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最新研究發現土壤孔隙結構與大小是影響土壤碳儲存的主要關鍵

2019/08/12 @國際

最新研究發現土壤孔隙結構與大小是影響土壤碳儲存的主要關鍵

  碳排放是造成全球暖化的主因之一,除了增加行光合作用固定大氣二氧化碳的植物的做法外,鮮少人意識到地表下的土壤結構及組成同為減緩全球暖化的重要關鍵。美國密西根州立大學(Michigan State University)的最新研究發現,由不同物種所構成的作物系統(cropping system)將會影響地表下土壤顆粒孔隙生成的大小,進而改變土壤碳儲存的能力。
  密西根州立大學的研究團隊將農地依作物類型及用途分成5大作物系統,再利用X射線微斷層掃描技術(X-ray micro-tomography)判斷土壤顆粒之間的孔隙大小與結構,並以微酵素圖譜(micro-scale enzyme mapping)檢測不同孔隙大小所含的微生物酵素活性。在歷時長達9年的研究後,研究團隊找出在生物與環境交互作用下,影響碳物質循環的重要證據。研究團隊發現,有別於以往學界所認為影響土壤碳儲存能力的關鍵,並非由土壤顆粒聚集的型式(cluster of soil particles)所造成,而是在於土壤顆粒間生成的孔隙大小及結構。
  除此之外,研究也發現具有生物多樣性高的作物系統,通常伴隨較複雜的根系及微生物相,並生成較多適合碳儲存的孔隙。即多種植物組成的作物系統通常也意味著地表下可儲存較多的碳。研究團隊推論,這樣的原因是因不同大小孔隙會影響土壤微生物的生長及活性,透過微酵素圖譜分析其中的酵素活性可以發現,土壤顆粒間孔隙介於30-150微米是微生物生長的良好微環境,在這樣的情況下可檢測到較高的生物酵素活性。
  簡而言之,未來農業經營若希望朝向增加土壤碳含量的目標前進,可先從增加地表植物的多樣性開始。研究團隊也建議可藉由作物育種的方式,培育出具特定特徵的根系品種,種植後藉此增加土壤內的碳含量。
  該研究可望改變人們以往的認知,透過長年的研究闡述生物多樣性與土壤碳儲存能力之間的關聯性及重要性,並進而應用在對抗全球暖化等全球議題上。
  該研究由美國國家科學基金會(National Science Foundation)、美國能源部(U.S. Department of Energy)等單位資助,相關研究成果已發表在<Nature Communications>。

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