过去几十年，二氧化碳施肥效应显著增强了全球陆地生态系统碳汇潜力。然而，随着气候的持续变暖，空气干燥度显著增加，很可能成为陆地生态系统增汇潜力的主要限制因素，从而对未来全球碳中和与碳达峰产生不利的影响。

近日，中国农业科学院草原研究所李飞团队揭示了大气水汽压差增加导致了全球陆地生态系统水分利用效率饱和的现象，为指导全球及我国生态安全建设提供了新的思路。相关研究结果以“Global water use efficiency saturation due to increased vapor pressure deficit”为题发表在《科学（Science）》（IF=56.9）上。

生态系统的碳同化效率与水汽蒸散比即生态系统水分利用效率（WUEeco）是衡量生态系统固碳潜力与活性的重要指标，大量的研究认为随着大气二氧化碳浓度的上升，叶片内部二氧化碳分子会处于过饱和状态，从而迫使叶片的气孔导度降低（气孔关闭），从而减少了水分消耗，增强了生态系统水分利用效率。但目前对全球陆地生态系统水分利用效率的准确估算及其综合环境影响仍然不明。

研究通过使用多种机器学习模型，融合全球通量观测网络、卫星遥感观测、以及气候在分析数据对全球陆地生态系统的水分利用效率进行了升尺度估算，综合分析了二氧化碳施肥作用、气候变化和生态系统化学计量变化对植物光合速率与水分消耗的综合影响。研究发现，全球陆地生态系统的水分利用效率增长自2001年以来出现了明显的停滞，大气水汽压差（VPD）的增加是导致陆地生态系统的水分利用效率增长停滞的主要原因。VPD增加削弱了生态系统CO2施肥效应，同时增强了蒸散（ET）作用，从而导致陆地生态系统水分利用效率趋于饱和。该研究对之前观点所认为的CO2施肥效应会导致植物叶片气孔导度降低从而减少了水分消耗提出了质疑。未来CMIP6气候模型预测VPD会随着温度的增加持续增加，预示着土壤水分会向大气快速转移，从而影响到生态系统的稳定性与固碳潜力。研究表明气候变化的负效应会持续的削弱陆地生态系统碳汇潜力，从而对未来全球碳中和与碳达峰产生不利的影响。

该研究是中国农业科学院草原研究所草地遥感智能感知与防灾减灾团队和草地土壤健康与功能提升团队联合美国新罕布什尔大学地球系统研究中心、美国密西根州立大学全球变化与地球观测中心、蒙大拿大学生态系统与保护科学系等多家单位共同合作完成。草原所李飞研究员为第一作者，李飞研究员和新罕布什尔大学肖劲锋教授为共同通讯作者，草原所金轲研究员参与了相关研究。该研究得到了中国农业科学院农业科技创新工程（CAAS-ASTIP-2020-IGR-04）与内蒙古自治区自然科学基金杰出青年培育基金项目（2021SHZR1945）的联合资助。

　　 原文链接： https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf5041