地球上的光合作用受植物物候?qū)W(植物生命周期與氣候的相互作用)和環(huán)境條件的調(diào)節(jié)，這兩者在*近幾十年都發(fā)生了重大變化。不同于季節(jié)早期的光合作用主要由溫度升高或潮濕季節(jié)的開始來驅(qū)動，季節(jié)后期的光合作用可能受到多種因素的限制，例如植物的生命周期和輻射，其潛在機理尚不清楚。陸地上的后期光合作用極大地促進(jìn)了年度總固碳，并且對氣候敏感?？茖W(xué)家們普遍認(rèn)為，隨著季節(jié)的變暖，后期光合作用的溫度限制會減輕，但是水的有效性尚不確定。

哥倫比亞大學(xué)的一項新研究表明，水分脅迫加劇-由于溫度升高導(dǎo)致干旱頻率增加，將限制物候周期：實際上，通過關(guān)閉光合作用，它將在季節(jié)結(jié)束時產(chǎn)生較低的碳吸收，從而加劇了全球變暖。研究人員使用遙感數(shù)據(jù)和原位觀察來分析光合作用結(jié)束時的溫度和水分限制。他們發(fā)現(xiàn)，后期光合作用的水分限制受到土壤水分和年平均溫度的調(diào)節(jié)。地球系統(tǒng)模型預(yù)測，到2100年，大部分土地表面將變暖和土壤干燥，因此很明顯，水的可利用性將成為后期光合作用和碳吸收的限制因素，變得越來越重要。

“我們想了解植物光合作用的驅(qū)動因素是在生長的后期，以及它在未來會如何變化，”地球與環(huán)境工程副教授，地球研究所副研究員皮埃爾·根廷(Pierre Gentine)說。該研究發(fā)表在今天的“美國國家科學(xué)院學(xué)報”。“我們的研究是一個很  好的例子，說明了如何利用遙感技術(shù)的進(jìn)步來解決諸如此類的長期問題。”

該團(tuán)隊使用機器學(xué)習(xí)和遙感技術(shù)來生成一個新的數(shù)據(jù)集，用于繪制全球植物光合作用的圖。他們發(fā)現(xiàn)生長季節(jié)結(jié)束時光合作用的溫度和水分限制的空間格局形成了鮮明對比。分開這些閾值的門檻取決于能源供應(yīng)和土壤水供應(yīng)之間的平衡。降水和溫度對生長期在不同地點的生態(tài)系統(tǒng)的光合作用產(chǎn)生了重要但相反的影響：如果某些地區(qū)的植物光合作用受到降水的限制(與降水呈正相關(guān))，則溫度可能會產(chǎn)生負(fù)面影響，反之反之亦然。

這項研究的主要作者，原Gentine的前博士后研究科學(xué)家姚章(Yao Zhang)說：“我們是**個證明土壤水和生態(tài)系統(tǒng)能量輸入之間的平衡決定了系統(tǒng)是受降水還是受溫度限制的”。勞倫斯伯克利國家實驗室的博士后學(xué)者。“隨著溫度限制的降低，需要更多的土壤水來支持增加的植被活動，尤其是在生長后期。CMIP5模型預(yù)測了未來的變暖和干燥，尤其是在生長后期，這兩個因素都將進(jìn)一步擴(kuò)大水源有限的地區(qū)，造成大量光合作用的變化和電位下降。”

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