提供了關鍵的科學依據。研究揭示了中國年輕森林植被碳周轉時間顯著延長的現象及其驅動機制，補充了關于全球森林碳周轉變化格局的認識，強調了林齡結構在調節碳周轉和碳循環動態中的重要作用。成果對于改進地球系統模型、更精準評估陸地碳匯潛力以及指導基于自然解決方案的森林碳匯管理策略具有重要價值。
該研究成果于2026年1月發表于Science Bulletin，國家生態科學數據中心何洪林研究員為通訊作者，葛蓉和任小麗為共同第一作者。該成果得到國家自然科學基金等項目資助。
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論文信息：R. Ge, X. Ren, H. He, G. Yu, L. Zhang, Q. Xu, M. Zhang, S. Piao, K. Yu, M. Williams, X. Zhu, S. Yu, Y. Yang, T. Zhou, J-S. He, D. Chen, L. Lin, Q. Ye, J. Liu, Z. Fan, Q. Wang, W. Xiang, Z. Xie, F. Shi, Q. Zhang, Y. Wang, A. Wang, Q. Zhang, Lengthening vegetation carbon turnover time across China’s forests, Science Bulletin (2026)
論文鏈接：?https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.01.050
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