儘管有氮污染，密歇根的糖楓樹仍將在更溫暖、更乾燥的未來中掙扎
儘管有氮污染的幫助，密歇根的糖楓樹仍將在更溫暖、更乾燥的未來中掙扎。
密歇根大學領導的一項新研究表明，儘管密歇根的糖楓樹能從環境中氮化合物的生長促進作用中獲益，但這些好處並不能完全抵消未來在乾旱氣候下生長所帶來的額外壓力。
糖楓樹是北美東部硬木森林的主要樹種，以其火熱的落葉和楓糖漿的主要來源而聞名。它們主要存在於潮濕、排水良好的土壤中，而且是耐旱的。
在未來的幾十年里，一些對上大湖地區的氣候預測要求更高的溫度和更大的夏季乾旱的可能性，這些條件可能會給糖楓樹和其他樹木帶來壓力。
但是隨著氣候的持續變化，世界範圍內的森林也面臨著由機動車、發電廠、工廠、農業和其他人力資源所產生的不斷增長的氮化合物的增加。這種人源性氮被認為是一種污染物，但對樹木也有施肥效應，促進生長。
氣候學家和森林生態學家長期以來一直在想，人類產生的氮的肥沃效應是否足以抵消氣候變暖、氣候變暖所帶來的額外壓力。這是一個很難回答的問題，之前的研究產生了矛盾的結果。
這項由密歇根半島四處森林地區收集的長達20年的數據顯示，人類活動中的氮素沉積「不會完全抵消在乾旱天氣下生長所帶來的負面影響」。
這項研究計劃於1月17日在《生態學》期刊上發表。研究表明，在未來的幾十年里，密歇根的糖楓樹的生長速度將會下降。如果對該地區最極端的氣候預測被證明是正確的，糖楓樹最終將會在幾個世紀的時間裡從加州的下半島消失。
這項研究的主要作者、密歇根大學森林生態學家伊內斯·伊班內斯說:「添加的氮能起到一點作用，但還不夠。」
「在極端的氣候條件下，由於缺水，氮的增加將無法彌補糖maples生長的減少，」Ibanez說，他是環境與可持續性學校的副教授，也是生態學和進化生物學部門的副教授。
了解不同樹種對溫暖和乾燥條件的反應，對於準確預測未來森林的生長至關重要。這一點很重要，因為世界上的森林每年通過燃燒化石燃料，將大約四分之一的溫室氣體排放到大氣中。
如果森林生長減緩以應對氣候壓力，那麼這些樹木將減少二氧化碳的排放，這將加劇氣候變暖問題。世界各地的北方森林都是特別重要的碳匯，從空氣中去除大量的碳，並將其儲存在樹木和森林土壤中。
「在陸地上儲存的大部分碳都是在森林裡，」密歇根大學森林生態學家、環境與可持續發展學院教授、生態學和進化生物學教授唐納德·扎克(Donald Zak)說。「未來森林的生長將會影響到大氣中人類產生的二氧化碳的數量。」這反過來又會對全球氣溫產生反饋效應。
這就是為什麼這些關於森林增長的問題如此重要。而獲得一些答案的唯一途徑就是通過這項研究中使用的長期生態學研究。
為了評估人類起源的氮沉降和氣候變化對樹木生長的綜合影響，Ibanez、Zak和他們的同事們使用了來自聯邦資助的氮沉積研究的數據，這些數據來自於密歇根的四個硬木森林研究基地，其中一個位於密歇根州佩爾斯頓附近的U-M生物站。
這四個區域相隔300英里，從北到南分布的硬木森林，從西中下半島到西北的上半島。密歇根梯度研究建立於1987年，旨在研究氣候和大氣沉積對大湖地區森林生長和生態系統過程的影響。扎克是該項目的主要調查人員之一。
自1994年以來，項目研究人員一直在添加固態硝酸鈉(一種用於化肥的氮化合物)，到密歇根州一些梯度研究項目的土壤中，模擬到本世紀末預計的氮沉降水平。人類之後排放到大氣中的大部分氮會在雨、雪和塵埃中降落到地球上。
在生態學的研究中，研究人員分析了氮沉降、夏季溫度和土壤水分對糖楓樹生長的綜合影響。他們使用了1994-2013年期間收集的1016棵樹的記錄。
Zak說，密歇根梯度研究的巨大範圍，其不同尋常的實驗設計，以及新的統計工具使研究人員能夠將人類的氮對樹木生長的影響與溫度和水的限制相分離——以前的研究是不能做到這一點的。
結果表明，在所有情況下，添加氮促進了樹木的生長，隨著溫度的升高和土壤水分的減少，樹木的生長受到了顯著的影響。此外，研究人員模擬了此前為上大湖地區開發的兩種氣候情景下每棵樹的未來增長率。
情景一設想到2100年，氣溫將發生溫和變化:氣溫上升1.3華氏度，夏季降水增加14%。這種情況假設，全球二氧化碳排放最終會逆轉，並開始下降。
情景二假設目前的二氧化碳排放水平會持續到未來，導致該地區的極端氣候變化:氣溫上升10華氏度，到2100年夏季降水減少40%。
計算機模擬顯示，在場景一的情況下，尤其是在較溫暖的南部地區，糖楓的生長會受到輕微的傷害。第二種情況的結果顯示，在所有4個地點和所有的地塊上，糖楓樹的生長都有顯著的顯著下降，這些都是用氮肥和未經處理的地塊處理的。在兩種情況下，增長率的三倍下降是可能的。
Ibanez說，在第二種情況下，糖楓樹最終會從密歇根的下半島消失，儘管這些變化可能會在幾個世紀後發生。如果發生這種情況，就可以用橡樹-山核桃林取代楓樹和山毛櫸的北部闊葉林，這種森林更適合乾旱的環境，但卻不能從大氣中去除大量的碳。
Ibanez說:「碳封存是森林提供給我們的一項巨大的服務，對於任何形式的氣候調節都是非常重要的。」「如果未來的乾旱條件降低了密歇根森林的生產力，他們的碳封存能力也會受到影響。」
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