随着大气中二氧化碳水平的升高，科学家们长期以来一直指望森林——作为独立的树木，它们在富碳环境中会长得更大——来吸收一些多余的二氧化碳。
但是，在对受控环境中的森林生态系统进行了近十五年的观察之后，科学家们现在看到证据表明，二氧化碳水平的升高可能导致森林释放的额外碳量与它们吸收的碳量一样多。
这是因为树木在长得更大时，需要吸收更高剂量的氮和其他矿物质，以及额外的二氧化碳。通过将它们多余的碳中的一部分输送到土壤中的微生物，它们可以加速分解过程，从而获得那些重要的矿物质。
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然而，作为该过程的副产品，更多的碳被释放到大气中。
印第安纳大学文理学院生物学助理教授理查德·菲利普斯说：“在二氧化碳浓度升高的情况下，一切都在更快地循环。” “最终结果是植物获得更多的氮并储存更多的碳。但是，当那些微生物导致土壤中的物质分解时，碳会以气体的形式释放到空气中。”
最终，更多的碳储存在长得更大的树木的木材中，但储存在土壤中的碳却更少，分解过程正在土壤中发生。
这一发现可能对气候模型产生重大影响，这些模型试图将森林中的长期碳储存纳入其全球碳平衡的总体图景中。
菲利普斯说：“在土壤中，碳被微生物来回处理，最终形成非常稳定的复杂化合物形式。” 他说，储存在土壤中的碳可以在那里持续数百年甚至数千年。
他补充说：“当碳储存在树木中时，它只在那里存在树木的寿命——可能 60 到 100 年。”
寻找丢失的碳
科学家们早就知道，空气中二氧化碳水平的升高不一定会导致更多碳储存在土壤中。自由空气二氧化碳富集 (FACE) 站点，例如菲利普斯进行研究的杜克森林站点，多年来记录了树木生长增加，但土壤碳却没有相应增加。正如菲利普斯解释的那样，这向研究人员表明，还有另一个过程在起作用。
他说：“树木长得更大了，通常你会认为更大的植物意味着更多的碎屑，树枝和树叶会掉落，并将它们的碳添加到土壤中。” “但是我们没有看到这些水平像我们想象的那样上升那么多。所以，在某个地方，存在损失。”
看起来树木也在持续长得更大，即使在经历了十多年的高碳暴露之后。早期的模型预测，由于二氧化碳水平升高而引起的生长将达到顶峰，然后由于氮和其他矿物质的短缺而再次趋于平稳。
FACE 研究中树木继续以加速的速度生长这一事实表明，它们正在与更高剂量的二氧化碳同步获得更多氮供应。
菲利普斯是第一个提出树木可能通过它们的根部向土壤倾倒更多的糖和其他化合物，以便为微生物活动提供燃料并加速分解过程的人。他将此假设称为根际加速矿化和启动 (RAMP)。
他的研究结果于本周发表在期刊Ecology Letters的早期在线版上。
菲利普斯说，这个过程的净效应仍然未知，他补充说，他希望这方面的研究将继续下去并纳入气候预测。
他说：“大多数[现有的]模型对根的表示有限，而且它们都不包括诸如启动之类的过程。” “我们的结果表明，根和土壤微生物之间的相互作用在决定储存多少碳以及氮循环的速度方面起着被低估的作用。”
经 Environment & Energy Publishing, LLC. 许可，转载自 Climatewire。www.eenews.net, 202-628-6500