植被根/叶碳分配策略对全球陆地生态系统碳收支具有重要调控作用。然而,由于全球尺度植被根/叶碳分配的观测数据匮乏,全球植被根/叶碳分配状况、在全球环境变化背景下的变化及其驱动机制均不清楚。陆地生态系统模型能够模拟全球时空连续的根/叶碳含量数据,是研究根/叶碳分配变化及其驱动机制的有效工具。本研究首先评估了7个陆地生态系统过程模型模拟的根/叶碳含量的空间分布和时间动态的能力,并基于评估结果对模型进行最优集合平均。在此基础上,利用最优集合平均的生态系统模型分析植被根/叶碳分配(allocation strategies, AS)变化及其驱动因素。结果表明,最优集合平均的根碳含量在温暖湿润地区存在高估现象,叶碳含量在北方高纬度地区出现低估情况。最优集合平均的模型模拟结果在根碳含量空间变异、叶碳含量的年际波动(MVI=1.702)、多年趋势偏差(trend bias=1.432 g m-2 decade-1)及空间相关系数(R leaf=0.716)的综合评估中效果最好。模型最优集合平均结果表明,1982-2018年间全球植被根/叶碳分配呈现持续向根倾斜的趋势(AS=0.445±0.011g g-1, AS trend=19±0.029 10-3g g-1 decade-1, p<0.01),CO2浓度增加是主要驱动因素(ASCO2=0.253±0.016g g-1, ASCO2 trend=23±0. 091 10-3g g-1 decade-1, p<0.01)。CO2浓度增加对根/叶碳分配的影响主要体现在热带及北方高纬度地区,使植被具有向根分配更多碳的倾向,且随着生长季温度和平均降水量增加,这一现象更加明显。气候变化(climate change, CLI)对植被根/叶碳分配的贡献较小(ASCLI=-0.004±0.004g g-1, ASCLI trend=1.972±0.010 10-3g g-1 decade-1, p=0.55)且具有较大的空间异质性:在北方高纬度地区倾向分配于根,而在热带地区倾向于叶。土地覆被及土地利用变化(land cover and land use change, LCC)导致植被具有向叶分配更多碳的趋势(AS LCC =-0.060±0.010 g g-1, AS LCC trend=-8.194±0.062 10-3g g-1 decade-1, p<0.01)。最优集合平均方法显著降低了生态系统模型对根/叶碳分配估计的偏差,而考虑养分循环过程可能是进一步提高模型根/叶碳含量及其分配策略模拟效果的关键。
发表评论