科学家曾模拟2050年气候条件，将大豆放在室外富CO2环境中进行培育。这项为期8年的研究得出的新发现令人担忧：理想种植条件下，较高浓度CO2将促进作物生长，但随着气候变暖及降水方式的改变，日益严重的干旱问题将成为影响作物生长的不利因素，并将大于高浓度CO2带来的益处，以高于预期的速度给大豆产量带来损失。
此项研究成果刊登在《自然植物》（Nature Plants）上，研究结论与之前广为接受的CO2浓度增加会减轻干旱对作物的威胁这一预测正好相反。该研究负责人美国伊利诺伊大学植物生物学教授安德鲁·里基（Andrew Leakey）表示，目前为止所有的模型预测都说明，到2050年CO2浓度的增加将使粮食产量比本世纪初增加15%。很多情况下，高浓度CO2扮演着肥料的角色，刺激植物生长；植物暴露在高浓度CO2中，还可以缩小叶片上的气孔，减少植物与外界的气体交换，使植物从土壤中吸收的水分减少。但随着气候变热变干，这一现象将不复存在，粮食增产幅度将逐渐减少，直至归零，产量将不再增加。
这项研究使用了名为空气浓度自由调整器（Soybean Free Air Concentration Enrichment，SoyFACE）的设备来模拟未来农场气候环境。研究人员发现，在炎热干燥且CO2浓度升高的情况下，SoyFACE实验中植物的需水量与正常CO2浓度下生长的植物相比有所上升，而不是下降。研究认为，植物生长初期有充足的水源，CO2浓度上升使植物能够进行更多的光合作用，产生更多的糖分，生长迅速，叶片也随之生长。但是当气候变得干燥时，植物不堪重负，之后就需要更多水分。同时，植物根部与枝叶之间传递信号的激素会发生变化，使光合作用比在正常CO2浓度下减弱。升高的CO2浓度和干旱共同作用，还会影响大豆通过根瘤固氮的能力。
此研究得到了美国农业部（USDA）国家食品与农业研究所（NIFA）、美国能源部（DOE）以及美国农业部（USDA）农业研究局（ARS）的资金支持。这一新的发现来源于世界上大豆产量最高的地区，预示着由气候变化造成的大豆产量下降将比预期来得更早。
（编译 徐倩）
