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摘要
土壤比其他陆地生态系统储存更多的碳。土壤有机碳(SOC)如何形成和持续仍然不确定，这使得理解它将如何响应气候变化具有挑战性。有人认为，土壤微生物在有机碳的形成、保存和流失中起着重要作用。尽管微生物通过多种途径影响土壤有机质的积累和流失，但微生物碳利用效率(CUE)是一个综合指标，可以捕捉这些过程的平衡。尽管CUE有可能作为SOC储存变化的预测因素，但CUE在SOC持久性中的作用仍未解决。在这里，本研究使用全球规模的数据集、微生物过程显式模型、数据同化、深度学习和元分析的组合，考察了CUE与有机碳保存的关系，以及与气候、植被和土壤性质的相互作用。本研究发现，在确定全球有机碳储量及其空间变化方面，CUE的重要性至少是其他评估因素(如碳输入、分解或垂直运输)的四倍。此外，CUE与SOC含量呈正相关。本研究的发现指出微生物CUE是全球有机碳储量的主要决定因素。理解微生物过程及其环境依赖性可能有助于预测SOC对气候变化的反馈
Nature（2023年）刊登Tao等人的研究，声称微生物碳利用效率（CUE）是决定全球土壤有机碳（SOC）储存的关键因素，而植物碳（C）输入的影响相对较小。然而，He等人在2024年对此发表的一篇Matters Arising文章中，对这一结论提出了质疑。他们主要从两个方面提出证据：
首先，通过重新分析Tao等人（2023年）所提供的132对CUE与SOC的观测数据，并将CUE替换为NPP，在应用与Tao等人相同的线性混合效应模型后发现，NPP对SOC变异的解释度高达71%，超过了CUE的55%。这一发现并不支持Tao等人的主要观点，即CUE对SOC空间变异的解释能力远超过植物C输入。
其次，He等人（2024年）还讨论了模型结构和参数不确定性对模型预测稳健性的影响，特别强调了忽略C输入和关键微生物参数可能对SOC对C输入变化敏感性的影响。通过探讨不同密度依赖的微生物周转速率对SOC的影响，他们指出，在模型中考虑微生物周转的密度依赖性可以显著提高C输入对SOC影响的敏感性。
因此，He等人强调，有必要进一步审视统计和过程模型的结构，以深化我们对CUE如何影响陆地SOC动态的理解。这篇文章不仅为理解SOC储存的驱动机制提供了新的视角，同时也突显了在生态系统碳循环研究中，模型选择和参数设定的重要性。
图1所示。微生物碳利用效率(CUE)概念图及土壤有机碳稳定机制。MCP，微生物碳泵;MnCP，矿物碳泵;MAOC，矿物伴生有机碳;POC，微粒有机碳。
图2。132次实测资料的CUE与SOC的相关性。(a) CUE与SOC的相关性;(b) CUE与测井(SOC)的相关性。公开原始数据来自Tao等人的补充表S1[2]。CUE:微生物碳利用效率;SOC，土壤有机碳。
图2。随机森林模型预测的环境因子的相对重要性
Reference:
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Tao, Feng, Yuanyuan Huang, Bruce A. Hungate, Stefano Manzoni, Serita D. Frey, Michael W. I. Schmidt, Markus Reichstein, et al. “Microbial Carbon Use Efficiency Promotes Global Soil Carbon Storage.” Nature, May 24, 2023. https://doi.org/10.1038/s41586-023-06042-3.
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