在这篇博文中，来自中国科学院植物研究所的冯晓娟研究员介绍了她的研究团队最近发表的工作——“微生物碳利用效率在颗粒态有机质和矿物质结合态有机质之间是否存在差异？”在这项工作中，她们比较了颗粒态有机质（POM）和矿物质结合态有机质（MAOM）中的微生物碳利用效率（CUE）。通常，学术界认为POM和MAOM是具有不同的有机质组成和营养物可用性的两种土壤功能库。
关于这项研究
土壤异养微生物作为土壤有机碳（SOC）的分解者和贡献者，对SOC的转化和长期保存起着核心作用。微生物CUE是表征微生物有机碳转化效率的关键参数，在土壤碳模型中广泛应用于描述微生物转化过程。如上所述， 当前学术界普遍认为POM和MAOM是两种具有不同组成、形成途径和环境持久性的SOC功能库。一些新一代模型（如Millennial模型）假设POM和MAOM具有相同的微生物CUE值。然而，最近的一些研究推测认为，由于MAOM中更高的养分含量和较高的底物质量，即MAOM中碳氮比较低，MAOM中的微生物CUE可能高于POM。然而，目前尚缺乏对比POM与MAOM微生物CUE的实证研究，这限制了土壤和生态科学家从微生物生理学属性的视角理解不同土壤功能碳库形成过程和效率。
The corresponding author Xiaojuan Feng (left) and the first author Lixiao Ma (right) of the paper (Credit: Xiaojuan Feng)
关于这篇论文
本项研究的关键在于分离POM和MAOM。她们尝试了很多种方法，最终选择使用Milli-Q水而非化学分散剂或密度剂（如偏钨酸钠），以减少残留化学物质对土壤微生物可能造成的干扰。尽管这种方法可能无法完全分离POM和MAOM，但她们观察到有机物质组成、微生物群落组成和磷的可利用性在POM和MAOM之间存在显著差异，表明所采用的方法至少在一定程度上区分了POM和MAOM。研究者进一步选取了25个具有不同土壤属性的天然森林和草地，从中分离出POM和MAOM，并使用18O标记水进行培养实验，比较它们的微生物CUE。与预期相反，由于MAOM和POM间微生物氮的可利用性是相似的，微生物CUE在POM和MAOM之间并没有一致差异。然而，随着微生物磷限制在POM中相对增加，CUEPOM/CUEMAOM随之降低。这一结果预示着，在磷限制增强的情景下，不同土壤碳库的微生物CUE差异可能增强。由于两种土壤功能碳库之间微生物CUE的微小差异可能对土壤有机碳库的稳定性和转化带来深远影响，未来应对POM与MAOM中微生物CUE的潜在差异给予更多关注。
Sampling sites and process of the experiment (Credit: Xiaojuan Feng)
Collection and pretreatment of soil samples (Credit: the authors)
Quantifying microbial CUE using incubation experiments with 18O-labeled water (Credit: the authors)
关于作者
Xiaojuan Feng was awarded the Chinese Young Female Scientist Award (Credit: Xiaojuan Feng)
出于对大自然的好奇和热爱，冯晓娟从小就迷恋各种昆虫和植物，同时也在心中种下了一颗从事生态学研究的种子。上大学之后她发现土壤中有着无穷的奥秘等待着她去探索，从那时起，她便开启了土壤生态学的研究。她于2013年入职中国科学院植物研究所，成为“碳循环与有机地球化学研究组”组长，目前担任植物研究所副所长。长期从事生物地球化学与全球变化研究，主要应用生物标志物、单体14C等分子水平的地球化学方法，聚焦于SOC在陆地-河流系统中的循环及其对全球变化的响应。她经常对自己的学生们说：“选择比努力更重要！”
Members of FengLab (Credit: Xiaojuan Feng)