隨著大氣中二氧化碳水平的升高，科學家們長期以來一直指望森林——作為獨立的樹木，它們在富碳環境中會長得更大——來吸收一些多餘的二氧化碳。
但是，在對受控環境中的森林生態系統進行了近十五年的觀察之後，科學家們現在看到證據表明，二氧化碳水平的升高可能導致森林釋放的額外碳量與它們吸收的碳量一樣多。
這是因為樹木在長得更大時，需要吸收更高劑量的氮和其他礦物質，以及額外的二氧化碳。透過將它們多餘的碳中的一部分輸送到土壤中的微生物，它們可以加速分解過程，從而獲得那些重要的礦物質。
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然而，作為該過程的副產品，更多的碳被釋放到大氣中。
印第安納大學文理學院生物學助理教授理查德·菲利普斯說：“在二氧化碳濃度升高的情況下，一切都在更快地迴圈。” “最終結果是植物獲得更多的氮並儲存更多的碳。但是，當那些微生物導致土壤中的物質分解時，碳會以氣體的形式釋放到空氣中。”
最終，更多的碳儲存在長得更大的樹木的木材中，但儲存在土壤中的碳卻更少，分解過程正在土壤中發生。
這一發現可能對氣候模型產生重大影響，這些模型試圖將森林中的長期碳儲存納入其全球碳平衡的總體圖景中。
菲利普斯說：“在土壤中，碳被微生物來回處理，最終形成非常穩定的複雜化合物形式。” 他說，儲存在土壤中的碳可以在那裡持續數百年甚至數千年。
他補充說：“當碳儲存在樹木中時，它只在那裡存在樹木的壽命——可能 60 到 100 年。”
尋找丟失的碳
科學家們早就知道，空氣中二氧化碳水平的升高不一定會導致更多碳儲存在土壤中。自由空氣二氧化碳富集 (FACE) 站點，例如菲利普斯進行研究的杜克森林站點，多年來記錄了樹木生長增加，但土壤碳卻沒有相應增加。正如菲利普斯解釋的那樣，這向研究人員表明，還有另一個過程在起作用。
他說：“樹木長得更大了，通常你會認為更大的植物意味著更多的碎屑，樹枝和樹葉會掉落，並將它們的碳新增到土壤中。” “但是我們沒有看到這些水平像我們想象的那樣上升那麼多。所以，在某個地方，存在損失。”
看起來樹木也在持續長得更大，即使在經歷了十多年的高碳暴露之後。早期的模型預測，由於二氧化碳水平升高而引起的生長將達到頂峰，然後由於氮和其他礦物質的短缺而再次趨於平穩。
FACE 研究中樹木繼續以加速的速度生長這一事實表明，它們正在與更高劑量的二氧化碳同步獲得更多氮供應。
菲利普斯是第一個提出樹木可能透過它們的根部向土壤傾倒更多的糖和其他化合物，以便為微生物活動提供燃料並加速分解過程的人。他將此假設稱為根際加速礦化和啟動 (RAMP)。
他的研究結果於本週發表在期刊Ecology Letters的早期線上版上。
菲利普斯說，這個過程的淨效應仍然未知，他補充說，他希望這方面的研究將繼續下去並納入氣候預測。
他說：“大多數[現有的]模型對根的表示有限，而且它們都不包括諸如啟動之類的過程。” “我們的結果表明，根和土壤微生物之間的相互作用在決定儲存多少碳以及氮迴圈的速度方面起著被低估的作用。”
經 Environment & Energy Publishing, LLC. 許可，轉載自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500