研究：CO2濃度愈高 溼地植物固碳能力更強

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。」

※ 同步刊載於台灣溼地網 http://wetland.e-info.org.tw