研究人員在阿拉斯加凍土帶發現了一種機制,它似乎不符合關於土壤碳的氣候變化劇本。
多年來,科學家們已經表明,氣溫上升會刺激微生物分解植物物質,從而更快地將碳釋放到大氣中。但是,當加州大學聖巴巴拉分校的博士生西塔·西斯特拉來到美國北極長期生態研究站點(位於阿拉斯加北部)收集一項為期20年的實驗資料時,該站點的土壤碳水平卻出奇地穩定。
雖然氣候變化正在使土壤變暖,並刺激微生物分解樹葉——這會將碳釋放到空氣中——但苔原中更多灌木的生長正在吸收碳並將其重新分配回地下。
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西斯特拉說:“基本上發生的事情是,植物生長增加與分解者活動增加之間存在反饋。”她最近在《自然》雜誌上發表了她的研究結果。
加州大學聖巴巴拉分校環境研究教授兼西斯特拉的學術顧問喬希·希梅爾說,隨著微生物活動增加,從土壤中釋放的二氧化碳量將增加,而儲存在土壤中的碳將減少。土壤中微生物活性翻倍只需升高幾度。
在過去的二十年中,研究人員已經觀察到苔原周圍植被的變化。高大的深根喬木和灌木正在取代淺根植物。土壤生物學家兼合著者約翰·摩爾對當地植物群落進行的一項調查發現,矮樺樹灌木增加了94%,而地衣幾乎完全消失了。
西斯特拉說:“北極變暖的問題是,植物生長的增加是否會超過因分解增加而釋放的二氧化碳。”
變暖可能會將碳更深地推入土壤
研究人員從北極長期生態研究站點的溫室收集了可追溯到1989年的樣本,這是執行時間最長的全系統苔原變暖實驗。
總體而言,20年來土壤總碳量沒有變化。雖然表層土壤失去了一些碳,但在地表以下2英尺以上的礦質土壤中,碳量卻顯著增加。這些土壤通常不含大量碳,但研究人員認為,變暖促使土壤線蟲和蟎蟲(它們有助於分解樹葉和其他植物物質)進入更深的土壤。
希梅爾說:“更深層土壤食物網看起來像表層土壤食物網。”
土壤碳儲存的這種重新分配引發了疑問,即大型植物提供的平衡是否會在長期內保持,或者在更深層土壤中檢測到的更活躍的微生物最終是否會抵消這些更深層土壤中增加的碳。
北極和北方生態系統承載著全球土壤碳總量的約三分之一,在寒冷的天氣中,植物物質需要很長時間才能腐爛。與關於森林和其他“匯”如何幫助阻止氣候變化加速的知識體系相比,土壤碳動態是一個相對較新的研究領域。
二月份發表的一項研究發現,暴露在陽光下的多年凍土在崩塌後,可能會比之前認為的更快地將土壤碳轉化為二氧化碳(氣候導報,2月12日)。
北卡羅來納大學教堂山分校環境科學與工程助理教授兼多年凍土崩塌研究的合著者羅斯·科裡說:“由於這兩種過程通常沒有一起研究,因此變暖對苔原中[碳]儲存的‘淨’影響知之甚少。” “這項研究透過表明變暖增加了植物生物量,但也重新分配了土壤中的碳,從而導致土壤[碳]儲量沒有變化,從而彌補了這一知識差距。”
經環境與能源出版有限責任公司許可,從《氣候導報》轉載。www.eenews.net,202-628-6500