【转化】四川农业大学胡峻嶍副教授等 NEE论文 || 别再迷信CUE!研究发现:微生物生长速率才是土壤碳库更强的“风向标”

题目：Microbial growth rate is a stronger predictor of soil organic carbon than carbon use efficiency

中文翻译：微生物生长速率对土壤有机碳的预测能力强于碳利用效率

期刊：Nature Ecology & Evolution (1区，14.5)

时间：2026-02-06

作者：Xianjin He, Gaëlle Marmasse, Junxi Hu（胡峻嶍）, Rebecca M. Varney, Stefano Manzoni, Philippe Ciais, Ying-Ping Wang, Yongxing Cui, Edith Bai, Rose Z. Abramoff, Elsa Abs, Erik Schwarz, Haicheng Zhang, Daniel S. Goll

单位：Université Paris-Saclay, France；四川农业大学；Stockholm University, Stockholm, Sweden；Stockholm University, Sweden; University of Exeter, UK；CSIRO Environment, Aspendale, Victoria, Australia；中国科学院南亚热带植物园；Freie Universität Berlin, Germany；东北师范大学；长春师范大学；University of Maine, USA；中山大学

研究背景：土壤有机碳（SOC）动态很大程度上受微生物过程调控。长期以来，学术界将碳利用效率（CUE，即同化的碳中用于生长的比例）视为连接微生物活动与SOC固存的核心参数。然而，CUE仅反映了碳的分配比例，而非微生物通量的绝对规模，这导致CUE与SOC之间的关系在实证研究中一直存在争议。相比之下，微生物生长速率量化了生物量的生产，并直接反映了作为SOC重要来源的微生物残体（necromass）的形成过程。目前仍缺乏在全球尺度上系统对比微生物生长速率与CUE对SOC预测贡献的研究。

科学问题：微生物生长速率和碳利用效率（CUE）哪个指标能更有效地预测全球土壤有机碳（SOC）的空间分布？

研究方法：本研究整合了全球范围内268对基于¹⁸O-H₂O标记法测定的微生物生长速率和CUE观测数据。同时，利用四种陆面过程模型（ORCHIDEE-CENTURY, ORCHIDEE-MIMICS, JULES-RothC 和 CABLE-CASA）进行全球模拟，并引入机械隐喻框架：将微生物生长速率比作驱动碳通量的“发动机”，将CUE比作调节碳分配的“变速箱”。通过随机森林回归和双变量回归分析，对比了微生物性状、非生物因素（气候、粘粒含量等）及植物输入（NPP）对SOC及其周转效率（SOC/NPP）的解释力。

核心发现：

预测能力对比：观测数据表明，SOC与微生物绝对生长速率呈显著正相关（R² = 0.371），而与CUE的相关性极弱（R² = 0.015）。微生物生长速率是比CUE更强的SOC预测因子。

非生物因素的重要性：尽管生长速率关联性强，但非生物因素（如粘粒含量和年均气温）对SOC变化的解释力与微生物性状相当甚至更高，体现了物理泵与生物泵的协同作用。

模型与观测的偏差：现有的陆面模型虽然捕捉到了生长速率强于CUE的特征，但普遍过度强调了微生物生理性状的影响，而低估了非生物控制因素的作用。

周转效率差异：在SOC/NPP（土壤碳保留能力）的预测上，观测数据显示生长速率更关键，而模型却错误地将CUE视为主要决定因素。

科研启发：在未来的土壤碳循环研究和模型开发中，不应过度痴迷于单一的比例参数（如CUE），而应更多关注微生物生产通量的绝对强度。科研人员应致力于将微生物生长速率这一动态诊断指标整合进模型参数化过程中，并重新平衡微生物生物泵与矿物物理保护机制在碳收支评估中的权重。下一步研究应探索如何利用宏基因组等组学技术获取大尺度微生物生长潜力数据，以进一步修正模型中微生物性状与非生物环境的互作逻辑。

链接：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02961-8