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近日，西北農(nóng)林科技大學農(nóng)學院區(qū)域發(fā)展與循環(huán)農(nóng)業(yè)團隊在土壤碳循環(huán)領域取得新進展，首次在大尺度上證明土壤微生物CUE（碳利用效率）對溫度變化的線性響應，該研究成果發(fā)表于《自然-通訊》上。AM6即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

CUE是土壤微生物組的關鍵生理生態(tài)性狀，其平衡土壤有機碳的形成和釋放。將微生物CUE整合到地球系統(tǒng)模型中可以顯著提高模型對土壤碳循環(huán)過程的模擬精度。然而，微生物CUE如何響應與適應氣候變化尚不清楚，微生物CUE如何調控土壤有機碳周轉亟待解決。AM6即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

基于此，該研究利用18O同位素示蹤技術量化了中國南北樣帶典型森林土壤5、10、15、20、25、30℃下的微生物CUE。結合宏基因組和核磁共振技術，利用結構方程模型挖掘氣候、土壤屬性、底物質量、微生物群落結構和功能對大尺度森林土壤微生物CUE及其溫度敏感性的驅動機制，并進一步解析微生物CUE對土壤有機碳-氣候變化反饋的調控機理。AM6即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

研究發(fā)現(xiàn)，氣候是影響土壤微生物CUE及其溫度敏感性（微生物CUE與測量溫度之間線性關系的斜率）的主要因素。即，微生物CUE隨年平均氣溫升高降低，而微生物CUE的溫度敏感性隨年平均氣溫升高增加。溫帶森林土壤微生物CUE的負溫度敏感性和熱帶/亞熱帶森林的正溫度敏感性表明微生物CUE在其長期適應的溫度下達到最佳。研究修正了理論和模型研究中CUE的溫度敏感性為負值的假設，研究結果可以提高了現(xiàn)有微生物模型對土壤有機碳循環(huán)的預測精度。AM6即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

氣候還通過改變土壤屬性、底物質量、微生物群落結構和功能調控微生物CUE及其溫度敏感性。研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物利用低質量有機碳卻具有高的微生物CUE，這是因為微生物通過調整群落結構和功能基因適應底物質量的變化。真菌比細菌更適應低溫條件，且具有較高的CUE。因此，溫帶森林土壤中高的真菌細菌比增加了微生物CUE。隨著溫度升高，微生物代謝將由真菌主導轉變?yōu)榧毦鲗А＿@一轉變中，富營養(yǎng)細菌利用高緯度森林低質量有機碳將具有較低的CUE，進一步導致負的微生物CUE溫度敏感性，反之，會導致熱帶/亞熱帶森林的正的微生物CUE溫度敏感性。AM6即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

相同溫度條件下，溫帶森林土壤微生物對有機碳的同化吸收能力要高于熱帶/亞熱帶森林。此外，當溫度低于24°C時，增溫將加劇碳的排放，表現(xiàn)為正反饋；當溫度超過24°C，增溫降低了碳的排放速率，表現(xiàn)為負反饋?？傊寥牢⑸顲UE的可塑性及其溫度敏感性改變了土壤有機碳對氣候變暖的反饋：氣候適應性微生物群落在相應的有利氣候條件下可以通過提高CUE來有效的降低其對土壤有機碳的分解釋放。這一發(fā)現(xiàn)有助于研發(fā)“因地制宜”的“碳中和”微生物菌株以提高土壤碳匯功能。AM6即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-50593-6AM6即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com