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抗暖化溼地不可少 研究:CO2濃度愈高 溼地植物固碳能力更強

環境資訊中心
國際團隊一項長達19年的研究顯示,隨著大氣中二氧化碳濃度上升,溼地植物吸收二氧化碳的能力也隨著提高,可比現階段多吸收32%的碳。二氧化碳的濃度今年已突破400 ppm大關,這項溼地固碳能力新發現,成為減緩氣候變遷衝擊的希望。

上述研究日前刊載於《全球變遷生物學》(Global Change Biology)期刊,由位於美國馬里蘭州Edgewater的史密森環境研究中心(Smithsonian Environmental Research Center)研究團隊所發表。

1987年,植物生理學家Bert Drake在Edgewater成立了「史密森全球變遷環境研究溼地」(Smithsonian's Global Change Ecological Research Wetland)。當時的科學家認為,隨著二氧化碳濃度上升,植物的吸收能力會達到一個極限,之後陸地生態系統是否能再吸收多餘的碳,成為效果強大的碳庫,則是不得而知。研究不僅追蹤紀錄了溼地能夠吸收多少的二氧化碳,也將氣溫、海平面上升、降雨形式改變,及植物種類對吸碳能力的影響列入考慮。

為模擬高二氧化碳的環境,Drake的研究團隊把多個「沼地試系統」(marsh plots)用頂端有開口的聚酯塑膠容器蓋起來。一半的試系統接觸現在的大氣,另一半則將二氧化碳濃度提高到700 ppm,約是1987年的兩倍水準。該區域其他的試系統則沒有蓋上。他們比較各試系統中進去及出來的二氧化碳濃度變化,藉以判斷溼地和大氣的碳交換情況。

世界上的植物主要有兩種,本實驗兩種都有測到。「C3」植物包含了世上超過95%的植物種類,包括喬木;它們進行光合作用的過程中會產生包含三個碳原子的分子,當二氧化碳濃度升高,它們的光合作用會更旺盛。「C4」植物則會產生包含四個碳原子的分子,不過它們光合作用的能力在實驗期間的碳濃度下已達飽和。因此,研究團隊預測,二氧化碳濃度若提昇,C3植物會產生更旺盛的光合作用而C4不會。實驗中一半的試系統主要種的是屬於C3的莎草科植物(Scirpus olneyi),而另一半是屬於C4的禾本科植物狐米草(Spartina patens)。

結果C3植物光合作用增加的幅度最大。19年來,它們在高二氧化碳濃度下吸收的二氧化碳量比正常濃度時多出了32%。增加的部分主要是在白天,因為白天植物會透過光合作用吸收多出的二氧化碳。但令研究團隊感到意外的是,在高二氧化碳濃度下,植物在晚上行呼吸作用時釋出的二氧化碳也減少了;減少的原因部分是因為兩種植物在高二氧化碳濃度下,植物體內的氮會變少。同時出乎意料之外的是,連C4植物也在高碳環境下提升了13%的吸碳能力,一樣主要是因為白天吸收的多、部分是因為晚上釋出的少。

Drake說:「我們的預期是,白天二氧化碳的吸收能力會因光合作用而增強,但沒想到高二氧化碳濃度還會影響到晚上釋出的二氧化碳量。」

然而,植物吸碳能力也受到氣候的影響。例如,乾旱的時候C3吸碳的能力會差很多。在氣候乾燥的1995、1999及2002年,C3在高濃度下比起正常濃度平均只多吸收了4%,而那三年整體的吸碳能力也是最差的。其他和氣候變遷有關的環境因素,如海平面上升及氣溫上升,也會影響碳的吸收能力。

生態學家仍在研究多吸收的碳跑到哪裡去了。資料顯示,儘管多吸收的碳未必都用於增加植物量(即生物質量),植物吸碳的速度並未因此慢下來。Drake表示:「2013年5月大氣碳濃度已達到400 ppm,且還在往上攀升;根據我們的預測,此時溼地生態系統也會吸收更多的碳。」

引用來源:環境資訊中心