深度解析什么是森林土壤碳封存技术的原理

最近科学网正在谈论女性科研人员如何才能更好发展的问题，很是热闹。我无暇谈论和关注这个主题，但也不时被灌入眼球的一些讨论所打扰。这几天在追踪阅读一篇非常有趣的文章中，就好几次被女性科研人员的话题所打断。但非常凑巧的是，我阅读的妙文的作者，恰好也是一名女性科研人员。 本*文@内-容-来-自；中_国_碳^排-放*交-易^网 t an pa i fa ng . c om

什么文章有这么大的吸引力呢？如果我说给同行听呢，估计我们可以争论一下午而不得其终，与非同行交流，估计难度就比较大了，可能主要对其重要性理解不足。不过，我还是想挑战一下，现在想就这个主题来进行学习和科普。如果这次科普成功，以后我碰到类似有意思的专业文献，就会采取这样的方法，现暂时称之为“阅读最新文献，科普生态知识”专题，也算为中共十八大提出的生态文明建设添砖加瓦，大家鼓掌！ 内-容-来-自；中_国_碳_0排放￥交-易=网 t an pa i fa ng . c om

说得这么热闹，还没有入正题。接下来还不能马上进入，因为我不得不介绍一下文章的作者，谁让人家是女性科研人员呢，现在正热着呢！Karina Clemmensen（卡琳娜克莱门森）是瑞典农业科学大学森林真菌与病理学系的研究人员。她主要的研究兴趣是将真菌群落的知识及其功能结合到生态系统框架中进行研究，尤其是与北极和北方生物群中碳平衡和气候变化相关的问题。她以前是学植物生态学的，2006年10月在哥本哈根大学完成博士论文答辩，博士论文题目为“外生菌根及北极生态系统对全球变化的响应”（Ectomycorrhiza and Arctic Ecosystem Response to Global Change）。2008年3月她到乌普萨拉做了居里夫人基金资助计划两年，现在继续留任做博士后。说到瑞典农业科学大学，再啰嗦几句。不知道大家发现没有，国外一般是很少听说有林业大学的，他们的林学系都是在农业大学的。瑞典农业科学大学是瑞典乃至北欧最好的农业大学，在全球也是非常有名的，位于瑞典东部乌普萨拉，建校于1977年。从18世纪中叶开始已经经过了200多年的发展，包括农学院、林学院、兽医学院三大学院，有20多个系。（画外音：这么多废话，实在忍受不住了！）行行行，废话到此结束，下面开始上课。

北方森林土壤是一个主要的碳汇，在全球范围内封存了16%的土壤碳，因此北方森林土壤在全球碳循环中扮演着陆地净碳汇的功能。以前，科学家们总认为土壤中大部分碳是来自植物的地上凋落物，植株通过吸收大气中的二氧化碳，最终落在地面慢慢腐烂进入土壤，因此地上植物凋落物是土壤有机质的主要来源。同样，大家的共识是，植物的地上凋落物（死亡的针叶和木质部分）是北方森林土壤碳储存的主要来源。

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现在发现，这一切可能是一个误解，而消除这个误解的正是上面提到的来自瑞典农业科学大学的女性科学家Karina Clemmensen和她的同事，上周在Science周刊（2013-03-29）发表的一篇文章“Roots and Associated Fungi Drive Long-Term Carbon Sequestration in Boreal Forest”。他们发现，储存在北方森林中的碳很大比例不是从下面进入土壤的，而是通过根和它们相关的菌根真菌起作用的。绑定在土壤中的碳，有50%-70%是来自树根及周围生长的真菌。也就是说，与植物根系共生的真菌，将来自植物光合作用产物的碳直接转运到土壤中并被封存起来。同期Science中，还有专门为介绍该文写的一篇深度剖析栏目（perspectives）文章“Fungal Carbon Sequestration（真菌碳封存）。几乎在相同的时间，科普杂志“科学美国人”（Scientific American）也介绍了该文，并称“根部真菌在土壤中封存了数量惊人的碳。在生态系统过程中，落叶和树枝虽然重要，但在较量中根和真菌却胜出了。” 本*文`内/容/来/自:中-国-碳^排-放“交|易^网-tan pai fang . c o m

许多土壤真菌含有细小而纤弱的菌丝，可渗透到土壤颗粒的复杂基质中，但是它们特别容易受到破坏，因此在非干扰条件下是很难直接观察到它们的活动的。Clemmensen等采用同位素标记和分子技术来推断一个普通真菌群——菌根真菌，能将碳封存在土壤中。大多数真菌物种是分解者，让人们得出其功能是将二氧化碳净释放到大气中，但菌根真菌则可能是一个例外。菌根真菌可与大多植物根系形成共生体，帮助植物从土壤中获取养分。因此，有这些真菌存在的地方，植物生长相当快。从本质上讲，真菌通过它们的植物宿主增加了去除大气中二氧化碳的能力。然后一部分碳分配给是菌根真菌，用于构建扩展到土壤的菌丝。一旦这些菌丝死亡，其组织中的碳可迅速被其他土壤微生物所分解，或者保存在土壤中多年，甚至数十年。菌根碳保留在土壤中的时间越长，对土壤碳封存的可能贡献越大。