植物水分利用效率对CO2浓度升高的响应.doc

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1、我校王国安教授课题组在ES&T发表论文揭示植物响应大气CO₂浓度升高的一种新方式（图文）（何志勇2012年10月10日报道）日前，环境科学领域顶级期刊《环境科学与技术》（EnvironmentalScience&Technology，ES&T)）发表了我校资环学院王国安教授课题组题关于“植物的水分利用效率对大气CO2浓度的响应”（ResponseofPlants’WaterUseEfficiencytoIncreasingAtmosphericCO₂Concentration）的研究论文。陆地植被如何响应大气CO₂浓度上升是全球变化研究最关注的内容之一。前人通常是通过

2、人工控制CO₂浓度的模拟试验来揭示植被对CO₂浓度升高的响应。然而，人工控制试验得到的结果可能并不能真正地揭示出植被的响应。这其中，有两个主要的原因：其一，在自然条件下，植物是生长在大气CO₂浓度持续和逐渐上升的环境中，而人工控制试验中，CO₂被设置成几个不同的浓度梯度，植物分别生长在不同的CO₂浓度下；其二，绝大多数植物，大气CO₂浓度上升对植物的影响是一个长期的过程，而人工控制试验进行的时间较短，只能反映CO₂浓度升高对植物的短期影响。树木的年轮是研究植物对气候长期变化响应的最理想的材料之一，因为树木一年生长一轮，每一轮的生长都与当年的气候环境条件相关。植物碳同位

3、素反映的是植物光合作用与叶片气孔导度之间的平衡，它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趋势主要是由大气CO₂浓度的长期变化决定的，因此，通过测定树轮序列的碳同位素可以研究大气CO₂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。王国安教授课题组收集了来自全球83个树轮序列的碳同位素数据，他们通过研究发现，过去的两个半世纪，植物的内在水分利用效率和细胞间的CO₂浓度都增加近30%，不过主要的变化还是发生在大气CO2浓度急剧升高的最近50年里。大气CO₂浓度升高能够解释98%的植物内在水分利用效率变化和细胞间的CO₂浓度变化。生长在高海拔和

4、低温地区的植物相对比生长在低海拔和高温地区的植物对大气CO₂浓度升高更敏感。英国树轮气候学家McCarroll等人在2009年曾提出，植物响应大气CO₂浓度的升高有被动和主动两种方式。在被动方式中，随着大气CO₂浓度，植物将保持光合速率、气孔导度以及水分利用效率不变化；而在主动方式中，植物的光合速率和气孔导度发生变化，水分利用效率将上升。王国安教授课题组在这篇研究论文中提出：除此之外，还有第三种响应方式，即随着大气CO₂浓度，植物保持细胞间的CO₂浓度不变，水分利用效率有最大的增加。事实上，根据对这83个树轮序列的研究，发现绝大多数树木都是处在第二种和第三种方式之间，

5、没有植物是采取被动方式来响应大气CO₂浓度的升高。ES&T是美国化学会旗下刊物，是国际环境领域顶级期刊，具有广泛影响力，多年来影响因子在环境领域SCI中高居首位。王国安教授课题组的这项研究由国家自然科学基金资助，论文第一作者和通信作者均为王国安教授，美国达特茅斯学院（DartmouthCollege）地球科学系XiahongFeng教授为第二作者。