气候变化怀疑论者有一整套论点，用来解释为什么人类不需要减少碳排放。有些人断言，二氧化碳水平的上升对植物有益，因此全球变暖并不像科学家们宣称的那么糟糕。“我们大气中更高浓度的二氧化碳将有助于光合作用，进而促进植物生长，”众议员拉马尔·史密斯（R-德克萨斯州）在去年的专栏文章中写道。“这与粮食产量的增加和食品质量的提高相关。”他认为，呼吁减排的科学家和其他人都是在歇斯底里。
那么，大气中二氧化碳的升高是否真的会对包括粮食作物在内的植物有所帮助呢？大众科学 请了几位专家来谈谈这个问题背后的科学原理。
专家们说，这个论点有一点道理，基于科学家所说的二氧化碳施肥效应。“二氧化碳是光合作用所必需的，”橡树岭国家实验室环境科学部和气候变化科学研究所的企业研究员理查德·诺比说。“如果你（在实验室里）隔离一片叶子，并提高二氧化碳的水平，光合作用就会增加。这是确凿无疑的。”但诺比指出，科学家在实验室中得出的结果通常与外界更为复杂的世界中发生的情况不同；未受照料的森林、田野和其他生态系统中，植物生长还涉及许多其他因素。例如，“氮通常供应不足，以至于它成为生态系统中生物量产生多少的主要控制因素，”他说。“如果氮受到限制，那么二氧化碳增加的好处就会受到限制……你不能只看二氧化碳，因为整体背景非常重要。”
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科学家们已经在自然生态系统中观察到了二氧化碳施肥效应，包括过去几十年在户外森林地块进行的一系列试验。诺比参与了这些试验，据他所说，在这些实验中，将二氧化碳从工业化前水平人为地翻倍，使树木的生产力提高了约 23%。然而，对于其中一项实验，由于氮的限制，这种效应随着时间的推移而显著减弱。这表明“我们不能假设二氧化碳施肥效应会无限期地持续下去，”诺比说。
他说，除了忽略长期前景外，许多怀疑论者也没有提到大气中二氧化碳升高对植被可能造成的最大危害：气候变化本身。它的负面后果——如干旱和热应激——可能会压倒二氧化碳升高可能给植物生命带来的任何直接好处。“孤立地看待二氧化碳施肥效应是不合适的，”他说。“你可以同时发生积极和消极的事情，重要的是净平衡。”因此，虽然怀疑论者的说法有基本的道理，但他说，“这个论点中缺少的是它不是全部的画面。”
科学家们还专门研究了二氧化碳升高对农作物的影响，并发现了施肥效应。“对于许多作物来说，[更多的二氧化碳]就像大气中有额外的物质可以用来生长，”加州大学戴维斯分校环境科学与政策助理教授弗朗西斯·摩尔说。她和其他专家指出，某些类型的植物，如玉米，以独特的方式获取二氧化碳进行光合作用，但这是一个例外。但对于大多数人类食用的其他植物——包括小麦、大米和大豆——“较高的二氧化碳会直接帮助它们，”摩尔说。她补充说，将二氧化碳从工业化前水平翻倍，确实会使小麦等作物的生产力提高约11.5%，而玉米等作物的生产力提高约8.4%。
由于化肥的缘故，氮或其他养分缺乏对农作物的影响不如野生植物那么大。尽管如此，研究表明，植物“在早期从较高的二氧化碳中获得一些好处，但这种[好处]在气体达到一定水平后开始饱和”，摩尔说——并补充说，“二氧化碳越多，你获得的好处就越少。”虽然二氧化碳的升高似乎对农业有利，但摩尔也强调，任何潜在的积极影响都不能孤立地考虑，而且很可能会被许多缺点所抵消。“即使有二氧化碳施肥的好处，当你开始升温1到2度时，你会看到负面影响，”她说。“温度可以通过许多不同的途径对作物产量产生负面影响：土壤水分不足[或]热直接损害植物并干扰它们的生殖过程。”最重要的是，摩尔指出，增加的二氧化碳也会使与农作物竞争的杂草受益。
二氧化碳升高对作物的影响也可能损害人类健康。“我们明确知道，当你在田间以较高的二氧化碳水平种植食物时，它的营养会降低，”哈佛大学环境健康首席研究科学家塞缪尔·迈尔斯指出。“[粮食作物]会损失大量的铁和锌，而谷物[也]会损失蛋白质。”迈尔斯和其他研究人员发现，预计本世纪中叶的大气二氧化碳水平（约为百万分之 550）可能会使粮食作物损失足够的关键营养素，导致估计 1.5 亿人出现蛋白质缺乏，另外 1.5 亿至 2 亿人出现锌缺乏。（这两个数字都是在已经存在这种短缺的人数之外的。）迈尔斯表示，在二氧化碳水平如此高的情况下，总共有 14 亿育龄妇女和居住在贫血高发国家的儿童会损失超过 3.8% 的膳食铁。
研究人员尚不清楚为什么大气中较高的二氧化碳会改变作物的营养成分。但是，迈尔斯说，“最重要的是，我们知道，二氧化碳的升高会降低世界各地关键营养素的浓度，”他补充说，这些类型的营养缺乏已经是重大的公共卫生威胁，而且随着二氧化碳水平的上升只会恶化。“[怀疑论者]的论点的问题在于，这就像你可以从向大气中添加二氧化碳的整体影响中挑选出二氧化碳施肥效应，”迈尔斯说。但世界——或其气候——不是这样运作的。