新的研究表明 以前未知的機制導致森林用水量增加

研究人員發(fā)現了一種先前未知的機制，它可以增加森林水的使用，促進對森林水循環(huán)的土壤生物地球化學控制的理解，并突出了在酸沉降下水脅迫對植物的威脅，一項新的研究表明。

在“ 科學進展 ”雜志上發(fā)表的一項研究中，研究人員報告說，這種機制就是這樣運作的：當化石燃料燃燒時，硫酸和硝酸會落到地上，導致土壤酸化。當發(fā)生這種情況時，大量的土壤鈣會從土壤中洗掉，然后植物就會缺鈣。鈣缺乏導致植物加強水的使用。

IUPUI科學學院副教授李立新是本研究的高級作者，博士生導師。學生馬修蘭寧是第一作者。

該研究由科學基金會的水文科學計劃資助。該研究團隊的其他作者包括弗吉尼亞大學的Todd Scanlon和Howard Epstein，新罕布什爾大學的Matthew Vadeboncoeur，林務局的Mary Beth Adams和Rider大學的Daniel Druckenbrod。

Wang說，通過調節(jié)植物葉子或莖中的微小孔隙(稱為氣孔)，鈣在植物細胞中發(fā)揮著獨特的作用。如果植物沒有足夠的鈣，它們就無法封閉這些毛孔，并且它們的用水量會增加。此外，當植物患有缺鈣時，他們將通過蒸騰，水流過植物的過程以及從葉子中蒸發(fā)來吸收更多的水，以滿足他們的鈣需求，他說。

“我們假設酸沉降引起的土壤鈣供應的淋失會增加大規(guī)模的植被用水量，”蘭寧說。“我們提供了長期整個流域酸化實驗的證據，證明酸沉降改變土壤鈣供應可以顯著加劇用水。”

研究人員發(fā)現多種證據表明，酸沉降引起的鈣浸出不僅增加了植被的用水量，而且顯著降低了處理過的流域的土壤水池。

“當植物總是使用大量的水時，這意味著人們會留下更少的水，”王說。“這也意味著這些植物對干旱非常敏感。如果干旱來臨，它們無法關閉它們的氣孔，它們會因水壓而受到高水平的死亡。”

傳統(tǒng)上，森林用水被認為是氣象因素，物種組成和土壤水可用性的函數。尚未研究土壤生物地球化學對大規(guī)模森林用水的影響。

硝酸鹽和硫酸鹽沉積是東北部和東歐土壤酸化的主要驅動因素，其中大氣輸入超過土壤產生的酸度。在和歐洲大部分地區(qū)，立法限制了硝酸鹽和硫酸鹽的排放，但酸沉降的影響仍然受到全球關注，尤其是在主要城市或高產農業(yè)區(qū)域的下風區(qū)域。