東北地理所在植被生物物理反饋對土壤溫度的影響研究方面取得新進展
黑龍江流域地處歐亞大陸溫帶草原東緣及泰加林南緣的過渡帶，季節性凍土和多年凍土的過渡區，同時也是20世紀以來全球升溫最顯著的區域之一。土壤-植被-大氣的相互作用是全球環境變化和陸面過程研究的關鍵科學問題。土壤溫度是驅動土壤物理、生物和微生物過程以及生態系統水文和生物地球化學過程的關鍵因素。在全球氣候變化背景下，明確中高緯度地區植被變化對土壤溫度的影響規律及其生物地球物理機制對于準確預測高寒地區凍土演變及生態系統碳循環具有重要的意義。
圖1. 黑龍江流域植被覆蓋度時空變化
東北地理所通過利用最先進的區域氣候模式，耦合高精度的衛星遙感資料、再分析資料和歷史氣候觀測數據，分析了黑龍江流域不同生態系統植被變化對區域氣溫和土壤溫度的影響，并剖析了植被變化影響土壤溫度的生物地球物理機制。研究發現，1982-2018年黑龍江流域植被覆蓋度增加1.85%，植被覆蓋度的增加使研究區氣溫和土壤溫度分別降低了0.045 ℃和0.19 ℃，即土壤溫度對植被變化的敏感性高于氣溫，這一特點在森林這一土地覆被類型中最顯著；研究還發現，研究區植被覆蓋度增加使不同深度層土壤 (0-10 cm, 10-40 cm, 40-100 cm, 100-200 cm) 凍結天數分別增加0.16天，1.07天，2.91天和4.69天。
此外，永凍土森林植被土壤凍結天數對植被覆蓋度的敏感性高于季節性凍土，植被覆蓋度每增加1%，永凍土不同土壤層的凍結天數分別增加0.18天，0.92天，2.34天和4.0天，高于季節性凍土的0.14天，0.42天，1.56天和2.40天。結合地表能量平衡發現，植被覆蓋度增加主要通過降低土壤熱通量影響不同土壤層溫度，土壤溫度對植被變化的響應較熱量傳輸具有一定的滯后效應。本研究發現中高緯度地區不同植被類型、不同凍土條件植被變化對氣溫和土壤溫度有不同的影響，并強調了中高緯度森林植被恢復對保護凍土環境的重要意義。
圖2. 不同植被類型植被變化對土壤溫度影響及其生物地球物理機制
研究成果近期發布于一區TOP期刊Global and Planetary Change，中科院東北地理所于靈雪副研究員為第一作者，王文娟研究員為通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金（42071025）、中國科學院戰略先導項目（XDA28080500）、中國科學院東北地理與農業生態研究所創新團隊項目（2022CXTD02）的資助。
論文信息如下：
Lingxue Yu, Ye Liu, Kun Bu, Wen J. Wang*, Shuwen Zhang. 2022. Soil temperature mitigation due to vegetation biophysical feedbacks. Global and Planetary Change. 218. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2022.103971.
前期系列研究成果信息如下：
Lingxue Yu, Ye Liu, Jiuchun Yang, Tingxiang Liu, Kun Bu, Guangshuai Li, Yue Jiao, Shuwen Zhang. 2022. Asymmetric daytime and nighttime surface temperature feedback induced by crop greening across Northeast China. Agricultural and Forest Meteorology 325:109136. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2022.109136.
Tingxiang Liu, Lingxue Yu*, Kun Bu, Jiuchun Yang, Fengqin Yan, Shuwen Zhang, Guangshuai Li, Yue Jiao, Shizhuo Liu. 2022. Thermal and moisture response to land surface changes across different ecosystems over Heilong-Amur River Basin. Science of the Total Environment 818:151799. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151799
Lingxue Yu, Yongkang Xue*, Ismaila Diallo. 2021. Vegetation greening in China and its effect on summer regional climate. Science Bulletin 66:13-17. https://doi.org/10.1016/j.scib.2020.09.003.
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