土壤碳汇是应对气候变化的关键自然途径，其中微生物残体碳的积累是土壤碳长期稳定的核心过程。然而，土壤微型动物如何通过调控微生物功能影响碳循环，尤其在原生与次生两类典型植被演替路径中的作用机制尚不清晰，制约了生态系统碳收支的准确评估与恢复策略的优化。
针对这一问题，中国科学院成都生物研究所退化土壤生态功能恢复创新团队庞学勇研究员联合国内外合作者，以青藏高原东部典型原生演替（冰川退缩区）和次生演替（森林砍伐迹地）序列为研究对象，综合运用线虫群落高通量测序、微生物宏基因组测序及氨基糖生物标志物技术，系统揭示了不同演替路径下土壤线虫功能群调控微生物碳代谢基因表达及其对碳动态的影响机制。主要研究发现如下：（1）微生物残体碳是土壤碳库积累的主导途径：在两类演替序列中，土壤碳含量均呈“S形”动态变化，且与微生物残体碳显著正相关；演替后期真菌残体碳对有机碳库的贡献尤为突出。（2）线虫功能群驱动微生物碳代谢基因表达：线虫通过资源调控与捕食作用显著影响微生物碳固定、降解及生长相关功能基因的表达。（3）演替类型调控作用机制分异：在土壤发育缓慢、氮受限的原生演替中，早期以食细菌/食真菌线虫促进微生物周转，后期捕食性线虫通过抑制微生物生长与分解基因减少碳损失，促进残体碳积累；在磷受限、具干扰历史的次生演替中，杂食性线虫减少通过调控基因表达，在磷相对丰富条件下抑制分解并增强碳固定，进而促进微生物残体碳形成。该研究不仅深化了对植被演替过程中土壤碳汇形成生物机制的理解，也为构建更精准的陆地生态系统碳循环模型、评估自然恢复与人工造林固碳潜力提供了重要科学依据。
上述研究成果以“Micro-Faunal and Edaphic Controls on Microbial Carbon Cycling Across Primary and Secondary Successional Trajectories”为题，近日发表于生态学/全球变化领域顶级期刊Global Change Biology（中科院一区TOP，IF=12.1）。中国科学院成都生物研究所博士后杜磊为论文第一作者，庞学勇研究员为论文通讯作者。合作者包括法国INRAE的Nicolas Fanin教授和Xiaolei Sun博士、德国Forschungszentrum Jülich GmbH的Roland Bol教授、北京大学朱彪教授。成都生物所尹春英研究员、罗如熠青年副研究员、刘庆华助理研究员、詹娟助理研究员、罗林特别研究助理、涂成伟博士等参与了该研究。该研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金和四川省科技计划项目等联合资助。感谢中国科学院贡嘎山高山生态系统观测试验站提供的工作条件。
原文链接：https://doi.org/10.1111/gcb.70642
图1.原生和次生演替序列土壤碳动态及其与氨基糖的关系
图2.原生和次生演替序列土壤线虫-微生物互作调控碳代谢的路径机制
图3.原生和次生演替路径下线虫调控碳汇的概念模型