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岳超研究员在陆地碳循环年际波动研究方面取得新进展

近日，西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室“植被动态与地表过程研究”团队岳超研究员在土地利用对陆地碳循环年际波动的影响方面取得新进展，研究成果“Contribution of land use to the interannual variability of the land carbon cycle”于6月23日发表在Nature Communications杂志，岳超研究员为第一作者和通讯作者，其他作者包括国际碳循环研究专家、法国气候与环境科学实验室(LSCE)Philippe Ciais教授和美国Woods Hole Research Center的Richard A. Houghton博士。

陆地生态系统吸收了约30%人类活动所排放的二氧化碳，其碳源汇动态表现出强烈的年际波动，该波动对于温度的敏感性（γ值）可为估算全球变暖情景下陆地生态系统碳汇能力提供线索，因此理解年际波动的驱动因素至关重要。随着人口增加，特别是工业革命以来，人类对原生生态系统的改变和土地管理愈加强烈，然而以往陆地碳汇波动研究多集中在气候波动和不同生态系统类型的影响上，忽略了土地利用的作用，关键原因之一是缺乏可靠的模型工具。

土地利用一方面通过毁林造田、森林砍伐等向大气中排放了二氧化碳，另一方面也通过生态恢复、人工造林等加强了生态系统的碳吸收。这些因素均影响着陆地碳循环的年际波动。然而，国际碳计划（Global Carbon Project）历年所发布的全球碳收支中对土地利用碳源汇效应的估算均依赖于簿记模型或者传统植被动态模型，由于方法不统一，这两者之间估算结果可比性弱，也无法反映气候波动的影响。

岳超研究员通过对国际上广泛使用的植被动态模型ORCHIDEE进行深度开发，把植被模型与薄记模型相融合，首次揭示了土地利用对陆地碳源汇年际波动的影响。研究发现，受土地利用影响的次生生态系统贡献了陆地碳循环年际波动的30-45%，以往研究认为碳源汇年际波动几乎全部由原生生态系统主导，而本研究表明若充分考虑土地利用的影响，原生生态系统的作用过去被高估了50%，土地利用对碳源汇年际波动具有显著贡献。本研究从人类活动的角度揭示了影响全球陆地碳循环动态的机制，指出为减缓气候变化，土地管理应着重减少毁林导致的碳排放、提高次生生态系统碳汇对气候变化的韧性。

图1 ORCHIDEE模型中所包括的土地利用过程：毁林造田的碳排放、新增农田的滞后排放、木材砍伐的排放以及生态恢复和人工造林产生的次生林碳吸收。

图2 ORCHIDEE模型和基于观测和薄记模型的陆地净碳平衡（a），土地利用碳排放（b），原生生态系统的碳吸收（c）和碳源汇年际波动的归因（d）。

图3 ORCHDEE模型模拟的陆地碳汇对热带气温的敏感性（γ值）与观测相吻合（a），但是土地利用效应的γ值比以往估算要高，而原生生态系统的γ值比以往估算更低（b）。

本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项B类（XDB40000000）、国家自然科学基金（41971132）、欧盟委员会LUC4C项目和欧洲科学研究委员会IMBALANCE-P项目的资助。岳超研究员目前是国际主流陆面过程模型ORCHIDEE核心开发成员，重点开展土地利用变化、森林干扰、人工林管理和陆地-气候反馈相关研究。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-16953-8

研究团队主页：http://site-518986-2686-5353.mysxl.cn/