8月10日，《科學（Science）》在線發表中國農業科學院草原研究所草地遙感智能感知與防災減災李飛團隊和草地土壤健康與功能提升金軻團隊的最新科研成果。該研究揭示大氣水汽壓差增加導致全球陸地生態系統水分利用效率飽和現象，為指導全球及我國生態安全建設提供新的思路。
過去幾十年，二氧化碳施肥效應顯著增強了全球陸地生態系統碳匯潛力。然而，隨著氣候的持續變暖，空氣干燥度顯著增加，很可能成為陸地生態系統增匯潛力的主要限制因素，對未來全球碳中和與碳達峰產生不利的影響。生態系統的碳同化效率與水汽蒸散比即生態系統水分利用效率是衡量生態系統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，葉片內部二氧化碳分子會處于過飽和狀態，從而迫使葉片的氣孔導度降低（氣孔關閉），減少水分消耗，增強生態系統水分利用效率。但目前對全球陸地生態系統水分利用效率的準確估算及其綜合環境影響仍然不明。
研究通過使用多種機器學習模型，融合全球通量觀測網絡、衛星遙感觀測以及氣候在分析數據對全球陸地生態系統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、氣候變化和生態系統化學計量變化對植物光合速率與水分消耗的綜合影響。研究發現，全球陸地生態系統的水分利用效率增長自2001年以來出現了明顯的停滯，大氣水汽壓差的增加是導致陸地生態系統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系統二氧化碳施肥效應，同時增強了蒸散作用，從而導致陸地生態系統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會導致植物葉片氣孔導度降低從而減少了水分消耗提出了質疑。根據氣候模型預測，大氣水汽壓差會隨著溫度的增加持續增加，預示著土壤水分會向大氣快速轉移，從而影響到生態系統的穩定性與固碳潛力。研究表明氣候變化的負效應會持續的削弱陸地生態系統碳匯潛力，從而對未來全球碳中和與碳達峰產生不利的影響。
該研究得到中國農業科學院農業科技創新工程與內蒙古自治區自然科學基金杰出青年培育基金項目的聯合資助。（通訊員 烏蘭巴特爾）
原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf5041
