全球變暖對土壤微生物的碳循環(huán)有何影響？

“土壤是萬物之本、生命之源”。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）指出，土壤中蘊含著全球四分之一的生物多樣性，而造成土壤生物多樣性損失的前五大驅(qū)動因素分別為：1）土地利用變化；2）外來物種入侵；3）不可持續(xù)的土壤管理實踐；4）污染；5）土壤密封（例如，道路硬化）和城市化。人類消耗的80％的熱量、75%以上的蛋白質(zhì)及大部分的纖維，都是直接來源于土壤。土壤是現(xiàn)存物種最豐富的棲息地之一。生活在一平方米的健康土壤下，可以發(fā)現(xiàn)多達1.5公斤的生物體：其中包括蛔蟲、蚯蚓、跳蟲、螨蟲和昆蟲幼蟲。還有許多微生物，包括細菌、原生生物和真菌。它們吃掉并將活的和死的動植物材料（例如，落葉）轉(zhuǎn)化為營養(yǎng)物質(zhì)，成為生長和新生的基礎(chǔ)。沒有土壤生物，就沒有植物能夠生長，也沒有人類能夠生存。近日，據(jù)外刊發(fā)表的一項研究指出，未來的氣候部分取決于土壤微生物，但全球變暖對微生物的碳循環(huán)有什么影響？

（2019年7月和10月這兩個時間點，在哈佛森林長期生態(tài)研究站，分別采集了已建立13年和28年的兩個長期變暖實驗（SWaN和PH）中的樣本。圖源：Global Change Biology (2022). DOI: 10.1111/gcb.16544）

地球上最大的陸地碳匯是地球的土壤。最大的擔(dān)憂之一是，變暖的地球?qū)⑨尫磐寥乐械拇蟛糠痔?，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳，然后釋放出來，從而進一步加快地球變暖的步伐。這個故事中的一個關(guān)鍵角色是微生物，這是地球上主要的生命形式，它可以將落葉、腐爛的樹樁、枯根和其他有機物質(zhì)中的有機碳轉(zhuǎn)化為土壤，也可以將其作為二氧化碳釋放到大氣中。

現(xiàn)在，由馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究團隊幫助解決了土壤微生物和氣候變化最棘手的問題之一：全球變暖對微生物的碳循環(huán)有什么影響？

答案令人驚訝：溫度升高會降低土壤微生物呼吸二氧化碳的速度，但僅在夏季。在一年剩下的三季，微生物活動基本上保持歷史一致。但這個看似幸福的故事有一個陷阱。由于饑餓（缺少落葉導(dǎo)致土壤微生物食物匱乏），土壤微生物在夏季釋放的二氧化碳減少。它們正在挨餓，因為長期的變暖正在威脅落葉樹的生存能力，而微生物依賴落葉樹的枯葉（落葉為微生物提供了食物）。

馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）微生物學(xué)教授、該研究的高級作者Kristen DeAngelis表示：“我們研究的主要成果之一是，所有這些秋葉都減輕了全球變暖對土壤微生物的負面影響?！痹撗芯孔罱l(fā)表在《全球變化生物學(xué)》（Global Change Biology）雜志上。但枯葉的減少意味著微生物的食物減少，似乎導(dǎo)致了夏季微生物生物量的減少。

為了得出這些結(jié)論，DeAngelis和她的合著者在哈佛大學(xué)森林學(xué)院進行了兩項引人注目的長期研究：一項是1991年由合著者Jerry Melillo開始的關(guān)于森林生態(tài)系統(tǒng)中土壤變暖的項目，另一項是由合著者Serita Frey于2006年開始的，側(cè)重于土壤微生物和變暖。

該論文的主要作者Luiz A.Domeignoz Horta表示：“對13年和28年的土壤進行采樣，有助于我們闡明微生物對溫度變化的適應(yīng)能力?！彼诼槭〈髮W(xué)阿默斯特分校完成了這項研究，現(xiàn)為蘇黎世大學(xué)進化生物學(xué)和環(huán)境研究系的博士后。

盡管人們對氣候變化的大部分關(guān)注都集中在化石燃料的燃燒上，這是可以理解的，但對科學(xué)家來說，了解“碳預(yù)算”或碳如何在空氣、土壤和水中循環(huán)的完整周期同樣重要。DeAngelis說：“一旦我意識到氣候變化，我就想‘作為一名微生物學(xué)家我能做什么’。”這項最新研究使氣候建模人員更好地了解了碳在土壤中的作用，這將使我們所有人都能更好地規(guī)劃全球變暖。

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

文章：Daisy

審核：Sara

編輯：Pierre