高海拔低温区植物对二氧化碳升高更敏感

科技日报,2012-12-06

本报讯 （记者范建 通讯员何志勇）科学家研究发现，生长在高海拔低温区的植物比生长在低海拔高温区的植物对大气二氧化碳浓度升高更敏感。

中国农业大学教授王国安和美国达特茅斯学院地球科学系教授Xiahong Feng，近日发表在国际顶级期刊《环境科学与技术》上的《植物的水分利用效率对大气CO2浓度的响应》论文，提出了这一新见解。

研究小组收集了来自全球83个树轮序列的碳同位素数据发现，在过去250年，植物的内在水分利用效率和细胞间的二氧化碳浓度增加了近30%；其中，主要变化发生在大气二氧化碳浓度急剧升高的最近50年。这种升高能解释98%的植物在水分利用效率变化和细胞间的二氧化碳浓度变化。

王国安等认为这其中有两个原因，一是在自然条件下，植物生长在大气二氧化碳浓度持续和逐渐上升的环境中；而人工控制试验，植物生长在被设置的不同二氧化碳浓度梯度下。二是大气二氧化碳浓度上升，对植物影响是长期的；而人工控制试验时间较短，反映二氧化碳浓度升高对植物的影响也是短期的。

科技人员还发现，植物对气候长期变化响应的最理想的材料是树木的年轮。王国安说，每年新长一轮的树轮，与当年气候环境条件相关。植物碳同位素反映的是植物光合作用与叶片气孔间的平衡，与植物的水分利用效率紧密相连。树轮碳同位素的长期变化，由大气二氧化碳浓度的长期变化决定。因此，通过测定年轮的碳同位素，可以研究大气二氧化碳浓度升高对植物光合作用、叶片气孔导度以及水分利用效率的长期影响。

英国树轮气候学家McCarroll等在2009年提出，植物响应大气二氧化碳浓度的升高有被动和主动两种方式。随着大气二氧化碳浓度变化，植物保持光合速率、气孔导度以及水分利用效率不变化是被动方式；植物的光合速率和气孔导度发生了变化，水分利用效率随之上升却是主动方式。

研究人员还找出了第三种方式：随着大气二氧化碳浓度、植物保持细胞间的二氧化碳浓度不变，水分利用效率却有很大增加。根据对83个树轮序列的研究发现，绝大多数树木都处在第二种和第三种方式之间。王国安说：“没有植物采取被动方式来响应大气二氧化碳浓度的升高。”