科研进展 | 国家生态科学数据中心在Science Bulletin发文揭示中国森林植被碳周转时间在延长
- ：NESDC
- ：2026-02-04
植被碳周转时间（τveg）是主导陆地碳循环动态不确定性的关键参数。已有研究表明，北美与欧洲的成熟或原始森林τveg在全球气候变化下因碳损失加速而呈现缩短趋势。然而，在全球广泛分布的、具有不同生长模式的年轻森林中，τveg的时间变化趋势尚不明确。国家生态科学数据中心整合长期、多源的观测数据，综合运用耦合深度学习的数据同化、联网观测和多模式模拟手段，并结合动态非平衡理论，首次在中国区域尺度上揭示了中国森林τveg的长期变化趋势，更新修正了“全球森林τveg持续缩短”的普遍认知。
研究应用融合深度学习的多源数据-模型融合系统，以1980-2020年中国森林区域光、温、水、CO2等为驱动，以1980s/2010s两期森林植被碳和土壤碳清查数据以及1982-2016年遥感连续观测的LAI等多源数据为约束，结合专家知识动态约束，采用基于贝叶斯统计的MCMC算法进行多源数据-模型同化反演，获取τveg时间动态变化。其中碳清查数据由于两期观测样点未完全对应，利用深度学习算法（SAE栈式自编码网络）进行训练插补，获取两期点对点（共计5510个）观测数据，用于约束碳库动态变化。进一步利用CERN 28个森林样地的生物量清查、凋落物和死亡率等长期监测数据，以及CMIP6多模式模拟的植被碳密度和净初级生产力数据，进行τveg同化结果的独立验证。
研究发现，自2000年以来，中国森林整体τveg呈现显著增长趋势，增速为每年0.025±0.002年，这与欧美成熟森林的普遍缩短趋势形成鲜明对比。在氮沉降较高的年轻森林中，大气CO₂浓度升高导致的植被生长加速效应，超过了碳损失（如树木死亡、分解）的加速效应，净效应表现为碳在植被中停留时间延长，即τveg增加。这揭示了在年轻、受氮限制缓解的生态系统中，CO₂施肥效应能有效促进碳蓄积并延长周转周期。研究明确指出了森林年龄对τveg变化的重要调节作用。年轻森林的生长主导阶段使其对CO₂升高响应更为积极，从而表现出与老龄林不同的碳周转动态。τveg的延长直接增强了森林生态系统的碳固持能力，是贡献于中国陆地碳汇持续增长的一个重要生理生态过程。
研究强调了林龄结构对碳循环过程的关键调节作用，指出当前多数陆地表面模型因未充分考虑林龄对τveg的调控及其对碳汇的高敏感性，可能导致未来碳-气候反馈评估的偏差。因此，未来陆地表面模型需纳入林龄对τveg的调控作用，才能更准确地模拟和预测碳循环。同时，研究结果为通过优化林分年龄结构（如实施科学的间伐、轮伐和龄级管理）来增强森林碳固持和增汇能力，提供了关键的科学依据。研究揭示了中国年轻森林植被碳周转时间显著延长的现象及其驱动机制，补充了关于全球森林碳周转变化格局的认识，强调了林龄结构在调节碳周转和碳循环动态中的重要作用。成果对于改进地球系统模型、更精准评估陆地碳汇潜力以及指导基于自然解决方案的森林碳汇管理策略具有重要价值。
该研究成果于2026年1月发表于Science Bulletin，国家生态科学数据中心何洪林研究员为通讯作者，葛蓉和任小丽为共同第一作者。该成果得到国家自然科学基金（42030509, 42301538, 42141005）等项目资助。
论文信息：R. Ge, X. Ren, H. He, G. Yu, L. Zhang, Q. Xu, M. Zhang, S. Piao, K. Yu, M. Williams, X. Zhu, S. Yu, Y. Yang, T. Zhou, J-S. He, D. Chen, L. Lin, Q. Ye, J. Liu, Z. Fan, Q. Wang, W. Xiang, Z. Xie, F. Shi, Q. Zhang, Y. Wang, A. Wang, Q. Zhang, Lengthening vegetation carbon turnover time across China’s forests, Science Bulletin (2026)
论文链接： https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.01.050
