ScienceDaily (Nov. 28, 2008) — 全球暖化（Global Warming），這個名詞我相信大多數的人都聽過。過去人們研究的目標都是針對天空，而現在有另一組科學家將重點擺在我們所踩的大地上，因為在那裡，氣候變遷對地球生命所帶來的危險衝擊都詳實被明確記載著。
圖1. Global warming actually changes the molecular structure of organic matter in soil, new research suggests.
來自多倫多大學士嘉堡校區（University of Toronto Scarborough）的科學家們已經將他們對於全球暖化所造成土壤內有機物質分子結構的改變之發現發表於國際權威期刊《Nature Geoscience》上。
「土壤中的含碳量是大氣的兩倍，直到現在，科學家們仍然無法更進一步的去測定這個重要的碳泳池（carbon pool）。」目前是 UTSC 環境科學的研究員同時也是副教授的 Myrna J. Simpson 這樣說到。「透過我們的研究，我們試圖確定出哪一種土壤是在分子水平以上，同時這些組成的改變是否會影響全球暖化效應。」
圖2. 提出全球暖化正在改變土壤中有機物質成分的 Myrna J. Simpson 教授
土壤有機物質（Soil organic matter）可以讓土壤更加肥沃，同時可以提供植物生長所需的營養 － 特別是對於農業作物。在土壤中的有機物質保留了水分並阻止侵蝕。土壤中的有機物質在天然的腐敗狀態之下可以提供植物以及微生物生存的能量來源，同時水分的存在也能讓他們不斷的茁壯，此時，這個過程的副產物－碳，便會被釋放到大氣當中。而溫度的升高便會加速了這項過程的發生，這導致了二氧化碳被大量的轉移到大氣層裡面。
圖3. Soil organic matter（土壤有機物質）之組成（圖片來源：http://www.organicgardeninfo.com/images/soil-life.jpg）
圖4. 土壤有機物質俗稱為「黑土」（圖片來源：http://www.byneblueberries.com/images/hand_on_soil.jpg）
圖5. 美國國土之土壤有機物質的分佈（圖片來源：http://www.unl.edu/nac/atlas/Map_Html/Stable_and_Productive_Soils/National/Soil_Organic_Matter_Content/Soil_Organic_Matter_Content.gif）
「從農業的角度而言，我們不可以失去土壤中的碳，因為那會改變土壤原本的肥沃度並且造成流失」Simpson 說到。「另外，考慮到所有的碳都被鎖在北極圈的永久凍土（permafrost）中。我們同時也需要去瞭解當暖化溫度增加時，這些微生物變得更活躍後，這些儲存狀態的碳會發生什麼事情。」
圖6. 融化中的永久凍土 melting permafrost（圖片來源：http://www.alaska-in-pictures.com/data/media/19/melting-permafrost_1962.jpg）
直到 Simpson 的研究之前，科學家們對於土壤分子的組成所知不多。有一部份的原因是因為化學觀點，土壤含有太多的成分在裡面，因此要去分析它簡直困難重重，這些成分包含細菌、真菌以及混合著新鮮、部分被降解或老植物的物質。Simpson 的研究團隊還包括了 Dudley Williams 教授以及 André Simpson 博士等研究學者，他們具有獨特的能力來解決這個新的問題。研究團隊利用核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）技術 － 在加拿大，只有 NMR 設備是唯一拿來做環境研究的設備 － 獲得了一份有關土壤分子結構與反應性的詳細報告。
圖7. Dudley Williams 教授
圖8. André Simpson 博士
他們目前的研究是 Simpson 團隊在 UTSC 校園後面的山谷開闢了一個戶外的實驗區域，用來確保自然生態系統的過程能加以保存。在為期 14 個月的觀察期間內會經歷冬天與夏天，藉由電極加熱使溫度介於 3 到 6 度之間來測試土壤。在整個測試期間研究小組將會分析土壤樣品中的分子組成。
Adapted from materials provided by University of Toronto.
原始報導：
ScienceDaily：Global Warming Is Changing Organic Matter In Soil: Atmosphere Could Change As A Result