光响应参数是光合作用光响应曲线的特征参数，包括表观最大光能利用率α和最大光合速率Amax等，是生态系统模型模拟的重要参数，普遍用于模拟和解析叶片到生态系统尺度的光合过程。其作为同时能在叶片和生态系统尺度观测的参数，与碳模型中的其它关键参数存在紧密的联系，例如在LUE模型中，α被视为最大光能量利用率εmax；而在PBM模型中，Amax常用于估计生态系统尺度Vcmax的大小。在多数模型模拟中，它们通常被视作随植被类型变化的特定值，但随着通量观测数据的积累，越来越多的研究发现这些参数在时空尺度上均存在较大的变异。目前，对生态系统光响应参数的研究主要集中在单一的生态系统类型上，而在大尺度上不同生态系统类型间光响应参数的空间变异及其调控机制尚未明晰，这导致区域和全球碳模型的模拟存在较大的不确定性。基于对ChinaFLUX64个典型生态系统(包括农田、森林、草地、湿地、灌丛、荒漠)通量观测数据的整合，本研究旨在回答三个科学问题：(1)生态系统光响应参数在不同生态系统类型间是否存在显著差异；(2)生态系统光响应参数的主控因子是什么？；(3)不同生态系统类型光响应参数的调控机制是否存在差异？
结果表明，中国陆地生态系统光响应参数具有显著的空间异质性(图1、图2)，α和Amax分别在0.000231-0.0057 mg CO2 μmol-1 和 0.11-3.66 mg CO2 s-1 m-2之间变化。环境因子的地理分异导致的物种和植被覆盖差异是光响应参数空间变异的主要原因。植被参数和光合有效辐射(PAR)是α的主控因子，而水分条件(土壤含水量等)主导了Amax的空间变异。此外，不同生态系统类型光响应参数的主控因子也不同，体现了生态系统对不同资源的差异性适应。水热条件通过调控植被覆盖和光响应参数，进而调控生态系统GPP(图3)。本研究的结果揭示了不同生态系统光合能力对光的差异响应，为在生态系统光合作用的定量分析和模拟中更多考虑植被类型和环境因子对光响应参数的影响提供了理论支撑。
图1 生态系统光响应曲线(a，由不同生态系统类型的平均光响应参数绘制的光响应曲线；b，64个通量站点的光响应曲线)
图2 不同生态系统类型的光响应参数
图3 生态系统GPP的调控机制(a，不同因子对GPP的独立解释度；b，不同因子类型对GPP的解释度；c，基于SEM模型解析GPP的调控机制)
该论文以“Spatial patterns of light response parameters and their regulation on gross primary productivity in China”为题发表于国际学术期刊Agricultural and Forest Meteorology (Q1,IF=6.2)，收录于ChinaFLUX20周年专刊“Carbon, nitrogen and water fluxes of terrestrial ecosystems in China”，论文第一作者为中国科学院地理科学与资源研究所在读博士生林雍，通讯作者为中国科学院地理科学与资源研究所陈智研究员。研究受到国家自然科学基金项目(32222052, 42261144688, 31988102, 42141005)等资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109833