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土壤微生物“隱形碳庫”的測量密碼獲揭示
[所屬分類:行業動態] [發布時間:2026-1-23] [發布人:楊曉燕] [閱讀次數:] [返回]
土壤微生物“隱形碳庫”的測量密碼獲揭示
作者：朱漢斌 來源：中國科學報
山東拓普生物工程有限公司 http://www.ogk.net.cn
在國家自然科學基金等多個項目資助下，中國科學院華南植物園研究員劉占鋒團隊攜手中國科學院沈陽應用生態研究所、美國馬里蘭大學等科研人員，針對土壤微生物殘體關鍵示蹤指標——氨基糖的兩種主流分析方法，開展了系統且全面的評估研究，成功揭示土壤微生物“隱形碳庫”的測量密碼。相關成果近日發表于《土壤生物學與生物化學》（Soil Biology and Biochemistry）。
論文第一作者、中國科學院華南植物園博士后牟之建介紹，土壤作為陸地生態系統中最大的碳庫，其中相當比例的穩定碳并非直接源自植物殘體，而是由微生物死亡后形成的“微生物殘體碳”構成。精準量化這一“隱形碳庫”，對于深入理解土壤碳長期穩定機制、提升全球碳循環模型的可靠性而言，是至關重要的前提條件。然而，長期以來，由于不同研究采用的分析方法存在差異，導致研究結果難以直接進行對比，這極大地制約了跨區域、跨尺度的綜合分析工作。
研究團隊以北美不同氣候帶和生態系統的395份野外土壤樣品為研究對象，系統對比了氣相色譜（GC）和高效液相色譜在氨基糖定量方面的性能表現。同時，整合了全球范圍內1900余條已發表的數據，開展了大尺度的薈萃分析。研究結果顯示，從整體層面來看，這兩種方法具有極高的一致性，測定結果高度相關，這表明不同研究之間的數據具備整合的潛力。但進一步深入分析發現，在土壤有機碳和全氮含量較高、基質更為復雜的情況下，GC方法展現出更高的穩定性和統計解釋力，能夠更精準地反映微生物殘體與土壤碳氮梯度之間的關系。這一優勢主要得益于GC分析過程中更為嚴格的純化步驟，可有效降低土壤基質的干擾。
據介紹，這兩種方法并非存在絕對的優劣之分，而是各自具有適用的場景。GC方法化學分辨率高、抗基質干擾能力強，更適用于機制研究、同位素示蹤以及高精度定量分析；而高效液相色譜方法操作流程相對簡便、通量高、成本較低，更適合開展大尺度調查和長期生態監測。“關鍵并非在于選擇哪一種方法，而在于是否依據研究目標和土壤條件做出合理選擇。”牟之建表示，“這項工作為方法的選擇提供了明確依據。”
“該研究不僅是方法學層面的校準，更是連接過去與未來的橋梁。”論文通訊作者劉占鋒指出，該研究通過構建清晰的定量比較與評估框架，使得整合過去幾十年積累的全球土壤微生物殘體數據成為可能，為不同研究之間的數據互通奠定了科學基礎。由此，有望顯著提升基于大數據和模型的土壤碳庫動態預測能力，加深對全球變暖背景下土壤碳匯穩定性的認識，為國家“雙碳”目標提供更為可靠的基礎數據支撐。
該研究還系統厘清了GC和高效液相色譜這兩種主流技術在不同土壤情境下的適用性，為歷史數據與新觀測結果的協同利用掃除了方法學上的障礙。這將有力推動跨區域、跨生態系統的綜合分析，提高微生物過程在全球碳循環模型中的表達精度。未來，通過建立統一校準體系并開展跨實驗室比對試驗，有望進一步推進氨基糖分析方法的標準化進程，為精準評估土壤碳匯功能、服務國家“雙碳”戰略提供更為堅實的科學保障。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.110066
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作者：朱漢斌 來源：中國科學報
山東拓普生物工程有限公司 http://www.ogk.net.cn
在國家自然科學基金等多個項目資助下，中國科學院華南植物園研究員劉占鋒團隊攜手中國科學院沈陽應用生態研究所、美國馬里蘭大學等科研人員，針對土壤微生物殘體關鍵示蹤指標——氨基糖的兩種主流分析方法，開展了系統且全面的評估研究，成功揭示土壤微生物“隱形碳庫”的測量密碼。相關成果近日發表于《土壤生物學與生物化學》（Soil Biology and Biochemistry）。
論文第一作者、中國科學院華南植物園博士后牟之建介紹，土壤作為陸地生態系統中最大的碳庫，其中相當比例的穩定碳并非直接源自植物殘體，而是由微生物死亡后形成的“微生物殘體碳”構成。精準量化這一“隱形碳庫”，對于深入理解土壤碳長期穩定機制、提升全球碳循環模型的可靠性而言，是至關重要的前提條件。然而，長期以來，由于不同研究采用的分析方法存在差異，導致研究結果難以直接進行對比，這極大地制約了跨區域、跨尺度的綜合分析工作。
研究團隊以北美不同氣候帶和生態系統的395份野外土壤樣品為研究對象，系統對比了氣相色譜（GC）和高效液相色譜在氨基糖定量方面的性能表現。同時，整合了全球范圍內1900余條已發表的數據，開展了大尺度的薈萃分析。研究結果顯示，從整體層面來看，這兩種方法具有極高的一致性，測定結果高度相關，這表明不同研究之間的數據具備整合的潛力。但進一步深入分析發現，在土壤有機碳和全氮含量較高、基質更為復雜的情況下，GC方法展現出更高的穩定性和統計解釋力，能夠更精準地反映微生物殘體與土壤碳氮梯度之間的關系。這一優勢主要得益于GC分析過程中更為嚴格的純化步驟，可有效降低土壤基質的干擾。
據介紹，這兩種方法并非存在絕對的優劣之分，而是各自具有適用的場景。GC方法化學分辨率高、抗基質干擾能力強，更適用于機制研究、同位素示蹤以及高精度定量分析；而高效液相色譜方法操作流程相對簡便、通量高、成本較低，更適合開展大尺度調查和長期生態監測。“關鍵并非在于選擇哪一種方法，而在于是否依據研究目標和土壤條件做出合理選擇。”牟之建表示，“這項工作為方法的選擇提供了明確依據。”
“該研究不僅是方法學層面的校準，更是連接過去與未來的橋梁。”論文通訊作者劉占鋒指出，該研究通過構建清晰的定量比較與評估框架，使得整合過去幾十年積累的全球土壤微生物殘體數據成為可能，為不同研究之間的數據互通奠定了科學基礎。由此，有望顯著提升基于大數據和模型的土壤碳庫動態預測能力，加深對全球變暖背景下土壤碳匯穩定性的認識，為國家“雙碳”目標提供更為可靠的基礎數據支撐。
該研究還系統厘清了GC和高效液相色譜這兩種主流技術在不同土壤情境下的適用性，為歷史數據與新觀測結果的協同利用掃除了方法學上的障礙。這將有力推動跨區域、跨生態系統的綜合分析，提高微生物過程在全球碳循環模型中的表達精度。未來，通過建立統一校準體系并開展跨實驗室比對試驗，有望進一步推進氨基糖分析方法的標準化進程，為精準評估土壤碳匯功能、服務國家“雙碳”戰略提供更為堅實的科學保障。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2025.110066
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