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全球变暖有助植物生长? 研究:缺水会抵消“全球绿化”效果

来源:环境资讯中心 作者:姜唯 林大利 人气: 发布时间:2019-08-27 14:55:38

二氧化碳浓度增加导致全球各地植物生长速度增加,这种现象被称为“全球绿化”(global greening)。有研究发现,缺水压力增加可能抵消全球绿化效应。

辽宁快3研究指出,全球变暖改变了水分蒸散状况,这又回过头来影响植物生长时光合作用的速度。未来,植物吸收人类排放的二氧化碳的能力可能会“大幅减少”──根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)近期的《气候变化与土地》特别报告,目前人类排放的温室气体有30%由土地吸收。

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苏门答腊贝尔巴克国家公园内生长的沼泽森林。James Maiden摄,CIFOR提供(CC BY-NC-ND 2.0)

绿化

辽宁快3研究透过卫星和地面测量发现,全世界变得越来越“绿”。自工业革命开始以来,植物生长的速度和植物覆盖的土地面积都有所增加。

这种“全球绿化”主要是大气中二氧化碳含量上升所致。植物在光合作用过程中使用二氧化碳,随着人类排放的二氧化碳越来越多,植物的生长速度越来越快。

辽宁快3二氧化碳浓度上升对植物生长的影响被称为“二氧化碳施肥效应”。 2016年发表的一项研究发现,二氧化碳施肥因素占全球绿化的70%左右。 (不过,Carbon Brief最近介绍的另一项研究对二氧化碳施肥促成全球绿化的程度提出质疑。)

辽宁快3了解全球绿化的成因及其后果非常重要,因为这种现象对移除大气中的二氧化碳有关键作用。

根据IPCC最近的土地报告,目前人类排放的温室气体有30%被土地所吸收,其中大部分是透过植物来吸收。

过去的研究显示,随着大气中二氧化碳增加,植物生长速度将继续增加 ,这表示土地随着时间的推移会吸收更多的碳。

然而,这份发表在“科学进展”期刊上的新研究发现,水资源压力上升可能会抵消二氧化碳施肥效应。研究报告的主要作者、中国广东中山大学全球变化生态学研究员袁文平教授说:

辽宁快3“1990年代末之前,全球植被生长受益于二氧化碳施肥效应。然而,我们的研究显示,1990年代末全球水分增散开始增加,全球植被生长呈现下降趋势。”

蒸散的价值

在这项研究中,作者用“蒸气压力差”(vapour-pressure deficit, VPD)作为测量指标。

VPD是空气中水蒸气量与空气中水蒸气饱和点之间的差值。袁文平说,这个差值可用来了解大气中的“水势”。

辽宁快3“基本上,如果大气中的水势大,即VPD大,则水从土壤和植物中蒸散的速度快且强。”

辽宁快3植物透过关闭气孔(植物用来吸收光合作用所需气体的构造)因应高VPD,防止水分流失。这导致光合作用减缓,因此生长变慢。

研究也发现,VPD增加也会使植物更快干燥枯萎,因此可能在与干旱有关的森林死亡中发挥作用。

辽宁快3为了了解近几十年来VPD的变化,作者分析了几个全球气候资料集,尤其是植被区域的VPD。

他们发现1990年代末以来,植被地区的VPD“剧烈”增加。以下研究图表显示VPD从1850年到现在的增长情况。在图表上,颜色代表显示不同气候资料集的结果。

作者还发现,植被地区的VPD未来可能继续上升。

袁文平说,VPD的增加可能受气候变化影响。

由于气温升高,空气中水蒸气要达到饱和的门槛提高(因为温暖的空气可以保留更多的水分)。

辽宁快3然而,同时间大气中的水蒸气量正在减少。根据这项新研究,这可能是因为从世界海洋蒸发的水量正在减少。袁文平说:

“全球变暖会降低风速,进而减少海洋表面的水分蒸发。”

他说这表示着随着气候变化,空气中水蒸气量与空气中水蒸气饱和的门槛之间的差距越来越大。

从绿色到棕色

在研究的下一个部分,作者用卫星资料观察了1990年代以来全球植物生长率的变化。

辽宁快3以下摘自研究的地图显示,1982~1998年(上图)和1999~2015年(下图)世界部分地区的绿化速率变化。红色表示绿化速率在此期间减少,绿色表示速率增加。

辽宁快3该研究显示,1990年代末以来,绿化速率“持续且普遍下降”。

研究人员接着利用模型整理1990年代末以来可能导致植物生长速率减缓的因素。袁文平说:

“结果显示,1990年代后期以来,VPD增加是导致植被生长减少的主要原因。”

萎缩的碳汇

在未来,气候变化可能会导致VPD继续增加,对植物生长速度产生更大的影响,袁文平说:

“植被生长速度下降将大大降低植物吸收大气二氧化碳的能力。如果其他条件没有改变,大气中二氧化碳浓度将会增加,导致更强的温室效应。”

过去的研究发现,土壤养分供应减少可能限制二氧化碳施肥效应。尤其缺乏氮和磷会限制植物生长。

辽宁快3这项新研究未考虑养分供应的变化如何影响植物生长。然而,养份相对比较不会随着时间的推移而变化,但是缺水逆境却会随着气候暖化继续增加。袁说:

“我们的研究结果发现VPD将随着暖化持续增加,直到本世纪末。因此,VPD的影响将变得更加显著。”

辽宁快3未参与研究的波士顿大学全球绿化研究员Ranga Myneni教授表示,这样的研究结果突显了缺水逆境带给植物和土地碳汇的威胁:

辽宁快3“缺水逆境导致植物褐变,尤其是在热带和北方森林中。对后者来说,这种气候变化引发火灾和虫害,我们在过去20年间已可观察到。作者提醒我们应注意植物日益增加的缺水逆境。”

辽宁快3(编辑:Nicola)

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