土壤微生物的秘密世界如何帮助将碳保持在地下

地球上最大的陆地碳汇是地球的土壤。许多科学家的担忧之一是，地球变暖会释放出大部分土壤碳，将其转化为二氧化碳 (CO 2 ) 气体，从而进一步加速地球变暖的步伐。这个故事的关键人物之一是微生物：看不见，但却是地球上主要的生命形式。

“微生物无处不在，无处不在，”马萨诸塞大学阿默斯特分校微生物学教授、该研究的资深作者 Kristen DeAngelis 说，该研究最近发表在ISME Communications 上。“一茶匙土壤中含有数十亿种微生物;比已知宇宙中的恒星多一万亿倍的微生物。然而，我们对它们知之甚少。”

微生物活动似乎对大气有很大影响，尤其是微生物如何帮助将有机碳——想想所有的落叶、腐烂的树桩、草和其他有机物质——转化为土壤，将这些碳排除在大气之外。正是这种土壤有机质(SOM) 不仅充当碳汇，还赋予土壤吸收水分和防止洪水泛滥的能力，以及成为植物生命的营养能量来源。

然而，微生物如何形成 SOM 尚不完全清楚。“我们的研究揭示了微生物群落组成和活动与 SOM 组成的相关性，”主要作者 Luiz A. Domeignoz-Horta 说，他现在在苏黎世大学进化生物学和环境研究系工作，但他完成了他的研究。这篇论文的研究是作为麻省大学阿默斯特分校 DeAngelis 实验室的一部分进行的。“在我们的研究之前，没有人知道微生物群落的特定组成对 SOM 的形成很重要。”

该团队进行了一项实验，他们在“模型土壤”或沙子和粘土的无菌混合物中接种了不同的微生物群落，然后给微生物喂食糖和维生素，以便它们能够在四个月内生长，从而构建了 SOM全程。然后，该小组能够测量这些不同群落产生的 SOM，并测试 SOM 的持久性取决于创建它的微生物群落。

要做到这一点，该球队经受土壤到热解或加热的控制的过程，高达650 Ó C，在不存在氧的。“当我们加热的土壤，我们记录了当土壤开始释放碳气体。SOM的更多‘热稳定的’样品达到的温度高于400 ø C，而由热稳定性较小的样品在200-300发出多个碳ö C范围内，”领导该团队的国际合作的 Domeignoz-Horta 说。“这项测定是由我们在瑞士的土壤生物化学家的合作者进行的，这是一个很好的例子，说明了多学科研究团队对推进科学的重要性，”Domeignoz-Horta 观察到。

研究人员发现的不仅是将微生物与 SOM 形成联系起来的进一步证据，而且不同的微生物群落以不同的方式塑造了 SOM 的组成，包括 SOM 承受转化为 CO 2的能力。虽然在这个模型系统中细菌似乎主要负责推动 SOM 的产生，但真菌群落的存在使土壤能够承受变暖的温度。

“我看到这个隐形的细菌和真菌世界，微生物世界，无处不在，”DeAngelis 说。“大多数微生物都帮助我们，我们需要更多地了解它们，以确保我们自己世界的健康、安全和福祉。”

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