談起“雙碳”，你會(hui) 想到什麽(me) ？或許是大氣中的二氧化碳、氣候變化、綠色能源的應用……

　　事實上，“雙碳”不僅(jin) 與(yu) “天空”有關(guan) ，也與(yu) “大地”密不可分——作為(wei) 地球陸地生態係統中碳含量最大的生態係統，土壤的碳儲(chu) 量約為(wei) 大氣的2—3倍、植被的3—4倍，對於(yu) 調控氣候變化和碳中和的實現具有重要意義(yi) 。

　　清華大學環境學院博士後高群就是一名與(yu) 土壤打交道的科學家。她從(cong) 土壤中的微生物入手，實現了碳排放的預測優(you) 化，尋找出減汙降碳的新技術。用高群的話來說，她的研究就是從(cong) “挖土”到“挖寶藏”的過程。

　　揭示土壤碳排放的奧秘

　　“和人類一樣，土壤也會(hui) 通過‘呼吸’排出二氧化碳，這就是土壤的碳排放過程。”高群介紹，保護土壤碳庫的大小和穩定性，是緩解氣候變化的重要舉(ju) 措。

　　《科學》雜誌曾經將土壤稱為(wei) “最後的科學前沿”，揭示了土壤生物的多樣性、複雜性和重要性。近年來，土壤學科發展和科學地位不斷提升。特別是在全球氣候變化挑戰日益嚴(yan) 峻的當下，土壤碳封存已被《聯合國氣候變化框架公約》列為(wei) 實現長期碳中和的關(guan) 鍵途徑之一。

　　“土壤中大部分的碳儲(chu) 量集中在高緯度地區特別是寒冷的冰凍地區。比如青藏高原就是我國重要的‘碳庫’，也是生態脆弱敏感區。”高群說，調控土壤碳含量，助力“雙碳”實踐，這是一個(ge) 聽上去簡單，但實際上極其複雜的科學問題。

　　利用青藏高原等地區的監測數據，高群所在的研究團隊對全球土壤碳排放的時空變異規律進行了探索。研究發現，過去30年間，全球的土壤碳排放在21世紀初期發生了短暫的“停頓”，這是因為(wei) 此間全球氣候溫度的升高進入了停滯期。

　　與(yu) 此同時，高群等科學家還通過研究，揭示了氣候變化影響下青藏高原碳匯功能和變化特征，該成果被列為(wei) 第二次青藏科考的重要進展之一。

　　打造微生物碳循環模型

　　土壤碳庫如此重要，它是如何形成並儲(chu) 存在土壤中的？在傳(chuan) 統觀念中，人們(men) 認為(wei) 植物的“枯枝落葉”是土壤碳儲(chu) 存的主要來源。很多土壤碳庫模型也將植物中的木質素作為(wei) 表征穩定碳庫的重要參數。

　　然而，科學家們(men) 逐漸發現，土壤碳循環過程中有一批重要的“生力軍(jun) ”——微生物。它們(men) 雖然個(ge) 體(ti) 微小，卻與(yu) 人類和生態係統關(guan) 係密切。

　　“微生物是生態係統的分解者，它們(men) 通過分解有機物，把土壤中的有機碳變成無機的二氧化碳。”高群說。有趣的是，微生物還能通過合成代謝，將碳轉化成某種形式儲(chu) 存於(yu) 土壤中。

　　“這一被稱為(wei) ‘微生物碳泵’的過程，是一個(ge) 現實可行又無環境風險的固碳途徑。”高群說。

　　近年來，土壤微生物對碳循環和氣候變化的作用得到越來越多的關(guan) 注。2019年，來自多個(ge) 國家的33名科學家聯合撰文呼籲，將微生物科研融入主流氣候變化研究和氣候變化框架中，以應對人為(wei) 造成的氣候變化問題。

　　要想摸清微生物的奧秘並不容易。“微生物的碳循環過程非常微觀，我們(men) 看不見、摸不著。如何將微生物的功能特性納入到土壤碳庫模型中，這是一個(ge) 國際難題。”高群說。

