Nhà nghiên cứu cho biết, người chơi bị đánh giá thấp trong kho lưu trữ carbon nên được đưa vào các mô hình thay đổi toàn cầu. Mức độ cao của carbon dioxide trong khí quyển làm tăng tốc độ chu trình carbon và mất carbon trong đất trong rừng, nghiên cứu mới do một nhà sinh vật học thuộc Đại học Indiana đã phát hiện.
Bằng chứng mới ủng hộ một quan điểm mới nổi rằng mặc dù rừng loại bỏ một lượng đáng kể carbon dioxide trong khí quyển, phần lớn carbon đang được lưu trữ trong sinh khối gỗ sống chứ không phải là chất hữu cơ chết trong đất.
Richard P. Phillips, tác giả chính của bài báo và là giáo sư trợ lý sinh học tại Đại học Khoa học và Nghệ thuật IU, cho biết sau gần hai thập kỷ nghiên cứu về phản ứng của hệ sinh thái rừng đối với sự thay đổi toàn cầu, một số điều không chắc chắn đã được gỡ bỏ về cách thức rừng đang lưu trữ carbon trong bối cảnh nồng độ carbon dioxide tăng cao.
Các sợi màu trắng và màu vàng của sợi nấm sống cộng sinh và trao đổi carbon và chất dinh dưỡng với rễ thông màu nâu nhạt. Cây cung cấp carbohydrate cung cấp năng lượng cho nấm trong khi nấm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây thông.
Tín dụng hình ảnh: Ina Meier
Người ta cho rằng khi cây hấp thụ nhiều carbon dioxide trong khí quyển, một lượng carbon lớn hơn sẽ đến rễ và nấm để thu nhận chất dinh dưỡng, nhưng kết quả của chúng tôi cho thấy rất ít carbon này tích tụ trong đất vì sự phân hủy của rễ và nấm mảnh vụn cũng tăng lên, anh nói.
Carbon được lưu trữ trong đất, trái ngược với gỗ của cây, là mong muốn từ góc độ quản lý ở chỗ đất ổn định hơn theo thời gian, do đó carbon có thể bị khóa trong hàng trăm đến hàng ngàn năm và không góp phần làm tăng lượng carbon dioxide trong khí quyển.
Nghiên cứu được thực hiện tại địa điểm làm giàu Carbon Dioxide không khí miễn phí của Duke Forest ở Bắc Carolina. Tại địa điểm này, những cây thông thùy trưởng thành đã tiếp xúc với mức độ carbon dioxide tăng lên trong 14 năm, khiến nó trở thành một trong những thí nghiệm làm giàu carbon dioxide lâu nhất trên thế giới. Các nhà nghiên cứu đã có thể tính toán tuổi của chu trình carbon trong đất bằng cách trồng rễ và nấm vào túi lưới có chứa các loại đất được dán nhãn độc đáo. Các loại đất sau đó được phân tích thành phần hữu cơ của chúng.
Các tác giả cũng báo cáo rằng nitơ đã đạp xe nhanh hơn trong khu rừng này vì nhu cầu dinh dưỡng của cây và vi khuẩn trở nên lớn hơn khi CO2 tăng cao.
Sự phát triển của cây bị hạn chế bởi nguồn nitơ có sẵn tại địa điểm này, do đó, điều hợp lý là cây đang sử dụng carbon carbon bổ sung được hấp thụ dưới CO2 tăng lên để vi khuẩn nguyên tố giải phóng nitơ liên kết trong chất hữu cơ, ông Phillips Phillips nói. Điều đáng ngạc nhiên là các cây dường như nhận được nhiều nitơ của chúng bằng cách phân hủy các mảnh vụn rễ và nấm chưa đầy một năm tuổi.
Các tác động gấp hai lần của mồi vi sinh vật, trong đó các vi khuẩn được kích thích để phân hủy chất hữu cơ của đất cũ thông qua sự gia tăng carbon mới và các nguồn năng lượng khác, và tốc độ quay vòng của carbon và nấm cố định gần đây, đủ để giải thích carbon nhanh chóng và đi xe đạp nitơ đang diễn ra tại địa điểm Duke Forest FACE.
Chúng tôi gọi đó là giả thuyết RAMP - Khoáng hóa và mồi tăng tốc Rhizo - và nói rằng những thay đổi do rễ gây ra trong tốc độ xử lý carbon và nitơ của vi sinh vật là những trung gian chính của phản ứng hệ sinh thái lâu dài đối với sự thay đổi toàn cầu, Phillips Phillips nói thêm.
Hầu hết các mô hình hệ sinh thái có đại diện hạn chế của rễ, và không có mô hình nào trong số chúng bao gồm các quá trình như mồi. Kết quả của chúng tôi chứng minh rằng sự tương tác giữa rễ và vi khuẩn đất đóng vai trò không được đánh giá đúng mức trong việc xác định lượng carbon được lưu trữ và tốc độ nitơ được luân chuyển. Vì vậy, bao gồm các quy trình này trong các mô hình sẽ dẫn đến các dự báo cải thiện về lưu trữ carbon dài hạn trong rừng nhằm đáp ứng với sự thay đổi môi trường toàn cầu, ông nói.
Nghiên cứu được thực hiện tại khu vực làm giàu Carbon Dioxide không khí miễn phí của Duke Forest ở Bắc Carolina, nơi cây thông có độ sáng cao đã được tiếp xúc với mức độ carbon dioxide tăng lên trong 14 năm, khiến nó trở thành một trong những thí nghiệm làm giàu carbon dioxide lâu nhất trên thế giới .
Tín dụng hình ảnh: Will Owens
Rễ cây và nấm tăng tốc chu trình carbon và nitơ trong các khu rừng tiếp xúc với CO2 tăng cao - bởi Phillips; IU và Đại học Gottingen (Đức) nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Ina C. Meier; Emily S. Bernhardt của Đại học Duke, A. Stuart Grandy và Kyle Wickings của Đại học New Hampshire; và Adrien C. Finzi của Đại học Boston - đã được xuất bản vào ngày 9 tháng 7 trong phần bổ sung trực tuyến sớm của Thư sinh thái. Truy cập miễn phí vào bài viết nghiên cứu sẽ có sẵn cho đến tháng Mười.
Tài trợ cho công việc này được cung cấp bởi Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Phillips và nhóm nghiên cứu của ông vào tháng 3 đã nhận được khoản tài trợ 398.000 đô la của Quỹ khoa học quốc gia để tài trợ cho việc thử nghiệm giả thuyết RAMP trong các khu rừng cứng hỗn hợp ở Indiana.
Tái xuất bản với sự cho phép của Đại học Indiana.