12月11日，全球顶级学术期刊《Science》在线发表了南京大学聚焦于全球变化的研究论文。该论文题为《Recent global decline of CO2 fertilization effects on vegetation photosynthesis》，第一作者为王松寒副研究员，张永光教授为通讯作者，居为民教授和陈镜明院士为主要共同作者，南京大学为唯一第一作者单位和唯一通讯单位。这也是南京大学近两年作为第一作者与通讯作者单位发表的第十篇Nature/Science论文。
未来全球变化的速率及陆地生态系统对全球变化的响应是《Science》杂志列出的未来25年需要解决的125个重大科学问题之一。工业革命以来，人类活动造成大气中二氧化碳的浓度持续上升，在通过温室效应导致全球变暖的同时，也提高了植被的光合作用速率（即CO2施肥效应），增加陆地生态系统吸收大气CO2的能力，从而减缓全球变暖的速率。在全球尺度定量化评估CO2施肥效应，并分析其时空变化格局，有助于准确评估全球陆地生态系统的固碳能力以及其变化趋势、降低未来气候变化预测的不确定性十分重要。
南京大学国际地球系统科学研究所和地理与海洋科学学院陈镜明院士、居为民教授和张永光教授团队在主持的全球变化重大科学计划、全球变化及应对重点研发计划、江苏省杰青和国家自然科学基金重点国际合作等项目支持下，致力于植被遥感、全球陆地生态碳通量优化计算、全球陆地生态系统碳源汇演变特征及其驱动机制研究。由张永光教授领衔的这项研究，基于团队多年的不断积淀，将植被遥感与全球变化生态学研究相结合，首次对近四十年全球CO2施肥效应的时空变化格局进行了定量化评估。该研究成果对深入理解全球变化背景下陆地生态系统的响应机制、更为准确估算全球陆地生态系统碳收支、更为精准预测未来气候变化的速率均具有十分重要的意义。
尽管基于控制实验可以在叶片和冠层尺度对CO2施肥效应的机理进行了的研究，但控制实验的数量、空间分布和物种代表性有限，全球尺度CO2施肥效应的时空变化得定量评估尚不清楚。长时间序列遥感观测为全球CO2施肥效应研究提供了数据基础。因此，该研究首先基于系列卫星传感器的观测数据，研制了1982-2015年全球新型植被指数（NIRv）数据，验证其作为全球植被光合作用（总初级生产力，GPP）指示器的可行性；在此基础上，构建了准确评估全球CO2施肥效应的检测-归因模型，揭示了近四十年全球CO2施肥效应的时空变化特征，评价了结果的可能不确定性；最后，结合欧洲ICP Forests等机构提供的欧洲地区叶片氮磷观测和全球陆地水储量等遥感数据，揭示了全球CO2施肥效应时空变化的可能原因。
研究表明，全球CO2施肥效应在近四十年呈现显著的下降的趋势（图一）；2001-2015年的全球CO2施肥效应比1982-1996年显著降低（图1）。全球超过70-80%的陆地植被区域CO2施肥效应呈现下降的趋势，欧洲、西伯利亚、南美洲和非洲大部以及澳大利亚西部地区尤为明显；在少部分地区CO2施肥效应存在着上升的趋势，例如东南亚部分地区和澳大利亚东部地区（图2）。多个生态系统模型同样能够模拟出全球CO2施肥效应的下降趋势，但显著低于基于遥感数据的结果。
图1：全球陆地生态系统CO2施肥效应的长期时间变化趋势(A)以及1982-1996和2001-2015年全球CO2施肥效应的直方图
图2：全球CO2施肥效应时间变化趋势的空间分布,（A）多源遥感数据监测结果平均值；（B）光能利用率模型结果；（C）多个生态系统模型结果平均值；(D) 不同方法结果的全球平均值
进一步利用欧洲地区超过3万余条森林叶片关键养分（氮和磷）浓度观测数据的分析结果表明，欧洲植被叶片氮和磷浓度有显著的下降趋势，叶片氮和磷浓度的变化显著影响CO2施肥效应的变化趋势（图3）。以陆地水储量遥感数据作为水分供应指标，研究发现遥感GPP对水分供应的敏感性显著增强，表明植被对水分胁迫的响应更为敏感，水分供应状况的变化可能是CO2施肥效应下降的原因之一。
图3：营养元素（氮和磷）的变化对CO2施肥效应的影响
接下来
让我们一起看一看
近两年南大登上国际顶级刊物的那些研究成果吧
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2019年2月8日，南京大学大气科学学院汪名怀教授所领导的研究团队在气溶胶间接气候效应研究上取得突破性进展，研究成果以“Aerosol-driven droplet concentrations dominate coverage and water of oceanic low-level clouds”为题发表在《Science》杂志上。该成果提高了现有研究对人类活动引起的气候变化的认识，也对预估未来气候变化具有重要意义。
