干旱天气对植物的影响有两种基本方式:土壤湿度的改变和大气相对湿度的变化。以供求关系加以说明,即土壤水分为植物提供水,干旱天气,水供应减少;较低的相对大气湿度创造了“需求”,吸取植物中的水分,旱季干燥的大气对水的需求更大。但通常情况下,人们较难确定植物应对干旱有多大程度是因为土壤墒情不足,多大程度是因为大气相对湿度低。由于土壤湿度容易用实验测量和控制,气候研究模型倾向于依赖土壤湿度。尽管如此,植物学家仍然确信较低的大气相对湿度可能会单独产生重要影响。
日前,美国印第安纳大学(Indiana University)的科学家在《自然气候变化》(Nature Climate Change)杂志发表研究报告《大气对生态系统中水和碳通量的需求日益重要》(The increasing importance of atmospheric demand for ecosystem water and carbon fluxes),该报告针对大气湿度对于气候和农业的重要影响提出以下主要结论:
1.在炎热、干旱的天气状况下,较低的大气相对湿度是对植物产生胁迫的一个重要因素,并且该因素对于植物的影响作用越来越大;
2.随着天气转热、转旱,在温带森林生态系统中,植物吸收大气二氧化碳尤为重要,大气湿度成为主要影响因素;
3.随着大气湿度下降,植物吸收大气中碳的能力、抵御气候变化影响的能力也会下降,一些农业管理策略成效将不明显,如灌溉可以增加土壤湿度,但对大气湿度影响不大;因此,为了更精确地说明较低大气湿度的作用,测量干旱对生态系统影响的模型需要重新制定;
4.土壤湿度和大气相对湿度在一天内不同时间点对植物机能有着不同影响,二者除了对包括行栽作物和森林在内的农业系统管理有重大影响外,还能帮助科学家预测未来气候变化产生的一系列影响。
值得一提的是,支持本研究的数据采集自美国通量网(AmeriFlux Network)。美国能量网在不同生态系统均有监测网点,它的38个“流量塔”收集重要的微气象数据,每小时增量数据将土壤湿度和大气相对湿度产生的影响区分开来。数据分析表明,虽然土壤湿度在一天内变化不大,但大气湿度的变化较大,可以用这些“高频”数据来分别评估土壤湿度和大气湿度的影响。
尽管该研究并没有重点关注碳通量,但科学家们确信在干旱气候下,当植物气孔因减少水分流失而闭合气孔时,从大气中吸收的碳也会减少,这也会降低它们抵御气候变化影响的能力。要预测未来植物吸收碳的规律,还有很大的不确定性,主要原因是人们并没有完全理解生态系统如何应对干旱,而明确植物如何应对大气湿度的各种变化是减少这种不确定性的一种方式。
(编译 李楠)