我室在大尺度土壤微生物自养固碳生态调控方面取得新进展
核心提示： 近日，我校资源与环境学院、农业微生物学国家重点实验室黄巧云教授团队在揭示大尺度土壤微生物自养固碳过程及生态调控机制方面取得新进展，相关成果以“Microbial autotrophy explains large-scale soil CO2 fixation”为题发表在Global Change Biology上。
南湖新闻网讯（通讯员 廖浩）微生物是土壤有机碳循环的重要驱动者。土壤自养微生物吸收固定大气中的CO2形成微生物生物量及残体，在调控土壤有机碳库的形成和稳定方面发挥着重要作用。然而目前研究多关注异养微生物驱动的有机碳降解和矿化过程，对土壤自养微生物介导的固碳潜力、空间分布特征及对土壤有机碳库的贡献尚缺乏系统的研究和量化评估。
我校资源与环境学院、农业微生物学国家重点实验室黄巧云教授团队以我国不同地带林地、旱地和稻田土壤为研究对象，探究了三种生态系统土壤微生物自养固碳潜势的纬度分布格局及驱动机制。研究发现：1）卡尔文循环型自养细菌和光养原生动物群落分布呈现显著的纬度格局和生态系统特异性，决定着大尺度下土壤自养固碳潜势的空间分布特征。2）淹水的稻田土壤中专性自养细菌和光养原生动物占比较高，自养固碳过程最为活跃，其平均固碳速率是林地和旱地的4倍。3）通过构建土壤自养微生物生态网络解析了驱动土壤自养固碳过程的关键生态簇，并发现自养微生物生态簇和土壤pH是影响林地和旱地土壤固碳潜势的关键驱动因子，而稻田土壤中自养过程与自养微生物生态簇和年均降水量相关。该研究系统评估了气候、土壤及自养微生物对土壤固碳潜势的贡献，为丰富和完善现代土壤有机碳循环理论，深入认识土壤微生物在土壤有机碳累积和气候变化中的作用提供了新见解。
图1 土壤自养固碳潜力空间分布特征
图2 环境因子和主要生态簇对土壤CO2固定速率的影响
相关研究成果以“Microbial autotrophy explains large-scale soil CO2 fixation”为题发表在Global Change Biology上。资源与环境学院博士后廖浩和郝秀丽副教授为论文共同第一作者，黄巧云教授和陈雯莉教授为共同通讯作者。我校硕士研究生覃菲、刘玉荣教授、蔡鹏教授、西班牙塞维利亚自然资源和农业生物研究所Manuel Delgado-Baquerizo教授和美国俄克拉荷马大学周集中教授也参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研专项基金资助。
【英文摘要】
Microbial communities play critical roles in fixing carbon from the atmosphere and fixing it in the soils. However, the large-scale variations and drivers of these microbial communities remain poorly understood. Here, we conducted a large-scale survey across China and found that soil autotrophic organisms are critical for explaining CO2 fluxes from the atmosphere to soils. In particular, we showed that large-scale variations in CO2 fixation rates are highly correlated to those in autotrophic bacteria and phototrophic protists. Paddy soils, supporting a larger proportion of obligate bacterial and protist autotrophs, display four-fold of CO2 fixation rates over upland and forest soils. Precipitation and pH, together with key ecological clusters of autotrophic microbes, also played important roles in controlling CO2 fixation. Our work provides a novel quantification on the contribution of terrestrial autotrophic microbes to soil CO2 fixation processes at a large scale, with implications for global carbon regulation under climate change.
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16452
审核人：黄巧云
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