荒漠土壤的大气二氧化碳自养吸收过程：基于宏基因组和13C示踪的发现

许多证据显示，荒漠土壤能够直接吸收大气CO₂，然而其内在机制依旧不明。目前，研究者多将该现象归因于某种或多种物理或（和）化学过程，而土壤微生物是否参与其中尚无报道。

北京林业大学宁夏盐池生态站研究人员在毛乌素沙地，通过宏基因组学和¹³CO₂标记方法，研究土壤微生物的自养固碳基因及其功能潜力，并在野外原位示踪大气二氧化碳的自养吸收过程。研究发现，沙地土壤宏基因组中，存在超过30,000个与微生物自养固碳通路相关的基因，其中以编码还原柠檬酸循环的基因相对丰度最高。沙地土壤自养微生物主要隶属于放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门和厚壁菌门。在以¹³CO₂模拟大气CO₂条件下，土壤自养微生物在室内和野外均可将大气CO₂转化为有机碳，其中超过一半为可溶性有机碳。结果表明，沙地土壤中的自养微生物，能够将大气CO₂转化为土壤有机碳，其潜在碳汇功能尚未被完全认识。该项研究，揭示了大气CO₂向土壤有机碳转化的微生物机制，有助于解释荒漠土壤直接吸收大气CO₂的内在机理，对于全面认识荒漠生态系统潜在的生态服务功能具有重要意义。

该成果是在国家自然科学基金面上项目（31670709）、国家重点研发计划课题（2016YFC0500905）、中央高校基本科研业务费专项课题（2015ZCQ-SB-02）、中国博士后科学基金项目（2016M600938）共同资助下，由北京林业大学水土保持与荒漠化防治团队完成，并以“Metagenomic and ¹³C tracing evidence for autotrophic atmospheric carbon absorption in a semiarid desert”为题，于2018年8月发表在国际土壤学顶级期刊Soil Biology and Biochemistry（IF=4.926），第一作者为水土保持学院博士生刘振，张宇清教授为通讯作者。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071718302402