生态系统可利用水分在很大程度上决定了中低纬度地区的植被分布，物种组成，以及各项生态系统功能。在气候变化的背景下，温度升高、降水格局变化和二氧化碳施肥效应等因子会改变植被与生态系统可利用水分的平衡，体现为植被对降水敏感性的改变。早期研究大多基于模型预测研究二氧化碳对植被生理和生态水文过程的影响，缺少实际观测的验证。

北京大学城市与环境学院张尧课题组，基于长时间序列遥感数据和动态线性模型等统计方法，量化了全球中低纬度地区植被对降水的敏感性的空间格局及其变化趋势。研究发现，自1980年以来，干旱区植被对降水的敏感性不断增加，而湿润地区植被对降水的敏感性不断下降（图1）。进一步结合陆面过程模型和考虑CO2影响的极简水文模型，研究得出大气二氧化碳浓度升高是导致这一现象的主要原因。二氧化碳施肥效应会通过减少气孔导度减弱生态系统需水量，体现为湿润地区植被与降水的进一步解耦和植被对降水敏感性的下降。但同时，在干旱区二氧化碳会极大促进植被生长，增加生态系统叶面积，这一影响超过植被通过气孔调节带来的节水效应，总体表现为植被与降水的更强耦合和干旱区降水敏感性的增强。

图1. 植被绿度对降水敏感性的平均大小(a, c)及其长期趋势(b, d)

这一研究为二氧化碳施肥效应对生态水文过程的影响提供了直接观测证据，并有助于理解气候变化背景下干旱区植被变化及其对干旱等极端气候的响应。

该成果近期以“Increasing sensitivity of dryland vegetation greenness to precipitation due to rising atmospheric CO2”为题发表于Nature Communications杂志(DOI: 10.1038/s41467-022-32631-3)。北京大学城市与环境学院张尧研究员为第一兼通讯作者。该研究受到国家自然科学基金资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-32631-3