二氧化碳（CO2）是植物光合作用的重要原料，二氧化碳濃度越高，植物的加速生長是否得越快？有最新研究結果顯示，在全球範圍内植被的二氧化碳的“施肥效應”有下降趨勢。12月11日，南京大學國際地球系統科學研究所和地理與海洋科學學院張永光教授、居為民教授和陳鏡明院士團隊的相關研究成果在線發表在《科學》雜志上。

未來全球變暖的速率及陸地生态系統對全球變暖的響應，是《科學》雜志列出的未來25年需要解決的125個重大科學問題之一。工業革命以來，人類活動造成大氣中二氧化碳的濃度持續上升。以夏威夷冒納羅亞觀測站的數據來說，80年代大氣二氧化碳的濃度在340ppm左右，而在2020年大氣二氧化碳的濃度最高已經達到417ppm。

而植被對于氣候有負反饋作用。二氧化碳濃度的不斷增加，在通過溫室效應導緻全球變暖的同時，也提高了植被的光合作用速率（即CO2施肥效應），增加陸地生态系統吸收大氣二氧化碳的能力，從而減緩全球變暖的速率。研究表明，大氣CO2施肥效應是造成近幾十年來全球陸地生态系統碳彙顯著增加的決定性因素，也是全球變綠的主要驅動因子之一。

研究基于團隊多年的不斷積澱，将植被遙感與全球變化生态學研究相結合，首次對近四十年全球二氧化碳施肥效應的時空變化格局進行了定量化評估。

張永光介紹，該研究首先基于系列衛星傳感器的觀測數據，得到了1982~2015年全球新型植被指數數據，了解全球植被光合作用的變化情況，利用植被CO2施肥效應的檢測—歸因模型，揭示了近40年全球植被CO2施肥效應的時空變化特征。

研究發現全球植被CO2施肥效應在大部分地區近40年呈現顯著的下降的趨勢；2001—2015年的全球植被CO2施肥效應比1982—1996年顯著降低。全球超過60%的陸地區域CO2施肥效應呈現下降的趨勢，歐洲、西伯利亞、南美洲和非洲大部以及澳大利亞西部地區尤為明顯；在少部分地區二氧化碳施肥效應存在着上升的趨勢，例如東南亞部分地區和澳大利亞東部地區。“在我們中國，二氧化碳的施肥效應則比較穩定，下降趨勢不明顯。” 張永光說，二氧化碳施肥效應的下降，主要是從全球尺度來說，在部分地區具體的時空變化及原因是進一步研究的方向。

研究揭示了全球CO2施肥效應時空變化的相關原因。團隊利用歐洲地區超過3萬餘條森林葉片關鍵養分（氮和磷）濃度觀測數據進行分析，結果表明，歐洲植被葉片氮和磷濃度有顯著的下降趨勢。“随着二氧化碳濃度的上升，植被不斷增長，但作為植物重要的營養成分的氮和磷濃度在下降，這可能是施肥效應下降的原因之一。”

在全球尺度定量化評估CO2施肥效應，并分析其時空變化格局，有助于準确評估全球陸地生态系統的固碳能力以及其變化趨勢，對降低未來氣候變化預測的不确定性十分重要。

論文第一作者為王松寒副研究員，張永光教授為通訊作者，居為民教授和陳鏡明院士為主要共同作者。巴塞羅那自治大學Josep Penuelas教授、法國環境與氣候科學實驗室Philippe Ciais教授、歐盟研究聯合中心Alessandro Cescatti博士、比利時安特衛普大學Ivan Janssens教授和美國卡内基研究所的Joseph A. Berry院士等作為主要合作者參加了這項研究工作。

此項研究得到國家重點研發計劃全球變化及應對重點專項（2016YFA0600200）、國家自然科學基金委（42071388）和江蘇省傑出青年科學基金（BK20170018）等項目的支持，并在相關數據獲取和驗證方面得到了國内外合作實驗室的大力支持。

來源：揚子晚報

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