氣候變化可能會加速土壤釋放溫室氣體，削弱森林減緩溫室效應的作用。

當更多的二氧化碳進入地球大氣層時，科學家們本指望森林——由一棵棵在富含碳的環境中能夠長得更大的樹組成——來吸收多余的氣體。但是通過在控制條件下對森林生態系統將近15年的觀察，科學家發現，大氣中二氧化碳含量增高可能導致森林釋放較多的二氧化碳，減弱它們的吸收效果。

這是因為當樹長得更大時，它們需要更多氮、礦物質和二氧化碳。通過將多余的碳分享給土壤中的微生物，樹木能夠加速物質分解的過程，從而獲得重要的礦物質。然而，作為這個過程的副產品，更多的碳被釋放到了大氣中。

“在二氧化碳濃度上升時，所有的東西都在更快地循環”，理查德•菲利普（Richard Phillips）說。他是印第安納大學科學與藝術系的一名生物學助理教授。“這種關系網導致植物獲得更多的氮、儲存更多的碳。但是當微生物分解土壤物質時，碳變成氣體被釋放到空氣中。”最終，更多的碳被儲存在長得越來越大的樹中，而在發生分解過程的土壤中，碳會減少。

這個發現對氣候模型有重要的影響，因為它影響了森林的長期碳儲存，這是全球碳平衡的一部分。“在土壤中，碳被微生物利用，這一過程被不斷重復，直到產生非常穩定的復雜化合物為止”，菲利普說，土壤中的碳可以保存幾百甚至幾千年，他補充到。“當碳被儲存在樹中，它只能保存和樹木年齡同樣長的時間，大概60到100年，”他說。

尋找失蹤的碳

科學家已經知道，提高大氣中的二氧化碳濃度，并不一定會使更多的碳被儲存到土壤中。例如，通過在杜克森林（Richard Phillips）的一個FACE（Free-Air Carbon Dioxide Enrichment）項目研究站進行多年的測量，菲利普發現，土壤中的碳含量并沒有隨著樹木的增長而相應地增加。菲利普解釋道，這表示還有其它的機制在產生作用。

“這些樹長得更大，而通常你會認為較大的植物會產生更多的碎屑、枝條和落葉，從而把它們的碳元素加到土壤里”，他說，“但是，土壤的含碳量并沒有如我們預期的那樣升高。因此，它們一定在什么地方損耗掉了。”另一方面，即使暴露在富含碳的環境中十多年，樹木依然在繼續長大。而早期的模型預測，由于氮和其它礦物質的減少，高碳濃度引起的樹木生長會在達到頂峰后保持穩定。事實上，在FACE的研究中，樹木仍然在加速生長。這個速度表明，氮的供給也在增加，它們就像碳一樣充足。

菲利普首先提出，樹木通過它們的根系把糖類和其它化合物輸送到土壤中，以加速微生物的生長并促進它們的分解活動。他把這個假說命名為根系加速礦物質轉化假說（Rhizo-Accelerated Mineralization and Priming，RAMP）。這一發現被刊登在7月出版的生態學通訊（Ecology Letters）網絡版上。

目前，人們尚不清楚這個生態關系網的影響，菲利普說。他希望這個研究方向能夠繼續下去，并且得到氣候項目的重視。“大部分（現有的）模型都不夠重視根系的作用，而且沒有一個模型考慮到促進礦物質轉化的過程”，他說。“我們的研究結果表明，樹根和土壤微生物的相互作用對碳儲存量和氮的循環速度都有很大的影響。”