随着气温升高，森林土壤的碳排放量可能会增加

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北方森林的土壤是阻止树木吸入并用于光合作用的二氧化碳返回大气的重要储存器。但密歇根大学的彼得·赖希领导的一项独特实验表明，在一个变暖的星球上，土壤中流失的碳比植物吸收的碳多。
密歇根大学全球变化生物研究所所长赖希表示：“这不是好消息，因为这意味着随着全球变暖，土壤将把部分碳排放到大气中。”
“总体而言，碳排放增加对气候来说总是一件坏事，”这项研究的主要作者梁国鹏说。这项研究发表在《自然地球科学》杂志上。梁国鹏在研究期间是明尼苏达大学的博士后研究员，现在是耶鲁大学的博士后研究员和全球变化生物学研究所的交换研究员。
通过了解气温升高如何影响碳流入和流出土壤，科学家可以更好地理解和预测地球气候变化。森林储存了地球土壤中大约 40% 的碳。
因此，有许多研究项目正在研究气候变化如何影响森林土壤的碳通量。但很少有研究能持续超过三年，而且大多数研究只关注土壤或土壤上方空气的变暖，而不是两者兼而有之，赖希说。
在赖希领导的这项被认为是同类实验中首例的实验中，研究人员在露天条件下控制土壤和地上温度，没有使用任何封闭设施。他们还让这项研究持续了十几年。
“我们的实验是独一无二的，”赖希说，他也是密歇根大学环境与可持续发展学院的教授。“这是迄今为止世界上最现实的实验。”
代价是，长时间运行如此复杂的实验成本高昂。这项研究得到了美国国家科学基金会、美国能源部和明尼苏达大学的支持，赖希也是明尼苏达大学杰出的麦克奈特大学教授。
参与这项研究的还有来自明尼苏达大学、伊利诺伊大学和史密森环境研究中心的同事。
研究团队在明尼苏达州北部的两个地点共计 72 个地块上开展工作，研究了与环境条件相比的两种不同的变暖情景。
其中一个试验地块的温度比环境温度高 1.7 摄氏度，而另一个试验地块的温度则高出 3.3 摄氏度（或分别约为 3 华氏度和 6 华氏度）。土壤呼吸作用（释放二氧化碳的过程）在较温和的变暖情况下增加了 7%，在较极端的情况下增加了 17%。
呼吸的碳来自植物根部的新陈代谢和土壤微生物，这些微生物以它们可获得的含碳食物为食：从根部浸出的糖和淀粉、死亡和腐烂的植物部分、土壤有机质以及其他活的和死的微生物。
“微生物与我们很相似。我们所吃的一些东西被呼吸回大气中，”赖希说。“它们使用与我们完全相同的代谢过程将二氧化碳呼回到空气中。”
研究人员发现，虽然在温度较高的地块中呼吸二氧化碳的量有所增加，但其增幅可能并没有达到应有的水平。
他们的实验装置还考虑了土壤湿度，温度升高会导致土壤湿度降低，植物和土壤的水分流失更快。然而，微生物更喜欢潮湿的土壤，而干燥的土壤会限制呼吸作用。
“这里的关键信息是，森林损失的碳量将超过我们的预期，”赖希说。“但如果没有发生干旱，森林损失的碳量可能就不会像现在这样多。”