ISME | 食真菌螨可减少农业土壤的N2O排放量

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 Info 

原名：Mitigating N₂O emissions from agricultural soils with fungivorous mites

译名：食真菌螨虫可减少农业土壤的N₂O排放量

期刊：The ISME Journal

通讯作者：Haoyang Shen

通讯作者单位：东京大学农学生命科学研究科

 Introduction 

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。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。来自东京大学的中国学者申浩洋(Haoyang Shen)于 3 月 4 日发表在《国际微生物生态学会杂志》（ISME J）的一项研究发现，不只土壤微生物，中型土壤动物(mesofauna)也与 N₂O 排放相关。

 Methods 

实验场位于日本长冈市。施用椰子皮后使用封闭式箱法测定田间N₂O通量。实验结束后，从野外采样少量的椰子壳，并在立体显微镜下观察，确定是否从田间采样到的椰子壳中发现了螨虫。并使用产生N₂O的真菌菌株的纯培养物测试了螨的摄食行为。测试了施用椰子壳对螨和反硝化真菌丰度的影响以及螨的丰度和N₂O排放之间的关系。

 Results 

1. 施加椰子壳结果显示，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。这表明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。这些发现表明，将椰子壳施用于土壤可以减轻N₂O 排放，而不会影响农作物的产量。

2.椰子壳对减少N₂O排放的作用取决于食真菌螨虫的数量。

3. 将螨虫置于五株不同的真菌菌丝上，发现螨虫可以迅速取食于全部五株真菌的菌丝。这表明食真菌螨虫表现出了针对产N₂O 真菌的广谱摄食行为，这说明螨虫摄食产N₂O 真菌的速度可能非常快。

4. 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。

该研究也引起了权威评论杂志《自然评论：微生物学》(Nature Reviews Microbiology)的关注，后者于 3 月 19 日以“螨虫能减少微生物 N₂O 排放”(Mites reduce microbial N₂O emissions)为题，以简报(in brief)形式报道了该研究的重点(doi: 10.1038/s41579-021-00549-0)。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。

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，因此，将椰壳施入田中或许会一举多得：不仅能减少 N₂O 排放，还能间接减少 CO₂ 的排放，同时又能节约椰壳的处置成本。

 Conclusion 

综上所述，本研究发现螨虫作为捕食者以土壤中的产N₂O的真菌为食，因此螨虫丰度的增加大大减少了土壤中N₂O的排放。该研究为土壤N₂O排放的机理提供新的见解，并为减轻N₂O排放提供更多的选择。

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