地球上的光合作用受植物物候学(植物生命周期与气候的相互作用)和环境条件的调节，这两者在最近几十年都发生了重大变化。不同于季节早期的光合作用主要由温度升高或潮湿季节的开始来驱动，季节后期的光合作用可能受到多种因素的限制，例如植物的生命周期和辐射，其潜在机理尚不清楚。陆地上的后期光合作用极大地促进了年度总固碳，并且对气候敏感。科学家们普遍认为，随着季节的变暖，后期光合作用的温度限制会减轻，但是水的有效性尚不确定。

哥伦比亚大学的一项新研究表明，水分胁迫加剧-由于温度升高导致干旱频率增加，将限制物候周期：实际上，通过关闭光合作用，它将在季节结束时产生较低的碳吸收，从而加剧了全球变暖。研究人员使用遥感数据和原位观察来分析光合作用结束时的温度和水分限制。他们发现，后期光合作用的水分限制受到土壤水分和年平均温度的调节。地球系统模型预测，到2100年，大部分土地表面将变暖和土壤干燥，因此很明显，水的可利用性将成为后期光合作用和碳吸收的限制因素，变得越来越重要。

“我们想了解植物光合作用的驱动因素是在生长的后期，以及它在未来会如何变化，”地球与环境工程副教授，地球研究所副研究员皮埃尔·根廷(Pierre Gentine)说。该研究发表在今天的“美国国家科学院学报”。“我们的研究是一个很好的例子，说明了如何利用遥感技术的进步来解决诸如此类的长期问题。”

该团队使用机器学习和遥感技术来生成一个新的数据集，用于绘制全球植物光合作用的图。他们发现生长季节结束时光合作用的温度和水分限制的空间格局形成了鲜明对比。分开这些阈值的门槛取决于能源供应和土壤水供应之间的平衡。降水和温度对生长期在不同地点的生态系统的光合作用产生了重要但相反的影响：如果某些地区的植物光合作用受到降水的限制(与降水呈正相关)，则温度可能会产生负面影响，反之反之亦然。

这项研究的主要作者，原Gentine的前博士后研究科学家姚章(Yao Zhang)说：“我们是第一个证明土壤水和生态系统能量输入之间的平衡决定了系统是受降水还是受温度限制的”。劳伦斯伯克利国家实验室的博士后学者。“随着温度限制的降低，需要更多的土壤水来支持增加的植被活动，尤其是在生长后期。CMIP5模型预测了未来的变暖和干燥，尤其是在生长后期，这两个因素都将进一步扩大水源有限的地区，造成大量光合作用的变化和电位下降。”