土壤质地影响碳在地下的储存方式

研究人员通过对全球收集的 9,300 多个土壤样本进行测量，发现土壤中的碳储存受到气温和土壤质地的影响。

大量的碳被锁在地球的土壤中。但之前的研究表明，随着温度升高，土壤保持碳的能力通常会减弱。现在研究人员发现，土壤质地对于碳在地下封存的难易程度也起着重要作用：粗质土壤比以前认为的更容易释放碳。研究小组认为，这是个坏消息，因为粗糙的土壤更容易出现在北极等高纬度地区，这些地区的变暖速度比世界其他地区快得多。   

不是森林或大气

“土壤中储存的碳比所有植物生物量和大气中储存的碳总和还要多。”

英国埃克塞特大学的生态学家
表示，许多人认为世界上的森林或大气层蕴藏着全球最大的碳储备。但卑微的土壤却拥有这样的荣誉。“它是生物圈最重要的碳储存库，”哈特利说。“土壤中储存的碳比所有植物生物量和大气中储存的碳总和还要多。”

数万亿吨碳
被封存在土壤中，大部分以来自植物和动物的有机物的形式存在。但它不会永远被锁在那里：土壤也是微生物的家园，它们很容易分解有机化合物并将其碳释放到大气中。哈特利说，这个过程很容易改变我们所居住的地上世界。“土壤中碳储存量的任何变化都有可能影响大气化学，从而影响我们的气候。”

先前的研究表明，气候温暖的土壤更容易释放碳
。哈特利告诉Eos，这是因为含碳有机化合物通常在温暖的条件下分解得更快。“温度越高，微生物活动和分解速度越快。”

质感问题

但土壤科学中的一个悬而未决的问题是，土壤质地（细度或粗糙度）是否也会影响碳从地下储存中转移出来的可能性，哈特利说。2019 年，他和他的同事开始回答这个问题。

研究人员收集了 9,300 多个土壤样本的数据，这些样本是从除南极洲以外的各大洲收集的。从世界土壤信息数据库
获得的数字记录包括土壤 pH 值、碳含量、保留某些离子的能力以及粘土矿物质的百分比等测量值。哈特利和他的同事将他们的分析重点放在所谓的矿质土壤上，矿质土壤由有机物和矿物质的组合组成。（他们特别排除了泥炭土，泥炭土往往
  碳含量极高，但只覆盖了地球相对较小的一部分。）

研究小组分析的矿质土壤范围从质地细腻、富含粘土的土壤到缺乏粘土的粗质土壤。哈特利和他的合作者发现，细质地土壤中的碳储存随着温度的变化而下降的程度比之前估计的要少。这对团队来说是一个惊喜。哈特利说，质地细腻的土壤往往由有机物和矿物质的微小团聚体组成，其中碳基本上不受微生物的影响，但这样的团簇在高温下应该很容易解离。他说，因此人们预计，随着温度升高，细质地土壤很容易释放碳。“我们看到的情况与我们的预期相反。”

研究小组还发现，粗质地土壤中的碳储存随温度下降的速度比之前估计的要快。哈特利说，这些发现共同凸显了细质土壤和粗质土壤之间的显着差异。“温度对粗质土壤碳储存的影响是细质土壤的 3 倍多。”

查明脆弱土壤

“生态系统的碳排放量可能非常大。”

这些结果发表在《自然通讯》杂志上，很有价值，因为它们强调了最有可能将碳释放到大气中的土壤类型。“我们已经开始帮助确定哪些土壤有机质库可能是最脆弱的，”哈特利说。但研究人员承认，测量结果并未揭示感兴趣的关键参数。“我们无法利用这些数据来计算出随着世界变暖，土壤失去碳的速度有多快，”哈特利说。

柯林斯堡科罗拉多州立大学的土壤科学家基思·保斯蒂安没有参与这项研究，他说，这是一个需要确定的重要数量。“土壤中含有大量的碳。生态系统的碳排放量可能非常大。”

—Katherine Kornei ( @KatherineKornei )，科普作家