土壤微生物將植物來源的碳（C）轉化為顆粒有機碳（POC）和礦物結合有機碳（MAOC）。雖然微生物碳利用效率（CUE）在當前的生物地球化學模型中被廣泛認為是土壤有機碳（SOC）儲量的關鍵預測因子，但實地的大規模的證據仍然有限。本研究在整個黃土高原進行了大規模的取樣，涵蓋了整個研究區不同土地利用型別和氣候區域，用於評估POC和MAOC積累的微生物學機制，同時也考慮了氣候、土地利用型別和微生物變數對POC和MAOC的影響。
結果發現：黃土高原POC和MAOC的積累主要集中5°C-10°C和300-500 mm的區域。微生物殘體碳與POC的正相關性高於與MAOC的正相關性（p<0.05），這表明微生物殘體對POC的作用比MAOC的作用更強。由於缺乏黏土保護，POC的週轉率更快，這可能導致微生物殘體的快速週轉，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動的，而CUE解釋了MAOC的動態變化。該研究結果表明，僅依靠微生物碳利用效率（CUE）來預測土壤有機碳（SOC）儲量是不夠的。相反，建議將CUE和微生物殘體結合起來解釋SOC的動態變化，它們各自影響不同的碳庫。
最後，本研究強調，黃土高原土壤微生物CUE可以透過微生物生物量和殘體途徑間接影響POC和MAOC，即微生物的“續埋效應”（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機制。
該研究成果近期發表在Global Change Biology。中國科學院地球環境研究所黃土關鍵帶與生態環境安全團隊楊陽研究員為第一作者，王雲強研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金（U24A20629; 42377241; 32241037）和中國科學院青促會專項（2023430）等專案的共同資助。
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）和礦物相關有機碳（MAOC）含量（g kg−1）的空間分佈
圖2 環境因素（分為氣候條件、植物、土壤和微生物因素）對顆粒有機碳（POC）和礦物相關有機碳（MAOC）儲量的影響
圖3 碳利用效率(CUE)、細菌殘體碳和真菌殘體碳與MAOC和POC之間的線性迴歸
