二氧化碳水平升高会导致植物缺乏矿物质从而导致作物营养不良

多年来，科学家们一直将增强的光合作用视为增加大气中二氧化碳(CO2)水平的唯一可能亮点之一——由于植物使用二氧化碳进行光合作用，预计更高水平的气体将导致更高的生产力植物。

在11月3日发表在《植物科学趋势》上的一篇评论中，来自法国蒙彼利埃植物科学研究所的科学家解释了为什么这种影响可能低于预期，因为升高的CO2水平使植物难以获得生长所需的矿物质和提供有营养的食物。

“文献中有许多报道表明，预计21世纪末的CO2水平将导致大多数植物中的氮浓度降低，主要影响植物产品中的蛋白质含量，”第一作者Alain说法国国家农业、食品和环境研究所的研究主任Gojon。

“了解为什么在CO2浓度升高的情况下种植植物会对大多数主食作物的蛋白质含量和未来的粮食产生如此负面的影响，这一点非常重要。”

植物利用光合作用将CO2结合到糖中，并从中获取能量。然而，光合作用不能为植物提供生长所需的关键矿物质。对于大多数植物来说，这些矿物质，如氮、磷和铁，是通过它们的根系从土壤中吸收的。氮特别重要，因为它是植物用来制造蛋白质的氨基酸的关键组成部分。

缺氮不仅意味着植物将难以构建其组织，而且它会为人类提供更少的营养。“很明显，全球使用的主要作物，如水稻和小麦，的营养成分受到CO2升高的负面影响。这将对食品质量和全球粮食安全产生重大影响，”通讯作者说法国国家科学研究中心研究员安托万·马丁。

“对人类营养至关重要的两种主要营养素可能会受到这种现象的影响，”Gojon补充道。“第一个是由氮制成的蛋白质。在发展中国家，这可能是一个大问题，因为这些国家的许多饮食中蛋白质含量不高，而在CO2升高的情况下生长的植物蛋白质含量可能会减少20%到30%。第二个一个是铁。缺铁已经影响到全世界大约20亿人。”

除了全球粮食系统之外，大气CO2水平升高导致植物矿物质状态降低可能会导致缓解气候变化的负反馈循环。“如果大多数植被缺乏氮和其他矿物质，那么与增强光合作用相关的陆地碳汇可能会受到限制，这可能会阻止从大气中捕获CO2的任何额外增加，”Gojon说。

“我们希望真正了解导致CO2升高对植物矿物成分产生负面影响的机制，”Martin说。“例如，我们目前正在探索这些负面影响背后的自然遗传变异，之后可用于提高未来CO2气氛下的作物营养价值。”