荒漠土壤的大氣二氧化碳自養(yǎng)吸收過程：基于宏基因組和13C示蹤的發(fā)現(xiàn)

許多證據顯示，荒漠土壤能夠直接吸收大氣CO₂，然而其內在機制依舊不明。目前，研究者多將該現(xiàn)象歸因于某種或多種物理或（和）化學過程，而土壤微生物是否參與其中尚無報道。

北京林業(yè)大學寧夏鹽池生態(tài)站研究人員在毛烏素沙地，通過宏基因組學和¹³CO₂標記方法，研究土壤微生物的自養(yǎng)固碳基因及其功能潛力，并在野外原位示蹤大氣二氧化碳的自養(yǎng)吸收過程。研究發(fā)現(xiàn)，沙地土壤宏基因組中，存在超過30,000個與微生物自養(yǎng)固碳通路相關的基因，其中以編碼還原檸檬酸循環(huán)的基因相對豐度最高。沙地土壤自養(yǎng)微生物主要隸屬于放線菌門、變形菌門、綠彎菌門、酸桿菌門、芽單胞菌門和厚壁菌門。在以¹³CO₂模擬大氣CO₂條件下，土壤自養(yǎng)微生物在室內和野外均可將大氣CO₂轉化為有機碳，其中超過一半為可溶性有機碳。結果表明，沙地土壤中的自養(yǎng)微生物，能夠將大氣CO₂轉化為土壤有機碳，其潛在碳匯功能尚未被完全認識。該項研究，揭示了大氣CO₂向土壤有機碳轉化的微生物機制，有助于解釋荒漠土壤直接吸收大氣CO₂的內在機理，對于全面認識荒漠生態(tài)系統(tǒng)潛在的生態(tài)服務功能具有重要意義。

該成果是在國家自然科學基金面上項目（31670709）、國家重點研發(fā)計劃課題（2016YFC0500905）、中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項課題（2015ZCQ-SB-02）、中國博士后科學基金項目（2016M600938）共同資助下，由北京林業(yè)大學水土保持與荒漠化防治團隊完成，并以“Metagenomic and ¹³C tracing evidence for autotrophic atmospheric carbon absorption in a semiarid desert”為題，于2018年8月發(fā)表在國際土壤學頂級期刊Soil Biology and Biochemistry（IF=4.926），第一作者為水土保持學院博士生劉振，張宇清教授為通訊作者。

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071718302402