真菌可能决定土壤碳的未来

2020-10-14 39真菌

当科学家们讨论全球变化时,他们经常关注大气和植被中的碳含量。但是土壤中的碳比空气和植物的总和还要多。这意味着即使土壤碳的微小变化也可能对地球的大气和气候产生重大影响。史密森尼热带研究所的科学家本杰明·特纳(Benjamin Turner)及其同事进行的一项新研究指出了土壤碳含量的意外驱动因素:真菌,真菌可能决定土壤碳的未来。

得克萨斯大学奥斯汀分校和波士顿大学的研究人员合作的特纳说:“这一发现使土壤生物学成为有关推动土壤碳存储的因素的辩论的焦点。”

真菌可能决定土壤碳的未来

先前的研究认为土壤退化,气候和植物生产力是土壤碳含量的最重要调节剂。但是,包括特纳在内的研究人员本周在《自然》杂志上发表的研究结果表明,土壤生物学起着更大的作用。某些类型的共生真菌可导致土壤中碳含量增加70%。目前,全球气候模型中并未考虑这些真菌的作用。

大多数植物与真菌合作,将植物碳交换为真菌提供的土壤养分。这些互惠互利的关系可以大致分为三大类:丛枝菌根AM,外生菌根和类固醇菌根。 AM共生是最常见的,约占植物科的85%,而胞外和类固醇菌根EEM发生在几个常见的科中。

研究内容

在对来自全球200多个土壤剖面的数据进行详尽的模型运算后,作者发现,支持EEM植物群落的土壤每单位氮的碳含量比支持AM为主的植物群落的土壤高70%。在全球范围内,这种影响是显着的,因为它与生物量的积累,温度,降水和土壤黏土含量无关。

AM和EEM生态系统之间土壤碳水平的显着差异是由于两种菌根真菌获取营养的方式所致。 EEM真菌会产生酶,使它们能够获取AM真菌无法获得的有机形式的氮。通过从土壤有机物中消耗氮,EEM真菌限制了分解死有机物并将碳返回大气的微生物的活动。 AM生态系统对耗碳微生物的生长施加的限制较少。

研究意义

该研究的主要作者,现为研究生的科林·阿夫里尔说:“这项研究表明,真菌可能决定土壤碳的未来,树木和分解菌确实是通过这些菌根真菌相互连接的,如果不考虑两组之间的相互作用,就无法准确预测未来的碳循环。” “我们需要从整体上考虑这些系统。”

特纳说,这项研究提供了强有力的证据来支持2011年英国和新西兰研究人员发表的理论。结果表明,森林物种组成的任何广泛变化都可能改变土壤中储存的碳量,从而影响大气中的二氧化碳浓度。

特纳说:“这些发现将有助于完善地球系统模型,并促进有关土壤微生物在多大程度上影响全球碳循环的争论。”

引用

Smithsonian Tropical Research Institute. "Fungi may determine the future of soil carbon." ScienceDaily. ScienceDaily, 8 January 2014. www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140108133303.htm.

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