近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所梁爱珍团队联合国内外学者，在环境领域顶刊《Environmental Science & Technology》发表题为Mechanistic Microbial Death Pathways Improve Regional Soil Carbon Simulations across Diverse Cropland Ecosystems的重磅研究。团队构建三类微生物残体碳模型，将微生物死亡通路（MDPs）机制化嵌入土壤有机碳（SOC）模拟，证实细化微生物死亡过程可显著提升农田土壤碳库预测精度，为我国六大农区碳固持评估提供全新模型范式。

科学问题

土壤微生物残体贡献24%~80%的土壤有机碳，是农田碳封存的核心载体。传统碳循环模型仅笼统设置单一 / 双组分微生物残体库，完全忽略衰老凋亡、病毒裂解、捕食死亡、环境胁迫四种死亡通路的产物差异，导致区域土壤碳模拟误差超 50%。我国六大农区气候、耕作、土壤条件差异极大，如何通过微生物死亡通路精细化建模，精准预测农田 SOC 动态，成为耕地碳汇评估与固碳管理的核心科学难题。

核心发现

MPN 机制化模型精度领跑，适配多数农区

MPN 模型将微生物残体划分为 4 种死亡通路亚库，在华东、西北、华中南等区域模拟R² 达 0.69~0.94，RMSE 与 MAE 显著更低，模拟不确定性大幅缩小，远优于传统简化模型。

死亡通路分异，精准驱动碳库动态

衰老 / 程序性死亡：低温、干旱、稻田环境占比高达 40%；病毒裂解：高土壤有机碳环境更活跃，推动活性碳循环；捕食死亡：贡献 30%~40% 的微生物残体碳，促进难降解碳累积；人为 / 环境胁迫：水田、轮作、高碳输入下显著降低。

模型复杂度需适配区域生态约束

寒冷、养分受限的东北、华北农区，简化 DUN 模型效果相近；水热充足、管理多样的南方农区，MPN 机制化模型优势不可替代，实现精度与复杂度的最优平衡。

研究意义

研究建立微生物死亡通路 — 残体碳分异 — 土壤碳循环的机制化模拟框架，完善微生物驱动土壤碳固存理论，为我国六大农区差异化土壤碳模拟、耕地固碳潜力评估、可持续农田管理提供精准模型工具。

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