陸面過程模型是模擬生物地球化學(xué)循環(huán)的重要工具，可用于評估人類活動和氣候變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)和碳循環(huán)的影響，為制定氣候變化應(yīng)對政策提供科學(xué)依據(jù)。磷是構(gòu)成生命的基本元素，是影響陸地植被生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素之一。磷循環(huán)的模型表達(dá)是陸面過程模型研發(fā)的熱點(diǎn)之一，但是相關(guān)模擬結(jié)果尚未得到檢驗，由此導(dǎo)致預(yù)測陸地碳匯相應(yīng)氣候變化存在巨大的不確定性。
2024年7月3日Science Advances在線以封面論文的形式發(fā)表了浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院蔣明凱團(tuán)隊題為Carbon-phosphorus models over-estimate CO2 enrichment response of a mature forest的研究論文。該研究系統(tǒng)檢驗了8款國際主流陸面過程模型關(guān)于森林生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)大氣二氧化碳濃度升高的模擬精度和相關(guān)過程機(jī)制。
研究發(fā)現(xiàn)，將磷循環(huán)過程納入到陸面過程模型中有效提升了模型模擬生態(tài)系統(tǒng)功能的真實性，但磷循環(huán)過程的模型表達(dá)并沒有顯著提高模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。具體來說，包含了碳氮磷循環(huán)過程的模型仍然高估了二氧化碳施肥作用對樹木生長的影響，并且模型在生態(tài)系統(tǒng)碳磷過程響應(yīng)大氣二氧化碳濃度升高中表現(xiàn)出不同的能力。結(jié)果顯示，光合作用的葉-冠升尺度過程、植物組織化學(xué)計量比、植物的地下碳投資以及植物與微生物的相互作用的是改進(jìn)過程模型相關(guān)模擬機(jī)制的重要方向。本研究通過數(shù)據(jù)-模型融合，為加深生態(tài)系統(tǒng)碳磷交互關(guān)系提供了理論依據(jù)，可為更準(zhǔn)確地預(yù)測氣候變化下的未來陸地碳匯提供參考。
圖：多模型-數(shù)據(jù)對比結(jié)果
本研究受到了“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2022YFF0801904）、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)（226-2023-00019）、浙江省自然基金“杰出青年”項目（LR24C030001）、重點(diǎn)項目（LZ23C030001）、國家基金委青年項目（32301383）等經(jīng)費(fèi)支持。論文第一和通訊作者是蔣明凱研究員，課題組碩士研究生呂禾參與了部分工作，研究團(tuán)隊包括了中國、澳大利亞、瑞典、德國、法國、美國、瑞士、挪威、西班牙、荷蘭等國的科研人員。
