作者：阿曼达·马斯卡雷利，来自自然杂志
随着大气中二氧化碳水平持续攀升，大多数气候模型预测，世界海洋和树木将继续吸收超过一半的额外二氧化碳。但研究人员本周报告称，由于土壤养分的限制，陆地植物吸收更多二氧化碳的能力将远低于之前的预期。
由于植物在光合作用过程中吸收二氧化碳，长期以来人们一直认为它们将提供一个巨大的碳“汇”，以帮助抵消燃烧化石燃料导致的大气二氧化碳增加。一些科学家认为，这种增加甚至可能对植物有好处，植物可能会生长得更快，从而吸收更多的二氧化碳。气候模型估计，在过去150年中，世界海洋已经吸收了人类释放的约30%的二氧化碳，而陆地植物又吸收了另外30%。但由明尼苏达大学圣保罗分校的生态学家彼得·赖希和莎拉·霍比进行的最新研究表明，对陆地植物可以利用多少二氧化碳的估计过于乐观。植物还需要土壤养分，如氮和磷才能生长。但是，很少有研究测试土壤是否含有足够的这些养分来促进与二氧化碳上升成比例的生长。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑订阅我们的获奖新闻，以支持我们的工作。 通过购买订阅，您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。 通过购买订阅，您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
弗拉格斯塔夫北亚利桑那大学的生态系统科学家布鲁斯·洪加特说：“这项工作解决了一个存在了几十年的问题。这是一个很难回答的问题，因为它需要很长时间才能看到生态系统的碳和氮循环如何变化。”
长期生长
在一项为期 13 年的 296 个露天试验田的实验中，研究人员在环境和升高的二氧化碳和土壤氮浓度下种植多年生草原物种。
赖希说：“我们没有制造时间机器，比较生态系统在 2070 年的行为——这很难做到——我们基本上在我们的试验田中创造了 2070 年的气氛。”
赖希和霍比发现，从 2001 年到 2010 年，在二氧化碳水平升高的条件下生长的草，在未经处理的土壤中生长量只有在富氮土壤中的一半。
研究人员对氮和碳循环相互作用的复杂性没有确切的掌握，因此“绝大多数模型没有充分反映养分限制”，马萨诸塞州波士顿大学的生物地球化学家阿德里安·芬齐说。“这项研究的真正优势在于，我们现在有了这个单一生态系统 13 年的记录。它为以下说法提供了一个非常有力的论据，即土壤资源，特别是氮限制，可以对陆地生态系统中的碳储存施加重大约束。”
3 月发表的一项研究模拟了全球的养分循环，以预测在考虑养分限制的情况下，植物在未来 100 年内可以固存多少碳。这些模拟，包括北半球土壤中的氮限制和热带地区的磷限制，预测陆地植物将吸收的碳比其他模型预测的少 23%。
研究人员表示，需要做更多的工作来了解养分动态将如何影响碳吸收——特别是在预计将成为重要碳汇的森林生态系统中。洪加特说，通常，这些生态系统似乎为气候问题提供了一种“部分、自然、简单的解决方案”。“但事实证明，在现实中，生态系统很复杂，只有有限的灵活性。”