The Innovation Geoscience | 探秘秋季光合物候：森林冠层高度的调节之道

导 读

秋季光合物候是指植被光合作用在秋季开始快速减弱的时期，该时间节点在调节植被生长季长度和生态系统碳吸收方面发挥着重要作用。以往的研究多集中于气候变化对秋季光合物候的影响，而忽略了植被自身结构特征对光合物候的影响。冠层高度作为植被结构的基本属性，探究其对秋季光合物候的调节作用对理解物候变化，改进物候模型具有重要意义。

图1 图文摘要

本研究基于星载激光雷达的冠层高度数据和连续太阳诱导叶绿素荧光（CSIF）数据提取的植被秋季光合物候数据，采用空间代替时间的方法，分析了冠层高度与秋季光合物候之间的偏相关关系（控制温度、辐射、土壤水和高程的影响），发现植被冠层高度对秋季光合物候具有广泛的正向调节作用，即高树往往表现出更晚的秋季光合物候期（图2）。

图2 北半球中高纬地区森林冠层高度对秋季光合物候的正向调节作用

为了进一步探究森林冠层高度调节秋季光合物候的潜在机制，本研究提出了两种假设：1）森林冠层高度影响其辐射获取；2）森林冠层高度影响其水分获取和运输。首先，通过分析不同冠层高度的树木在辐射获取上的差异，研究发现高树可以比矮树获得更多的辐射来维持更晚的物候期，这一方面受森林冠层高度差异的直接影响，另一方面受森林冠层高度不同带来的反照率差异的影响（图3）。

图3 基于遥感和站点实测的森林冠层高度差异带来的辐射与秋季光合物候的关系

研究还分析了不同冠层高度树木的根系深度，发现高树的根系往往更深，这有利于树木在生长过程中获取水分（图4 A&B）。其次，采用液流密度数据分析发现高树比矮树具有更强的水分运输能力，同样有助于树木生长（图4D）。

图4 植被冠层高度与根系深度及液流密度的关系

总结与展望

冠层高度作为植被生理结构的基本属性，在调节植被秋季物候变化中扮演着与气候变化同等重要的角色。受冠层高度的调节作用，高树往往表现出更晚的秋季光合物候期，这一发现对理解物候变化和改进物候模型具有重要意义。

责任编辑

苏泳娴  中国科学院生态环境研究中心

神祥金  中国科学院东北地理与农业生态研究所

本文内容来自The Innovation姊妹刊The Innovation Geoscience第2卷第4期以Report发表的“How does canopy height regulate autumn photosynthetic phenology in the Northern Hemisphere?” (投稿: 2024-05-15；接收: 2024-09-06；在线刊出: 2024-09-29)。

引用格式：Tang R., He B., Shen M., et al., (2024). How does canopy height regulate autumn photosynthetic phenology in the Northern Hemisphere? The Innovation Geoscience 2(4), 100095.

作者简介

何 斌，北京师范大学地理科学学部教授，博士生导师。长期从事气候变化与陆地碳循环方面的研究，以第一或通讯作者在Nature Climate Change、Nature Geoscience、Nature Communication、Science Advances、National Science Review、Geophysical Research Letters等知名期刊发表学术论文40余篇。主持国家自然科学基金国际合作重点项目、面上基金等科研项目。曾获北京市优秀人才培养资助计划支持，新疆自治区科技进步一等奖。

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