新研究：全球变暖对土壤微生物的碳循环有何影响？

编者按：“土壤是万物之本、生命之源”。联合国粮食及农业组织（FAO）指出，土壤中蕴含着全球四分之一的生物多样性，而造成土壤生物多样性损失的前五大驱动因素分别为：1）土地利用变化；2）外来物种入侵；3）不可持续的土壤管理实践；4）污染；5）土壤密封（例如，道路硬化）和城市化。人类消耗的80％的热量、75%以上的蛋白质及大部分的纤维，都是直接来源于土壤。土壤是现存物种最丰富的栖息地之一。生活在一平方米的健康土壤下，可以发现多达1.5公斤的生物体：其中包括蛔虫、蚯蚓、跳虫、螨虫和昆虫幼虫。还有许多微生物，包括细菌、原生生物和真菌。它们吃掉并将活的和死的动植物材料（例如，落叶）转化为营养物质，成为生长和新生的基础。没有土壤生物，就没有植物能够生长，也没有人类能够生存。近日，据外刊发表的一项研究指出，未来的气候部分取决于土壤微生物，但全球变暖对微生物的碳循环有什么影响？

（2019年7月和10月这两个时间点，在哈佛森林长期生态研究站，分别采集了已建立13年和28年的两个长期变暖实验（SWaN和PH）中的样本。图源：Global Change Biology (2022). DOI: 10.1111/gcb.16544）

地球上最大的陆地碳汇是地球的土壤。最大的担忧之一是，变暖的地球将释放土壤中的大部分碳，将其转化为二氧化碳，然后释放出来，从而进一步加快地球变暖的步伐。这个故事中的一个关键角色是微生物，这是地球上主要的生命形式，它可以将落叶、腐烂的树桩、枯根和其他有机物质中的有机碳转化为土壤，也可以将其作为二氧化碳释放到大气中。

现在，由马萨诸塞大学阿默斯特分校领导的一个国际研究团队帮助解决了土壤微生物和气候变化最棘手的问题之一：全球变暖对微生物的碳循环有什么影响？

答案令人惊讶：温度升高会降低土壤微生物呼吸二氧化碳的速度，但仅在夏季。在一年剩下的三季，微生物活动基本上保持历史一致。但这个看似幸福的故事有一个陷阱。由于饥饿（缺少落叶导致土壤微生物食物匮乏），土壤微生物在夏季释放的二氧化碳减少。它们正在挨饿，因为长期的变暖正在威胁落叶树的生存能力，而微生物依赖落叶树的枯叶（落叶为微生物提供了食物）。

马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）微生物学教授、该研究的高级作者Kristen DeAngelis表示：“我们研究的主要成果之一是，所有这些秋叶都减轻了全球变暖对土壤微生物的负面影响。”该研究最近发表在《全球变化生物学》（Global Change Biology）杂志上。但枯叶的减少意味着微生物的食物减少，似乎导致了夏季微生物生物量的减少。

为了得出这些结论，DeAngelis和她的合著者在哈佛大学森林学院进行了两项引人注目的长期研究：一项是1991年由合著者Jerry Melillo开始的关于森林生态系统中土壤变暖的项目，另一项是由合著者Serita Frey于2006年开始的，侧重于土壤微生物和变暖。

该论文的主要作者Luiz A.Domeignoz Horta表示：“对13年和28年的土壤进行采样，有助于我们阐明微生物对温度变化的适应能力。”他在麻省大学阿默斯特分校完成了这项研究，现为苏黎世大学进化生物学和环境研究系的博士后。

尽管人们对气候变化的大部分关注都集中在化石燃料的燃烧上，这是可以理解的，但对科学家来说，了解“碳预算”或碳如何在空气、土壤和水中循环的完整周期同样重要。DeAngelis说：“一旦我意识到气候变化，我就想‘作为一名微生物学家我能做什么’。”这项最新研究使气候建模人员更好地了解了碳在土壤中的作用，这将使我们所有人都能更好地规划全球变暖。

（本文仅做研究分享，不代表平台观点）                                  

 文：Daisy     审：Sara

原文链接https://phys.org/news/2023-01-future-climate-soil-microbesbut-affected.html