二氧化碳（CO_2）是植物光合作用的重要原料，二氧化碳濃度越高，植物的生長(zhǎng)是否就越快？有最新研究結(jié)果顯示，在全球范圍內(nèi)植被的二氧化碳的“施肥效應(yīng)”有下降趨勢(shì)。12月11日，南京大學(xué)國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所和地理與海洋科學(xué)學(xué)院張永光教授、居為民教授和陳鏡明院士團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。
未來全球變暖的速率及陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球變暖的響應(yīng)，是《科學(xué)》雜志列出的未來25年需要解決的125個(gè)重大科學(xué)問題之一。工業(yè)革命以來，人類活動(dòng)造成大氣中二氧化碳的濃度持續(xù)上升。以夏威夷冒納羅亞觀測(cè)站的數(shù)據(jù)來說，上世紀(jì)80年代大氣中二氧化碳的濃度在340ppm左右，而在2020年大氣中二氧化碳的濃度最高已經(jīng)達(dá)到417ppm。
植被對(duì)于氣候有負(fù)反饋?zhàn)饔谩６趸紳舛鹊牟粩嘣黾樱谕ㄟ^溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球變暖的同時(shí)，也提高了植被的光合作用速率（即CO_2施肥效應(yīng)），增加了陸地生態(tài)系統(tǒng)吸收大氣中二氧化碳的能力，從而減緩全球變暖的速率。研究表明，大氣CO_2施肥效應(yīng)是造成近幾十年來全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯顯著增加的決定性因素，也是全球變綠的主要驅(qū)動(dòng)因子之一。
南京大學(xué)的這項(xiàng)研究，基于團(tuán)隊(duì)多年的不斷積淀，將植被遙感與全球變化生態(tài)學(xué)研究相結(jié)合，首次對(duì)近40年全球CO_2施肥效應(yīng)的時(shí)空變化格局進(jìn)行了定量化評(píng)估。
張永光介紹，該研究首先基于系列衛(wèi)星傳感器的觀測(cè)數(shù)據(jù)，得到了1982~2015年全球新型植被指數(shù)數(shù)據(jù)，了解全球植被光合作用的變化情況，利用植被CO_2施肥效應(yīng)的檢測(cè)—?dú)w因模型，揭示了近40年全球植被CO_2施肥效應(yīng)的時(shí)空變化特征。
研究發(fā)現(xiàn)，全球植被CO_2施肥效應(yīng)在大部分地區(qū)近40年呈現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì)；2001—2015年的全球植被CO_2施肥效應(yīng)比1982—1996年顯著降低。全球超過60%的陸地區(qū)域CO_2施肥效應(yīng)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，歐洲、西伯利亞、南美洲和非洲大部以及澳大利亞西部地區(qū)尤為明顯；在少部分地區(qū)CO_2施肥效應(yīng)存在著上升的趨勢(shì)，例如東南亞部分地區(qū)和澳大利亞東部地區(qū)。“在我們中國，CO_2的施肥效應(yīng)則比較穩(wěn)定，下降趨勢(shì)不明顯。”張永光說，CO_2施肥效應(yīng)的下降，主要是從全球尺度來說，在部分地區(qū)具體的時(shí)空變化及原因是進(jìn)一步研究的方向。
該研究揭示了全球CO_2施肥效應(yīng)時(shí)空變化的相關(guān)原因。團(tuán)隊(duì)利用歐洲地區(qū)超過3萬余條森林葉片關(guān)鍵養(yǎng)分（氮和磷）濃度觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，歐洲植被葉片氮和磷濃度有顯著的下降趨勢(shì)。“隨著二氧化碳濃度的上升，植被不斷增長(zhǎng)，但作為植物重要的營(yíng)養(yǎng)成分的氮和磷濃度在下降，這可能是施肥效應(yīng)下降的原因之一。”
在全球尺度定量化評(píng)估CO_2施肥效應(yīng)，并分析其時(shí)空變化格局，有助于準(zhǔn)確評(píng)估全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力以及其變化趨勢(shì)，對(duì)降低未來氣候變化預(yù)測(cè)的不確定性十分重要。
此項(xiàng)研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“全球變化及應(yīng)對(duì)”重點(diǎn)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金委和江蘇省杰出青年科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持，并在相關(guān)數(shù)據(jù)獲取和驗(yàn)證方面得到了國內(nèi)外合作實(shí)驗(yàn)室的大力支持。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。
本報(bào)記者 楊頻萍
