土壤微生物將植物來源的碳（C）轉(zhuǎn)化為顆粒有機碳（POC）和礦物結(jié)合有機碳（MAOC）。雖然微生物碳利用效率（CUE）在當(dāng)前的生物地球化學(xué)模型中被廣泛認(rèn)為是土壤有機碳（SOC）儲量的關(guān)鍵預(yù)測因子，但實地的大規(guī)模的證據(jù)仍然有限。本研究在整個黃土高原進行了大規(guī)模的采樣，涵蓋了整個研究區(qū)不同土地利用類型和氣候區(qū)域，用于評估POC和MAOC積累的微生物學(xué)機制，同時也考慮了氣候、土地利用類型和微生物變量對POC和MAOC的影響。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)：黃土高原POC和MAOC的積累主要集中5°C-10°C和300-500 mm的區(qū)域。微生物殘體碳與POC的正相關(guān)性高于與MAOC的正相關(guān)性（p<0.05），這表明微生物殘體對POC的作用比MAOC的作用更強。由于缺乏黏土保護，POC的周轉(zhuǎn)率更快，這可能導(dǎo)致微生物殘體的快速周轉(zhuǎn)，從而與CUE解耦。從這個意義上說，SOC的積累是由微生物殘體驅(qū)動的，而CUE解釋了MAOC的動態(tài)變化。該研究結(jié)果表明，僅依靠微生物碳利用效率（CUE）來預(yù)測土壤有機碳（SOC）儲量是不夠的。相反，建議將CUE和微生物殘體結(jié)合起來解釋SOC的動態(tài)變化，它們各自影響不同的碳庫。

最后，本研究強調(diào)，黃土高原土壤微生物CUE可以通過微生物生物量和殘體途徑間接影響POC和MAOC，即微生物的“續(xù)埋效應(yīng)”（微生物碳泵理論）。因此，微生物CUE和殘體碳共同控制土壤碳的儲存，豐富了土壤有機碳形成的微生物學(xué)機制。

該研究成果近期發(fā)表在Global Change Biology。中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土關(guān)鍵帶與生態(tài)環(huán)境安全團隊楊陽研究員為第一作者，王云強研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金（U24A20629; 42377241; 32241037）和中國科學(xué)院青促會專項（2023430）等項目的共同資助。

Yang, Y., Gunina, A., Cheng, H., Liu, L., Wang, B., Dou, Y., Chang, S. X. (2025). Unlocking Mechanisms for Soil Organic Matter Accumulation: Carbon Use Efficiency and Microbial Necromass as the Keys. Global Change Biology, 31(1), e70033.

https://doi.org/10.1111/gcb.70033.

圖1 黃土高原顆粒有機碳（POC）和礦物相關(guān)有機碳（MAOC）含量（g kg?1）的空間分布

圖2 環(huán)境因素（分為氣候條件、植物、土壤和微生物因素）對顆粒有機碳（POC）和礦物相關(guān)有機碳（MAOC）儲量的影響

圖3 碳利用效率(CUE)、細(xì)菌殘體碳和真菌殘體碳與MAOC和POC之間的線性回歸