生態中心量化氣候和人類活動對中國植被固碳的貢獻

　　中國科學院生態環境研究中心城市與區域生態國家重點實驗室傅伯杰研究組通過多源遙感數據與觀測數據融合，改進遙感植被光合和呼吸模型，采用機器學習方法，分離了氣候變化和人類活動對中國植被固碳的貢獻。該研究系統分析了大規模植被恢復以來中國陸地生態系統植被固碳的時空變化特征，對于我國植被恢復和保護、實現“碳達峰”和“碳中和”目標具有重要的指導意義。

　　陸地生態系統固碳是實現綠色碳匯的重要途徑，相關研究表明中國生態工程提高了植被碳匯，對全球變綠有重要貢獻。同時，農業發展和城市擴張從不同方向影響著植被的空間格局和固碳效應。然而，在國家和區域尺度生態系統固碳量化方法不確定性較大，21世紀以來自然氣候和人類活動影響下中國植被固碳的變化趨勢、路徑及穩定性特征不甚明確。

　　針對上述問題，傅伯杰團隊優化遙感光能利用率模型框架，發展了基于通量觀測數據和遙感植被觀測的水分脅迫方程優化方法、全球植被最適生長溫度（Topt）空間制圖方法、基于遙感葉綠素熒光（SIF）和總初級生產力（GPP）相關關系的植被光能利用率（Emax）空間制圖算法；發展生態系統自養呼吸（Ra）模型，并通過收集樣點觀測數據和運用機器學習方法確定地上和地下Ra模塊中的關鍵參數，從而有效提升遙感量化全國尺度植被固碳的準確性。研究采用機器學習、控制變量等歸因分解方法，識別人類干擾對生態系統植被固碳的影響特征，量化了2000年以來氣候變化和人類活動（包括生態恢復、農田擴張和城市化等）對中國植被碳吸收的貢獻及其路徑。

　　研究發現：2001年至2018年，我國植被的GPP不斷增加（49.1-53.1 TgC yr-2），氣候和人類活動對GPP增加的貢獻相當，分別為48%-56%和44%-52%。在空間上，生態恢復是中國北方農牧交錯帶、黃土高原和西南喀斯特地區森林覆蓋擴展和固碳增加的主要途徑，而氣候條件促進了中國東南部大部分地區的植被覆蓋和GPP增加。對于凈初級生產力（NPP）而言，其增長趨勢（22.4-24.9 TgC yr-2）與人類活動高度相關（71%-81%），尤其是在中國南部、東部和東北部。2001-2010年期，氣候條件（如輻射和降水減少）導致的NPP損失抵消了生態恢復產生的植被固碳收益。而2010年后，受中南、東部和西南地區輻射和降水條件改善的影響，中國陸地生態系統GPP和NPP均出現加速增長，說明近十年來氣候作用進一步凸顯了生態恢復的碳匯效益。

　　近日，相關研究成果發表在Global Change Biology、Journal of Geophysical Research-Biogeosciences上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中科院等的資助。

　　注：相關數據發布在PANGAEA網站。全球Topt，Emax和GPP產品發布在https://doi.pangaea.de/10.1594/PANGAEA.911385上。中國實際和氣候影響下的植被與水、熱、碳循環參量模擬結果將于近期發布。

　　氣候變化和人類活動對中國2001年至2018年植被固碳影響的路徑