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密歇根州东兰辛- - - - - -BOB体育(MSU)研bob体育登录究员亚历山德拉Kravchenko她的几位同事最近发现了一种决定碳如何储存在土壤中的新机制，可以提高作物系统的气候适应能力，并减少碳足迹。
该研究结果上周发表在科学杂志上自然通讯，揭示了土壤孔隙结构对促进土壤碳积累和保护的重要性。
“了解碳是如何在土壤中储存的，对于思考气候变化的解决方案很重要，”他说菲尔·罗伯逊杰出的大学植物、土壤和微生物科学教授他是这项研究的合著者之一。“这对于考虑土壤肥力以及作物生产的方法也非常重要。”
这项研究是通过密歇根州立大学进行的五大湖生物能源研究中心bob体育登录，由美国能源部资助凯洛格生物站(KBS)长期生态研究bob体育登录(LTER)项目由美国国家科学基金会(NSF)资助，并得到了NSF地球科学部的支持。
在九年的时间里，研究人员在密歇根州西南部进行了一项重复的田bob体育登录野实验，研究了五种不同的种植制度。在五种种植制度中，只有两种植物多样性较高的种植制度土壤碳含量较高。Kravchenko和她的同事使用x射线微断层扫描和微尺度酶测图来显示孔隙结构如何影响这些系统中的微生物活性和碳保护，以及植物多样性如何影响有利于更大碳储存的土壤孔隙的发展。
来自美国国家科学基金会环境生物学部门的约翰·沙德(John Schade)说，这一结果可能会改变人们对碳和气候如何在植物和土壤微生物群落中相互作用的理解。
他说:“这清楚地证明了一种独特的机制，通过这种机制，生物群落可以改变环境，并对碳循环产生根本影响。”
Kravchenko是密歇根州立大学植物、土壤和微生物科学系的教授，他说这项研究在理解土壤碳储存机制方面取得了几项突破。
她说:“科学家们总是倾向于假设的一件事是，新碳进入土壤的地方也是它们被微生物处理并随后被储存和保护的地方。”“我们发现，为了得到保护，碳必须转移;它无法在进入的地方得到保护。”
科学家们传统上认为，土壤团聚体，即土壤颗粒的集群，是稳定碳储存的主要位置。
然而，最近的证据表明，最稳定的碳似乎是微生物产生有机化合物的结果，这些化合物随后被吸附到土壤矿物颗粒上。密歇根州立大学的bob体育登录研究进一步表明，根系形成的土壤孔隙为这种情况的发生提供了理想的栖息地。
特别重要的是来自植物多样性较高的生态系统的土壤。恢复草原生态系统的土壤中有许多不同种类的植物，与纯柳枝稷相比，土壤中有更多大小合适的孔隙，可以稳定地储存碳。
Kravchenko说:“我们在原生草原上发现的，可能是因为不同物种的根之间的相互作用，整个土壤基质被孔隙网络所覆盖。”“因此，碳输入发生的位置与可以保护碳的矿物表面之间的距离非常短。
“因此，土壤吸收了大量碳。在单一栽培的柳枝稷中，孔隙网络要弱得多，所以微生物代谢产物要走更长的路才能到达保护性的矿物表面。”
罗伯逊说，这项研究可能会促使农民在试图bob体育登录增加土壤碳储量时关注植物多样性。
他说:“我们过去认为向土壤中添加更多碳的主要方法是让植物产生更多的生物量，要么作为根，要么作为留在土壤表面分解的残渣。”
“这项研究指出的是，有bob体育登录比这种野蛮的方法更聪明的储存碳的方法。如果我们能够设计或培育具有生根特性的作物，有利于这种土壤孔隙度，从而有利于土壤碳稳定，这将是设计系统的一种非常聪明的方式，可以更快地生成碳。”
密歇根州立大学教授哈达德尼克他说，以这些发现为基础的研究将继续探索提高农业生态系统和景观可持续性的方法。bob体育登录
他补充说:“长期研究显bob体育登录示，植物多样性可以以令人惊讶的方式造福于具有弹性的农业系统所需的微生物。”
全文发表于自然通讯，可在在线．
