中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站在喀斯特土壤微生物碳泵-矿物碳泵协同/权衡机制研究取得新进展，相关研究成果近期以Lithological controls on soil aggregates and minerals regulate microbial carbon use efficiency and necromass stability为题发表在自然指数（Nature Index）期刊Environmental Science & Technology，张伟、王克林研究员为论文通讯作者，胡培雷副研究员为第一作者。
该研究聚焦于土壤中由异养微生物主导的有机碳累积过程，包括微生物通过分解和合成代谢活动将植物光合作用产生的碳转移至微生物体及其残体，以及这些残体在土壤中被物理和化学因素保护而得以长期保存的过程。微生物碳利用效率体现了微生物在分解和合成过程中对碳资源的利用平衡，效率越高，表明微生物能够将更多的碳转化为自身生物质，进而通过微生物生命周期的循环促进土壤有机碳的形成。不过，土壤团聚体和矿物质的保护作用也可能导致微生物面临营养限制，降低碳利用效率。这意味着，虽然这种保护有助于提高微生物残体（即微生物来源的碳）的稳定性，但它也可能会减少微生物碳利用效率和残体的生成量，显示出一种潜在的权衡关系。
先前的研究指出，在植被恢复的过程中，西南地区的喀斯特地貌中适度暴露的基岩不仅没有阻碍土壤有机碳的固定，反而促进了这一过程。这主要归因于碳酸盐岩快速溶解释放矿物质，增强了土壤团聚体的稳定性和矿物对有机物质的保护能力。基于以上认识，研究人员认为，喀斯特地貌下的土壤团聚体和矿物质保护对于有机碳的形成和稳定可能具有更加显著的权衡效果。
为了验证这一假设，研究团队选取了渝黔桂三地典型的水热梯度区域，对比分析了喀斯特与非喀斯特地区相同林龄次生林土壤中微生物碳利用效率及其在不同稳定状态有机质组分中的分布情况。研究表明，打破团聚体结构显著提升了两种类型土壤的微生物碳利用效率；同时，喀斯特土壤中较高的钙和铁氧化物含量加强了大团聚体的稳定性和矿物的保护功能，这反过来又抑制了微生物碳利用效率；尽管如此，矿物的保护作用却增强了微生物残体的稳定性；此外，土壤团聚体和矿物质对有机碳形成与稳定的权衡效应受到地质性质的影响，尤其是喀斯特土壤中丰富的矿物质成分使得这种权衡效应更为明显。
这项研究提醒我们，仅凭微生物碳利用效率高低来判断土壤碳储存潜力可能是不够准确的。对于喀斯特地区的土壤碳循环研究和碳汇技术开发而言，应当充分考虑到微生物碳泵与矿物碳泵之间的相互作用及其潜在的权衡机制。该研究得到了国家重点研发计划项目、自然科学基金区域联合重点基金等项目的资助。
