植物輸入轉化為穩定的土壤有機碳(SOC)是一個關鍵的生態過程，但人們對其瞭解甚少，它會影響土壤C儲量、養分有效性、淨初級生產力和生態系統對全球變化的敏感性。最大和迴圈最慢的有機碳庫主要是與土壤礦物結合而穩定的微生物產物，這表明微生物的產生介導了植物輸入到與礦物相關的有機碳庫的轉移。在許多系統中，微生物殘體(死亡的微生物細胞及其降解物)佔SOC的很大一部分，微生物殘體的產生受三個生理性狀控制：微生物生長速率(MGR)、微生物碳利用效率(CUE)以及微生物生物量週轉率(MTR)。儘管這些性狀可能是有機碳形成和分解的核心內容，但微生物生理性狀的控制及其在跨環境梯度下對有機碳的影響尚不清楚，這阻礙了對有機碳庫如何應對環境變化的預測。
圖1 研究概念模型
最近的一些研究認為，微生物殘體的產生將植物的輸入與SOC積累聯絡起來，高質量(即快速分解)的植物凋落物促進了微生物碳的利用效率、生長和週轉，從而使壞死量具有更強的礦物穩定性。作者透過培養實驗和對美國東部6個森林的試驗來驗證這一假設，使用穩定同位素來測量微生物特徵和SOC動態。
圖2 野外研究位點
本研究發現：微生物的生長速率、碳利用效率和微生物生物量週轉率與礦物相關的有機碳呈負相關(而非正相關)。高質量凋落物對微生物生長的刺激促進了土壤有機碳分解，抵消了凋落物質量對土壤有機碳穩定的積極作用。因此，作者認為溫帶森林中，微生物的大量死亡並不是SOC永續性的主要驅動因素。微生物殘體的來源、有機碳形成的替代途徑、啟動效應和土壤的非生物特性等因素可以強烈地將微生物的生長速率、碳利用效率和微生物生物量週轉率與礦物相關的有機碳解耦。
圖3 微生物生理特徵與礦相有機碳(MA-SOC)的微觀形成
圖4 野外研究結果
原文連結：https://doi.org/10.1038/s41467-022-28715-9
