2014年9月9日
根据本周发表在《自然气候变化》杂志上的一项由美国国家科学基金会资助的新研究，温度升高会缩短土壤微生物的寿命，这可能会影响土壤碳的储存。
鸟瞰明尼苏达州北部景观，包括许多针叶树泥炭地，落叶高地和湖泊。资料来源:美国农业部林业局北方研究站
来自北亚利桑那大学的Shannon Hagerty和Paul Dijkstra领导的研究小组测量了土壤微生物的两个关键特征，这两个特征决定了它们在土壤碳循环中的作用:它们利用碳生长的效率如何以及它们的寿命有多长。“更高的温度使微生物生长得更快，但它们也死得更快，”哈格蒂说，她进行了这项研究，作为她硕士学位的一部分，也是这项研究的主要作者。
土壤微生物消耗土壤中的有机碳化合物，用其中的一部分制造更多的微生物，其余的以二氧化碳的形式释放到大气中。微生物利用它们的食物制造新微生物的效率影响着土壤中保留多少碳，以及有多少碳被释放回大气。在这项研究之前，人们普遍认为微生物在较高的温度下效率会降低。
科学家们在不同的温度下培养来自明尼苏达州泥炭地和森林的土壤，并测量了微生物的生长效率。他们使用了一种新的方法来测量微生物的效率:他们添加了少量的糖，并追踪糖中的单个原子是如何转化为二氧化碳的。
Paul Dijkstra说:“微生物处理糖的方式与我们相似。”“我们在实验室研究中非常清楚这些过程是如何工作的，并且可以预测糖分子中的哪些碳原子最终会变成二氧化碳，哪些碳原子被用来构建新的微生物。我们将这些知识应用于土壤中的微生物。”
研究人员发现，与预期相反，温度对微生物如何利用它们的食物没有影响，而是促进了微生物的死亡。“我们还不知道为什么微生物在高温下死亡得更快。也许它们被线虫或螨虫吃掉了，或者死于病毒。”哈格蒂说。“我们需要更多地了解温度如何影响微生物死亡。”
为了探索这些新发现对变暖世界中的土壤碳储量意味着什么，研究小组将一个包括温度对微生物寿命影响的土壤模型的输出结果与不受温度变化影响的模型进行了比较。“模型被用来预测土壤过程如何变化，例如，为了应对气候变化，”来自加州大学欧文分校的合著者史蒂夫·埃里森说。“如果我们想正确预测未来，我们最好使用准确描述这些微生物过程的模型。”
与传统模型的估计相比，在模型中加入与温度有关的寿命，增加了土壤在较高温度下保留的碳量。该研究得出的结论是，将这一新的见解纳入土壤模型将提高我们对土壤如何影响大气二氧化碳水平和全球气候的理解。
这是否意味着随着气候变化，更多的碳将留在土壤中?“现在下结论还为时过早，”诺大生态系统科学与社会中心主任布鲁斯·亨盖特说。“结果表明，随着温度的升高，微生物的生物化学反应保持不变，但捕食和死亡变得更加重要。这项实验室研究只是确定潜在机制的第一步。现在我们需要研究，在现实世界中，从长远来看，生物化学效率和寿命的过程将如何变化。目前还没有人这样做过。”
来源:http://nau.edu/