玉米種植引起北半球碳循環(huán)變化

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研究表明，在北半球季節(jié)性的碳循環(huán)中，有四分之一的增量可能由農業(yè)生產引起，其中以玉米為首。

在北半球的植被中，存在一種明顯的季節(jié)性循環(huán)。每年，大氣中二氧化碳的含量水平在夏季植物“吸氣”時增加，隨后又在生長季節(jié)過后植物呼氣時降低。在過去50年中，出于某些尚未完全弄清的原因，這種季節(jié)性漲落的規(guī)模增加了一倍。

日前，一個研究小組指出，在這種季節(jié)性的碳循環(huán)中，有四分之一的增量可能由農業(yè)生產引起，而玉米首當其沖。

這些研究得到了美國國家科學基金會宏觀系統(tǒng)生物學項目的資助。該項目主任Liz Blood表示：“這項研究表明，建模和數據挖掘對于確定影響二氧化碳季節(jié)性變化的潛在源頭有很大幫助。”

相關研究成果發(fā)表在近期的《自然》雜志上。論文的通訊作者、波士頓大學的科學家Mark Friedl表示：“北半球的植被中存在一種很明顯的季節(jié)性循環(huán)，而這種循環(huán)正在發(fā)生某些變化。生態(tài)系統(tǒng)的生產力變得越來越強，夏季消耗的大氣中的碳增加，休眠期釋放出的碳也增加了。”

“但這些并不是全部?！闭撐牡谝蛔髡摺⒉ㄊ款D大學Josh Gray說，“現在我們已經將人類和農田考慮進來。”

科學家們收集了全球范圍內四種主要作物——玉米、小麥、大米和大豆——的生產統(tǒng)計數據。這些作物共計占全球消耗的卡路里總量的64%。

他們發(fā)現，在北半球，自1961年以來，這些作物的產量不止翻了一番，每年吸附和釋放的碳約計達到10億噸。

這些農田是“打了雞血的生態(tài)系統(tǒng)”，Gray說，“需要注意的是，在北半球有植被覆蓋的區(qū)域中，這些農田面積大約占到6%，但它們卻使大氣中參與季節(jié)性循環(huán)的碳總量增加了四分之一?！?/p>

Gray表示，季節(jié)性碳循環(huán)的增加并未對全球陸地的碳吸收和碳釋放造成巨大影響，因為每年作物吸收的碳都會重新被釋放出去。

不過，研究人員仍然認為，了解農業(yè)生產帶來的影響，將有助于改進全球氣候模型，尤其是對探討生態(tài)系統(tǒng)將在多大程度上緩沖未來二氧化碳濃度的增加很有幫助。

與波士頓大學的研究人員合作的科學家，包括密歇根大學的Eric Kort、新罕布什爾大學的Steve Frolking、威斯康星州大學的Christopher Kucharik、英屬哥倫比亞大學的Navin Ramankutty和明尼蘇達大學的Deepak Ray。

他們的調查結果表明，近幾十年中，作物產量顯著增加。

美國國家科學基金會水資源可持續(xù)性和氣候計劃項目也是這項研究的資助方。該項目的主任Tom Torgersen說：“產量增加的跡象對于農業(yè)來說是好事，但是農業(yè)生產率的提高會帶來對水資源的大量需求，這將需要更進一步的調查?！?/p>

“這就是我們在農業(yè)生產中所做的，總體上來說非常明顯。只不過是集中體現在玉米這種作物上而已。”Friedl補充說。

他表示，在有助于增強季節(jié)性碳循環(huán)的作物中，單單玉米就占到了三分之二。其中，近90%產自美國中西部和中國。

“在過去50年中，北半球的農田面積一直相對穩(wěn)定，但是產量顯然劇增。”Friedl說。

“這部分土地的面積能影響大氣成分，這一事實是人類活動在地球上留下的一個驚人的指紋。”