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2019年2月27日，国际学术期刊《Nature》以“Comprehensive search for topological materials using symmetry indicators”为题，发表了南京大学物理学院万贤纲教授的科研团队及其哈佛大学合作者的研究成果。这一成果系统地大规模搜索了整个材料数据库，获得大量拓扑材料线索，并以此为基础设立了拓扑材料基因库。
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2019年3月13日，南京大学化学化工学院、生命科学学院戈惠明、谭仁祥和梁勇研究团队首次鉴定出能够催化[6+4]环加成反应的一类酶家族，成果“Enzyme-catalysed [6+4] cycloadditions in the biosynthesis of natural products”在线发表在《Nature》杂志上。
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2019年6月5日，南京大学物理学院聂越峰教授课题组采用分子束外延技术对非层状结构的氧化物钙钛矿材料进行单原子层精度的生长与转移，结合王鹏教授课题组的透射电子显微镜的结构分析，成功制备出基于氧化物钙钛矿体系的新颖二维材料。由于氧化物钙钛矿体系具有优异的电子特性，该成果开启了一扇通往具有丰富强关联二维量子现象的大门。该成果以“Freestanding crystalline oxide perovskites down to the monolayer limit”为题发表在国际顶级期刊《Nature》
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2019年9月30日，南京大学化学化工学院史壮志教授课题组成果“Metal-free directed C-H bond activation and borylation”以南大为第一通讯单位发表在《Nature》上。该团队发现了一类无金属参与的精准碳氢硼化方式，该发现不仅为碳硼键的构建、天然产物及药物分子的合成提供了新的手段，而且简化了反应用料，降低了反应成本，避免了在药物合成中重金属残留等问题，具有重要的合成化学价值和良好的工业应用前景。
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2020年1月8日，南京大学物理学院高力波教授团队领衔，协同学院四个青年学者团队，以“Proton-assisted growth of ultra-flat graphene films”为题，在《Nature》杂志上发表了将质子辅助生长用于高质量石墨烯制备的研究成果。这项工作，不仅探索出了一种可控生长超平整石墨烯薄膜的方法，更为重要的是，该团队还发现了这种生长方法的内在机制，即质子辅助，这种方法有望推广到柔性电子学、高频晶体管等更多重要的研究领域。
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2020年1月17日，国际权威期刊《Science》以研究长文的形式在线发表了南京大学地球科学与工程学院樊隽轩教授、沈树忠院士等的论文“A high-resolution summary of Cambrian to Early Triassic marine invertebrate biodiversity”。该研究利用古生物大数据、超算和遗传算法等全新的方法和手段，基于化石记录重现了生命演化历史，改变了当前对古生代海洋生物多样性演化的认知。
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2020年5月27日，南京大学现代工程与应用科学学院朱嘉教授等相关研究成果以“Stable, high-performance sodium-based plasmonic devices in the near infrared”为题，在线发表于《Nature》杂志。他们利用金属钠所具有的低熔点特点，发展了独特的液态金属旋涂工艺，制成了金属钠薄膜，首次揭示了金属钠膜的优异光波段等离激元特性。这一研究将为新型等离激元功能器件的发展提供新的机遇，具有里程碑式的意义。
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2020年6月26日，南京大学固体微结构物理国家重点实验室王漱明、张利剑、王振林、祝世宁等与合作者在高维量子纠缠光源中取得重大突破，研究成果以“Metalens-array-based high-dimensional and multi-photon quantum source”为题发表在《Science》上。该工作对于发展具有更高信息容量和更高安全性的量子信息技术具有重要意义。
整理编辑：胡志韧
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