自然:“绿色革命”逐渐改变了生物圈呼吸 高CO2化肥效激植长

王兴

作者：Ning Zeng

来源：《自然》

发布时间：2014/11/24 10:46:18

“绿色革命”逐渐改变了生物圈呼吸

科技日报讯 “绿色革命”密集的农作方式正在越来越快地改变着地球大气。美国马里兰大学研究人员在最近一项研究中发现，过去50年来，大气中二氧化碳（CO2）的季节波动升高了约15%，平均季节性波动正以每年0.3%的速率增加。

据物理学家组织网14-11月19日报道，研究人员开发了一种新的名为VEGAS（陆地碳循环模型）的大气模型，首次研究了在20世纪和21世纪期间，农业活动强度变化造成的影响。相关论文发表在11月20日的《自然》杂志上。

“我们看到的是‘绿色革命’对地球新陈代谢造成的影响。”马里兰大学大气与海洋科学教授、VEGAS主要开发人员曾宁（音译）说，“我们的土地利用方式的变化，逐渐改变了整个生物圈的呼吸。”

自上世纪50年代，科学家就知道在北半球每年的夏末秋初，大气CO2水平较低，这一区域北半球比南半球更大，因此北半球植物更多。在南北半球植物达到最大生长期，CO2水平在春夏两季会下降，植物吸收CO2放出氧气，到了秋天，植物分解放出储存的碳，大气CO2水平又迅速上升。CO2上升的驱动因素比较清楚，而加剧CO2季节性循环波动的原因却很难确定。因为高水平CO2具有化肥效应，会刺激植物生长，而且北半球高纬度地区在变暖，也使寒冷地区植物生长得更好。

曾宁说，从1961年到2010年，种植主要作物的土地面积增长了20%，而作物产量增至3倍。“绿色革命”的因素——扩大灌溉、增加化肥、使用高产品种等，不仅提高了作物产量，也延长了作物生长期和腐烂时间，增加了它们释放到大气中的CO2数量。

研究人员用了夏威夷莫纳罗亚观察站自1958年开始的持续历史观察记录，晚些开始的其他地方的记录，并结合了联合国粮农组织（FAO）的国别统计数据、气候数据和一些站点的大气CO2数据。跟踪季节峰值和谷值，清晰显示了大气CO2总体水平呈上升趋势。在1961年到2010年之间，季节波动变得更加极端，在北半球，冬天的CO2水平常比夏天要高6ppm（1ppm=百万分之一）。

把绿色革命因素纳入模型后，模型结果大致符合莫纳罗亚观察站记录的真实数据峰值和谷值。曾宁指出，他们的模型结果首次跟踪表现了耕作强度变化造成的影响，并对一些未知因素进行了简化处理。为了确保没有夸大绿色革命的效果，他们还用模型估计了世界作物产量，结果略低于FAO的统计。（常丽君）

http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature13893.html