发布时间：2024-07-16 16:10:26 栏目：精选知识
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。
6 月 6 日《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Sarah Batterman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。
在同类实验中，研究小组研究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Michelle Wong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。
“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，”黄说。
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。
解决气候难题
黄说，不同年龄的森林对营养添加的反应不同，表明“树木正在积极地对其营养环境做出反应”。
在较年轻的森林中，氮往往是最受限制的营养物质，添加磷不会改变磷酸酶活性，但添加氮会改变。有了足够的氮，树木就可以采取策略来获取更多的磷。
在老森林中，磷酸酶活性随着磷肥的施用而增加，这意味着氮限制随着森林的成熟而消失，然后变成磷限制。巴特曼在她之前的研究中发现了这种氮限制在年轻森林中随时间减少的趋势。
磷酸酶是一种高度灵活的营养获取策略，在每一林龄等级中，磷酸酶对氮的反应增加一半，对磷的反应减少一半。相比之下，菌根定植的反应不太一致且难以预测。
虽然结果令人鼓舞，但巴特曼警告说：“我们仍然不知道这种灵活性是否足以让森林在未来获得所需的所有养分。”例如，磷酸酶依赖于分解一种未来可能变得更加稀缺的磷，因此其用途可能有限。不过，“至少在一段时间内，它可能具有缓冲能力，可以缓解养分匮乏，”巴特曼说。
黄补充道，调整策略的能力可能意味着森林“在从土地利用变化中恢复或在碳日益丰富的世界中保持生产力方面具有更强的韧性”。
为更明智的重新造林工作提供信息
对于森林管理者和领导重新造林工作的组织来说，研究结果提供了一些实用建议：“我们在重新造林时需要考虑养分限制，”巴特曼说。“一种方法是确保我们使用具有不同磷获取策略的多种树木。我们还应确保我们使用的树木适应每个地点的磷含量。”
目前，大多数重新造林工作都没有实施这种级别的护理——更多的是快速将幼苗种到地里，并利用任何可用的物种。尽管如此，巴特曼对利用森林作为自然气候解决方案感到乐观。
“我们可以立即实施，成本低廉，而且有很多共同利益，比如保护流域、增强生物多样性和保护对土著人民很重要的物种。但这需要正确地完成。我们正处于一个科学可以指导这一过程并确保碳在未来很长一段时间内存在的时刻。”
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！
