伏正研究組在Nature Plants發文揭示生態系統碳水過程熱解耦
在全球變化背景下，植被如何響應溫度變化及協調碳吸收與水分散失，是全球變化生態學與地球系統科學領域的核心問題。已有研究多聚焦光合作用最適溫度，而對蒸騰作用熱響應認識不足，制約了對碳水耦合機制的準確理解。中國科學院地理科學與資源研究所伏正研究員團隊聯合國內外學者開展全球研究發現，在高溫脅迫下，植物維持蒸騰的能力顯著強于光合作用，揭示了陸地生態系統碳水過程在高溫條件下發生熱解耦。
研究基于全球通量網絡、樹干莖流網絡觀測、遙感觀測及地球系統模型模擬，首次在生態系統尺度系統比較了蒸騰與總初級生產力的最適溫度。結果表明，全球范圍內蒸騰最適溫度普遍高于光合作用，平均高出約1.8°C，且在森林生態系統中更為顯著。隨著氣溫升高，光合作用先達到峰值并下降，而蒸騰仍可在更高溫度范圍內持續增強，通過蒸發冷卻調節葉片溫度，直至超過其最適溫度后才開始下降。這表明植物在高溫條件下優先維持蒸騰以保護植物免受高溫傷害，從而導致碳吸收與水分散失在溫度響應上的解耦；但在更高溫度下最終仍會通過降低蒸騰來保守用水。
進一步研究發現，蒸騰與光合作用最適溫度雖總體呈顯著正相關，但存在系統性偏離，說明在氣候變暖背景下，生態系統碳吸收較水分散失更易受到高溫限制。機器學習分析表明，生長季最高氣溫是主導兩者空間變異的關鍵因子，而其差異主要受植被含水量調控。地球系統模型雖能再現二者的空間格局，但普遍低估其幅度及差異。該研究在全球尺度揭示了蒸騰與光合作用最適溫度的差異規律及其調控因子，提出了生態系統碳水過程溫度響應的“雙最適溫框架”，為提升生態模型預測能力和評估未來陸地碳匯與水循環提供了重要科學依據。
該成果于2026年4月15日發表于Nature Plants，第一作者為中國科學院地理科學與資源研究所博士生夏浩禹，通訊作者為伏正研究員。合作團隊包括北京師范大學、法國氣候與環境科學實驗室、美國威斯康星大學、西班牙巴塞羅那自治大學、北京大學、澳大利亞聯邦科學與工業研究組織、美國康奈爾大學等機構的多名學者。研究得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目資助。
論文信息：Xia, H., Zhang, F., Ciais, P., Stoy, P.C., Pe?uelas, J., Lian, X., Wang, Y., Makowski, D., Luo, Y., Niu, S., Yu, G., Huang, J., Wang, X., Zahn, E., Fu, Z.*, 2026. Higher optimal temperature for vegetation transpiration than for photosynthesis. Nature Plants, https://doi.org/10.1038/s41477-026-02263-2.
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41477-026-02263-2
圖1. 基于觀測數據的蒸騰和光合最適溫及其差異
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