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研究證明，通過在土壤中施用椰子殼，為螨蟲提供一種多孔的庇護所，能夠增加螨蟲在土壤中的數(shù)量。螨蟲通過攝食減少了土壤中產(chǎn) N2O 的真菌，從而減少了 N2O 的排放。將該 N2O 減排技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)土壤，有望為抑制氣候變暖做出貢獻。

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溫室氣體氧化亞氮主要源自農(nóng)業(yè)土壤中微生物的硝化和反硝化作用。圖片來源：Pixabay

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氧化亞氮（N2O）是人類活動排放的最重要的溫室氣體和臭氧層消耗物質(zhì)之一。單位質(zhì)量的 N2O 產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是二氧化碳（CO2）的近 300 倍。由于 N2O 主要源自農(nóng)業(yè)土壤中微生物的硝化和反硝化作用，一直以來，微生物過程都是 N2O 排放機理和減排方法研究關(guān)心的重點。

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然而，來自東京大學(xué)的中國學(xué)者申浩洋（Haoyang Shen）于 3 月 4 日發(fā)表在《國際微生物生態(tài)學(xué)會雜志》（ISME J）的一項研究發(fā)現(xiàn)，不只土壤微生物，中型土壤動物（mesofauna）也與 N2O 排放相關(guān)。論文題目為“利用食真菌性螨蟲減少農(nóng)業(yè)土壤 N2O 排放”（Mitigating N2O? emissions from agricultural soils with fungivorous mites，doi: 10.1038/s41396-021-00948-4）。該研究證實，螨蟲等食真菌性中型土壤動物可以通過捕食，減少土壤中釋放 N2O 真菌的生物量，從而負向調(diào)控 N2O 的排放；并且，可以通過人為增加土壤中螨蟲的數(shù)量達到 N2O 減排的目的。

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該研究隨后也引起了權(quán)威評論雜志《自然評論：微生物學(xué)》（Nature Reviews Microbiology）的關(guān)注，后者于 3 月 19 日以“螨蟲能減少微生物 N2O 排放”（Mites reduce microbial N2O emissions）為題，以簡報（in brief）形式報道了該研究的重點（doi: 10.1038/s41579-021-00549-0）。

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· 螨蟲調(diào)控溫室氣體（N2O）排放

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在農(nóng)業(yè)土壤中，反硝化真菌貢獻了相當大一部分的 N2O 排放。已有的研究表明，從土壤中分離的真菌大約有一半具有 N2O 釋放能力。另一方面，一般認為在土壤中普遍存在的以真菌為食的螨蟲（fungivorous mites）有著廣譜的食真菌能力。作者由此猜想，食真菌螨蟲可能通過其攝食活動消耗土壤中的釋放 N2O 的真菌，從而減少 N2O 的排放。

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作者將螨蟲分別置于五株不同屬的有 N2O 釋放能力的真菌菌絲上，發(fā)現(xiàn)螨蟲可以迅速取食于全部五株真菌的菌絲。作者表示，這樣的結(jié)果與現(xiàn)有研究相符：螨蟲食譜的廣泛，而 N2O 釋放能力近年被認為是真菌較為普遍的特性，因此螨蟲的食譜大量覆蓋 N2O 釋放真菌是容易理解的。

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作者進一步分別考察了無螨蟲土壤和人為添加了螨蟲的土壤，在施加有機肥料后 N2O 的排放。實驗發(fā)現(xiàn)，有螨蟲土壤在施肥后排放的 N2O 量明顯低于無螨蟲土壤；且在 N2O 排放期間，有螨蟲土壤中的真菌總體豐度和反硝化真菌豐度均更低，從而證明了螨蟲對 N2O 排放的削減作用。作者表示，雖然捕食并非螨蟲影響 N2O 排放的唯一可能方式，但是鑒于在螨蟲的作用在處理后的一周左右就見效，結(jié)合螨蟲對純培養(yǎng)菌絲的迅速消耗能力，可以推斷螨蟲最有可能是通過捕食消耗 N2O 釋放真菌的生物量——這種較為迅速直接的方式影響了 N2O 的排放。

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· 利用螨蟲減排 N2O：椰子殼，給“打工蟲”的“廉租房”

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即使螨蟲可以減少 N2O 的排放，將其應(yīng)用于減排實踐仍面臨挑戰(zhàn)，因為如何在田間如此大的尺度下增加螨蟲的數(shù)量仍是一個難題。對此，該研究提出了一個相對簡單、價廉的解決方案：在田間施加椰子殼（coconut husk，椰子的中果皮部位）。

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廢棄椰子殼，中果皮部分富含纖維，有大量可供螨蟲棲息的縫隙。圖片來源：Pexels

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作者在田間實驗中考察了施肥的同時施加椰子殼對螨蟲和 N2O 排放的影響，結(jié)果顯示，在施肥的同時施加了椰殼的土壤中，單位質(zhì)量土壤中螨蟲的數(shù)量比只施肥的土壤更多，單位面積土壤排放的 N2O 更少；而在施加椰殼的基礎(chǔ)上施加除螨劑時，螨蟲的數(shù)量和 N2O 的排放量均與只施肥的對照組無顯著差異。在從田間回收的椰殼中，纖維的縫隙間發(fā)現(xiàn)了大量的螨蟲。同時，在實驗室進行的相似處理的實驗中發(fā)現(xiàn)，椰殼中螨蟲的單位體積密度遠高于土壤中螨蟲的單位體積密度。由此證實了椰殼能通過為土壤中的螨蟲提供庇護所，增加螨蟲的數(shù)量，從而減少 N2O 的排放。

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《自然評論》高級編輯、前述簡報作者 Grant Otto 指出，這項研究表明，通過改善土壤生境，增加螨類等中型動物區(qū)系的豐度，可能是減少農(nóng)業(yè)人為 N2O 排放的一種途徑。

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作者指出，在熱帶地區(qū)（包括我國的海南島），椰樹種植每年都產(chǎn)生大量的廢棄椰殼，而焚燒作為對廢棄椰子殼常用的處置方式，會不可避免地排放溫室氣體 CO2，因此，將椰殼施入田中或許會一舉多得：不光能減少 N2O 排放，還能間接減少 CO2 的排放，同時又能節(jié)約農(nóng)業(yè)廢物的處置成本。

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本新聞稿由研究團隊提供，經(jīng)科研圈編審發(fā)布。


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