强大的微生物：土壤微生物正在与荒漠化作斗争

荒漠化是地球上干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的一个重大问题，随着植被的消失，草原和灌木丛变成了相对贫瘠的沙漠。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端危险，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，对缓解荒漠化及其影响的管理战略提出了越来越迫切的要求

发表在《地球科学评论》上的一篇关于当前防治荒漠化研究的新综述指出，土壤微生物对这项任务至关重要。中国科学院副教授Waqar Islam及其同事解释了细菌、真菌、古菌和其他微生物的多样群落如何在促进土壤健康、最终影响生态系统功能和可持续土地管理方面发挥重要作用

荒漠化是气候变化和人类活动相互作用的结果。温度升高、降水和风模式的变化、太阳辐射的增强以及更频繁的极端天气事件（包括干旱和厄尔尼诺/拉尼娜周期）是一些环境原因。不幸的是，随着气候变化的发展，预计所有这些都将在未来几年加剧，这突出表明荒漠化可能会成为一个越来越令人担忧的问题

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木柴、开垦土地用于农业和城市化；密集的作物生长（特别是单一种植）、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，造成土壤压实，增加侵蚀的可能性；采矿；以及过度抽取地下水以支持不断增长的全球人口

随着荒漠化的加剧，我们更有可能经历其影响，包括生物多样性的丧失和物种灭绝、土壤养分的枯竭、对粮食安全和供水的威胁、沙尘暴的增加（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，从而导致社会和经济后果

考虑到所有这些，居住在土壤颗粒之间的微小微生物可能是管理荒漠化的可行解决方案，因为它们分解有机物并影响营养物质在环境中的循环，以提高土壤肥力；通过腐殖质的形成促进碳从大气中的固存（这进一步提高了营养和保水性）；通过与植物根系的共生关系稳定土壤以对抗侵蚀；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有显著影响，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，氨被植物作为铵离子吸收。豌豆、豆类等豆科植物与根系中的固氮菌形成共生关系，是干旱地区重要的作物。此外，共生真菌可以将其菌丝网络延伸到更深的土壤中，从而增加根系的营养和水分供应，以促进生长

这些菌根真菌将有机碳化合物从植物输送到土壤中，在那里它们可以作为一种被称为glomalin的糖蛋白被隔离，并通过腐殖质的形成。Glomalin还有将土壤颗粒结合在一起的额外好处，有助于防止侵蚀

这项研究进一步调查了土壤微生物在全球许多地区的战略应用如何对缓解荒漠化产生可衡量的影响。这包括在修复采矿场时使用它们，如印度的Aravalli山脉，以鼓励建立能够促进后续植被生长的先锋物种，以及能够解毒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“以粮换绿”管理计划的目标，通过使用丛枝菌根真菌、根瘤菌、放线菌和固氮菌促进植树造林和草原恢复，来对抗森林砍伐和过度放牧造成的荒漠化。因此，农民注意到作物产量提高，收入增加

对于与撒哈拉沙漠接壤的半干旱萨赫勒地区，非洲的绿色长城项目旨在解决土地退化导致的粮食不安全、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、菌根真菌和根瘤菌的土壤微生物活性的小气候，这改善了土壤的整体健康。这些项目取决于社区的参与，使之成为荒漠化管理规划的重要组成部分

管理城市荒漠化区，如美国西南部的沙漠化区，包括为植被创建微型空间，如绿色屋顶和社区花园，以及植树造林。同样，阿拉伯联合酋长国沙漠中的Al Ain绿洲项目通过有意应用土壤微生物改善了土壤保水性

使特定土壤区域的微生物群落多样化增加了克服环境压力的可能性