2000 年历史的土壤如何成为亚马逊雨林的生命线

亚马逊因其茂密的产氧森林而被誉为“地球之肺”，可吸收地球上 1320 亿吨的碳。然而，自 20 世纪 70 年代以来，亚马逊已失去 30,000 多平方英里的土地。砍伐森林、清理农田以及气候变化引发的野火对该地区造成了严重破坏，自 1988 年以来，每天约有 10,000 英亩的森林（面积几乎相当于加利福尼亚州）被毁。

然而，现在还有时间去拯救它——现在科学家可能拥有一种“秘密武器”，它不仅可以帮助亚马逊重新造林，还可以帮助世界各地其他枯竭的森林。它来自该地区过去深处的土壤。

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从大约公元前 450 年到公元 950 年，如今生活在亚马逊河流域的人们经过几代人的努力，改变了原本贫瘠的土壤。低强度的火用于烹饪和燃烧垃圾、动物骨头、破碎的陶器、堆肥和粪肥，产生的木炭使土壤更加肥沃。这些过程的结果是亚马逊黑土 (ADE)，又称黑土。这种异常肥沃的黑土富含由木炭产生的营养物质和稳定的有机物。根据 5 月 5 日发表在《土壤科学前沿》杂志上的一项研究，现在它可以帮助在它形成的同一地区重新造林。

“我们在此表明​​，ADE 的使用可以促进牧草和树木的生长，因为它们富含营养，土壤微生物群落中还存在有益细菌和古细菌，”论文合著者、巴西圣保罗大学农业核能中心研究生 Luís Felipe Zagatto 在一份声明中表示。“这意味着，了解使 ADE 如此肥沃的‘成分’可以用于帮助加快生态修复项目。”

该团队的主要目标是研究 ADE 或最终通过人工合成的模拟微生物群落的土壤如何促进重新造林。为此，他们在实验室进行了对照实验，以模拟当森林砍伐地区的牧场积极恢复到森林状态时土壤中发生的生态演替。

他们从巴西亚马逊州的卡尔代朗实验研究站采集了 ADE 样本。实验中的对照土壤来自圣保罗州的路易斯·德·凯罗兹高等农业学校。他们在温室内用大约 6.6 磅的土壤填满了 36 个花盆，温室内的平均温度为 94ºF，以预测全球变暖是否会超过亚马逊地区目前的平均温度（71 至 82ºF）。

三分之一的花盆只装了对照土，另外三分之一装了对照土和 ADE 的 4:1 混合物，最后三分之一则装了 100% ADE。他们种植了栅栏草的种子，栅栏草是巴西牲畜的常见饲料，用来模仿牧场。幼苗生长 60 天后，将草剪掉，只留下根部在土壤中。

然后在三块土壤中分别种植了名为 Ambay pumpwood、Peltophorum dubium 的定植树种或白雪松的树种。

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种子被允许发芽并生长 90 天，然后研究小组测量了它们的高度、干重和根的延伸。他们还量化了实验过程中土壤 pH 值、微生物多样性、质地和有机物质（钾、钙、镁、铝、硫、硼、铜、铁和锌）浓度的变化。

一开始，ADE 土壤的养分含量比对照土壤高，磷含量大约高出 30 倍，除锰外，其他每种测量养分含量都高出三至五倍。ADE 土壤的 pH 值也较高，其中的沙子和淤泥较多，但粘土较少。

实验结束后，对照土壤的养分含量比开始时要少，这反映了植物对养分的吸收。然而，100% ADE 土壤的养分含量仍然比对照土壤丰富，而 20% ADE 土壤的养分含量处于中间水平。

与对照土壤相比，20% 和 100% ADE 土壤也支持更高的细菌和古菌生物多样性。

“微生物将化学土壤颗粒转化为植物可以吸收的营养物质。我们的数据显示，ADE 含有更擅长这种土壤转化的微生物，从而为植物发育提供更多资源，”合著者、圣保罗大学分子生物学家 Anderson Santos de Freitas 在一份声明中说。“例如，ADE 土壤含有更多有益的细菌科Paenibacillaceae、Planococcaceae、Micromonosporaceae 和 Hyphomicroblaceae 类群。”

此外，在土壤中添加 ADE 可以促进植物的生长发育。与对照土壤相比，20% ADE 土壤中的栅栏草干质量增加了 3.4 倍，100% ADE 土壤中的栅栏草干质量增加了 8.1 倍。

这些结果足以让团队相信 ADE 可以促进植物生长，但也需要谨慎。

“ADE 需要数千年才能积累，如果使用，在自然界中再生也需要同样长的时间，”合著者、圣保罗大学分子生物学家 Siu Mui Tsai 在一份声明中表示。“我们的建议不是利用 ADE 本身，而是复制其特性，特别是其微生物，以用于未来的生态修复项目。”