一种估算陆地植物光合作用速率的新方法表明，卫星观测(量化陆地碳吸收的当前黄金标准)低估了这一重要指标，这一结果可以为未来气候变化的模型预测提供参考并提高其准确性。

《自然》杂志发表的一篇描述新方法的论文《从植物羰基硫化物吸收推断陆地光合作用》显示，卫星对陆地光合作用的低估大部分是由于热带地区地面数据覆盖不足造成的。

新方法依赖于追踪一种名为硫化羰的微量气体，这种气体从海洋、火山和深海喷口进入大气。硫化羰与二氧化碳同时被植物吸收，但与量化叶子吸收二氧化碳的标准方法相比，它提供了一种更直接的光合作用速率测量方法。

科学家使用总初级生产力 (GPP) 这一术语与光合作用速率同义，来描述在给定时间段内，植物在光合作用过程中吸收的碳总量，以在生态系统中生长叶子、茎和根。计算 GPP 可以让科学家了解植物从大气中吸收了多少二氧化碳，但由于呼吸作用等混杂因素，植物也会释放二氧化碳，因此无法获得准确的测量结果。

“这篇论文朝着更加受限的 GPP 估计迈出了重要一步，”第一作者 Jiameng Lai 说道，他是资深作者 Ying Sun 实验室的博士生，Ying Sun 是农业与生命科学学院综合植物科学学院土壤与作物科学系地理空间科学副教授。

“我们的方法能够解决空间和时间 GPP 分布问题——不仅可以告诉我们全球幅度，还可以指出 GPP 在何时何地被高估或低估。”

基于羰基硫化物的 GPP 值显示，植物每年消耗(并从大气中去除)约 160 拍克 (Pg) 碳，这一估计值远高于现有通过卫星观测得出的 GPP 估计值(约 120 至 130 拍克碳/年)。拍克是质量单位，相当于 10 亿公吨。

“这意味着我们的估计值远高于当前用于气候模型模拟的全球 GPP 黄金标准，”孙说。“当前 GPP 估计值的这种大幅低估来自热带地区。”

研究人员认为，热带地区是需要更多地面和卫星数据的关键区域，因为轨道卫星缺乏连续观测，因为它们会间歇性地飞越某些区域，而且会受到云层的阻碍。此外，气候模型模拟热带 GPP 时，好像整个森林的结构和功能都是同质的。事实上，例如，亚马逊的碳汇能力在空间上存在巨大差异。当发生干旱时，对亚马逊地区不同地区的影响各不相同。

孙教授表示： “没有任何卫星观测或当前的气候模型模拟能够真正描述热带雨林中的这种空间梯度或变化。”

在这篇论文中，研究人员开发了一个机械模型来模拟植物对羰基硫化物的吸收，然后将这些估计值转化为 GPP。尽管科学家已经开发出计算羰基硫化物通量的模型，但其中缺少一种关键机制——叶肉扩散。

到目前为止，模型仅考虑了二氧化碳从大气扩散到叶子气孔的过程。但还有一条额外的内部途径——叶肉扩散——气体通过该途径扩散到叶子深处的叶绿体中，在那里进行光合作用。

孙说：“目前，气候和陆地表面模型建立者忽略了这一过程，但如果不在模型中动态地考虑这一过程，我们就无法准确模拟羰基硫化物通量或全球光合作用。”

“在其他所有因素不变的情况下，对羰基硫化物GP​​P 的新估计将大大改变未来的气候预测，”合著者 Yiqi Luo 说道，他是 CALS 综合植物科学学院、土壤和作物科学系的 Liberty Hyde Bailey 教授。

“这意味着陆地生物圈具有更高的能力从大气中吸收更多的二氧化碳。”罗说，该结果还有可能改变缓解气候变化的二氧化碳去除策略的设计方式。

作者指出，虽然研究表明植物吸收的二氧化碳可能比以前认为的要多，但目前对全球呼吸作用(植物释放二氧化碳)的估计也可能被低估了。