干旱对生态系统的可持续性构成了重大威胁，造成中国西南等地区的年累积碳吸收量(ACCU)降低。为理清背后的潜在机制，本研究基于综合物候和生理学统计模型(Statistical Model of Integrated Phenology and Physiology, SMIPP)，将ACCU分解为春季物候(Start of Season, SOS)、秋季物候(End of Season, EOS)和生产力峰值(Peak of Gross Primary Productivity, GPPmax)，并分析其对干旱的响应。结果显示，物候 (SOS和EOS)和生理 (GPPmax)的组合能很好的捕获ACCU的变异；2001 – 2020年，干旱通过推迟SOS和提前EOS导致ACCU净损失75.90 Tg C。研究结果强调，干旱对ACCU的负面影响主要通过影响物候来实现。总体而言，本研究量化了干旱通过物候和生理效应对ACCU的贡献，可为未来干旱条件下生态系统碳循环预测提供依据。

研究背景

随着全球变暖和人类活动加剧的挑战不断升级，全球范围内干旱发生的频率、强度和持续时间都在增加，对生态系统产生了重大影响。生态系统年累积碳吸收(ACCU)是指植物在一年内通过光合作用吸收有机碳的总量，是评价生态系统碳循环的重要指标。干旱通过改变光合作用活性、调节植被物候、致使森林火灾和病虫害的发生等影响生态 ACCU。因此，量化干旱对碳吸收的影响对于监测生态系统中的碳循环至关重要。

已有研究发现，ACCU与春季物候(Start of Season, SOS)、秋季物候(End of Season, EOS)和生产力峰值(Peak of Gross Primary Productivity, GPPmax)密切相关。干旱以不同的方式影响SOS、EOS和GPPmax，例如，春季干旱使植物因缺水而推迟生长，导致SOS延后；秋季干旱促进脱落酸分泌，从而提前EOS；夏季干旱可通过限制光合作用而降低GPPmax，但伴随的温度和有效太阳辐射的增加，亦会增加GPPmax。因此，了解SOS、EOS和GPPmax对季节性干旱的响应模式，并通过这些指标量化干旱降低ACCU的程度，对于理解干旱对生态系统碳循环的影响具有重要意义。

中国西南地区在是全球生态恢复工程最为显著的区域，也是中国最大的碳库。然而，近年来气候变化和人类活动对该地区的影响日益显著，导致干旱频繁发生。因此，研究西南地区干旱对生态系统碳吸收的影响，对于维护生态系统的稳定性及保护生态系统功能的完整性至关重要。本研究旨在借助综合物候和生理学统计模型(Statistical Model of Integrated Phenology and Physiology, SMIPP)模型，量化干旱通过对物候(SOS, EOS)和生理(GPPmax)的影响引起的ACCU变化，以便更好地了解干旱对西南地区碳循环的影响。

研究方法

SMIPP模型：

SMIPP模型分解结果表明，SOS、EOS和GPPmax能有效捕获西南地区ACCU的变化，平均R²为0.74。干旱导致中国西南地区65.95%区域SOS延后，平均延后4.89天，导致60.26%区域EOS提前，平均提前2.87天，且随着干旱的加剧，SOS延后、EOS提前程度及面积占比均增大。然而，干旱对GPPmax的积极影响和消极影响相当，50.82%的地区GPPmax增大，49.18%的地区GPPmax减小，且随着干旱程度的加剧，GPPmax先增加再减小。

2001 – 2020年，干旱通过推迟SOS和提前EOS使西南地区ACCU分别减少65.58 Tg C，和21.47 Tg C，但通过增加GPPmax使ACCU增加11.15 Tg C，最终导致ACCU净损失75.90 Tg C。