全球生态系统GPP对降水模式的差异化响应

　　 摘要:

陆地生态系统总初级生产力（Gross Primary Productivity, GPP）作为全球碳循环的核心指标，其时空变化直接影响气候反馈与生态功能。然而，不同降水模式—降水频率（PF）、降水强度（PI）及其季节分布对 GPP 的系统性作用尚未得到充分量化。本研究基于FLUXNET2015数据集中196个通量站点的观测数据，结合多元回归与结构方程模型（SEM），量化了降水强度与频率对GPP的直接与间接影响路径，揭示了降水模式对全球 GPP 的季节与空间差异化响应及其与气候—地理因子的交互机制。结果显示，北半球多数植被类型的GPP呈显著的单峰型季节变化，夏季峰值明显，冬季最低；南半球的GPP季节波动较小，峰值普遍偏低。同时，降水频率和降水强度对总初级生产力（GPP）具有显著季节性差异。夏季降水频率显著促进 GPP（P < 0.001），而冬季降水强度则表现出抑制作用（p < 0.01）。在空间分布上，森林和湿润气候区更依赖高降水强度维持GPP的连续高值，旱生和季节性干旱区则更依赖降水频率峰值驱动短期GPP的累积。多元回归结果显示，GPP 随纬度和海拔升高而下降，并受到潜热通量（R=0.6, p < 0.001）、降水频率（R=0.38, p < 0.001）和强度（R=0.35, p < 0.001）的显著调节，凸显了水分循环对植物生产力的关键作用。结构方程模型进一步表明，气温（0.62）和蒸散发（0.48）是GPP的主要直接驱动因子，显示出水分供应在生态系统功能中的核心地位。本研究从降水模式视角系统量化了水分分配方式对全球GPP的时空影响，为改进陆面碳循环模型与区域生态管理策略提供了依据。