夏建阳教授研究团队在《Nature Communications》上发现持续干旱导致全球草地生长峰值十年停滞

作者简介：

华东师范大学生态与环境科学学院博士后游翠海和中国科学院植物研究所陈世苹研究员为共同第一作者，华东师范大学夏建阳教授为通讯作者。华东师范大学博士研究生涂智琴、边晨昱博士、崔二乾副教授、黄昆研究员、博士研究生万芳秀、平佳烨博士和美国康奈尔大学魏宁博士为本文共同作者。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-64565-x

        植被生长峰值（Growth peak）动态变化是主导全球陆地碳汇年际变异的核心过程。它不仅直接反映生态系统生产力的年度顶峰状态，更通过调控植物光合固碳的关键窗口期，深刻影响陆地生态系统与大气间的碳交换强度，是解析碳汇波动机制的重要切入点。此前研究已证实全球植被生长峰值整体呈升高趋势，为评估生态系统对气候变化的响应提供了重要基础（Huang et al., 2018）。作为地球上分布最广的陆地生态系统，草地生态系统对全球碳固存和粮食安全至关重要。作为典型干旱半干旱生态系统，草地生产力与碳汇的年际变异剧烈，被认为是陆地碳汇波动的主要来源，而生长峰值正是反映其生产力的关键指标，直接调控草地固碳能力。然而，在极端干旱事件频发的背景下，尽管全球植被生长整体增强，对水分变化极为敏感的草地生态系统能否维持生长峰值的长期增长，仍是当前亟待解答的核心科学问题。

        近日，华东师范大学生态与环境科学学院夏建阳教授团队在国际学术期刊Nature Communications上在线发表题为“Decadal trends in global grassland growth peaks and their drivers since the 1980s”的研究论文。该研究基于全球草地涡度通量观测数据，结合机器学习方法构建了全球草地总初级生产力（GPP）数据集，同时利用遥感观测、光能利用率模型等多源数据，系统揭示了草地生长峰值的长期变化趋势与驱动机制。研究发现，尽管1982-2020年间全球草地生长峰值呈总体上升趋势，但在1998-2009年间出现了大范围的增长停滞甚至逆转现象（图1）。进一步分析明确了年代际尺度的长期干旱是导致草地生长峰值逆转的主要原因。

图1 全球草地生长峰值（NDVImax, GPPmax）的时间变化趋势

        本研究基于全球75个草地站点的涡度通量观测数据，结合气象和遥感数据，构建了1982-2020年全球草地GPP数据集。结果显示，在此期间全球草地生长峰值总体呈上升趋势，约79% (22/28) 的IPCC气候区表现出显著增长现象（图2）。然而，在1998-2009年期间，全球54% (15/28) 的IPCC气候区出现增长停滞甚至逆转，这一现象在青藏高原和东亚地区尤为突出。进一步通过卫星遥感（NDVI、EVI、SIF）和光能利用率模型（EC-LUE GPP）等多源数据，验证了该生长峰值停滞现象的可靠性。归因分析表明，降水量是草地生长峰值年际变异的主控因子。总体而言，1998-2009年间全球草地经历了年代际尺度的长期干旱事件，直接导致了此次大范围的生长峰值停滞现象。

图2 1998-2009年不同IPCC气候区草地生长峰值（NDVImax与GPPmax）的变化趋势

        该研究不仅揭示了持续干旱对草地生态系统生长峰值的显著抑制效应，更对未来气候变化下的草地生态功能提出了重要警示：随着极端气候事件加剧，年代际尺度的持续干旱胁迫将削弱草地生产力和碳汇功能，从而对全球草地的生态韧性及可持续发展构成严峻挑战。

        该研究工作受到国家自然科学基金委、科技部国家重点研发计划和上海市基础研究特区计划支持。

游翠海：博士毕业于中国科学院植物研究所，现为华东师范大学博士后，入选上海市“超级博士后”奖励计划。主要从事生态系统碳循环研究，致力于在站点、区域至全球等多尺度上，探究气候变化与人类活动对碳循环的影响及机制。擅长处理和分析涡度通量数据，结合遥感与气象等多源数据，并综合运用大数据分析、机器学习与模型模拟等前沿方法，系统探究生态系统碳循环的动态变化。目前主持国家自然科学基金青年基金（C类）等项目，以第一或共同第一作者在Nature Communications、Agricultural and Forest Meteorology、Journal of Plant Ecology等期刊发表SCI论文5篇。

来源：华东师范大学生态与环境科学学院