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科学家一直认为，地球土壤中的氮元素都来自于大气，它们或是被土壤中的微生物固化，或是随着雨水落到落到地面上。不过，今年4月，发表于《科学》（Science）杂志上的一项研究指出，有证据表明，科学家忽视了土壤中氮元素的另一个重要来源，而这个来源对植物的生长非常重要：土壤和植物体内多达1/4的氮元素来自于基岩（bedrock，指风化层之下的完整岩石）。

除了几项零散的研究，“科学界几乎完全忽略了岩石，”新研究的负责人、加利福尼亚大学戴维斯分校的全球生态学家本杰明·Z·霍尔顿（Benjamin Z. Houlton）说。新研究不仅有助于我们深入理解地球的氮循环，还有可能改变现有的气候模型。霍尔顿说，研究结果表明，地球上某些地方的植物也许长得比之前认为的更快更高，从而能吸收更多的温室气体二氧化碳。

随着气候变化导致的升温加剧，计算出植物能吸收多少二氧化碳，正变得越来越重要。准确的数字现在还无法给出，但霍尔顿指出，在应对碳污染的过程中，植物能起到的缓冲作用可能比我们预计的更大。

早前的研究比较过从沉积层到达地幔（mantle，位于地壳下）和从火山释放到大气中的氮的数量（空气中氮含量为78%）。从上世纪70年代开始，有几项研究显示，植物、藻类和动物死亡后沉积在古代海洋的底部，经过很长时间，分解出的氮会进入到几种沉积岩中。有为数不多的几篇论文认为，在某些地方，氮元素可能会通过这些岩层进入到土壤中。不过，科学家并没有跟进这些研究，并且认为，由岩石风化带来的氮元素微不足道。“科学家构建氮循环模型时，甚至没有把这部分氮纳入在内，”霍尔顿说。

2011年，霍尔顿和同事在《自然》（Nature）发表了一篇论文，他们发现，在加利福尼亚的某些地区，沉积岩上的森林土壤，比火成岩上的森林土壤的含氮量高50%。另外，他们还发现，生长于沉积岩上的树木的含氮量也比火成岩（火山岩）上的高42%。虽然这项研究显示，在几个特定的地区，氮元素能从岩层进入到土壤和植物中，但并没有证明这种情况在全世界范围内广泛存在。

在新研究中，霍尔顿和同事将加利福尼亚州作为一个模式化的地质系统，因为大多数岩石类型都能在这个州找到。他们测量了1000个来自加利福尼亚州的岩石样本，及全球其他地区的岩石样本的含氮量。然后，他们开发了一个计算机模型，来计算地球上的岩石需要多长时间才能通过风化将氮元素释放到土壤中。

风化过程释放的氮元素，最终还是会沉入海底，进入海底形成的岩层中。板块运动抬升岩层，岩石风化后，释放出氮元素，这些氮被植物和动物吸收，最后又进入岩层——如此周而复始。风化既是一个物理过程也是一个化学过程：岩层上升并随着山的抬升而暴露于自然界时，风吹、雨打、日晒都会加速岩石的破碎；同时，酸雨与岩石中的化合物进行的化学反应也会加速岩石的分解。

美国卡里生态系统研究所（Cary Institute of Ecosystem Studies）的生物地球化学家威廉·施莱辛格（William Schlesinger，未参与新研究）说，他曾经测量过岩石中的氮含量，但并没有做出进一步的推断。他当时认为，这并不是土壤中氮元素来源的一种广泛和主要的形式。不过，施莱辛格提醒道，不要对新研究的意义做过度解读，他指出，与通过施肥进入土壤中的氮相比，从岩石中进入土壤的氮实在是微不足道。他认为，可以利用新发现对全球氮循环和碳循环的模型进行修正，但他补充道，“我不认为这会改写我们对气候变化的理解”。

新研究解释了，为什么一些地方的土壤氮含量会高得惊人。“我们的研究可以解释，为什么模型预测出的与实际测量的结果不一致，”霍尔顿说。新研究还可以解释，为什么在加拿大和俄罗斯，会存在大量富含氮元素的森林，并且许多都位于沉积岩层之上。

霍尔顿说，在测量岩石的含氮量时，新研究采用了比较保守的方法，所以真实的含氮量可能比他们计算得到的还要高。“毫无疑问，人类活动极大地加速了岩层的侵蚀，但我们的研究并没有涉及这一点，”霍尔顿说。