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北极植物可能无法提供预计的固碳潜力

更新时间:2020-09-15 23:53点击:

  当前的生态系统和气候模型表明,随着北极变暖,苔原生态系统的生产力越来越高,光合作用增强,导致更多的碳被从大气中去除或隔离。

  但是,大多数模型都没有考虑地下碳的转移和命运,也没有考虑其如何通过土壤微生物的活动与土壤碳相互作用。这是至关重要的,因为北极生态系统中的绝大部分碳都是在土壤和“多年冻土”(永久冻结的土壤或沉积物)中发现的,其形式是在寒冷条件下死植物,动物和土壤生物不完全腐烂而产生的有机物形式。

  这项新研究考虑了灌木灌木北极地区对土壤碳储量的影响以及这些生态系统的总体碳固存潜力。值得注意的是,它发现一些高灌木灌木丛可促进土壤中碳的循环利用,并以二氧化碳的形式释放回大气中-这意味着高生产力的灌木丛不一定总会导致更多的碳固存。

  斯特灵大学自然科学系的菲利普·伍基教授领导了由自然环境研究委员会(NERC)资助的研究计划,该研究是该计划的一部分。斯特灵同事Jens-Arne Subke博士也参与了这项工作。

  伍基教授说:“虽然先前的研究表明,一个更温暖,更绿色的北极地区可能会增加从大气中清除二氧化碳的速度,但我们的研究发现,土壤中的碳向大气中的碳损失速度加快了。

  “这可能会抵消碳固存,并且出乎意料地将这些生态系统变成大气中二氧化碳的净来源。重要的是,当前的生态系统和气候模式并未解决这一难题,这意味着我们可能会低估未来的气候反馈来自北极生态系统。”

  该研究由爱丁堡大学地球科学学院的Lorna Street博士领导,并且还邀请了来自东基尔布赖德NERC放射性碳设施的科学家以及达勒姆大学和利物浦大学的科学家进行。来自加拿大的Aurora研究所,Wilfrid Laurier大学和蒙特利尔大学提供了进一步的支持。

  2013年和2014年,在加拿大西北地区的Mackenzie高地进行了实地考察,研究了过去50年中碳在植物和土壤中的循环方式。

  研究小组发现了证据,表明北极苔原上的桦树灌木与老碳的释放密切相关,而老碳的释放则由50多年前的光合作用固定并储存在土壤有机质中。但是,另一种北极灌木al木却不是这样。

  Street博士说:“我们认为这是因为在桦树中,光合作用的产物通过真菌共生体转移到土壤中,该共生体刺激土壤有机物质的分解,从而释放出氮等养分,灌木需要生长。

  “相反,在al木中,光合作用产物大部分保留在植物组织中,因为al木通常在根部具有微生物的帮助,这些微生物能够直接从大气中'固定'氮。

  “这些发现表明,如证据所表明的那样,如果灌木桦树在接下来的几十年中在苔原生态系统中扩散,那么这可能会通过加速分解而直接刺激土壤碳作为二氧化碳的流失。”

  不确定性围绕着高纬度多年冻土系统潜在的碳释放水平,其预测范围为0至200吉字节。就背景而言,由于人类活动,200 Gt代表当前全球向大气排放的碳总量约20年。

  Street博士补充说:“如果我们的结果适用于多年冻土苔原地区,则表明以前没有进行过解释,可能会将系统推向那些预测的高端。这非常重要,因为这意味着我们可能需要做更多比目前预期,在以下方面碳的二氧化碳减排量,以满足我们的气候目标。”


北极植物可能无法提供预计的固碳潜力