《表2 全球气候变化对草地土壤微生物群落的影响》

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《宏基因组方法揭示草地土壤微生物群落响应全球变化》

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温度是影响草地生态系统多样性和功能的重要影响环境因子。由于大气中CO2和其他温室气体的积累，在过去30年里，全球地表温度每10年上升了0.2℃，预计到21世纪末，全球平均气温将上升1.8～4℃（Hansen et al.，2006；IPCC，2014）。持续的全球变暖正导致生态群落迅速变化，影响了生态系统的功能和服务。陆地碳和气候变暖之间的反馈是预测未来气候变暖的主要不确定因素之一，大多数研究认为气候变暖导致了生态系统碳储量减少，这是由于土壤通过呼吸释放的碳增加（Friedlingstein et al.，2006；Luo，2007；Heimann et al.，2008）。然而，后来许多关于碳储存的研究结果与之存在差异，这种差异来自于地下微生物的反馈（表2）。Zhang等（2017）利用shotgun宏基因组测序技术发现了微生物的反馈效应，结果显示气候变暖刺激了大量降解稳定土壤有机质的微生物基因，并且土壤有机质含量降低了13%，可能是增温强化了更多具有降解稳定碳能力的微生物物种，加速了土壤有机质分解的速率。Cheng等（2017）应用16S rRNA基因测序和功能基因芯片（GeoChip 4.0）等技术结果揭示了变暖显著增加了下层土壤有机质的分解，并且这种效应与微生物群落功能基因结构的变化有关。在此研究中，与对照土壤相比，增温后的土壤微生物群落具有更丰富的参与降解稳定有机物质的关键功能基因。气候变暖促进了微生物更多的降解稳定碳的基因表达，降低了土壤碳的长期稳定性。综合基因芯片（GeoChip4.2）与高通量测序技术（Illumina Mi Seq），Xue等（2016）发现，处于冻土层上层的微生物功能群落结构仅在升温1.5年后就发生了显著变化，这种短期增温显著增加了参与好氧和厌氧微生物功能基因的丰度，其中碳降解、氨化和硝化许多过程的基因丰度最高，系统净碳损失显著增加。