“绿色革命”逐渐改变了生物圈呼吸


发布时间:2014年11月26日 文章出自:中国科学报

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“绿色革命”密集的农作方式正在越来越快地改变着地球大气。美国马里兰大学研究人员在最近一项研究中发现,过去50年来,大气中二氧化碳(CO2)的季节波动升高了约15%,平均季节性波动正以每年0.3%的速率增加。

据物理学家组织网11月19日报道,研究人员开发了一种新的名为VEGAS(陆地碳循环模型)的大气模型,首次研究了在20世纪和21世纪期间,农业活动强度变化造成的影响。相关论文发表在11月20日的《自然》杂志上。

“我们看到的是‘绿色革命’对地球新陈代谢造成的影响。”马里兰大学大气与海洋科学教授、VEGAS主要开发人员曾宁(音译)说,“我们的土地利用方式的变化,逐渐改变了整个生物圈的呼吸。”

自上世纪50年代,科学家就知道在北半球每年的夏末秋初,大气CO2水平较低,这一区域北半球比南半球更大,因此北半球植物更多。在南北半球植物达到最大生长期,CO2水平在春夏两季会下降,植物吸收CO2放出氧气,到了秋天,植物分解放出储存的碳,大气CO2水平又迅速上升。CO2上升的驱动因素比较清楚,而加剧CO2季节性循环波动的原因却很难确定。因为高水平CO2具有化肥效应,会刺激植物生长,而且北半球高纬度地区在变暖,也使寒冷地区植物生长得更好。

曾宁说,从1961年到2010年,种植主要作物的土地面积增长了20%,而作物产量增至3倍。“绿色革命”的因素——扩大灌溉、增加化肥、使用高产品种等,不仅提高了作物产量,也延长了作物生长期和腐烂时间,增加了它们释放到大气中的CO2数量。

研究人员用了夏威夷莫纳罗亚观察站自1958年开始的持续历史观察记录,晚些开始的其他地方的记录,并结合了联合国粮农组织(FAO)的国别统计数据、气候数据和一些站点的大气CO2数据。跟踪季节峰值和谷值,清晰显示了大气CO2总体水平呈上升趋势。在1961年到2010年之间,季节波动变得更加极端,在北半球,冬天的CO2水平常比夏天要高6ppm(1ppm=百万分之一)。

把绿色革命因素纳入模型后,模型结果大致符合莫纳罗亚观察站记录的真实数据峰值和谷值。曾宁指出,他们的模型结果首次跟踪表现了耕作强度变化造成的影响,并对一些未知因素进行了简化处理。为了确保没有夸大绿色革命的效果,他们还用模型估计了世界作物产量,结果略低于FAO的统计。

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