东北地理所在积雪对东北耕地总初级生产力影响机制研究取得新进展
东北地区既是我国重要的粮食生产基地,也是三大季节性积雪区之一。现有研究尚未系统量化积雪参数、土壤水热条件和农田总初级生产力的耦合关系及其时空分异规律。研究人员基于遥感数据、气候数据、土壤属性和土地利用数据,综合运用偏相关分析、岭回归及偏最小二乘结构方程模型(PLS-SEM),系统量化雪水当量(SWE)、积雪日数(SCD)和融雪终日(SCED)对耕地GPP的影响机制及作用路径。
研究首次揭示了积雪对旱田GPP影响的农业分区特征:在西部风沙区和辽河平原,雪水当量(SWE)主导GPP变化,其增墒效应有效缓解了春旱制约;在松嫩平原,积雪日数(SCD)是首要驱动因素,反应积雪保温与供水双重功能;在长白山和兴安岭地区等高寒区,融雪终日(SCED)影响最大,融雪虽然补充土壤水分,却因降低春季地温形成热限制,对GPP产生抑制作用。

图1 基于岭回归的东北地区不同农业区积雪对旱田GPP的贡献,SWE、SCD和SCED分别为雪水当量、积雪日数和融雪终日
PLS-SEM方法量化了积雪通过土壤水热条件影响耕地GPP的作用路径,具体表现为热量效应和水分效应。在热量效应上,积雪通过降低土壤温度抑制GPP。在水分效应上,积雪在干旱水分区(如西部风沙区、辽河平原)促进GPP,而在高寒热限区(如长白山、兴安岭等)积雪抑制GPP。

图2 基于PLS-SEM的东北地区不同农业区积雪通过土壤水热影响旱田GPP的作用路径。ST和SM分别代表土壤温度和土壤水分
该研究系统量化积雪变化与旱田GPP关系,为理解积雪对寒区农业生产的潜在调节作用提供全新视角,也为区域农业气候适应策略提供科学依据。相关研究成果发表于冰冻圈经典期刊《The Cryosphere》,农业遥感学科组李略(第一作者)和杨倩副研究员(通讯作者)等共同完成。研究受到国家重点研发计划(2024YFD1500602-4)及国家自然科学基金(42201435)的联合资助。
论文信息如下:
Lue Li, Qian Yang*, Meng Cui, Huanjun Liu, Xiaohua Hao, Yiyang Peng, Junyi Chang. The influence of snow cover on gross primary productivity of cultivated land in Northeast China. The Cryosphere, 2026, 20(1): 29–44.
链接:https://doi.org/10.5194/tc-20-29-2026
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