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增加了堪萨斯州东北部弗林特山康扎草原生物站的喷灌,改变了草原土壤的孔隙系统。图:爱德华喜欢高分辨率

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Todd Bates
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海岸、海洋、生态系统、天气和人类健康都面临着气候变化的影响,现在宝贵的土壤也可能受到影响。

罗格斯领导的一项研究表明,气候变化可能会降低世界许多地区土壤吸收水分的能力。这可能对地下水供应、粮食生产和安全、雨水径流、生物多样性和生态系统产生严重影响。

这项研究发表在《科学进展》杂志上。

“由于降雨模式和其他环境条件变化导致全球气候变化,我们的研究结果表明,水与土壤如何变化明显在世界的许多地方,并这么做相当迅速,”合著者丹尼尔说,土壤科学家和环境科学系的教授罗格斯16不伦瑞克。“我们建议,应该测量变化的方向、幅度和速度,并将其纳入对生态系统应对气候变化的预测中。”

环境与生物科学学院的希门尼斯认为,土壤中的水分对碳的储存至关重要,而土壤的变化可能会以一种不可预测的方式影响空气中二氧化碳的含量。二氧化碳是与气候变化有关的主要温室气体之一。

希门尼斯去年在《自然》(Nature)杂志上发表的一项研究表明,气候变化导致的区域性降水增加可能导致更少的水渗入,更多的径流和侵蚀,以及更大的山洪暴发风险。

降雨是否会渗入土壤或从土壤中流失,决定了有多少水可供植物生长或蒸发到空气中。研究表明,随着降雨量的增加,渗入土壤的水在未来一到二十年可能会发生变化,而气候变化预计将增加世界许多地区的降雨量。

是堪萨斯州康扎草原生物站的灌溉试验区。在25年的灌溉增加后,水以较慢的速度渗入土壤。照片:艾伦·克纳普高清在堪萨斯州一个25年的实验,包括灌溉草原土壤的洒水装置,Rutgers-led团队的科学家发现,降雨量增加35%导致土壤入渗率减少21%至33%,只增加少量水潴留。

最大的变化与土壤中相对较大的孔隙或空间的移动有关。大孔隙可以吸收植物和微生物能够利用的水分,这有助于增强土壤的生物活性和养分循环,并减少土壤侵蚀造成的损失。

随着降雨量的增加,植物群落的根系更粗,可能堵塞更大的孔隙,当水被添加或水被移除时,土壤膨胀或收缩的周期不那么强烈。

下一步是研究驱动观察到的变化的机制,以便将这些发现推广到世界其他地区,并将它们纳入生态系统如何应对气候变化的预测中。科学家们还想研究更广泛的环境因素和土壤类型,并确定其他可能由气候变化引起的土壤变化。

主要作者是约书亚·s·卡普兰(Joshua S. Caplan),他曾是罗格斯大学的博士后,现在在天普大学(Temple University)工作。加州大学河滨分校堪萨斯大学堪萨斯州立大学科罗拉多州立大学的科学家对这项研究做出了贡献。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.rutgers.edu/soils-could-be-affected-climate-change-impacting-water-and-food/20190909

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