研究人员研究了深层土壤可以容纳多少地球上的碳

研究人员研究了深层土壤可以容纳多少地球上的碳

华盛顿州立大学的一名研究人员发现，土壤中四分之一的碳与地下六英尺深的矿物结合在一起。这一发现为处理这种元素打开了一种新的可能性，因为它继续使地球大气层变暖。其中一个问题是:大部分碳都集中在世界潮湿森林的深处，它们不会像全球气温持续上升那样吸收那么多碳。马克·克莱默(Marc Kramer)是温哥华州立大学环境化学副教授，他利用世界各地土壤的新数据，描述了水是如何溶解有机碳并将其深入土壤的，在土壤中，有机碳在物理和化学上与矿物质结合在一起。克雷默和加州大学圣巴巴拉分校(University of California Santa Barbara)的土壤科学家奥利弗·查德威克(Oliver Chadwick)估计，这条路径保留了约6,000亿吨碳。这是自工业革命以来向大气中添加的碳的两倍多。

科学家们仍然需要找到一种方法来利用这一发现，将大气中多余的碳转移到地下，但是克雷默说，土壤可以很容易地保留更多的碳。他说，首先，对这条路径的新理解是我们对碳如何进入地下并停留在那里的理解上的“重大突破”。克雷默说:“我们对地球上土壤的了解要少于对火星表面的了解。”克雷默的研究成果发表在《自然气候变化》杂志上。“在我们开始考虑在地下储存碳之前，我们需要真正了解它是如何到达那里的，以及它有多大可能停留在那里。”这一发现突出了我们在理解上的重大突破。

这项研究首次对土壤在溶解有机碳和帮助储存有机碳的矿物中所起的作用进行了全球范围的评估。克雷默分析了来自美洲、新喀里多尼亚、印度尼西亚和欧洲的土壤和气候数据，并从国家科学基金会(National Science foundation)资助的国家生态观测网(National Ecological Observatory Network)采集的65多个采样点的数据中提取数据，采样深度达6英尺。克雷默说:“这些数据表明，当你有一个国家生态观测站时，你可以做什么样的大科学。”首先，他们让研究人员为这种土壤碳积累途径绘制了一张全球范围的地图。

通过比较不同的生态系统，克雷默发现潮湿的环境比干燥的环境吸收更多的碳。在沙漠气候中，雨水稀少，水分容易蒸发，活性矿物只保留了不到6%的土壤有机碳。干燥的森林也好不到哪里去。但是潮湿的森林中有多达一半的碳被活性矿物所束缚。潮湿的森林往往生产效率更高，因为那里有厚厚的有机物质层，水从这些有机物质中过滤出碳，并将其输送到地表以下六英尺的矿物质中。克雷默说:“这是我们所知道的最持久的碳积聚机制之一。”

然而，尽管气候变化不太可能直接影响深层矿物结合碳，但它可能影响碳埋藏的途径。这是因为输送系统依靠水从根部、落叶和地表附近的其他有机物中滤出碳，并将其带入土壤深处，在那里，碳会附着在富含铁和铝的矿物上，渴望形成牢固的化学键。如果地表温度变暖，即使降雨量保持不变或增加，流经土壤的水分也会减少。由于蒸发和植物呼吸作用，更多的水分会流失，从而减少了长期储存碳所需的水分。