生态学家担心日益严重的干旱正在破坏碳捕获土壤微生物

土壤储存的碳比植物和大气的总和还要多，而土壤微生物主要负责将碳储存在那里。然而，干旱的频率和严重程度不断增加，例如影响加利福尼亚的干旱，可能会破坏这个脆弱的生态系统。在 4 月 12 日发表在《微生物学趋势》杂志上的观点中，微生物生态学家史蒂文·艾利森警告说，如果土壤微生物比植物更快地适应干旱，土壤健康和未来的温室气体水平可能会受到影响。他认为，我们需要更好地了解微生物如何应对干旱，以便我们能够管理农业和自然环境中的情况。

“土壤微生物是有益的，没有它们的碳和养分循环我们就无法生存，但气候变化和干旱可以改变这种平衡，我们必须意识到它是如何变化的，”Allison (@StevenDAllison)说。加州大学尔湾分校。

一些土壤微生物从分解的植物中吸收碳并将其储存在土壤中，而其他微生物则将植物碳释放回大气中。最终进入土壤的碳有多种益处。“就我们自然和管理生态系统的基础设施而言，土壤中的碳对世界其他地方产生了这些反响，”Allison 说。“富含碳的土壤含有更多的养分，因此在这些土壤中生长的植物往往会更高产，而且碳会改变土壤的物理特性，从而防止侵蚀。”

“现在在加利福尼亚州，我们有这个系统，干旱更严重，然后降雨更强烈，”他说。“所以，如果你正在失去土壤中的碳，那么当下大雨时，它可能会带走你的土壤并导致侵蚀、山体滑坡、泥石流、沉积物以及我们现在实际看到的各种问题。”

释放回大气中的碳是另一回事。“从减缓气候变化的角度来看，我们想要的是让更多的碳存在于植物和土壤中，减少大气中的碳，因此我们通过光合作用吸收到植物中的碳越多，我们可以转移和保留在植物中的碳就越多土壤，我们将在气候变化方面变得更好，”Allison 说。“这就是为什么了解流入和流出的碳的平衡如何随着干旱、变暖或任何其他气候因素而变化的原因非常重要。”

植物和微生物都将受到干旱频率增加的影响，但 Allison 怀疑微生物将能够更快地恢复过来。“微生物确实具有适应性——它们可以改变它们的生理机能，它们可以改变它们的丰度，以便更多适应干旱的微生物接管，并且它们有可能进化——所以我们预计它们将抵抗干旱或从干旱中恢复过来，”说佳佳。“所有这些不同的过程在微生物身上都可以很快发生，而且比植物快得多。”

如果释放碳的微生物比固碳微生物更多，我们最终可能会出现碳耗尽的土壤，这将对植物生产力和未来的温室气体水平产生严重的负面影响。

Allison 说，我们或许能够将平衡推向正确的方向，但首先需要进行更多的研究。“还有很多事情要做。现在，我们有数据表明，当我们遇到干旱时，某些变化会导致碳损失，但我们不确切了解这是如何发生的或为什么会发生，干旱是否会改变有益植物相关微生物的丰度与碳释放微生物的丰度，或者它是否导致了其中一个微生物群的进化，或者它是否更多地取决于它们直接生理学的变化，”Allison 说。

一些微生物实际上可以帮助植物应对干旱。如果我们知道哪些微生物对植物最有益，并且最有可能在土壤中保留碳，我们就可以尝试使天平向有利于它们的方向倾斜。

“我们有很大的潜力来管理或设计土壤微生物，”Allison 说。“在农业系统中，我们可以研究操纵土壤或重新添加有益微生物。在更自然的系统中，管理可能会在植物方面：土壤微生物通常与植物密切相关，因此管理植物也有利于生态系统的微生物部分。”

“我们还需要更多的测量来更好地了解干旱如何影响不同生态系统中的土壤碳变化，”Allison 说。“那里有很多景观——从北极苔原到沙漠——我们可以对这些不同的栖息地进行更多研究。”

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