基于涡度相关技术的鼎湖山站碳通量观测塔对“双碳”计划正发挥着重要作用

• ：鼎湖山站
        
• ：2022-11-10

       碳通量塔是开展森林冠层和大气界面二氧化碳交换能力研究一个非常有用的工具，特别是在定量南亚热带森林长期碳捕获能力和其他重要气象参数方面。鼎湖山站自2002年10月正式启动了碳通量监测工作，该站是中国科学院生态网络最早设立的南亚热带森林观测站点。迄今为止获得的数据，在点上有助于深入了解鼎湖山第一个国家级自然保护区地带性森林在生态系统碳汇服务功能的潜力，在面上有助于找到更好的区域性森林的管理和保护方法。

图1 鼎湖山站碳通量观测系统

       基于鼎湖山站长期生物监测及涡度相关技术支撑下的碳通量监测数据，近期鼎湖山站科研人员专注于“碳达峰”、“碳中和”(双碳)计划需要解决的关键科学问题，发挥碳通量塔的作用，有如下一些重要发现并发表于相关学术刊物：

       (1) 采用涡度协方差技术精准确定森林-大气碳交换量。观察到每日生态系统碳通量的季节趋势，表明其对气候因素的敏感性，如气温、降水和光照。研究阐明鼎湖山自然保护区可作为一个示范性的森林生态系统，可用于揭示森林对大气中CO₂的吸收和封存的作用。

       该成果以“An inter-annual comparative study on ecosystem carbon exchange characteristics in the Dinghushan Biosphere Reserve, a dominant subtropical evergreen forest ecosystem”为题，2021年10月发表于Frontiers in Plant Science（《植物科学前沿》）（IF5-Year=7.255），论文链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2021.715340

图2 实测总初级生产力和二氧化碳羧化速率的季节性趋势

       (2) 在鼎湖山自然保护区进行的一项为期12年（2003-2014年）监测数据的研究表明，干旱的频率和强度都在增加，这一现象正在以独特的方式影响森林中的碳固存。与全球其他生态系统不同的是，该保护区被发现在干旱月份比雨季吸收更多的碳，季节性干旱导致亚热带森林碳增加。

       该成果以 “Seasonal droughts drive up carbon gain in a subtropical forest”为题， 2022年9月发表于Journal of Plant Ecology（《植物生态学杂志》）（IF5-Year=2.676），论文链接：https://doi.org/10.1093/jpe/rtac088

图3 “季节性干旱导致亚热带森林碳增加”图文摘要

       (3) 证明了涡流协方差技术可以用于测量碳封存和相关经济价值影响。研究表明，对于碳经济价值的直接估算，在鼎湖山自然保护区每年平均5300吨碳的封存量相当于该地区330万元人民币（约合53万美元）的经济附加值。

       该成果以“Carbon flux variation and associated biomass energy storage economic value implications in the Dinghushan Biosphere Reserve”为题，2022年11月发表于Journal of Cleaner Production（《清洁生产杂志》）（IF5-Year =11.016）论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.134274

图4 数据采集和分析流程图解

       这些已发表的研究成果从另一层面表明，涡度通量数据在理解森林的生理和生态功能方面非常有用。针对“双碳”计划的实施，这些研究是及时的，其中关于经济价值的评估，同行专家高度肯定，认为从科学和教育的角度来看，这篇论文都很有趣（The paper is very interesting from both a scientific and an educational point of view），有助于制定进一步保护和管理南亚热带森林生态系统类型的政策。华南植物园博士生Brian Njoroge为以上论文的第一作者，导师李跃林研究员为通讯作者，鼎湖山站团队成员为论文的发表贡献了集体力量，扮演了各自重要的角色。该团队正在致力于未来的相关碳通量项目，利用涡度通量数据来扩大对不同气候区森林生态系统的科学理解。