土壤储存大量碳,气候变暖或将释放出来

更高的温度和更潮湿的天气可能促使土壤微生物向大气释放更多碳

地球上最大的碳储存库之一,也是最不起眼的一个:我们脚下的泥土。

科学家估计,全世界的土壤可能储存了超过 2 万亿吨的碳。这至少是地球大气层中漂浮碳的三倍以上。

它是否会继续储存在那里是一个大问题。


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最近的研究表明,气候变化可能发挥越来越重要的作用。随着世界变得更温暖和更潮湿,一些科学家认为更多的碳可能会离开土壤并进入大气层。这可能会加速气候变化的步伐。

像其他天然碳库——森林、湿地和海洋——一样,土壤也具有从空气中吸收碳或将其自身碳释放回大气的潜力,具体取决于环境条件。

重大的扰动,例如为农业清理土地,会释放出大量储存的土壤碳。至少一项研究(发表于 2017 年)表明,农业在过去 12,000 年中释放了约 1330 亿吨的土壤碳。其中大约一半的损失可能发生在最近几个世纪。

科学家们越来越相信气候变化也是一种威胁。

最近的研究表明,变暖导致一些土壤以更快的速度流失碳。科学家们认为,随着温度升高,它们会导致土壤中某些微生物变得更加活跃。这些微生物啃食有机物并在过程中释放碳。

现在,一项新的研究表明,更潮湿的气候也可能加速这一过程。

该研究于本周发表在《自然》杂志上,研究了印度恒河-布拉马普特拉河流域近 20,000 年的长期记录。它认为,在该地区历史上较湿润的时期,土壤碳的周转率有所提高。

这表明更多的碳进入了大气,而不是被锁定在地下。

为了进行分析,研究人员(由弗吉尼亚海洋科学研究所的克里斯托弗·海因领导)收集了从地球钻出的古代沉积物样本。他们进行了碳年代测定分析,以确定沉积物内部碳的年龄,以及碳的年龄是否在整个历史的不同时期发生了变化。

在任何给定的时间段内,较老的碳都表明碳在地下储存的时间更长。较年轻的碳表明它正在以更快的速度“周转”。较老的碳正在释放到大气中,而较年轻的碳源(例如,来自落叶或死亡生物的碳源)则取而代之。

在气候预测中,未来降水是一个棘手的问题。模型通常表明,世界上的某些地区将变得更干燥,而另一些地区将变得更湿润。在某些情况下,可能两者兼而有之——有些地方可能会同时出现极端干旱和极端降雨事件增加的情况,并且两者交替出现。

此外,这项新研究仅着眼于数千年来的一个地点。尚不清楚其他地区是否会表现出相同的行为,或者同一地点今天是否会做出类似的反应。

但这可能构成一个危险信号——科学家们应该开始更认真地审视的东西。如果这项研究步入正轨,它可能会指向另一种潜在的气候反馈,即气候变化导致自然景观向大气中排放更多碳,从而导致更多的气候变化。

与此同时,越来越多的证据表明,变暖也可能是土壤碳的一个问题。

世界上运行时间最长的气候实验之一,一项为期 26 年的研究,在马萨诸塞州的一片森林中测试了土壤地块,以了解它们对更高温度的反应。升温 5 摄氏度的地块似乎分阶段流失碳——突然释放,然后是暂时稳定,然后又是另一次释放,依此类推。

研究人员认为,这种逐步反应可能反映了微生物群落适应环境变化的方式。受热地块在其最上层土壤层中损失了约 17% 的碳,尽管值得注意的是,它们受到了相当极端的升温水平的影响。

另一项长期研究,在科罗拉多州的一片草地上进行了二十多年,也表明变暖具有一定的影响。在较温暖的地块中,土壤温度通常比未升温地块高约 1 摄氏度,土壤的一层碳含量有所下降。

其他较短期的研究也表明变暖具有影响。另一方面,一项在北极苔原上进行的为期 20 年的实验发现土壤碳储量没有变化。

因此,关于气候变化对土壤碳的确切影响、这些影响可能最强烈的地区以及需要多少升温或降水才能产生影响,仍然存在争议。

总的来说,当谈到未来的气候变化时,自然气候反馈带来了重大的不确定性。科学家们对世界森林或海洋可能如何应对持续变暖,以及它们将吸收多少碳与将排放多少碳回大气层,也存在类似的疑问。

更好地理解这些反应可能有助于科学家们对气候变化做出更准确的预测。而土壤——尽管它不起眼——可能正在成为这个谜题中越来越重要的一部分,数十亿吨的碳悬而未决。

经 E&E 新闻许可,转载自 Climatewire。E&E 在www.eenews.net上提供每日重要的能源和环境新闻报道。

Chelsea Harvey covers climate science for Climatewire. She tracks the big questions being asked by researchers and explains what's known, and what needs to be, about global temperatures. Chelsea began writing about climate science in 2014. Her work has appeared in The Washington Post, Popular Science, Men's Journal and others.

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