黑龍江省森林大氣CO2施肥效應的時空變化趨勢1)

莫祝坤 李明澤 王斌

(東北林業大學，哈爾濱，150040)

自工業革命以來，由于煤炭、石油等化石燃料焚燒和人類活動對森林資源的破壞，大量的溫室氣體(CO2、CH4、O3等)被排放到大氣中。其中，大氣CO2作為最主要的溫室氣體，其體積分數已從工業前期的227×10-6上升到目前的411×10-6[1]。尤其在20世紀60年代以后，大氣CO2上升速率明顯加快。有研究顯示，在過去的60 a中，陸地生態系統的碳匯量已占全球碳匯的一半以上，且越來越多的證據表明，北半球中、高緯度森林生態系統起著巨大的碳匯作用[2-5]。一些學者將部分陸地碳匯的增長歸因于大氣CO2體積分數的快速上升所引起的植被生產力的提升，并將這一影響稱之為大氣CO2的“施肥效應”[6-7]。

理論上，大氣CO2體積分數上升對植被生長的施肥效應可以體現在直接施肥和間接施肥2個方面[8]：首先，外界環境中更高CO2體積分數將直接增加綠色植被葉片內的CO2體積分數以及CO2與O2的比值，這有利于葉片內化學酶進行羧化作用，進而提高植被的光合作用強度并抑制呼吸作用，即增長植被的凈光合速率，從而促進植被的生長[9]，這就是CO2的直接施肥效應。另一方面，大氣環境中不斷增長的CO2體積分數可能會降低葉片氣孔的開放程度，從而減少由于蒸騰作用所引起的水分的流失，增長植被體內的水分利用率。因此，這種CO2提升的間接影響可以延長季節性干旱生態系統的生長期，從而可能刺激植物體內生物量的積累[10]，這稱為CO2的間接施肥效應。最近幾十年，為了證實現實環境中大氣CO2施肥效應假設的真實性及其時空變化趨勢，一系列相關檢測方法被提出，并在不同時空尺度上得以應用[11-13]。……