减少水损失而不是增加光合作用控制CO2增强的水利用效率
Weiwei Zhan1, Xu Lian2,3, Jiangong Liu2
1Department of Earth and Environmental Engineering, Columbia University, New York, NY, USA. wz2483@columbia.edu.
增加的二氧化碳 (CO2) 在整个生态系统中增加了植物内在的用水效率 (iWUE),主要是通过减少树冠电导率,而不是促进光合作用. 响应因生态系统而异,受营养,水和生物群类型的影响.
科学领域:
- 生态生态学 生态生态学
- 气候科学 气候科学
- 植物生理学 植物生理学
背景情况:
- 叶子水平的研究表明,较高的二氧化碳可以通过降低口腔导电性和增加光合作用来提高植物内在的用水效率 (iWUE).
- 将这种叶子级反应推断到生态系统规模是具有挑战性的,因为存在混因素和反机制.
研究的目的:
- 调查高二氧化碳对iWUE及其组成部分的生态系统规模影响:树冠导电性 (Gc) 和毛初级生产率 (GPP).
- 确定生态系统对二氧化碳增加的反应中的空间异质性的模式和驱动因素.
主要方法:
- 开发了一个机器学习框架,利用全球旋共变性网络数据.
- 分析了长期观察,以分辨二氧化碳对iWUE,Gc和GPP的影响.
主要成果:
- 在高CO2下观察到iWUE生态系统的广泛增强,主要是由减少的Gc驱动而不是刺激的GPP.
- 基于Gc和GPP变化,确定了三种不同的生态系统对CO2的反应类型.
- 发现营养供应,水的可用性和生物组类型显著调节这些反应的空间异质性.
结论:
- 生态系统规模的iWUE通常随着二氧化碳的增加而增加,主要是通过降低树冠电导率.
- 对二氧化碳增加的反应在空间上是异质的,营养,水和生物组因素发挥着关键作用.
- 这些发现对于改进陆地生物圈模型和预测未来高二氧化碳世界中的碳和水循环至关重要.
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