作为我国第二大林区,西南林区生态环境脆弱、气候变化敏感,特别是近年来受气候、环境等因素影响,林区固碳功能已出现变化,引起了广泛关注。因此,在气候变化背景下开展西南林区固碳能力的时空动态演变及其驱动影响研究具有重要意义。采用陆地生态系统碳通量模型和土壤呼吸模型,结合气象和遥感资料,对2001—2021年西南林区净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity, NEP)进行评估。采用Theil-Sen趋势分析、Mann-Kendall趋势检验和Hurst指数,分析西南林区NEP变化的趋势特征与可持续性特征;基于偏相关性分析和地理探测器模型等方法,定量评估气温、降水、坡向坡度等气候环境因子对森林NEP的影响程度。结果表明:(1)西南林区多年平均NEP为333.8 g C m^(-2)a^(-1)(3.338 t C hm^(-2)a^(-1)),总体表现为碳汇,且2001—2021年林区NEP呈现波动增长趋势,平均每年增加3.9 g C m^(-2)a^(-1)(0.039 t C hm^(-2)a^(-1))。其中,NEP达到显著增加趋势的面积,占林区总面积的33.2%,主要分布在四川北部、云南西南部等地。落叶阔叶林和贵州林区NEP增加趋势最大,平均每年分别增加4.5 g C m^(-2)a^(-1)(0.045 t C hm^(-2)a^(-1))和5.9 g C m^(-2)a^(-1)(0.059 t C hm^(-2)a^(-1))。(2)从变化持续性看,大部林区NEP的Hurst指数小于0.5,表明NEP未来变化趋势与过去相反,林区NEP未来可能呈下降趋势,其中NEP由增加趋势变为减少趋势的林区面积占比达到64.6%。但是依然有30.5%林区NEP未来变化呈增加趋势,其中云南林区分布最多(57.1%)、四川次之(36.2%)。(3)从时间尺度的影响分析来看,近20年西南大部林区NEP与降水具有负相关性、与蒸散和气温具有正相关性,其中蒸散是影响林区NEP的第一关键气候因子,影响面积占比67.2%,降水影响范围次之(21.3%),气温影响范围第三(6.1%)。但是关键气候因子在不同森林类型间存在一定差异,其中降水是影响贵州灌丛和常绿阔叶林NEP的第一关键气候因子,而气温是影响贵州针叶林NEP的第一关键气候因子。(4)从空间分布的影响分析来看,气候环境因素对固碳功能的影响较为复杂,其中气温、辐射、高程是对西南林区NEP空间分异解释力最强的前三个因子。但是在贵州和重庆林区,各因子对NEP解释力均明显偏弱(q值<0.1),表明气候环境因素对林区NEP空间分布驱动机制更为复杂。此外,各因子间对林区NEP空间分布变化存在交互作用,分别属于双因子增强或非线性增强作用。其中最大交互影响力分别为,气温∩日照(q值=0.33)、辐射∩蒸散(q值=0.31),气温∩辐射(q值=0.29),表明这些因子交互作用对西南林区NEP空间分布的影响占主导地位。本研究结果将有助于揭示森林NEP对气候环境变化的响应机制,为西南林区碳中和研究提供基础数据支持。
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