Çin Bilimler Akademisi Jeokimya Enstitüsü’nden Prof. Liu Xueyan liderliğindeki bir ekip, üç nitrojen formunun (nitrat, amonyum ve çözünmüş organik nitrojen) küresel karasal bitkilerdeki toplam nitrojene fraksiyonel katkısını ölçen yeni bir bitki-toprak nitrojen izotop proses modeli geliştirdi.
Araştırmacılar, karasal bitki karbon-nitrojen (C/N) oranları ve brüt birincil üretkenlik (GPP) hakkındaki küresel verilerle birlikte bu modeli kullanarak, küresel karasal bitkiler tarafından nitrojen asimilasyonu için tüketilen brüt karbonun yılda 208 ± 12 teragram karbon (Tg-C/yıl) olduğunu tahmin ettiler. Bu rakam özellikle orman yangınları ve bozulmasından kaynaklanan yıllık karbon emisyonlarını (155 Tg-C/yıl) aşıyor ve atmosferik nitrojen birikiminin neden olduğu orman karbon tutumunun büyüklüğüyle karşılaştırılabilir.
Çalışma şu tarihte yayınlandı: Doğa Jeolojisi 6 Ekim’de.
Bitkilerin toprak nitrojeni (N) alımı ve dahili nitrojen asimilasyonu, fotosentez yoluyla sabitlenen karbona (C) dayanır. Biyokimyasal çalışmalar, nitrat, amonyum ve çözünmüş organik nitrojenin bitkilerde asimilasyonu için teorik karbon maliyetlerinin, nitrojen gramı başına ortalama 5,81, 4,32 ve 2,16 gram karbon (gC/gN) olduğunu göstermiştir.
Önceki araştırmalar büyük ölçüde nitrojenin bitki büyümesi ve karbon tutulumu üzerindeki olumlu etkilerine odaklanmışken, bitki nitrojen asimilasyonunun metabolik karbon maliyetleri tam olarak değerlendirilmemiştir. Bu boşluk, karasal karbon döngüsü araştırmalarında uzun süredir bir “kör nokta” olmuştur. Yeni çalışma, bu gizli karbon harcamasının karbon dengesi muhasebesine dahil edilmesi gerektiğini vurguluyor.
İklim ısınmasının topraktaki nitrojen dönüşümlerini hızlandırması, biyolojik olarak kullanılabilir nitrojenin (özellikle nitrat ve amonyum gibi inorganik formların) arzını artırması bekleniyor. Ek olarak, büyümenin hızlanması nedeniyle bitkilerin nitrojen talebini artıracaktır. Bu değişiklikler, bitkiler tarafından daha yüksek oranda inorganik nitrojenin asimile edilmesine ve ilgili karbon tüketiminde buna karşılık gelen bir artışa yol açabilir, böylece bitki nitrojen asimilasyonunun toplam karbon maliyetini artırabilir.
Bu hipotezi test etmek için araştırmacılar, 2,0°C ısınma senaryosu altında farklı nitrojen kaynaklarının katkılarını simüle ettiler. Bu simülasyonları bitki C/N oranları ve JES ile ilgili verilerle birleştirerek, bu ısınma senaryosu altında küresel karasal bitkiler tarafından nitrojen asimilasyonu için tüketilen toplam karbonun 249 ± 15 Tg-C/yıl’a ulaşacağını öngördüler. Bu, mevcut seviyeye (208 ± 12 Tg-C/yıl) kıyasla ortalama %47’lik (41 ± 19 Tg C) bir artışı temsil eder. Bölgesel olarak artışlar tropikal bölgelerde %9, ılıman bölgelerde %62 ve kuzey bölgelerde %105’tir.
İklim ısınması topraktaki inorganik nitrojenin kullanılabilirliğini ve bunun bitkilerin toplam nitrojen asimilasyonuna katkısını arttırır. Bununla birlikte, aynı zamanda bitki nitrojen asimilasyonuyla ilgili metabolik karbon harcamasını da artırarak fotosentez yoluyla kazanılan karbonun bir kısmını dengeler. Bu etki özellikle yüksek enlemlerde belirgindir.
Bu çalışma, bitki örtüsünün karbon-nitrojen döngüsü süreçleri ile iklim tepkileri ve geri bildirimleri arasındaki yeni bağlantı mekanizmalarını ortaya çıkararak, küresel karbon dengesinin hassas bir şekilde muhasebeleştirilmesi ve gelecekteki karbon nötr ve iklim tepkisi stratejilerinin formüle edilmesi için yeni kanıtlar sağlıyor.
