東北地理所在耐鹽堿固碳微生物促進土壤有機碳固存機制研究中取得進展
隨著全球氣候變化和土地退化問題的加劇，鹽堿化土壤面積持續(xù)擴大，嚴重制約了生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能。引入外源固碳微生物是提升土壤碳匯功能的一種有效途徑。然而，針對固碳微生物在鹽漬化環(huán)境下的應用研究還較少，耐鹽堿固碳微生物促進土壤有機碳固存的機制尚不明確。針對這一問題，中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所水環(huán)境污染與防治研究團隊自濱海濕地分離獲得了一種耐鹽堿固碳菌（Glutamicibacter halophytocola DA1），將其接種于鹽堿土壤中用以提升土壤固碳能力，并系統(tǒng)闡明了其在鹽堿脅迫環(huán)境下的固碳機制。
研究結(jié)果表明，將固碳菌DA1接種于典型強堿性（pH=10.28）鹽堿土樣中培養(yǎng)45天后，土壤有機碳（SOC）含量由2.75 g/kg顯著升高至4.42 g/kg，礦物結(jié)合態(tài)有機碳（MAOC）亦由0.73 g/kg升至1.24 g/kg。宏基因組測序結(jié)果顯示，接種后土壤中自養(yǎng)型微生物類群明顯富集，酸桿菌門（Acidobacteriota）、產(chǎn)氫桿菌門（Hydrogenedentota）及假單胞菌門（Pseudomonadota）相對豐度顯著提高，同時與碳固定過程密切相關(guān)的Myxococcaceae與Polyangiaceae功能性類群相對豐度亦顯著提升。
通過KEGG注釋的功能基因?qū)Ρ确治霭l(fā)現(xiàn)，固碳菌株的引入增強了多條固碳代謝通路的表達水平（圖 1）。其中，卡爾文-本森-巴沙姆循環(huán)（CBB）涉及到的典型功能基因rbcL、rbcS上調(diào)了57.47 %和49.75%，還原三羧酸循環(huán)（rTCA）的相關(guān)功能基因（porA、porB、porC、korA）亦有顯著提升。共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析表明，接種后土壤微生物網(wǎng)絡(luò)的連通性與復雜度顯著增強，微生物間由協(xié)同向競爭關(guān)系轉(zhuǎn)變，反映出群落結(jié)構(gòu)的重塑與生態(tài)功能的再分配。這些結(jié)果表明，該耐鹽堿固碳菌能夠通過提升多種固碳通路的功能水平以及優(yōu)化微生物互作網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)鹽堿土壤碳固定能力與穩(wěn)定性的提升。
該研究系統(tǒng)揭示了外源固碳微生物在鹽堿環(huán)境下促進土壤碳固存的分子生態(tài)機制，為利用生物強化手段修復退化鹽堿生態(tài)系統(tǒng)、緩解氣候變化提供了新的科學依據(jù)和技術(shù)途徑。
圖 1?耐鹽堿固碳菌DA1多通路固碳的機制框架
相關(guān)研究發(fā)表在國際期刊《Catena》上，由博士研究生梁宇廷（第一作者）、祝惠研究員（通訊作者）等人共同完成。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃項目（No. 2023YFF0807203）和中國科學院青年創(chuàng)新促進會項目（No. Y2021068）的資助。
論文信息：
Liang,Y.T.,Shen,Y.T.,Wang,X.Y.,Li,S.Y.,Miao,Y.Q.,Zhu,H.,2026. Harnessing salt-alkali-tolerant carbon-fixing bacteria to enhance carbon sequestration in saline-alkaline soils. CATENA 262,109643.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.109643
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