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人类对大气CO的直接影响2来自农田生产力增加的季节性

自然体积515，页面398 - 401 (2014）引用本文

主题

摘要

基于地面和飞机的测量表明，北半球大气二氧化碳(CO2)的浓度在过去50年增加了50%之多1，2，3.．这种增加与温带、北方和北极生态系统特性的变化以及光合作用增强、异养呼吸增加和木本植被扩张等过程有关4，5，6．然而，观测到的大气CO变化背后的确切因果机制2季节性尚不清楚2，3.，4．在这里，我们使用生产统计数据和碳核算模型来表明，农业生产率的提高(在以前的调查中很大程度上被忽视了)可以解释观测到的大气CO变化的四分之一2季节性。具体而言，1961年至2008年间，北半球热带外玉米、小麦、水稻和大豆产量增长了240%，从而使北半球生长季农田净碳吸收量增加了0.33亿吨。仅玉米一项就占了这一变化的三分之二，这主要是由于美国中西部和中国北部集中生产区的农业集约化。玉米、小麦、水稻和大豆约占热带外干生物量产量的68%，因此农业产量增加的总影响很可能超过这里量化的数量。

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图1:作物产量增加的纬度格局。
图2:归因于增强的季节性。
图3:增加的产量和季节性。

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下载参考

确认

这项工作使用了由FLUXNET社区，特别是以下网络获得的涡度相关数据:AmeriFlux(美国能源、生物和环境研究部，陆地碳计划(DE-FG02-04ER63917和DE-FG02-04ER63911)， AfriFlux, AsiaFlux, CarboAfrica, CarboEuropeIP, CarboItaly, CarboMont, ChinaFlux, FLUXNET -Canada(由CFCAS, NSERC, BIOCAP，加拿大环境部和NRCan支持)，GreenGrass, KoFlux, LBA, NECC, OzFlux, tcos西伯利亚，USCCC。我们感谢CarboEuropeIP、FAO-GTOS-TCO、iLEAPS、马克斯普朗克生物地球化学研究所、国家科学基金会、图西亚大学、Université加拿大拉瓦尔和环境部以及美国能源部对涡动相关数据协调提供的资金支持，以及伯克利水中心、劳伦斯伯克利国家实验室、微软研究eScience、橡树岭国家实验室、加州大学伯克利分校，弗吉尼亚大学。这项工作得到了NASA拨款号NNX11AE75G和NSF拨款号EF-1064614和NSF EAR-1038818的支持。对D.K.R.的研究支持主要是由戈登和贝蒂摩尔基金会和明尼苏达大学环境研究所提供的。我们也感谢H. Graven和P. Patra提供的信息和数据。

作者信息

作者指出

  1. Navin Ramankutty

    现地址:现地址:加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华V6T 1Z2，英属哥伦比亚大学刘全球问题研究所和资源、环境与可持续发展研究所

作者及隶属关系

  1. 波士顿大学地球与环境系，美国马萨诸塞州波士顿02215

    乔什·m·格雷和马克·a·弗里德

  2. 新罕布什尔大学地球系统研究中心，美国新罕布什尔州达勒姆03824

    史蒂夫Frolking

  3. 密歇根大学大气、海洋和空间科学系，美国密歇根州安娜堡48109

    埃里克·a·科特

  4. 明尼苏达大学环境研究所，美国明尼苏达州圣保罗55108

    迪帕克·k·雷

  5. 威斯康辛大学麦迪逊分校农学系和尼尔森研究所可持续发展与全球环境中心，美国威斯康辛州麦迪逊53706

    克里斯托弗·j·库查里克

  6. 麦吉尔大学地理系，加拿大魁北克省蒙特利尔H3A 0B9

    Navin Ramankutty

作者
  1. 乔什·m·格雷
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  2. 史蒂夫Frolking
    查看作者出版物

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  3. 埃里克·a·科特
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  4. 迪帕克·k·雷
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  5. 克里斯托弗·j·库查里克
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  6. Navin Ramankutty
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  7. 马克·a·弗里德
    查看作者出版物

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贡献

J.M.G.领导了论文的设计、分析和写作。j.m.g.、s.f.、N.R.和M.A.F.设计了分析。E.A.K.为本文提供了初步的灵感，并为大气CO的解释提供了指导2动力学。C.J.K.对这篇论文的农艺要素提供了指导。D.K.R.提供了网格化的MWRS数据集。所有作者都对本文进行了编辑和贡献。

相应的作者

对应到乔什·m·格雷．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

额外的信息

MWRS产量和收获面积数据将存档于http://www.earthstat.org并可按要求提供。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1计算Δ .年代．

CO的示意图2季节性差异(Δ年代)，以表示基线情况的两个时间段(t1) CO2季节性年代t1NEE增强35% (t2)季节性相应较高，年代t2．通量衍生的每日NEE (一个)、累积NEE (b)和新经济政策杯和棉结c反应蛋白（c)．请注意，假设年度NEP = 0 (b)．

扩展数据图2收获指数和根:生比。

文献报告收获指数值的作物特异性和MWRS聚合分布(一个),R：年代（b)．

扩展数据图3来自FluxNET的农业通量。

NEE和GPP用于农业FluxNET站点在本研究中确定θ而且φ参数。遮阳对应于5月、6月、7月和8月，大多数农业生产纬度的CUP，以及本研究中使用的CUP定义。

扩展数据图4参数分布

本研究中所有蒙特卡洛变化参数的PERT分布。所示为水分分数(一个)、收获效率(b)，R：年代比(c)，收获指数(d)， NPP的CUP比例(e的CUP比例Rh（f)．

扩展数据图5聚合区域。

Eco-climatic(最高;从裁判。3.)和本研究中使用的聚合产区(底部)。

扩展数据图6产量增加和季节性增加。

MWRS生产的变化(上)和年代二氧化碳,MWRS(下)1965-2005年。

扩展数据图7遥感生长季节长度

在MODIS土地覆盖产品(MCD12Q1;北美洲1°纬向带的第12类和第4类(一个) (MODIS瓦为h11v03、h12v03、h13v03、h10v04、h11v04、h12v04、h09v05、h10v05、h11v05)，中国(b) (MODIS瓦片为h23v03、h24v03、h25v03、h26v04、h27v04、h26v05和h27v05。)

表1全球干生物量产量
全尺寸表
扩展数据表2 2009-2011年MWRS干生物量产量平均值
全尺寸表
表3 NPP占CUP的比例
全尺寸表

幻灯片

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引用本文

格雷，J.，弗洛金，S.，科特，E.。et al。人类对大气CO的直接影响2来自农田生产力增加的季节性。自然515， 398-401(2014)。https://doi.org/10.1038/nature13957

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