植被生长峰值反映一段时间内环境因素的综合效果,对陆地生态系统碳循环和调节大气CO2浓度至关重要(Huang et al., 2018; Xia et al., 2015)。植被达到生长峰值时通常意味着其所处的环境条件为最优。以往研究主要围绕植被生长峰值及其最优单因子(如最优温度)展开(Bennett et al., 2021; Chen et al., 2021)。然而,植被生长受到多种气候因子协同影响,最优单因子的相关研究难以综合全面地反映植被生长的最优气候空间。本文将植被生长峰值定义为十年内月度叶面积指数的最大值(The Maximum Leaf Area Index, LAImax),表征该时期的气候影响下植被的最高生长水平。本文利用长时间序列遥感数据,探索1982 – 2016年全球植被生长峰值与最优气候空间(包括最优温度(Topt)、最优辐射(Ropt)、最优大气饱和水汽压差(Vopt)与最优土壤水分(Sopt)的变化及规律。研究结果表明,受多个环境因子协同影响,过去35年间全球72%的植被LAImax上升。在全球LAImax的最高的地区(LAImax> 6.5 m2m-2),多个环境因子表现出组合最优而非单因子最优。从全球LAImax分布变化幅度看,在与Topt、Vopt、Sopt和Ropt相关的多维气候空间中,LAImax分布范围分别增加37.09%、33.44%、20.58%和22.11%;从变化方向看,全球LAImax分布边界向多个方向扩张,其中心点主要向温度更高(2.2%)、辐射更强(0.8%)、大气更干燥(2.7%)和土壤水分更少(–0.6%)的方向移动;LAImax高的地区最优气候值整体移动幅度相对低值区更大,而VPD最优值在LAImax中低值区移动较大:在LAImax高值区(LAImax> 5 m2m-2),中心点在Topt、Ropt、Vopt和Sopt轴分别提高了0.54℃,4.84 Wm-2、0.03 kPa和–0.02 m3m-3;在LAImax中值区(5 m2m-2≥LAImax> 3 m2m-2),中心点在Topt、Ropt、Vopt和Sopt轴分别提高了0.53℃、2.74 Wm-2、0.04 kPa和–0.01 m3m-3;而在LAImax低值区(3 m2m-2≥LAImax> 0.1 m2m-2),中心点在Topt、Ropt、Vopt和Sopt轴分别提高了0.32℃、1.03 Wm-2、0.04 kPa和–0.01 m3m-3;上述研究结果意味着全球植被在过去数十年对多种环境因子的响应有所调整,能在更宽的气候空间达到更佳的生长。可能的原因是大气CO2施肥效应(Piao et al., 2020; Zhu et al., 2016)、农业集约化(Huang et al., 2018)和营养元素可用性增加(Luo et al., 2020)等促进了全球植被向更宽的气候空间拓展。本文研究结果有助于生态系统模型中植被生长对环境因子响应机制的改进,并为气候变化下的植被管理提供理论参考。
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