　　經過數年的潛心研究，高群所在的科研團隊開發出了基於(yu) 微生物功能基因的新型碳庫模型，這一成果推動了微生物組學與(yu) 宏觀氣候變化生態學的融合，實現了對碳排放的預測優(you) 化，得到了世界上該領域很多科學家的廣泛認可。

　　為(wei) “雙碳”尋找“天才”菌株

　　我們(men) 常說的微生物，涵蓋了有益與(yu) 有害的眾(zhong) 多微生物種類，包括細菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、顯微藻類等在內(nei) 的一大類生物群體(ti) 。高群介紹，在1克土壤中，微生物的數量多達108—1012個(ge) ，而人類目前已知的微生物隻占1%，其餘(yu) 99%的微生物，其功能仍是不可知和不可預測的。

　　既然微生物對固碳有重要作用，那麽(me) 究竟是哪些微生物有這樣“神奇”的能力？高群的又一項研究，是把這樣的微生物找出來，讓它們(men) 在更多場景發揮作用。

　　“我們(men) 通過多年的野外定位實驗，發現並篩選出了一部分在碳降解、碳固定方麵起到重要作用的微生物，將他們(men) 的功能基因納入到模型中。”高群說，科研團隊挖掘出了一批具有雌激素降解功能的菌，通過將其與(yu) 生物炭結合的方法，實現了土壤減汙與(yu) 降碳協同技術的初步研發。在實驗室條件下，生物炭平均可以使土壤的二氧化碳減排24%，而高效固碳酶在工業(ye) 廢氣、汽車尾氣等固碳應用中有很好的產(chan) 業(ye) 化前景。

　　“微生物是一筆巨大的隱形財富。”高群說，“我相信土壤中一定還存在著一些‘天才’菌株。如果能夠將它們(men) 的功能和應用發掘出來、解釋清楚、規模應用，一定會(hui) 對‘雙碳’目標的實現起到重要作用。”

　　在“沉默”中探索攻堅

　　從(cong) 大學開始，高群就與(yu) 環境科學結下了緣分。“最初選擇環境專(zhuan) 業(ye) ，是覺得‘環境’這個(ge) 詞看上去挺文藝，後來進入到土壤微生物領域，是因為(wei) 微生物看上去很有神秘感。”在環境科學領域耕耘數年之後，高群對這一專(zhuan) 業(ye) 有了更多的認知和理解。

　　“環境科技工作者的角色就像是給地球‘治病’的‘醫生’，通過治理水體(ti) 、土壤、大氣、固體(ti) 廢棄物汙染，為(wei) 地球的各個(ge) 表麵和圈層治療‘痼疾’。”高群說。

　　與(yu) 土壤和微生物打交道，是一個(ge) 磨煉心性、坐冷板凳的過程。高群介紹，在減汙降碳技術開發過程中，科研團隊為(wei) 了追蹤雌激素在環境中的傳(chuan) 播足跡，需要沿著其可能的傳(chuan) 播鏈條，對各個(ge) 環節的土壤進行大量采樣。采集土壤後，還要完成凍幹、預處理以及後續的研磨和固相萃取等工作，最終把需要鑒別的汙染物提取分離出來，再測定其濃度。

　　“基礎研究需要很長時間的‘沉默成本’。”高群說，要坐好、坐穩基礎研究的冷板凳，既要有興(xing) 趣，也需要情懷。近年來，國家出台一係列政策支持基礎研究，支持青年科技人才挑大梁、擔重任，這給像高群一樣的科學家創造了機遇。

　　“青年科學家要珍惜這個(ge) 時代，肩負起自己的責任和使命。我會(hui) 繼續沿著關(guan) 鍵的科學領域進行深入研究，在微生物固碳、微生物介導的減汙降碳等領域不斷探索、攻堅克難。”高群說。（劉 嶢）