森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的碳匯之一，對緩解全球氣候變化具有重要作用。樹木通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳（碳同化過程），并將碳固定在莖干木質部中（碳固定過程），這兩個關鍵過程的物候變化直接影響森林碳匯功能。然而，隨著全球氣候持續(xù)變暖，光合作用與木質部生長的物候響應是否同步，是植被物候學研究中的前沿科學問題。此前研究大多基于年或月尺度的碳通量和樹輪數(shù)據(jù)，難以精確捕捉光合作用與木質部生長過程中的關鍵物候事件，限制了學界對二者動態(tài)關系的深入理解。

　　近日，中國科學院青藏高原研究所研究團隊聯(lián)合來自15個國家的科研機構，整合了北半球84個樣點、涵蓋24種針葉樹的形成層活動觀測數(shù)據(jù)，構建了涵蓋寒帶、高山、溫帶及地中海四個典型氣候區(qū)的年均溫度梯度（-4.4°C至18.2°C），并結合全球高精度遙感產(chǎn)品FluxSat GPP反演的光合物候數(shù)據(jù)，系統(tǒng)揭示了在氣溫升高背景下，針葉林木質部生長與光合作用明顯的物候不同步現(xiàn)象，并闡明了其內(nèi)在生理機制。

　　研究通過精確量化木質部生長與光合作用的起止時間發(fā)現(xiàn)，沿溫度梯度帶，年均溫度每升高1°C，木質部生長的開始時間提前約2.3天，而光合作用開始時間的提前速率是木質部的2倍。這一差異導致在溫帶和地中海地區(qū)，光合作用與木質部生長開始的時間差約為62天，大于時間差約為35天的寒帶和高山地區(qū)。同時，每升溫1°C，二者的結束時間均延遲約2.0天。從溫度梯度帶整體來看，與最寒冷樣點相比，最溫暖樣點的光合季節(jié)延長了約四個月，而木質部生長季僅延長約三個月，這表明變暖明顯加劇了木質部生長與光合作用之間的物候不同步。

　　貝葉斯混合效應模型分析揭示，造成這種物候不同步的關鍵機制在于木質部生長的恢復依賴春季積溫，并需要經(jīng)歷冬季的低溫積累（冷激），以打破生理休眠。在溫暖地區(qū)，冬季升溫導致冷激不足，樹木需要更多熱量才能啟動生長，從而延遲了木質部生長的開始。然而，光合作用的恢復主要受春季溫度驅動，對冬季冷激的依賴性較低。

　　研究進一步發(fā)現(xiàn)，木質部生長量主要由木材生長季的長度決定，與光合季節(jié)長度無明顯相關。這意味著，盡管氣候變暖延長了森林的光合時間窗口，卻未能同步提升木材碳匯的積累效率。

　　該研究從北半球尺度上定量揭示了針葉林木質部與光合物候對溫度變化的響應差異及其生理機制，為變暖背景下森林生長動態(tài)與碳循環(huán)過程提供了科學依據(jù)，對準確評估未來森林的固碳潛力具有重要意義。

　　相關研究成果發(fā)表在《自然-氣候變化》（Nature Climate Change）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院等的支持。

變暖加劇木質部生長與光合作用之間的物候不同步示意圖