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热带森林的木材和土壤储存了全球三分之一的碳。然而,它们作为碳汇的未来一直不确定。科学家们长期以来一直想知道,营养贫乏的热带土壤是否会限制成熟和恢复中的森林的繁茂。
《新植物学家》杂志发表的一项研究给出了充满希望的答案,表明森林拥有灵活的策略来帮助它们克服营养匮乏的挑战。
“我们可能不必太担心,”卡里生态系统研究所的热带森林生态学家、资深作者莎拉·巴特曼总结道。“由于这些灵活的策略,树木未来可能能够支持碳汇,即使在营养受限的情况下。我们的研究结果支持热带重新造林和保护完整森林作为长期气候解决方案的潜力。”
一次前所未有的实验
大气中二氧化碳含量的上升可能会促进热带森林的生长,因为这样会使光合作用更容易进行。然而,科学家担心某些营养物质(尤其是磷)的稀缺会限制森林的生长,从而减少潜在的碳吸收。由于风化作用,热带土壤的磷含量通常较低,而扰动率的增加以及二氧化碳水平的上升预计会使土壤养分更加稀缺。
在这项同类实验中,研究小组观察了不同年龄的森林如何调整两种用于获取磷的养分获取策略:一种策略依赖于某些树木根部分泌的一种名为磷酸酶的酶,另一种策略则利用菌根真菌。这些真菌生活在土壤中,可以与树木合作,追踪和释放土壤中的养分。这两种策略都会给树木带来巨大的碳和氮成本。
由前卡里研究所博士后、现任耶鲁大学助理教授的MichelleWong领导的科学家希望了解不同年龄的森林如何根据土壤中氮和磷含量的变化调整获取养分的策略。
黄说:“虽然地下过程对生态系统功能非常重要,但与地上过程相比,人们对它们的理解较差,因为它们更难研究。”
该田间试验位于巴拿马低地热带湿润森林,占地面积广阔。试验区共有76个地块,分布在16平方公里的山区,包括从最近废弃的牧场到成熟的600年老林地等各种森林地区。有些地块保持原样,而另一些地块则施以氮肥、磷肥或两者兼有。
一年来,研究小组测量了地块中磷酸酶和菌根真菌的活性,以确定这两种策略的灵活性,以及随着森林年龄和营养限制的变化,它们是否会以不同的方式投资于这些策略。
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