Nature Ecology & Evolution | 碳中和数据中心林尚荣、陈修治、袁文平教授揭示全球植被生产力或因大气干燥上升在本世纪减少！
工业革命以来，大气二氧化碳浓度不断上升，对植物光合作用带来显著的促进作用，继而引起了全球植被总初级生产力的持续上升，这一现象称之为“二氧化碳施肥效应”。同时，大气二氧化碳浓度的持续增加，导致了全球变暖，继而引起了大气干旱程度（以饱和水气压差VPD指示）的显著上升。有研究显示，2000至2020年间， VPD上升抵消了约68%的由二氧化碳施肥效应导致的GPP上升。在热带区域中，VPD的上升对GPP的负面作用尤为显著。更棘手的是，气候模型一致预测，未来大气二氧化碳浓度与VPD将同步走高。因此，厘清GPP在这场“双升”博弈中的变化，已成为评估陆地碳汇潜力和制定碳政策的关键问题。
有见及此，研究团队通过分析实地长期观测的碳通量观测数据、植被结构数据以及气象数据，发现2001-2020年间大气VPD的上升对光合作用效率的削弱程度与二氧化碳施肥效应带来的光合作用效率增加程度基本一致。同时，基于已有的实地长期观测数据，本研究改进了由袁文平教授开发的rEC-LUE 模型，结合叶面积指数以及GPP在季节性上的耦合关系，实现同步求解叶面积指数以及GPP（即rEC-LUE-v2模型），实现了不需要遥感观测的叶面积指数输入便可推算GPP的季节性以及年度变化。基于rEC-LUE-v2模型，研究基于四种共享经济路径SSP 1-2.6（低排放），SSP 2-4.5（中排放），SSP 3-7.0（高排放），SSP 5-8.5（超高排放）情景当中的大气二氧化碳浓度，VPD及其他相关的气候因子变化，推算了从2020至2100年的全球GPP总量变化。
研究结果显示，在四个情景中，未来的全球GPP总量将在2074（SSP 1-2.6）, 2066（SSP 2-4.5）， 2065（SSP 3-7.0）， 2060（SSP 5-8.5）达到峰值；峰值较 2020 年平均上升约 5.4 % ± 0.5 %。空间分布上，高纬度植被的GPP普遍呈现持续上升态势；而热带两大主要的植被类型，常绿阔叶林与稀树草原的 GPP 已于 2030 年前见顶。二者合计贡献全球一半以上的 GPP，其持续下滑抵消了中高纬度的增量，导致本世纪中叶后全球总量显著回落。根本原因在于 VPD 升高对光合速率的抑制超过二氧化碳施肥的增益；在大多数植被类型中，随着大气二氧化碳浓度与 VPD 同步上升，光合速率、叶面积指数及 GPP 将同步下降。这一发现揭示，大气干旱加剧已成为驱动全球 GPP 的关键因素，对植被动态预测、地球系统模型改进以及气候减缓与碳排放政策制定具有深远意义。
该成果在国际学术期刊Nature Ecology & Evolution 发表题为“Global vegetation production may decrease in this century due to rising atmospheric dryness”的研究论文。碳中和数据中心林尚荣副教授与陈修治教授为论文共同第一作者，袁文平教授为论文通讯作者。
【论文信息】Lin, S., Chen, X., Xia, J. et al. Global vegetation production may decrease in this century due to rising atmospheric dryness. Nature Ecology and Evolution 9, 2279–2289 (2025). https://doi.org/10.1038/s41559-025-02885-3