森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的最大碳匯，主要通過樹木生長增加生態(tài)系統(tǒng)碳儲量，對減緩氣候變化發(fā)揮著重要作用。Nature的一項最新研究發(fā)現(xiàn)，亞馬遜森林碳匯的減少是干旱導致樹木死亡，進而引起的森林生物量降低，并發(fā)現(xiàn)植物木質部水力安全邊際這一關鍵性狀可用于預測樹木干旱死亡風險和森林生物量。然而，其他全球變化過程同樣深刻影響著森林碳匯，且影響趨勢和程度時空差異極大，迫切需要構建一個多時空尺度、評估全球變化對森林碳匯影響的研究框架，以探究森林碳匯對全球變化的響應和適應機制。

中國科學院華南植物園植物生理生態(tài)研究組劉慧副研究員，聯(lián)合森林群落、生態(tài)系統(tǒng)、植被遙感研究領域的多位科學家，探討了不同時空尺度碳匯研究的主導因素和研究趨勢：1) 在植物個體和物種尺度，碳匯功能與氣候變化之間基于植物生理機制的認知差距，可以由功能性狀研究彌合，未來需要依據(jù)森林生長死亡的關鍵限制因素，準確選擇預測森林生物量的功能性狀；2) 在森林群落尺度，群落物種組成和群落結構的長期監(jiān)測，配合樹木年輪研究，始終是厘清森林碳匯動態(tài)驅動因素的基礎；3) 在生態(tài)系統(tǒng)尺度，樹木生長-死亡權衡與生態(tài)系統(tǒng)的恢復力和抵抗力密切相關，但生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能環(huán)境閾值的確定更為復雜和困難，需要同時考慮動態(tài)閾值和新平衡態(tài)；4) 在區(qū)域與全球尺度，多時相、大尺度遙感圖像與高分辨率激光雷達（地上）和探地雷達（地下）數(shù)據(jù)相結合，可將區(qū)域監(jiān)測數(shù)據(jù)上推到全球尺度，實現(xiàn)幾十年地表變化和碳動態(tài)的近全球覆蓋。隨著生理生態(tài)學、群落生態(tài)學和生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學、遙感數(shù)據(jù)、新算法和過程模型的快速積累和發(fā)展，森林生物量的估算和預測可在多個時空尺度上得到顯著改進，導致樹木大量死亡的自然極端擾動和人類活動對森林碳匯的影響也將更好的納入該研究框架（圖）。

全球變化加劇，極端氣候事件頻發(fā)的現(xiàn)狀下，該研究為科學系統(tǒng)的綜合監(jiān)測和模型模擬，及應用新技術手段定量評估和準確預測森林生物量和碳匯功能提供了支撐。研究結果以“From tree to forest: Multiple carbon sink constraints”為題發(fā)表在The Innovation上。華南植物園劉慧為第一作者，共同作者為中國科學院青藏高原研究所張林研究員，南京師范大學馬勤副教授，中國科學院地理科學與資源研究所趙瑋博士，中山大學陳一平副教授。該研究得到了中國科學院青年創(chuàng)新促進會、第二次青藏高原綜合科學考察研究、國家自然科學基金等項目的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2023.100463

圖. 多時空尺度全球變化對碳匯限制示意圖