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(jù)顯示，荒漠土壤能夠直接吸收大氣CO₂，然而其內(nèi)在機(jī)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(xué)過程，而土壤微生物是否參與其中尚無報(bào)道。

北京林業(yè)大學(xué)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(xué)和¹³CO₂標(biāo)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(gè)與微生物自養(yǎng)固碳通路相關(guān)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(nèi)和野外均可將大氣CO₂轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，其中超過一半為可溶性有機(jī)碳。結(jié)果表明，沙地土壤中的自養(yǎng)微生物，能夠?qū)⒋髿?/span>CO₂轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)碳，其潛在碳匯功能尚未被完全認(rèn)識(shí)。該項(xiàng)研究，揭示了大氣CO₂向土壤有機(jī)碳轉(zhuǎn)化的微生物機(jī)制，有助于解釋荒漠土壤直接吸收大氣CO₂的內(nèi)在機(jī)理，對于全面認(rèn)識(shí)荒漠生態(tài)系統(tǒng)潛在的生態(tài)服務(wù)功能具有重要意義。

該成果是在國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31670709）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題（2016YFC0500905）、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)課題（2015ZCQ-SB-02）、中國博士后科學(xué)基金項(xiàng)目（2016M600938）共同資助下，由北京林業(yè)大學(xué)水土保持與荒漠化防治團(tuán)隊(duì)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(xué)頂級期刊Soil Biology and Biochemistry（IF=4.926），第一作者為水土保持學(xué)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