强大的微生物土壤微生物正在对抗荒漠化

荒漠化是地球干旱、半干旱和半湿润干旱地区的一个重大问题，随着时间的推移，草原和灌木丛随着植被消失而变成相对贫瘠的沙漠。这对当地生态系统以及依赖这些地区谋生的社区构成了极大的危害，因为土壤侵蚀加剧，蓄水量减少，导致生物多样性和农业生产力丧失。

因此，迫切需要制定缓解荒漠化及其影响的管理战略。

《地球科学评论》发表的一篇对当前防治荒漠化研究的新评论指出，土壤微生物对于这一任务至关重要。中国科学院副教授WaqarIslam及其同事解释了细菌、真菌、古细菌和其他微生物的多样化群落如何在促进土壤健康方面发挥重要作用，最终影响生态系统功能和可持续土地管理。

荒漠化是气候变化和人类活动相互作用的结果。气温升高、降水和风力模式的变化、太阳辐射的加剧以及更加频繁的极端天气事件(包括干旱和厄尔尼诺/拉尼娜周期)都是环境原因之一。不幸的是，随着气候变化的进展，所有这些预计将在未来几年加剧，凸显荒漠化可能成为一个更加令人担忧的问题。

人类对自然世界的干扰进一步加剧了这些环境因素，例如砍伐森林以获取柴火以及为农业和城市化开垦土地;集约化的作物生长(尤其是单一种植)、化学杀虫剂和化肥的使用以及低效的灌溉系统耗尽了土壤的养分;牲畜过度放牧，导致土壤板结并增加侵蚀的可能性;矿业;以及过度抽取地下水来支持不断增长的全球人口。

荒漠化的原因可以分为两大主题，一是气候变化造成的，二是人类活动造成的。图片来源：Islam等人。2024年。

随着荒漠化的加剧，我们更有可能经历生物多样性丧失和物种灭绝、土壤养分耗尽、粮食安全和供水受到威胁、沙尘暴发生次数增加(这会损害空气质量并影响人类和动物健康)以及社区从不适宜居住的地区迁移，导致社会和经济后果。

鉴于所有这些，栖息在土壤颗粒之间空间的微小微生物可能是治理荒漠化的可行解决方案，因为它们分解有机物并影响养分在环境中的循环，从而提高土壤肥力;鼓励通过腐殖质的形成从大气中封存碳(进一步改善营养和水分的保留);通过与植物根部的共生关系稳定土壤以对抗侵蚀;并支持生物多样性。

对于养分循环，土壤微生物对氮和磷的可用性具有重大影响，以支持植物生产力，即使在养分贫乏的土壤中也是如此。

固氮土壤细菌(如根瘤菌和慢生根瘤菌)将大气中的氮转化为氨，植物以铵离子的形式吸收氨。豌豆、豆类和其他豆科植物与根系中的固氮细菌形成共生关系，因此它们可以成为干旱地区生长的重要作物。此外，共生真菌可以将其菌丝网络延伸到土壤深处，从而增加根系的养分和水分利用率，以促进生长。

这些相同的菌根真菌将有机碳化合物从植物运输到土壤，在那里它们可以作为一种称为球囊霉素的糖蛋白以及通过腐殖质的形成而被隔离。Glomalin还具有将土壤颗粒粘合在一起的额外好处，有助于稳定土壤，防止侵蚀。

该研究进一步调查了全球许多地区土壤微生物的战略应用如何对缓解荒漠化产生可衡量的影响。这包括在修复印度阿拉瓦利山脉等矿区时使用它们，以鼓励建立能够促进后续植被生长的先锋物种，以及能够消除土地重金属污染的抗金属细菌。

此外，中国黄土高原在20世纪90年代成为政府“退耕还林”管理计划的目标，通过利用丛枝菌根真菌、根瘤菌、放线菌和氮肥来促进植树造林和草地恢复，以防治因森林砍伐和过度放牧而造成的荒漠化。-固定细菌。因此，农民注意到农作物产量提高和收入增加。

对于与撒哈拉沙漠接壤的半干旱萨赫勒地区，非洲绿色长城项目旨在应对因土地退化而导致的粮食不安全、贫困和移民问题。在这里，植树造林被用来创造有利于丛枝菌根真菌、内生菌根真菌和根瘤菌的土壤微生物活性的小气候，从而改善了土壤的整体健康状况。此类项目取决于社区参与，使其成为荒漠化管理规划的重要组成部分。

管理城市荒漠化地区(例如美国西南部的城市荒漠化地区)涉及为植被创建微空间(例如绿色屋顶和社区花园)以及植树。同样，阿拉伯联合酋长国沙漠的艾因绿洲项目通过有意识地应用土壤微生物，土壤保水能力得到了改善。

特定土壤区域的微生物群落多样化可以增加克服干旱和病原体等环境压力因素的可能性，从而支持环境抵御荒漠化的能力。然而，必须根据每个地点定制微生物，因为微生物群落在不同的土壤类型和气候中的反应以及它们与本地土壤微生物的相互作用可能不一致。

虽然土壤微生物应用在荒漠化方面的成功在短期内是众所周知的，但需要做更多的工作来确定其在较长时间内的可持续性。

这项研究的重要性在于土壤微生物缓解荒漠化压力的能力，荒漠化不仅影响当地社区，而且对于农业来说，还可能影响全球供应链下游的粮食资源。这些发现为对气候变化的众多挑战之一进行更自然和可持续的管理带来了希望。