全球范围的土壤矿物在碳储存中的作用评估

对我们的温室气体挑战的一个答案可能就在我们的脚下：加州大学圣巴巴拉分校的土壤科学家Oliver Chadwick和华盛顿州立大学的Marc Kramer发现，土壤中的矿物质可以保留从大气中吸收的大量碳。当世界试图改变其碳经济时，这是一种可能被利用的机制。

“我们已经知道很长一段时间，储存在矿物上的碳是长期粘附的碳，”该报的合着者查德威克说，“气候驱动的土壤碳反应性矿物质保留阈值在全球范围内，“发表在自然气候变化杂志上。他说，土壤可以摄入多少碳，以及它能保持多少碳，这取决于温度和湿度等因素。

“当植物进行光合作用时，它们将碳从大气中吸出，然后它们就会死亡，它们的有机物质会被掺入土壤中，”查德威克解释说。“细菌会分解这种有机物，释放碳，它可以像二氧化碳一样直接回到大气中，也可以保留在土壤矿物表面。”

研究人员表示，水在土壤保留碳的能力中起着重要作用。查德威克和克莱默咨询了国家生态观测网络(NEON)的土壤剖面和全球代表性的存档数据集，用于首次全球范围内评估土壤在生产溶解性有机物并将其储存在矿物中的作用。较潮湿的气候更有利于形成有效储存碳的矿物质，因此在湿润的森林和热带地区，大部分地球估计有6000亿公吨的土壤结合碳。与此同时，干旱地区往往具有“负水平衡”，因此可以储存更少的有机碳。根据查德威克的说法，研究结果表明即使是小的，

“这并不像听起来那么容易，因为水是亲爱的，”查德威克说，并且在土壤水分变化可能使水平衡从负面变为正面的地方 - 就像沙漠一样 - 没有足够的水开始。“因此，将大量的水分散在景观上实际上没有任何意义，因为水非常有价值，”他补充道。

气候变化是另一个需要考虑的因素。随着地球变暖，微生物活动增加，反过来，碳的释放速度也大于光合作用可以释放出来的可能性。由于气候变暖导致的蒸发量增加也会减少可用于溶解的土壤中的水量，并将碳转移到地表深处的矿物质中。

由于各地的土壤科学家都在考虑如何将地球土壤的平衡从碳源转移到碳汇，因此还有很多需要调查和需要克服的障碍，但据这些研究人员说，了解这个相对鲜为人知但非常重要的碳储存途径是一个开始。

“我们对地球上的土壤知之甚少，而不是我们对火星表面的了解，”克莱默说。“在我们开始考虑将碳储存在地下之前，我们需要真正了解它是如何实现的，以及它是否有可能保持这种状态。这一发现凸显了我们理解的重大突破。”

科学家接下来的步骤是将矿物质储存在土壤中的碳排除日期，以便更好地了解这些活性(通常是铁和铝)矿物能够将碳保持在空气中的时间。“如果我们要努力将碳储存在土壤中，那么这一点非常重要，”查德威克说。“它会留在那里足够长的时间吗?如果我们把它放进去并在五年之后出来，它就不能解决我们的问题，而且我们应该吠叫另一棵树。”