地球环境所以微生物生长与呼吸的视角揭示微生物碳利用效率的驱动机制

微生物碳利用效率（CUE）是调控土壤有机碳动态的关键参数，反映微生物将吸收的碳分配于生长与呼吸的比例。准确理解CUE对预测土壤碳库响应全球变化具有重要意义。

传统研究常将CUE视为整体参数，但其主要包含生长与呼吸两个过程，二者受不同机制驱动。对此，本文梳理了生长与呼吸在驱动机制上的差异。微生物生长主要受碳、氮、磷等养分的协同限制，取决于资源可用性；而呼吸速率更依赖于底物的化学性质，如碳氮比与结构复杂性。此外，在气候变化情境下，如增温、干旱或CO2升高，生长与呼吸往往呈现同步或异步响应，掩盖了CUE的潜在驱动机制。因此，将CUE解耦为生长与呼吸两个组分，有助于揭示环境变化下土壤碳周转的微观机制。

为推进该研究框架，本文提出未来应在模型中独立表征生长与呼吸过程，以提升土壤碳动态模拟的机制性与预测准确性。同时，需结合稳定同位素探针技术与宏基因组功能分析，在群落乃至功能基因层面识别调控碳同化与呼吸的关键类群与代谢途径，从而系统阐明微生物代谢对土壤碳循环的调控机制。

综上所述，通过将CUE解耦为微生物生长与呼吸，本文旨在建立一个更具机理性的框架（图1），为深入理解与预测土壤碳库在全球变化下的响应提供科学依据。

相关成果发表于国际知名期刊The Innovation Geoscience。中国科学院地球环境研究所博士后周嘉聪为第一作者，陈骥研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（32301405, 32471685）、陕西省博士后项目（2024BSHYDZZ018）及陕西省杰青项目（2024JC-JCQN-32）共同资助。

Zhou J., Liu J., Hungate B.A., Smith P., Sinsabaugh R.L., Kuzyakov Y., Noormets A., Chen J., 2026. Digging deeper into microbial carbon use efficiency in soil: Perspectives from microbial growth and respiration. The Innovation Geoscience, 4: 100183.

https://doi.org/10.59717/j.xinn-geo.2026.100183

图1 微生物碳利用效率解耦为生长与呼吸组分的必要性与潜在解决方案