全球二氧化碳施肥效應40年來呈下降趨勢

2020-12-14 光明科普

本報訊（記者秦志偉、溫才妃）12月11日，《科學》在線發表了南京大學研究團隊聯合國外科學家在全球變化和陸地碳循環領域取得的重要進展。研究發現，全球陸地生態系統二氧化碳（CO2）施肥效應近40年來呈現顯著的下降趨勢，而養分和土壤水分供應狀況的變化可能是CO2施肥效應下降的原因之一。

工業革命以來，人類活動造成大氣中CO2的濃度持續上升。CO2濃度的不斷增加，在通過溫室效應導致全球變暖的同時，也提高了植被的光合作用速率（即CO2施肥效應），增加了陸地生態系統吸收大氣CO2的能力（即碳匯能力），從而減緩全球變暖的速率。在全球尺度定量評估CO2施肥效應，並分析其時空變化格局，有助於準確評估全球陸地生態系統的固碳能力及其變化趨勢。

論文通訊作者、南京大學國際地球系統科學研究所教授張永光介紹，該研究首先基於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，驗證其作為全球植被總初級生產力（GPP）指示器的可行性。

在此基礎上，研究人員利用全球植被CO2施肥效應的檢測—歸因模型，揭示了近40年全球CO2施肥效應的時空變化特徵。研究人員還結合歐洲地區葉片氮磷觀測和全球陸地水儲量等遙感數據，總結出了導致這些變化的可能原因。

研究表明，全球CO2施肥效應在近40年呈現顯著的下降趨勢，2001~2015年的全球CO2施肥效應比1982~1996年顯著降低。而且，全球超過70%~80%的陸地植被區域CO2施肥效應呈現下降趨勢，歐洲、西伯利亞、南美洲、非洲大部以及澳大利亞西部地區尤為明顯，但少部分地區CO2施肥效應存在上升趨勢，例如東南亞部分地區和澳大利亞東部地區。

進一步研究發現，歐洲植被葉片氮和磷濃度有顯著的下降趨勢，葉片氮和磷濃度的變化顯著影響CO2施肥效應的變化趨勢。

同時，遙感GPP對水分供應的敏感性顯著增強，表明植被對水分脅迫的響應更為敏感，水分供應狀況的變化也可能是CO2施肥效應下降的原因之一。

專家認為，該研究成果對深入理解全球變化背景下陸地生態系統的響應機制、更準確估算全球陸地生態系統碳收支及預測未來氣候變暖速率均具有十分重要的意義。

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