陆地生态系统吸收了约三分之一的人类活动累计CO2排放量，减缓了气候变暖。1960年代以来，全球陆地碳汇增加了近一倍，对气候变暖的减缓作用持续增强。大气CO2升高是陆地碳汇变化的重要驱动因子之一。但是，CO2对陆地碳汇施肥效应的定量估计仍不明确。难点在于，多模型间全球尺度结果差异较大，而野外CO2施肥实验观测局限于站点尺度。
中国科学院青藏高原研究所生态系统功能与全球变化团队结合多个陆地生态系统模型模拟结果和野外CO2施肥实验观测结果，并构建植被-土壤碳库周转理论模型（two-box-model），分析了1959-2010年大气CO2升高对北温带和全球陆地碳汇变化的作用。研究发现，北温带陆地碳汇对CO2升高的敏感性为0.64 ± 0.28 PgC yr-1 [100 ppm]-1（图1）。与此相比，碳-氮耦合模型均值低估。就全球尺度而言，1960年代至2000年代，CO2升高对陆地碳汇增加的贡献为2.01 ± 1.06 PgC yr-1。这意味着， CO2升高是同期全球陆地碳汇增加（1.2 PgC yr-1）的主因。本研究为定量理解陆地碳汇变化的归因提供了重要科学支撑，亦为模型和控制实验相结合解决全球变化对陆地碳循环影响相关科学问题提供了新的研究思路。
该研究成果以“Field-experiment constraints on the enhancement of the terrestrial carbon sink by CO2 fertilization”为题发表于《自然-地球科学》（Nature Geoscience）杂志（DOI：10.1038/s41561-019-0436-1）。中国科学院青藏高原研究所刘永稳副研究员为第一作者、朴世龙教授为通讯作者。本研究得到中国科学院A类战略性先导科技专项“泛第三极环境变化与绿色丝绸之路建设”专项等资助。
图1 基于野外CO2施肥实验观测约束的北温带陆地生态系统碳汇对CO2升高的敏感性。
