小螨虫、大气候：申浩洋等提出用螨虫减少土壤温室气体排放

2021-04-27 生物世界

该研究论文作者指出，在热带地区（包括我国的海南岛），椰树种植每年都产生大量的废弃椰壳，而焚烧作为对废弃椰子壳常用的处置方式，会不可避免地排放温室气体 CO2，因此，将椰壳施入田中或许会一举多得：不光能减少 N2O 排放，还能间接减少 CO2 的排放，同时又能节约农业废物的处置成本。

螨虫属于节肢动物门蛛形纲广腹亚纲的一类体型微小的动物，身体大小一般都在0.5毫米左右。提到螨虫，大家往往想到的是寄生在人面部的螨虫，它们会导致青春痘、痤疮、酒糟鼻等等皮肤问题。

实际上，螨虫的种类非常之多，目前已经发现超过50000种。近日，东京大学申浩洋团队发表的一项研究显示，利用食真菌性土壤动物—— 螨虫， 可以减少温室效应气体氧化亚氮的排放量 。通过在土壤中施用椰子壳，为螨虫提供一种多孔的庇护所，能够增加螨虫在土壤中的数量。螨虫通过摄食减少了土壤中产 N ₂ O 的真菌，从而减少了 N ₂ O 的排放。将该 N ₂ O 减排技术应用于农业土壤，有望为抑制气候变暖做出贡献。

氧化亚氮（N₂O）是人类活动排放的最重要的温室气体和臭氧层消耗物质之一。单位质量的 N₂O 产生的温室效应是二氧化碳（CO₂）的近 300 倍。由于 N₂O 主要源自农业土壤中微生物的硝化和反硝化作用，一直以来，微生物过程都是 N₂O 排放机理和减排方法研究关心的重点。

近日，来自东京大学的中国学者申浩洋 团队在 The ISME Journal 期刊的发表了题为：Mitigating N 2 O emissions from agricultural soils with fungivorous mites（利用食真菌性螨虫减少农业土壤 N₂O 排放）的研究论文。

该研究发现，不只土壤微生物，中型土壤动物也与 N₂O 排放相关。该研究还证实， 螨虫等食真菌性中型土壤动物可以通过捕食，减少土壤中释放 N₂O 真菌的生物量，从而负向调控 N₂O 的排放；并且，可以通过人为增加土壤中螨虫的数量达到 N₂O 减排的目的。

该研究随后也引起了权威评论杂志《自然评论：微生物学》（Nature Reviews Microbiology）的关注，后者以：Mites reduce microbial N₂O emissions（螨虫能减少微生物 N₂O 排放）为题，报道了该研究的重点。

螨虫调控温室气体（N₂O）排放

在农业土壤中，反硝化真菌贡献了相当大一部分的 N₂O 排放。已有的研究表明，从土壤中分离的真菌大约有一半具有 N₂O 释放能力。另一方面，一般认为在土壤中普遍存在的以真菌为食的螨虫（fungivorous mites）有着广谱的食真菌能力。作者由此猜想，食真菌螨虫可能通过其摄食活动消耗土壤中的释放 N₂O 的真菌，从而减少 N₂O 的排放。

作者将螨虫分别置于五株不同属的有 N₂O 释放能力的真菌菌丝上，发现螨虫可以迅速取食于全部五株真菌的菌丝。作者表示，这样的结果与现有研究相符：螨虫食谱的广泛，而 N₂O 释放能力近年被认为是真菌较为普遍的特性，因此螨虫的食谱大量覆盖 N₂O 释放真菌是容易理解的。

作者进一步分别考察了无螨虫土壤和人为添加了螨虫的土壤，在施加有机肥料后 N₂O 的排放。实验发现，有螨虫土壤在施肥后排放的 N₂O 量明显低于无螨虫土壤；且在 N₂O 排放期间，有螨虫土壤中的真菌总体丰度和反硝化真菌丰度均更低，从而证明了螨虫对 N₂O 排放的削减作用。作者表示，虽然捕食并非螨虫影响 N₂O 排放的唯一可能方式，但是鉴于在螨虫的作用在处理后的一周左右就见效，结合螨虫对纯培养菌丝的迅速消耗能力，可以推断螨虫最有可能是通过捕食消耗 N₂O 释放真菌的生物量——这种较为迅速直接的方式影响了 N₂O 的排放。

利用螨虫减排 N₂O

即使螨虫可以减少 N₂O 的排放，将其应用于减排实践仍面临挑战，因为如何在田间如此大的尺度下增加螨虫的数量仍是一个难题。对此，该研究提出了一个相对简单、价廉的解决方案：在田间施加椰子壳 （coconut husk，椰子的中果皮部位）。

废弃椰子壳，中果皮部分富含纤维，有大量可供螨虫栖息的缝隙。图片来源：Pexels

作者在田间实验中考察了施肥的同时施加椰子壳对螨虫和 N₂O 排放的影响，结果显示，在施肥的同时施加了椰壳的土壤中，单位质量土壤中螨虫的数量比只施肥的土壤更多，单位面积土壤排放的 N₂O 更少；而在施加椰壳的基础上施加除螨剂时，螨虫的数量和 N₂O 的排放量均与只施肥的对照组无显著差异。在从田间回收的椰壳中，纤维的缝隙间发现了大量的螨虫。同时，在实验室进行的相似处理的实验中发现，椰壳中螨虫的单位体积密度远高于土壤中螨虫的单位体积密度。由此证实了椰壳能通过为土壤中的螨虫提供庇护所，增加螨虫的数量，从而减少 N₂O 的排放。

《自然评论》高级编辑、前述简报作者 Grant Otto 指出，这项研究表明，通过改善土壤生境，增加螨类等中型动物区系的丰度，可能是减少农业人为 N₂O 排放的一种途径。

该研究论文作者指出，在热带地区（包括我国的海南岛），椰树种植每年都产生大量的废弃椰壳，而焚烧作为对废弃椰子壳常用的处置方式，会不可避免地排放温室气体 CO₂，因此，将椰壳施入田中或许会一举多得：不光能减少 N₂O 排放，还能间接减少 CO₂ 的排放，同时又能节约农业废物的处置成本。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41396-021-00948-4

https://www.nature.com/articles/s41579-021-00549-0

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温室气体,小螨虫,真菌性,土壤,气候,丰度

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