我国科学家揭示气候变暖下森林生长"虚假繁荣"现象 干旱区木质部碳库或面临挑战

在全球变暖背景下,春季提前、秋季推后使不少地区的生长季呈现延长趋势。

直观上看,生长季更长意味着树木拥有更充足的光合作用时间窗口,森林生长与固碳能力似乎会同步增强。

然而,最新研究给这一常识性推断敲响警钟:在干旱和半干旱区,生长季拉长可能并不等同于木材增长,甚至可能形成表象上的“繁荣”。

问题:生长季越长,木质部生长就越多吗?

森林碳汇的讨论,长期更多聚焦冠层、凋落物和根系等组分,而木质部碳库因碳密度高、周转周期长,近年被认为可能在缓解气候变化中更具韧性。

木质部形成依赖形成层活动与细胞分裂、扩张等过程,其对温度与水分的敏感性,决定了“延长生长季”能否转化为“增加木材产量”。

围绕生长周期与生长量的关系,国际上仍存在不同观点,尤其在水分受限生态系统中更缺乏可比证据。

原因:增温能“拉长时间”,却未必“提高效率” 科研团队沿阿尔泰山脉南麓设置四个样地,覆盖约400公里的温度—降水自然梯度:喀纳斯相对寒冷湿润,高海拔样地更冷,低海拔样地更温暖干燥,青河则更为干旱。

研究人员选择35株健康西伯利亚云杉作为样本,对木质部细胞形成进行监测。

结果显示,在2018年,最温暖的低海拔站点生长季持续时间最长,但木质部细胞形成数量反而最少,出现“生长季长度与木质部生长量解耦”的现象。

从机理看,春季气温升高可提前触发形成层活动,使木质部细胞生产开始得更早、持续得更久;但是否能形成更多细胞,还取决于生长季内水分是否充足。

细胞分裂和扩张需要足够水分维持膨压,水分不足会直接降低细胞生产率。

也就是说,增温提供的是“更长的生产窗口”,而水分决定“窗口内的产出强度”。

该研究还观察到,2019年解耦现象有所减弱,与当年春季气温较低、夏季降水偏多相一致,表明降水对木质部形成具有显著的调节作用。

影响:可能高估森林增汇能力,增加生态管理不确定性 这一发现提示,在干旱半干旱森林中,仅依据生长季延长就判断森林生长增强,存在明显风险。

若温暖春季导致生长季提前启动,但夏季水分无法跟上,树木可能进入“持续时间更长、单位时间增长更低”的状态,表面看“生长季更长”,实际木材积累与固碳并未同步提升,甚至受限加剧。

从更宏观的角度看,干旱半干旱区在我国陆地生态系统中占有重要比例,也是气候变化敏感区。

若水分限制被低估,可能导致碳汇评估偏差,进而影响区域生态工程成效评估、碳中和路径测算以及森林资源经营策略的科学性。

对策:把“水分账”纳入增汇与经营的核心指标 面向未来,应更系统地把季节性水分条件纳入森林生长预测和经营管理: 一是完善监测网络,强化对春季增温、夏季降水与土壤水分的联动观测,提升对木质部形成动态的刻画能力,避免仅用物候或生长季长度替代真实生长量。

二是优化经营措施,在水分受限区域因地制宜推进涵养水源、减少土壤蒸发、提升土壤保水能力等措施,并结合林分结构调控降低干旱胁迫风险。

三是改进模型与评估体系,在碳汇核算和生态工程评价中引入“温度驱动的提前启动”与“水分驱动的生产率变化”两条关键机制,提升对极端干旱年份的敏感性分析。

四是加强树种与来源选择,关注耐旱性、用水效率与抗逆性状,提高森林系统在变暖背景下的稳定性与韧性。

前景:更暖的生长季或将放大水分的重要性 研究人员指出,随着气候变化持续,更长、更温暖的生长季可能进一步凸显水分可用性的决定作用。

当生长季内水分条件不利时,森林生长和碳固存将更易受限,干旱与热浪等极端事件也可能放大这种限制。

对干旱半干旱区而言,未来森林生态系统的关键不只是“多长的生长季”,更是“生长季里有没有水、什么时候有水”。

这项研究提醒我们,应对气候变化需要更加科学、理性的态度。

表面上的积极信号——生长季延长、春季提前——可能掩盖着深层的生态困境。

森林生长不是简单的数学加法,而是多种气候因素相互作用、相互制约的复杂系统。

随着全球气候变化加速,如何在变暖、变干的趋势中维护森林的碳汇功能,成为生态文明建设中的重大课题。

深化对森林生长机理的认识,制定更加精准的林业政策和适应性管理策略,已成为当务之急。