提到亚马逊雨林，人们常称之为“地球之肺”。这个称号并不夸张——全球超过60%的植被生物量储存在热带森林中，它们是陆地生态系统中最重要的“碳仓库”。但这座仓库的“储碳持久性”究竟如何？碳在其中能停留多长时间？

5月13日，中国科学院华南植物园研究员武东海团队联合美国康奈尔大学等国际科研机构，在《自然-气候变化》上发表成果，首次系统揭示了亚马逊森林生物量碳周转时间的空间异质性，发现对流风暴是驱动碳周转空间变化的主导气候因子，其相对重要性超过了干旱指标。模型预测未来大气干旱加剧和对流风暴活动加强将导致亚马逊生物量碳周转加速。

武东海（左六）与团队成员合影。受访者供图

《自然-气候变化》编辑指出，该研究评估了亚马逊森林生物量碳周转格局，明确了对流风暴的关键作用。

森林的碳周转格局

热带森林储存了全球超过60%的植被生物量，是地球上最重要的陆地碳库。“森林能否长期稳定地吸收并储存二氧化碳，既取决于树木的生长速率，也受到树木死亡速率的制约。”论文第一作者兼共同通讯作者武东海对《中国科学报》表示。

科学上，研究者常用“碳周转时间”来衡量这一动态过程——它反映了碳在森林植被中的平均停留时间。停留时间越长，说明森林的长期碳储存能力越强；停留时间越短，意味着碳在森林中流转越快，固碳的持久性越低。

长期以来，对热带森林碳周转时间的研究主要依赖少量地面观测站点。亚马逊森林面积广阔、生态系统复杂且区域差异显著，有限的样地数据无法揭示大尺度上的碳周转空间格局及其驱动机制。碳究竟能在亚马逊森林中“住”多久？不同区域为何存在差异？这些问题一直缺乏系统认识。

针对这一科学问题，研究团队融合卫星遥感与森林样地观测数据，提出了基于遥感的树木死亡尺度扩展方法，首次揭示了亚马逊森林树木死亡的空间分布特征。在此基础上，他们构建了亚马逊森林地上生物量碳周转时间的空间分布图，并结合可解释机器学习模型，系统分析了气候与环境因子对碳周转时间的影响。

结果显示：亚马逊森林的碳周转时间在空间上存在显著差异——不同地区的森林“留住碳”的能力并不相同。

风暴比干旱更重要

在绘制出碳周转空间分布图后，研究团队进一步量化了各气候因子的相对重要性。一个出乎意料的关键发现浮现出来：对流风暴是调控亚马逊森林生物量碳周转时间的最重要气候因子，其相对贡献甚至超过了传统上备受关注的干旱胁迫。

中国科学院华南植物园的科研人员在亚马逊热带雨林考察。葛学军 摄

对流风暴常伴随短时强降水和强风等剧烈天气过程。当风暴过境时，强风可折断树木，强降水可能导致土壤水分饱和、增加树木倒伏风险，从而直接加剧树木死亡和森林扰动。这意味着，除了极端干旱，风暴等极端天气事件同样会通过提高树木死亡率，显著加快森林碳周转过程，削弱森林的长期碳储存能力。

研究进一步利用气候模型对未来情景进行了预测。结果显示，到本世纪末：在低排放情景（SSP1-2.6）下，亚马逊森林平均碳周转时间将缩短约3%；在高排放情景（SSP5-8.5）下，这一数字可达约15%。

也就是说，随着未来大气干旱加剧和对流风暴活动增强，碳在亚马逊森林植被中的停留时间可能进一步缩短，这片“地球之肺”的长期碳储存能力正面临下降风险。“这一发现拓宽了科学界的认识——过去人们多聚焦于干旱对碳汇的影响，而新的证据表明，对流风暴等剧烈天气过程同样不可忽视。”武东海说。

论文共同通讯作者、美国康奈尔大学副教授徐湘涛指出，该研究成果不仅深化了对热带森林碳汇稳定性形成机制的理解，也为改进地球系统模型中生物量碳周转过程的参数化方案提供了科学依据，有助于更准确地预测未来气候变化下热带森林的碳汇变化。

碳周转研究的新视野

该研究的最大挑战在于，如何克服热带森林生态系统的复杂性与区域异质性，将分散的森林站点观测“升尺度”到整个亚马逊森林。“我们通过生态学理论以及多源数据融合方法，有效解决了尺度扩展难题。”武东海说。

秘鲁伊基托斯热带雨林植物的巨大板根。颜海飞 摄

从方法学上看，这项研究成功突破了“森林站点数据难以支撑大尺度格局研究”的长期瓶颈。团队基于生态学理论，创新性地将遥感数据与地面样地数据融合，实现了从离散站点到区域连续分布的尺度跨越，为后续类似研究提供了可借鉴的技术路径。

在已有研究基础上，武东海研究员表示，下一步将重点关注中国热带和亚热带森林的树木死亡及碳周转格局，并探究其驱动过程。这将为我国生态恢复规划中的森林生态系统恢复与管理提供理论和数据支撑，助力实现“双碳”目标。

从亚马逊到中国，从样方观测到区域格局，这项研究让我们离读懂中国森林的碳周转格局又近了一步。这些研究结果也在提醒我们：应对气候变化，每一场风暴、每一度升温，都在悄然改写热带森林储存碳的能力。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41558-026-02639-4