二氧化碳含量高对植物有益吗

【美国《科学》周刊５月５日一期文章】题：二氧化碳含量高对植物有益吗？原文提要大气中二氧化碳浓度的日益增加也许会使作物长得更好，但是自然生态系统中的植物对此反应如何，专家们意见不一。
在农业领域，试验证据表明，二氧化碳浓度高对作物也许是个有利因素，它使许多作物长得较快，结的果实较多。但在自然生态系统中，效应就不那么明显了。这是因为找到答案需要复杂而又极为耗时的田间及实验室试验，比如改变一块森林中的空气等。
二氧化碳浓度增高所带来的影响远不止于植物界。如果二氧化碳浓度高能促进植物生长，植物也许能够从空气中吸收更多的二氧化碳并由此缓和大气成分的新变化。而且，二氧化碳对植物还有很深的影响，其浓度的增高即便不会引起任何相关的气候变化，也会大大改变生态系统的组成。
生态系统很可能发生改变的原因之一是：并非所有的植物品种对二氧化碳浓度增高的反应方式都相同。现代植物在光合作用过程中主要采用两种路径吸收碳。其一是Ｃ路径（光合作用的最初产物是Ｃ化合物），此路径浪费了植物所吸收碳的１／２，另一个是Ｃ路径（光合作用的最初产物是Ｃ化合物），此路径保存了所有的碳。
Ｃ植物对二氧化碳浓度增高反应较敏感，在二氧化碳浓度增高时它们的光合作用和生长速度一般都会大大加快。Ｃ植物的反应则没有这样明显。但是，即便在这两组植物内部，不同种类的植物反应也不相同。
在农业上，Ｃ植物对二氧化碳浓度变化普遍较敏感，这也许是个福音。包括小麦和水稻在内的许多重要作物都属于Ｃ植物类，在二氧化碳含量高的空气中它们的结实率应该高些。它们的生长速度也许比某些Ｃ杂草还高。许多农业专家说，总的说来，二氧化碳含量高将对农业有利。据估计，二氧化碳含量增高能使作物产量增加１０％到５０％甚至更多。但是凡事有其利必有其弊，二氧化碳浓度高可能也有其不利的一面。为了充分利用这增加的二氧化碳，农民也许得施用更多的肥料以确保其它营养物质的缺乏不至于限制作物的生长。
富含二氧化碳的空气很可能还给农业带来目前尚不可预测的其它变化，这些变化包括昆虫、杂草和家畜几方面。例如，像玉米和甘蔗这类Ｃ作物就可能没有Ｃ类的杂草受益多。而且，作物生长在二氧化碳浓度高的环境中，其单位叶面积的氮含量较少，所以饲料作物提供给家畜的蛋白质也会减少。
大多数生态学家认为，植物对二氧化碳的反应取决于它们能否获得其它必要的因素，比如光、水和氮。作物因为能得到水和肥料等养分，同时可得到保护不受害虫和杂草的侵害，因此它们能无限制地利用大气中额外的碳。但在自然生态系统中，植物面临多种最终约束它们生长的限制因素，所以它们表现出来的只是短期的光合作用增强。如果是这样的话，要预测自然系统中二氧化碳浓度增高所带来的效应，就需要细致了解二氧化碳是如何与其它重要因素的循环相互作用的。因此研究二氧化碳的学者们转而将重点放在营养物质的循环和土壤微生物生态这些较复杂的问题上。尽管这项工作还只是刚刚起步，但已经有一些线索显露出来。