据每日气候网(dailyclimate)报道,美国国家科学基金会的科学家公布的这项研究显示,向土壤中添加氮可以促使北方阔叶林吸收更多的二氧化碳。
作为大气中含量最丰富的元素,氮在生态系统中发挥着重要作用,也引起了科学家和政策制定人士更多关注。不断增加的证据表明,人类活动向周围环境释放的氮越多,森林的碳汇功能就越强,从而可能帮助减轻气候变化。但专家警告说,这是一种危险的实验,可能引发严重后果。
氮的来源有很多,包括农业肥料、车辆尾气、工厂排放等。科学家预计,本世纪,氮沉积物将在目前水平上增加2到3倍,这将给地球的环境和温度自动调节机制带来极大影响。
“认识到人类活动对氮循环的影响会进而严重作用于气候是相当重要的。”国际氮素行动组织北美区负责人艾伦·唐恩森德(Alan Townsend)说。
这也是内华达大学里诺校区的库尔特·普莱基泽(Kurt Pregitzer)及其同事开展这项研究的目的。他们对密歇根州北部的4个森林实验区施加了浓度为当前水平2到3倍的氮,相当于随着肥料和燃料消耗量不断增加,氮含量在一个世纪以后可能达到的水平。
树木的生长如同预期中的一样加快了,更多的碳被新生的林木吸收并贮存起来。
令研究人员惊异的是森林植被所发生的变化。他们发现,小树枝和其它萎谢物分解的速度变慢了。贮碳能力很好的木质素对森林植被中微生物的抵抗力增强了。
普莱基泽说,这些微生物是“碳转换的守门人”。
“我们没有预料到的是,氮的添加直接改变了土壤的贮碳量。”他说,“我想,真正异常的是微生物群落实际上被改变了。”
这很有意义,小组成员之一、密歇根大学的唐纳德·扎克(Donald Zak)说。微生物分解的木质素少了,存留在土壤中的死亡植物物质也就更多。
扎克说,这些萎谢物捕获的碳与茁壮生长的树木一样多,这将极大地增进森林的贮碳能力。
科学家目前还不了解分解变慢的机制,扎克警告说。如果他们希望认识森林在碳贮存方面所起的作用,这将是一个必须解答的关键问题。
这一研究成果将有助于未来建立更准确的气候模型,小组成员、密歇根科技大学的安德鲁·伯顿(Andrew Burton)说。
但普莱基泽警告说,氮不应该被看作气候的“救世主”。
其一,向大气中释放氮有很多负面影响,包括会导致生物多样性缺失、烟雾形成以及森林、河流和湖泊酸化。
其二,实验中所使用的森林都达到了一定饱和度,已经无法再吸收氮,使得氮渗漏到地下水中。研究小组的模型预测表明,将来的森林也会同样饱和,扎克说。
“如果该地区的森林也做出像这些(实验区)一样的反应,那么渗漏到水生生态系统中的氮将会增加。”他说。
某些渗漏可能不是什么坏事情,伯顿说,因为多余的氮可能被附近区域的植物吸收。但如果饮用水中的氮含量超标,人体健康将面临威胁,最引人关注的就是蓝婴综合征,一种可能致命的婴幼儿血液疾病。
而且,氮一旦进入水路,就会流向湖泊,汇入海洋,导致沿海地区氮营养过度,刺激浮游植物繁殖,形成“死亡地带”,使水生动物缺氧死亡。
最后,恐怕也是最令人不安的,达到氮含量饱和的森林“将非常有可能”导致一种有力的温室气体、—氧化亚氮的排放增多,密歇根州立大学生物地球化学环境研究计划的联合主管纳撒尼尔·奥斯特罗姆(Nathaniel Ostrom)说。
人为造成的氮沉积物到底是通过这些排放加速了气候变化,还是通过刺激植物生长、减慢分解速度而延缓了气候变化,目前还没有定论,唐恩森德说。
“但我怀疑我们使它加速了,”他说,“我们改变氮循环的速度和规模相当令人恐慌。”
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