揭示土壤微生物固碳「深度」差異

2020-11-27 科學網

 

近日，中科院亞熱帶農業生態所研究員吳金水團隊對土壤自養微生物的固碳過程研究取得新進展，發現隨土壤深淺變化，固碳效果存在顯著差異，並且隨著表層碳向下傳輸，還可能誘導底部土壤產生固碳連鎖反應。相關成果在國際期刊《應用微生物學與生物技術》（Applied microbiology and biotechnology）上發表，深化了學界對土壤微生物光合同化碳的生物地球化學過程機理的認識。

 

過去人們通常認為，土壤固碳主要依賴植物的光合作用，微生物因參與有機質降解促進了二氧化碳的釋放而非固定。可固碳的自養型微生物主要分布在海洋、湖泊等水生生態系統。這一認識近年來正在改變。科學家發現，以光為能源、二氧化碳為碳源的光能自養微生物，和以化學能為能源、以二氧化碳為碳源的化能自養微生物，在土壤中也大量存在。這為尋找「迷失的碳」提供了新的線索，但其在土壤中的具體固碳過程和貢獻尚有待研究。

 

吳金水團隊在前期對土壤微生物的固碳功能及其種群結構的研究基礎上，運用同位素連續標記技術結合分子生物學技術，對土壤自養微生物光合同化碳的層次分布與傳輸展開了進一步研究。研究發現，土壤固碳量隨深度增加而顯著減少。尤其在第三層5至17釐米的底層土壤，有近1/4的土壤未檢測到碳14的存在，表明土壤微生物的光合固碳作用只發生在表層土壤。研究人員指出，這可能與僅土壤表層很薄的一層能接受光能的原因有關，不過，由於表層同化碳可向土壤下部傳輸，這可能為底層的化能自養微生物提供碳源和電子供體，從而誘導後者參與碳同化過程。

 

研究人員還發現，控制土壤碳同化的關鍵酶的活性、關鍵功能基因的數量均隨著土壤深度的增加而顯著減少，並且稻田土壤的酶活性和功能基因數量也顯著大於旱地土壤。 （來源：科學網 成舸 張梅）

 

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