陆面过程模型是模拟生物地球化学循环的重要工具，可用于评估人类活动和气候变化对陆地生态系统和碳循环的影响，为制定气候变化应对政策提供科学依据。磷是构成生命的基本元素，是影响陆地植被生产力的关键因素之一。磷循环的模型表达是陆面过程模型研发的热点之一，但是相关模拟结果尚未得到检验，由此导致预测陆地碳汇相应气候变化存在巨大的不确定性。
2024年7月3日Science Advances在线以封面论文的形式发表了浙江大学生命科学学院蒋明凯团队题为Carbon-phosphorus models over-estimate CO2 enrichment response of a mature forest的研究论文。该研究系统检验了8款国际主流陆面过程模型关于森林生态系统响应大气二氧化碳浓度升高的模拟精度和相关过程机制。
研究发现，将磷循环过程纳入到陆面过程模型中有效提升了模型模拟生态系统功能的真实性，但磷循环过程的模型表达并没有显著提高模拟结果的准确性。具体来说，包含了碳氮磷循环过程的模型仍然高估了二氧化碳施肥作用对树木生长的影响，并且模型在生态系统碳磷过程响应大气二氧化碳浓度升高中表现出不同的能力。结果显示，光合作用的叶-冠升尺度过程、植物组织化学计量比、植物的地下碳投资以及植物与微生物的相互作用的是改进过程模型相关模拟机制的重要方向。本研究通过数据-模型融合，为加深生态系统碳磷交互关系提供了理论依据，可为更准确地预测气候变化下的未来陆地碳汇提供参考。
图：多模型-数据对比结果
本研究受到了“十四五”国家重点研发计划（2022YFF0801904）、中央高校基本科研业务费（226-2023-00019）、浙江省自然基金“杰出青年”项目（LR24C030001）、重点项目（LZ23C030001）、国家基金委青年项目（32301383）等经费支持。论文第一和通讯作者是蒋明凯研究员，课题组硕士研究生吕禾参与了部分工作，研究团队包括了中国、澳大利亚、瑞典、德国、法国、美国、瑞士、挪威、西班牙、荷兰等国的科研人员。
