作者：阿曼達·馬斯卡雷利，來自自然雜誌
隨著大氣中二氧化碳水平持續攀升，大多數氣候模型預測，世界海洋和樹木將繼續吸收超過一半的額外二氧化碳。但研究人員本週報告稱，由於土壤養分的限制，陸地植物吸收更多二氧化碳的能力將遠低於之前的預期。
由於植物在光合作用過程中吸收二氧化碳，長期以來人們一直認為它們將提供一個巨大的碳“匯”，以幫助抵消燃燒化石燃料導致的大氣二氧化碳增加。一些科學家認為，這種增加甚至可能對植物有好處，植物可能會生長得更快，從而吸收更多的二氧化碳。氣候模型估計，在過去150年中，世界海洋已經吸收了人類釋放的約30%的二氧化碳，而陸地植物又吸收了另外30%。但由明尼蘇達大學聖保羅分校的生態學家彼得·賴希和莎拉·霍比進行的最新研究表明，對陸地植物可以利用多少二氧化碳的估計過於樂觀。植物還需要土壤養分，如氮和磷才能生長。但是，很少有研究測試土壤是否含有足夠的這些養分來促進與二氧化碳上升成比例的生長。
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弗拉格斯塔夫北亞利桑那大學的生態系統科學家布魯斯·洪加特說：“這項工作解決了一個存在了幾十年的問題。這是一個很難回答的問題，因為它需要很長時間才能看到生態系統的碳和氮迴圈如何變化。”
長期生長
在一項為期 13 年的 296 個露天試驗田的實驗中，研究人員在環境和升高的二氧化碳和土壤氮濃度下種植多年生草原物種。
賴希說：“我們沒有製造時間機器，比較生態系統在 2070 年的行為——這很難做到——我們基本上在我們的試驗田中創造了 2070 年的氣氛。”
賴希和霍比發現，從 2001 年到 2010 年，在二氧化碳水平升高的條件下生長的草，在未經處理的土壤中生長量只有在富氮土壤中的一半。
研究人員對氮和碳迴圈相互作用的複雜性沒有確切的掌握，因此“絕大多數模型沒有充分反映養分限制”，馬薩諸塞州波士頓大學的生物地球化學家阿德里安·芬齊說。“這項研究的真正優勢在於，我們現在有了這個單一生態系統 13 年的記錄。它為以下說法提供了一個非常有力的論據，即土壤資源，特別是氮限制，可以對陸地生態系統中的碳儲存施加重大約束。”
3 月發表的一項研究模擬了全球的養分迴圈，以預測在考慮養分限制的情況下，植物在未來 100 年內可以固存多少碳。這些模擬，包括北半球土壤中的氮限制和熱帶地區的磷限制，預測陸地植物將吸收的碳比其他模型預測的少 23%。
研究人員表示，需要做更多的工作來了解養分動態將如何影響碳吸收——特別是在預計將成為重要碳匯的森林生態系統中。洪加特說，通常，這些生態系統似乎為氣候問題提供了一種“部分、自然、簡單的解決方案”。“但事實證明，在現實中，生態系統很複雜，只有有限的靈活性。”