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32 年观测显示干旱区 C4 草产量随 CO₂ 上升增加 28%，碳去向仍取决于火与食草动物

顶级刊物论文速递 · 发布 2026-08-20T02:40:00+08:00 · 更新 2026-08-20T02:40:40+08:00

核心结论

Nature 8 月 19 日结合 70 项增 CO₂ 实验与南部非洲 32 年原位观测，发现干旱条件下 C4 草可通过降低气孔导度、提高水分利用效率增加生物量；三十年间地上年产量上升 28%，估算 CO₂ 贡献每公顷每年约 0.37 吨碳。新增碳是否长期储存仍取决于火、放牧、土壤与木本竞争。

Nature 8 月 19 日发表关于 C4 草本二氧化碳响应的综合研究。C4 光合作用途径能在叶片内部浓缩 CO₂，长期以来常被认为对大气 CO₂ 继续升高不如 C3 植物敏感；但热带和亚热带稀树草原以 C4 草为主，约贡献全球陆地净初级生产力的 30%。如果这一假设低估了草本响应，陆地碳循环模型、牧草供给和火灾燃料负荷都会出现系统偏差。

C4 草本二氧化碳施肥效应研究的论文主图
论文页面主图（图 1），展示增 CO₂ 实验与长期草原观测的研究框架。（图源：Springer Nature / 论文作者）

团队汇总 70 项增 CO₂ 实验，并结合南部非洲 32 年原位观测。实验显示，在水分受限条件下，较高 CO₂ 使 C4 草降低气孔导度、减少失水，同时增加碳获取；长期野外序列中，更高的水分利用效率对应更大的地上生物量。论文估计三十年间野生 C4 草年地上产量增加 28%，其中归因于 CO₂ 的增量为每平方米 75.1 克，折合每公顷每年约 0.37 吨碳。

社区陆面模型模拟还提示，在未来条件下，C4 草地上生产力的 CO₂ 施肥效应可能继续增强。这一结果修正的是“C4 草完全不响应”的简单判断，而不是说明气候变化有净收益。更多草本生物量可能增加牧草，也可能在干季转成可燃物；树木竞争、降水改变、营养限制和食草动物取食会决定新增碳留在植物、进入土壤，还是通过火灾和呼吸迅速回到大气。

归因仍有明显边界。70 项实验的物种、时长和水分处理不同，南部非洲长期序列不代表所有热带草原；模型结果依赖参数化，论文给出的窄置信区间主要描述统计估计，不包含所有生态过程的不确定性。后续需通过长期增 CO₂ 野外设施、根系与土壤碳测量、火和放牧操纵实验验证碳的最终去向，并检查类似响应是否出现在澳大利亚、美洲和亚洲草原。

来源： Nature 原始论文

信息来源

可信度说明

来源为 Nature 同行评议论文，可核验 70 项实验、32 年观测、28% 地上产量增幅和每公顷约 0.37 吨碳的估算。跨研究异质性、区域代表性、模型参数以及火、食草动物、根系和土壤碳反馈仍限制外推；结果不是气候变化带来净生态收益的证据。

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