在气候变化中起关键作用的两个因素——气候变暖加剧和臭氧水平升高——似乎对大豆植物根部产生了不利影响，它们与土壤中的共生微生物的关系以及植物固碳的方式。
发表在《科学进展》杂志上的结果显示，地上植物的枝条变化不大，但地下植物却出现了一些令人不安的结果，包括越来越无法保持碳，而这些碳反而会作为温室气体释放到大气中。
北卡罗来纳州立大学的研究人员研究了变暖和臭氧水平升高与某些重要地下生物——丛枝菌根真菌 (AMF)——之间的相互作用，这些生物通过防止土壤有机物分解来促进将碳保持在地下的化学相互作用，从而阻止逃逸来自分解材料的碳。
北卡罗来纳州立大学植物病理学教授、该论文的通讯作者胡水金说：“固碳能力对土壤生产力非常重要——除了当这种碳逃逸时增加温室气体的不利影响。”
AMF 存在于大约 80% 生长在陆地上的植物的根部，与植物有着双赢的关系。AMF 从植物中吸收碳，并提供植物生长和发育所需的氮和其他有用的土壤养分。
在这项研究中，研究人员设置了气温升高约 3 摄氏度的大豆地块、臭氧含量较高的地块、变暖和臭氧含量较高的地块，以及未经修改的对照地块。由此产生的实验表明，变暖和臭氧水平增加使大豆根部变薄，因为它们可以节省资源以获得所需的营养。
胡说，大豆品种通常对臭氧很敏感。在过去十年中，美国某些地区的臭氧水平一直保持稳定甚至下降，但在快速工业化的地区，例如印度和中国，臭氧水平急剧上升。
“臭氧和变暖已被证明对许多作物——不仅仅是大豆——以及许多草和树种造成很大压力，”胡说。“臭氧和变暖使植物变得脆弱。植物试图最大限度地吸收养分，因此它们的根变得更细更长，因为它们需要利用足够的土壤来获取资源。这种弱点导致 AMF 减少和更快的根和真菌菌丝周转，从而刺激分解并使碳封存更加困难。这些连锁事件可能会对地下产生深远的影响，尽管在某些情况下植物芽看起来很正常。”
胡说，他很惊讶植物的芽并没有受到变暖和臭氧压力的很大影响。对照地块和实验地块中植物叶片的生物量大致相同。
也许更令人惊讶的是，胡说更多的变暖和臭氧改变了殖民大豆植物的 AMF 类型。
该研究表明，一种名为 Glomus 的 AMF 物种的水平随着变暖和臭氧的增加而降低，而一种名为 Paraglomus 的物种则增加。
“Glomus 保护有机碳免受微生物分解，而 Paraglomus 在吸收营养方面更有效，”胡说。“我们没想到这些社区会以这种方式转变。”
胡计划继续研究围绕土壤中碳固存的系统以及土壤中其他温室气体排放，如一氧化二氮或 N2O。
