8月10日，《科學(xué)（Science）》在線發(fā)表中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所李飛團隊的最新科研成果。該研究揭示大氣水汽壓差增加導(dǎo)致全球陸地生態(tài)系統(tǒng)水分利用效率飽和現(xiàn)象，為指導(dǎo)全球及我國生態(tài)安全建設(shè)提供新的思路。

過去幾十年，二氧化碳施肥效應(yīng)顯著增強了全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力。然而，隨著氣候的持續(xù)變暖，空氣干燥度顯著增加，很可能成為陸地生態(tài)系統(tǒng)增匯潛力的主要限制因素，對未來全球碳中和與碳達峰產(chǎn)生不利的影響。生態(tài)系統(tǒng)的碳同化效率與水汽蒸散比即生態(tài)系統(tǒng)水分利用效率是衡量生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力與活性的重要指標。大量的研究認為隨著大氣二氧化碳濃度的上升，葉片內(nèi)部二氧化碳分子會處于過飽和狀態(tài)，從而迫使葉片的氣孔導(dǎo)度降低（氣孔關(guān)閉），減少水分消耗，增強生態(tài)系統(tǒng)水分利用效率。但目前對全球陸地生態(tài)系統(tǒng)水分利用效率的準確估算及其綜合環(huán)境影響仍然不明。

研究通過使用多種機器學(xué)習(xí)模型，融合全球通量觀測網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星遙感觀測以及氣候在分析數(shù)據(jù)對全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的水分利用效率進行了升尺度估算，綜合分析了二氧化碳施肥作用、氣候變化和生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)計量變化對植物光合速率與水分消耗的綜合影響。研究發(fā)現(xiàn)，全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的水分利用效率增長自2001年以來出現(xiàn)了明顯的停滯，大氣水汽壓差的增加是導(dǎo)致陸地生態(tài)系統(tǒng)的水分利用效率增長停滯的主要原因。大氣水汽壓差增加削弱了生態(tài)系統(tǒng)二氧化碳施肥效應(yīng)，同時增強了蒸散作用，從而導(dǎo)致陸地生態(tài)系統(tǒng)水分利用效率趨于飽和。該研究對之前觀點所認為的二氧化碳施肥效應(yīng)會導(dǎo)致植物葉片氣孔導(dǎo)度降低從而減少了水分消耗提出了質(zhì)疑。根據(jù)氣候模型預(yù)測，大氣水汽壓差會隨著溫度的增加持續(xù)增加，預(yù)示著土壤水分會向大氣快速轉(zhuǎn)移，從而影響到生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與固碳潛力。研究表明氣候變化的負效應(yīng)會持續(xù)的削弱陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力，從而對未來全球碳中和與碳達峰產(chǎn)生不利的影響。

該研究得到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程與內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金杰出青年培育基金項目的聯(lián)合資助。